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KR20110009552A - 다중 셀 간섭에 강인한 프레임 동기 획득 방법과 이를 이용한 셀 탐색 방법 - Google Patents

다중 셀 간섭에 강인한 프레임 동기 획득 방법과 이를 이용한 셀 탐색 방법 Download PDF

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KR20110009552A
KR20110009552A KR1020090067004A KR20090067004A KR20110009552A KR 20110009552 A KR20110009552 A KR 20110009552A KR 1020090067004 A KR1020090067004 A KR 1020090067004A KR 20090067004 A KR20090067004 A KR 20090067004A KR 20110009552 A KR20110009552 A KR 20110009552A
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KR
South Korea
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frame synchronization
correlation
cell
received signal
obtaining
Prior art date
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Withdrawn
Application number
KR1020090067004A
Other languages
English (en)
Inventor
염석준
유강희
오윤석
Original Assignee
주식회사 케이티
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 케이티 filed Critical 주식회사 케이티
Priority to KR1020090067004A priority Critical patent/KR20110009552A/ko
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    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2647—Arrangements specific to the receiver only
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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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Abstract

본 발명은 다중 셀 간섭에 강인한 프레임 동기 획득 방법과 이를 이용한 셀 탐색 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프레임 내 프리앰블의 시간 영역 상 반복되는 특성, 켤레 대칭 특성, 전력 특성을 이용해 2 단계 절차의 프레임 동기 획득을 수행하고, 이 획득한 프레임 동기를 이용해 2 단계 절차의 섹터 아이디 탐색 및 셀 아이디 탐색을 수행하여, 셀 가장자리 근처에서 발생되는 다중 셀 간섭 영향에 강인한, 프레임 동기 획득 방법과 이를 이용한 셀 탐색 방법을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은, OFDMA 기반 무선 통신망에서의 프레임 동기 획득 방법에 있어서, 수신신호 샘플과, 상기 수신신호 샘플에 대해 1/3 심볼 길이 만큼 지연된 수신신호 샘플간의 상관도를 이용하여 1단계 상관값을 구하는 단계; 상기 구한 1단계 상관값의 크기를 이용하여 1단계 상관도 타이밍 메트릭을 구하는 단계; 상기 구한 1단계 상관도 타이밍 메트릭에서 최대값을 갖는 초기 프레임 동기를 획득하는 단계; 상기 획득한 초기 프레임 동기 지점과, 상기 초기 프레임 동기 지점에서 1/2 심볼 길이 만큼 지연된 지점에서의 2단계 상관값을 구하는 단계; 상기 2단계 상관값을 토대로 구한 수신신호 전력 크기를 이용하여 2단계 상관도 타이밍 메트릭을 구하는 단계; 및 상기 구한 2단계 상관도 타이밍 메트릭에서 최대값을 갖는 프레임 동기를 이용하여 최종 프레임 동기 지점을 결정하는 단계를 포함한다.
프레임 동기 획득, 셀 탐색, 프리앰블 특성, 셀 가장자리, 다중 셀 간섭, 섹터 아이디, 셀 아이디, 상관도

Description

다중 셀 간섭에 강인한 프레임 동기 획득 방법과 이를 이용한 셀 탐색 방법{The method of frame synchronization acquisition and the cell search method robust to a interference of multi-cell}
본 발명은 다중 셀 간섭에 강인한 프레임 동기 획득 방법과 이를 이용한 셀 탐색 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프레임 내 프리앰블의 시간 영역 상 반복되는 특성, 켤레 대칭 특성, 전력 특성을 이용해 2 단계 절차의 프레임 동기 획득을 수행하고, 이 획득한 프레임 동기를 이용해 2 단계 절차의 섹터 아이디 탐색 및 셀 아이디 탐색을 수행하여, 셀 가장자리 근처에서 발생되는 다중 셀 간섭 영향에 강인한, 프레임 동기 획득 방법과 이를 이용한 셀 탐색 방법에 관한 것이다.
최근에 초고속 데이터 통신망으로 휴대 인터넷[와이브로(WiBro), 와이맥스(WiMAX), 모바일 와이맥스(M-WiMAX) 등, 이하 '무선 통신망'이라 함]이 각광받고 있다. 이하, 와이맥스를 예로 들어 설명하기로 한다.
와이맥스 시스템에서는 다중 접속 기법으로 직교 주파수 분할 다중 접 속(OFDMA; Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 기법을 사용하고, 이중화 기법으로 시분할 이중화(TDD; Time Division Duplex) 기법을 사용한다.
일반적으로, OFDMA 기법은 주파수의 직교성을 이용하여 다수의 부반송파 신호를 동시에 전송함으로써 전송 용량에 보호 구간을 두어 다중 경로 페이딩 환경에서의 성능 열화를 감소시키는 이점이 있지만, 다른 전송 기법에 비해 동기 성능이 전체 시스템 성능에 많은 영향을 미친다. 예컨대, 이는 잘못된 동기로 인해 심볼간 간섭 뿐만 아니라 부반송파간 간섭이 발생되기 때문이다.
와이맥스 시스템에서 단말이 동기를 획득하기 위해서는, 먼저 채널 추정을 위한 파일럿 검출과, 이후 데이터의 적절한 검출을 위해 프레임간의 경계를 찾아내는 프레임 동기 과정을 수행한다. 이러한 프레임 동기 과정은 단말에서 수신받은 신호가 어느 셀[기지국]로부터 전송된 신호인지를 확인하는 셀 탐색 과정을 수행할 수 있도록 하기 위한 선행 과정인 것이다.
와이맥스 시스템에 사용되는 종래의 OFDMA 기반 시간 동기 및 주파수 동기 기법은 크게 보호 구간에서의 반복 특성을 이용하는 기법과, 하향 링크의 기지국[송신단]이 전송해 주는 프리앰블 또는 파일럿과 같은 특별한 신호를 이용하는 기법으로 나누어 질 수 있다.
'Van de Beek'는 보호 구간의 반복 특성을 이용하여 보호 구간만큼의 상관값이 최대가 되는 지점을 찾는 최대 우도(ML; Maximum Likelihood) 기반의 심볼 및 주파수 동기 기법을 제안하였다. 그러나 이러한 종래기술은 다중 경로 페이딩 채널에서 다중 경로 지연 확산에 의한 보호 구간 데이터의 손상으로 인한 성능 저하가 발생되는 문제점이 있다.
위와 같은 'Van de Beek' 기법의 문제점을 해소하기 위해[성능 저하를 줄이기 위해], 'Lin'은 'Van de Beek' 기법을 변형하여 페이딩 채널을 고려한 최대 우도 기반의 심볼 및 주파수 동기 기법을 제안하였다. 그러나 이러한 종래기술은 심볼 동기만 고려한 것일 뿐 프레임 동기 획득을 고려하지 못해 정확한 프레임 동기 획득 성능을 제공하지 못하는 문제점이 있다.
한편, 와이맥스 시스템에서는 기지국에서 매 프레임의 첫번째 심볼에 프리앰블을 삽입하여 단말로 전송하고, 단말에서 이 프리앰블을 이용하여 프레임 동기를 획득하고서 셀 탐색을 수행한다.
종래의 프레임 동기 기법 중 프레임의 첫번째 심볼에 어떠한 데이터도 삽입하지 않고서 전송하는 기법이 있는데, 이러한 종래기술은 와이맥스와 같이 버스트 전송 구조에서 빈 심볼과 버스트와 버스트 사이의 데이터가 없는 구간과의 구별이 모호해져 정확한 프레임 동기 획득 성능을 제공하지 못하는 문제점이 있다.
그리고, 종래기술 중 미리 알고 있는 프리앰블을 이용하여 시간 영역으로 정합 필터링(matched filtering)을 수행하는 기법이 있으나, 이러한 종래기술은 모든 셀과 섹터에 해당하는 프리앰블에 대해 정합 필터링을 수행해야 되므로 프레임 동기 획득에 있어 매우 많은 연산량이 요구되어 그 복잡도가 증가하는 문제점이 있다.
한편, 'Schmidl'과 'Cox'는 주파수 영역의 짝수번째 부반송파에 QPSK 신호를 매핑한 프리앰블의 시간 영역에서 2번 반복되는 특성을 이용하여 프레임 동기를 획 득하는 기법을 제안하였다. 그러나 이러한 종래기술은 상관도 타이밍 메트릭이 보호 구간만큼 평탄한 최대 지점을 가지고 있기 때문에 프레임 동기 지점의 모호성이 있고 이로 인한 성능 열화가 크다는 문제점이 있다.
한편, 'Minn'은 'Schmidl & 'Cox' 기법을 개선하여 상관도 타이밍 메트릭을 보호 구간 길이만큼 한 번 더 평균함으로써 프레임 동기 지점의 모호성을 줄일 수 있는 기법을 제안하였다. 그러나 이러한 종래기술은 와이맥스 시스템의 프리앰블 구조가 같은 셀 내에서도 3개의 서로 다른 섹터에 겹치지 않는 다른 종류의 부반송파 집합을 사용하도록 설계되어 있어서, 단말[사용자]이 셀 가장자리에 위치한 경우에 모든 섹터로부터 수신되는 신호가 비슷한 전력으로 동시에 수신되고, 이 경우 시간 영역에서의 3번 반복되는 특성이 약해지면서 프레임 동기가 제대로 획득되지 못해 셀 탐색 실패 현상이 매우 빈번하게 발생되는 문제점이 있다. 이는 와이맥스 시스템에서 나타나는 심각한 문제로서, 이에 셀 가장자리에 위치한 단말을 위한 다중 셀 간섭에 강인한 프레임 동기 기법 및 셀 탐색 기법이 절실히 요구되고 있다.
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고 상기와 같은 요구에 부응하기 위하여 제안된 것으로, 프레임 내 프리앰블의 시간 영역 상 반복되는 특성, 켤레 대칭 특성, 전력 특성을 이용해 2 단계 절차의 프레임 동기 획득을 수행하고, 이 획득한 프레임 동기를 이용해 2 단계 절차의 섹터 아이디 탐색 및 셀 아이디 탐색을 수행하여, 셀 가장자리 근처에서 발생되는 다중 셀 간섭 영향에 강인한, 프레임 동기 획득 방법과 이를 이용한 셀 탐색 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
예컨대, 본 발명은 프레임 동기를 획득하는데 있어 2 단계 수행 절차를 구성하여 프레임 동기의 모호성을 단계적으로 줄이고 연산 복잡도를 줄이는 프레임 동기 획득 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기의 2 단계의 프레임 동기 획득 절차를 구성하는데 있어 그 1 단계 절차로서 프리앰블 신호의 시간 영역에서의 3번 반복되는 특성을 이용하여 수신신호 샘플과 심볼 길이의 1/3 만큼 후의 수신신호 샘플간의 상관도를 조사하는 프레임 동기 획득 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기의 1 단계 절차에서 상관도를 구하는데 있어 재귀적인 방식을 이용해 연산 복잡도를 줄이는 프레임 동기 획득 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기의 1 단계 절차를 수행하는데 있어 프리앰블 신호의 크기가 데이터 영역의 신호 크기보다 큰 특성을 이용하여 상관도 타이밍 메트릭을 구 하는 프레임 동기 획득 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기의 1 단계 절차를 수행하는데 있어 상관도 타이밍 메트릭의 최대값을 초기 프레임 동기로 정하고 이를 중심으로 2 심볼 길이 만큼의 수신신호 샘플만을 이용하여, 이후의 2 단계 절차에서 획득할 최종 프레임 동기의 모호성을 줄이고 연산 복잡도를 줄여 프레임 동기를 결정하는 프레임 동기 획득 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기의 2 단계 절차를 수행하는데 있어 프리앰블 신호의 켤레 대칭 특성을 이용하여 수신신호 샘플과 심볼 길이의 1/2 만큼 후의 수신신호 샘플간의 상관도를 조사하는 프레임 동기 획득 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기의 2 단계 절차를 수행하는데 있어 초기 프레임 동기를 중심으로 2 심볼 길이 만큼의 수신신호 샘플만을 이용하여 상관도를 계산하여 복잡도를 줄이는 프레임 동기 획득 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
한편, 본 발명은 셀 탐색을 수행하는데 있어 2 단계 수행 절차를 구성하여[1 단계 절차로서의 섹터 아이디 탐색, 2 단계 절차로서의 셀 아이디 탐색] 연산 복잡도를 줄이는 셀 탐색 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 방법은, OFDMA 기반 무선 통신망에서의 프레임 동기 획득 방법에 있어서, 수신신호 샘플과, 상기 수신신호 샘플에 대해 1/3 심볼 길이 만큼 지연된 수신신호 샘플간의 상관도를 이용하여 1단계 상관값을 구하는 단계; 상기 구한 1단계 상관값의 크기를 이용하여 1단계 상관도 타이밍 메트릭을 구하는 단계; 상기 구한 1단계 상관도 타이밍 메트릭에서 최대값을 갖는 초기 프레임 동기를 획득하는 단계; 상기 획득한 초기 프레임 동기 지점과, 상기 초기 프레임 동기 지점에서 1/2 심볼 길이 만큼 지연된 지점에서의 2단계 상관값을 구하는 단계; 상기 2단계 상관값을 토대로 구한 수신신호 전력 크기를 이용하여 2단계 상관도 타이밍 메트릭을 구하는 단계; 및 상기 구한 2단계 상관도 타이밍 메트릭에서 최대값을 갖는 프레임 동기를 이용하여 최종 프레임 동기 지점을 결정하는 단계를 포함한다.
한편, 본 발명의 제2 방법은, OFDMA 기반 무선 통신망에서의 셀 탐색 방법에 있어서, 소정 개수의 부반송파로 이루어진 프리앰블의 주파수 영역 상 수신신호 샘플을 이용하여 섹터 아이디를 검출하는 단계; 상기 검출한 섹터 아이디를 토대로 사전 정의된 소정 개수의 프리앰블 신호와 수신신호 샘플간의 상호 상관도를 계산하고서, 상기 상호 상관도의 최대값을 구하는 단계; 및 상기 구한 상호 상관도의 최대값이 사전에 설정해 놓은 셀 아이디 임계값보다 크면 상기 상호 상관도의 최대값에 해당되는 셀 아이디를 결정하는 단계를 포함한다.
상기와 같은 본 발명은 셀 가장자리 근처에서 발생되는 다중 셀 간섭 영향에 강인하게 프레임 동기를 획득할 수 있고 셀 탐색을 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 2 단계 수행 절차의 프레임 동기 획득 과정을 통해 프레임 동기의 모호성을 단계적으로 줄이고 연산 복잡도를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 2 단계 수행 절차의 셀 탐색 과정을 통해 연산 복잡도를 줄일 수 있는 효과가 있다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
본 발명에서는 OFDMA 기반 무선 통신망에서의 프레임 동기의 모호성을 단계적으로 줄이고 그 연산 복잡도를 줄이면서도 셀 가장자리 근처에서 발생되는 다중 셀 간섭 영향에 강인한 2 단계 절차의 프레임 동기 획득 기법을 제시한다.
또한, 본 발명에서는 OFDMA 기반 무선 통신망에서의 셀 탐색 연산 복잡도를 줄이기 위한 2 단계 절차의 셀 탐색 기법을 제시한다.
예컨대, 본 발명에서는 프레임 내 프리앰블의 시간 영역 상 반복되는 특성, 켤레 대칭 특성, 전력 특성을 이용해 2 단계 절차의 프레임 동기 획득을 수행하고, 이 획득한 프레임 동기를 이용해 2 단계 절차의 섹터 아이디 탐색 및 셀 아이디 탐색을 수행한다.
이하, 첨부된 도면들을 함께 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 덧붙여, 본 발명을 설명하는데 있어 OFDMA 기반 무선 통신망으로서 와이맥스(WiMAX) 통신망을 예로 들어 설명하기로 하며, 당업자 수준에서 본 발명은 OFDMA 기법으로 구현된 어떠한 네트워크/시스템/단말, 예컨대 LTE(Long Term Evolution, 3세대 이동통신 진화 기술) 등에도 적용될 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명이 적용되는 와이맥스 단말에 대한 일실시예 구성도로서, 와이맥스 단말의 수신단이 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 와이맥스 단말은 저역 통과 필터(11), 국부 발진기(12), 아날로그/디지털 변환기(13), 프레임 동기 검출기(14), 보호구간 제거기(15), 고속 푸리에 변환기(FFT 연산기)(16), 셀 탐색기(17), 데이터 검출기(18) 등을 포함한다.
와이맥스 단말에서는 기지국(미도시)으로부터 수신 안테나를 통해 들어온 신호를 국부 발진기(12)에서 얻어낸 주파수 값을 기반으로 저역 통과 필터(11)에서 필터링을 하고, 이 필터링한 아날로그 신호를 아날로그/디지털 변환기(13)에서 디지털 신호로 변환한다.
상기 프레임 동기 검출기(14)는 상기 디지털로 변환된 신호를 토대로 프레임 동기 및 심볼 동기를 검출하며, 상기 보호구간 제거기(15)는 프레임 동기 검출기(14)에서 검출한 동기 정보를 토대로 아날로그/디지털 변환기(13)로부터 전달받은 디지털 신호의 보호 구간을 삭제하여 고속 푸리에 변환기(16)로 전달한다.
상기 고속 푸리에 변환기(16)는 프레임 동기 검출기(14)에서 검출한 동기 정보를 토대로 상기 보호 구간이 제거된 신호를 FFT 변환하여 셀 탐색기(17) 및 데이터 검출기(18)로 전달한다. 그에 따라 상기 셀 탐색기(17)는 상기 FFT 변환된 주파수 신호를 토대로 섹터 아이디(sector ID)및 셀 아이디(cell ID)를 검출하여 데이터 검출기(18)로 전달한다.
도 2는 본 발명에 따른 프레임 동기 획득 장치에 대한 일실시예 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 프레임 동기 획득 장치는 1단계 상관도 계산기(21), 1단계 상관도 타이밍 메트릭 검출기(22), 초기 프레임 동기 획득기(23), 2단계 상관도 계산기(24), 2단계 상관도 타이밍 메트릭 검출기(25), 최종 프레임 동기 획득기(26)를 포함한다.
도 2와 같은 본 발명의 프레임 동기 획득 장치는 도 1을 참조해 설명한 프레임 동기 검출기(14)에 구비(대응)되는 것이 바람직하다.
먼저, 본 발명에서 제시하는 프레임 동기 획득 기법에 대해 도 2 및 도 4를 함께 참조하여 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명에 따른 프레임 동기 획득 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
상기 1단계 상관도 계산기(21)에서는 다음의 [수학식 1]과 같이 아날로그/디지털 변환기(13)[주; 도 1]에서 디지털 변환한 수신신호 샘플 r(d)의 켤레값과, 이 수신신호 샘플에 대해 Nc/3 만큼 지연된 수신신호 샘플 r(d+Nc/3)을 곱하고서, 이 곱한 값을 2Nc/3 구간만큼 이동하면서 그 평균을 내어 1단계 상관값 P1(d)를 구한다[도 4의 '401'].
즉, 본 발명에서는 프레임 동기 획득 과정 중 그 1 단계 절차로서 프리앰블 신호의 시간 영역에서의 3번 반복되는 특성을 이용하여 하기 [수학식 1]과 같이 수신신호 샘플과 심볼 길이의 1/3 만큼 후의 수신신호 샘플간의 상관도를 조사하여 1단계 상관값 P1(d)를 구하는 것이다.
Figure 112009044800717-PAT00001
여기서 Nc는 한 심볼의 길이를 나타낸다.
한편, 1단계 상관값 P1(d)를 구하는데 있어 그 연산량을 줄이기 위해, 다음의 [수학식 2]와 같은 재귀적인 방식을 이용하여 1단계 상관값 P1(d)를 구할 수도 있다.
Figure 112009044800717-PAT00002
예컨대, [수학식 2]를 이용해 [수학식 1]에서 구한 1단계 상관값 P1(d), P1(d+1)을 다음과 같은 재귀적인 방식으로 구할 수 있다.
Figure 112009044800717-PAT00003
즉, P1(d+1)은 모든 항을 처음부터 다시 계산할 필요없이 이전에 구한 P1(d)에서
Figure 112009044800717-PAT00004
연산값을 추가적으로 계산하여 더함으로써 연산 복잡도를 줄이면서 재귀적으로 구해 나갈 수 있다.
그런후, 상기 1단계 상관도 타이밍 메트릭 검출기(22)에서는 다음의 [수학식 3]과 같이 상기 구한 1단계 상관값 P1(d)의 크기를 이용하여 1단계 상관도 타이밍 메트릭 M1(d)를 구한다[도 4의 '402'].
즉, 본 발명에서는 프레임 동기 획득 과정 중 그 1 단계 절차로서 프리앰블 신호의 크기가 데이터 영역 상 신호의 크기보다 크다는 전력 특성을 이용하여 하기 [수학식 3]과 같이 수신신호의 전력 크기로 정규화하는 과정을 없애 1단계 상관도 타이밍 메트릭 M1(d)를 구하는 것이다. 예컨대, 본 발명에서는 프리앰블의 전력이 데이터 영역 심볼의 전력보다 4.2[dB] 정도 크게 전송된다는 점에 착안해 전력 정규화를 수행하지 않고서 상관도 타이밍 메트릭을 구하는 것이다.
Figure 112009044800717-PAT00005
위 [수학식 3]과 같이 본 발명에서는 기존 프레임 동기 획득 기법과 다르게, 상관도 타이밍 메트릭을 구하는데 있어 수신신호 전력 크기로 정규화하는 과정을 없애 프리앰블의 전력 크기가 데이터 영역 심볼의 전력 크기보다 큰 특성을 이용한다.
예컨대, [수학식 3]과 같이 전력 정규화를 수행하지 않음으로써 와이맥스 단말이 셀 가장자리에 위치하고 있는 경우에 프리앰블에 관한 상관도 타이밍 메트릭의 값이 파일럿만 포함된 데이터 심볼에 관한 상관도 타이밍 메트릭의 값보다 커지게 할 수 있으며, 파일럿만 포함된 데이터 심볼에서 프레임 동기가 획득되는 문제점을 해소할 수 있는 것이다.
그런후, 상기 초기 프레임 동기 획득기(23)에서는 다음의 [수학식 4]와 같이 1단계 상관도 타이밍 메트릭 M1(d)에서 최대값을 갖는 초기 프레임 동기
Figure 112009044800717-PAT00006
를 획 득한다[도 4의 '403'].
Figure 112009044800717-PAT00007
그리고서, 상기 초기 프레임 동기 획득기(23)는 이 구한 초기 프레임 동기
Figure 112009044800717-PAT00008
를 중심으로 2 심볼 길이 만큼의 수신신호 샘플만을 취해 이를 2단계 상관도 계산기(24)로 전달하여, 프레임 동기 획득의 2 단계 절차가 진행되도록 한다.
예컨대, 본 발명에서는 연산 복잡도를 줄이기 위해 1 단계 프레임 동기 획득 절차에서 모든 수신신호 샘플에 대하여 상관값을 취해 비교하지 않고서, 그 대신에 프레임 동기 획득 모호성을 줄이기 위해 초기 프레임 동기
Figure 112009044800717-PAT00009
를 중심으로 2 심볼 길이 만큼의 수신신호 샘플만을 이용하여 2 단계 프레임 동기 획득 절차에서 최종 프레임 동기를 획득할 수 있도록 하는 것이다.
그러면, 상기 2단계 상관도 계산기(24)에서는 초기 프레임 동기 획득기(23)로부터 전달받은 '초기 프레임 동기
Figure 112009044800717-PAT00010
를 중심으로 2 심볼 길이 만큼의 수신신호 샘플'을 이용하여 다음의 [수학식 5]와 같이 초기 프레임 동기[1 단계의 프레임 동기] 지점에서 Nc/2 만큼 떨어진 지점에서의 2단계 상관값 P2(d)를 구한다[도 4의 '404'].
즉, 본 발명에서는 프레임 동기 획득 과정 중 그 2 단계 절차로서 프리앰블 신호의 켤레 대칭 특성을 이용하여 하기 [수학식 5]와 같이 수신신호 샘플과 심볼 길이의 1/2 만큼 후의 수신신호 샘플간의 상관도를 조사하여 2단계 상관값 P2(d)를 계산하는 것이다.
Figure 112009044800717-PAT00011
그런후, 상기 2단계 상관도 타이밍 메트릭 검출기(25)에서는 다음의 [수학식 6]과 같이 상기 구한 2단계 상관값 P2(d)를 토대로 수신신호의 전력 크기를 구하고, 다음의 [수학식 7]과 같이 2단계 상관값 P2(d)에 관한 수신신호의 전력 크기를 정규화하여 2단계 상관도 타이밍 메트릭 M2(d)를 구한다[도 4의 '405'].
Figure 112009044800717-PAT00012
Figure 112009044800717-PAT00013
그런후, 상기 최종 프레임 동기 획득기(26)에서는 다음의 [수학식 8]과 같이 상기 구한 2단계 상관도 타이밍 메트릭 M2(d)에서 최대값을 갖는 프레임 동기
Figure 112009044800717-PAT00014
를 획득한 후에, 이 프레임 동기
Figure 112009044800717-PAT00015
[즉 M2(d)의 최대값
Figure 112009044800717-PAT00016
]가 사전에 설정해 놓은 임계값
Figure 112009044800717-PAT00017
보다 크면 이 프레임 동기
Figure 112009044800717-PAT00018
를 최종 프레임 동기 지점[즉 프레임 시작 시점]으로서 결정한다[도 4의 '406'].
한편, 프레임 동기
Figure 112009044800717-PAT00019
가 사전에 설정해 놓은 임계값
Figure 112009044800717-PAT00020
보다 작으면 다음으로 수신되는 수신신호 샘플들을 가지고서 상기의 1 단계 프레임 동기 획득 절차 및 2 단계 프레임 동기 획득 절차를 반복해서 수행한다.
Figure 112009044800717-PAT00021
도 3은 본 발명에 따른 셀 탐색 장치에 대한 일실시예 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 셀 탐색 장치는 섹터 아이디 검출기(31), 셀 아이디 검출기(32)를 포함한다.
도 3과 같은 본 발명의 셀 탐색 장치는 도 1을 참조해 설명한 셀 탐색기(17)에 구비(대응)되는 것이 바람직하다.
그럼, 본 발명에서 제시하는 셀 탐색 기법에 대해 도 3 및 도 5를 함께 참조하여 설명하기로 한다. 도 5는 본 발명에 따른 셀 탐색 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
상기 섹터 아이디 검출기(31)에서는 고속 푸리에 변환기(16)[주; 도 1, 이 고속 푸리에 변환기가 앞서 도 2 및 도 4를 참조해 설명한 프레임 동기 획득 장치에서 획득한 프레임 동기 정보를 토대로 보호 구간이 제거된 신호를 FFT 변환함]로부터 전달받은 284 개의 부반송파로 이루어진 프리앰블의 주파수 영역 상 수신신호 샘플 R(k)를 이용하여 다음의 [수학식 9]와 같이 섹터 아이디 IDs를 검출한다[1 단계 절차로서의 섹터 아이디 검출 과정][도 5의 '501'].
Figure 112009044800717-PAT00022
그런후, 상기 셀 아이디 검출기(32)에서는 OFDMA 통신 규격에 정의된 c번째 셀에 해당하는 프리앰블 신호 Pc(k)를 이용하여 다음의 [수학식 10]과 같이, 상기 검출한 섹터 아이디 IDs에 해당하는 섹터의 부반송파 값과, 각 셀에 해당하는 프리앰블 값의 상호 상관도를 계산하고서, 이 계산한 상호 상관도의 최대값을 구힌다[도 5의 '502']. 예컨대, 셀 아이디 검출기(32)에서는 1 단계 절차에 따라 구한 섹터 아이디를 토대로 [수학식 10]을 이용하여 사전 정의된 284 개의 프리앰블 신호와 수신신호 샘플간의 상호 상관도를 계산하고서 이 상호 상관도의 최대값을 구하는 것이다.
그리고서, 상기 셀 아이디 검출기(32)에서는 상기 구한 상호 상관도의 최대값과 사전에 설정해 놓은 셀 아이디 임계값
Figure 112009044800717-PAT00023
를 비교하여, 이 상호 상관도의 최 대값이 셀 아이디 임계값
Figure 112009044800717-PAT00024
보다 크면 이 상호 상관도의 최대값에 해당되는 셀 아이디 IDcell를 결정한다[[2 단계 절차로서의 셀 아이디 검출 과정][도 5의 '503'].
한편, 상기 상호 상관도의 최대값이 셀 아이디 임계값
Figure 112009044800717-PAT00025
보다 작으면 다음으로 수신되는 수신신호 샘플들을 가지고서 상기의 1 단계 섹터 아이디 검출 절차 및 2 단계 셀 아이디 검출 절차를 반복해서 수행한다.
Figure 112009044800717-PAT00026
한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.　또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체를 포함한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
도 1은 본 발명이 적용되는 와이맥스 단말에 대한 일실시예 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 프레임 동기 획득 장치에 대한 일실시예 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 셀 탐색 장치에 대한 일실시예 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 프레임 동기 획득 방법에 대한 일실시예 흐름도.
도 5는 본 발명에 따른 셀 탐색 방법에 대한 일실시예 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명
21 : 1단계 상관도 계산기
22 : 1단계 상관도 타이밍 메트릭 검출기
23 : 초기 프레임 동기 획득기
24 : 2단계 상관도 계산기
25 : 2단계 상관도 타이밍 메트릭 검출기
26 : 최종 프레임 동기 획득기
31 : 섹터 아이디 검출기
32 : 셀 아이디 검출기

Claims (9)

  1. OFDMA 기반 무선 통신망에서의 프레임 동기 획득 방법에 있어서,
    수신신호 샘플과, 상기 수신신호 샘플에 대해 1/3 심볼 길이 만큼 지연된 수신신호 샘플간의 상관도를 이용하여 1단계 상관값을 구하는 단계;
    상기 구한 1단계 상관값의 크기를 이용하여 1단계 상관도 타이밍 메트릭을 구하는 단계;
    상기 구한 1단계 상관도 타이밍 메트릭에서 최대값을 갖는 초기 프레임 동기를 획득하는 단계;
    상기 획득한 초기 프레임 동기 지점과, 상기 초기 프레임 동기 지점에서 1/2 심볼 길이 만큼 지연된 지점에서의 2단계 상관값을 구하는 단계;
    상기 2단계 상관값을 토대로 구한 수신신호 전력 크기를 이용하여 2단계 상관도 타이밍 메트릭을 구하는 단계; 및
    상기 구한 2단계 상관도 타이밍 메트릭에서 최대값을 갖는 프레임 동기를 이용하여 최종 프레임 동기 지점을 결정하는 단계
    를 포함하는 다중 셀 간섭에 강인한 프레임 동기 획득 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 1단계 상관값을 구하는 단계는,
    상기 수신신호 샘플의 켤레값과 상기 수신신호 샘플에 대해 1/3 심볼 길이 만큼 지연된 수신신호 샘플을 곱하고서, 상기 곱한 값을 2/3 심볼 길이의 구간 만큼 이동하면서 평균을 내어 상기 1단계 상관값을 구하는 것을 특징으로 하는 다중 셀 간섭에 강인한 프레임 동기 획득 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 1단계 상관값을 구하는 단계는,
    1단계 상관도 계산 연산량을 줄이기 위해, 재귀적인 방식을 이용하여 수신신호 샘플과 수신신호 샘플에 대해 1/3 심볼 길이 만큼 지연된 수신신호 샘플간의 상관도를 계산하는 것을 특징으로 하는 다중 셀 간섭에 강인한 프레임 동기 획득 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 1단계 상관도 타이밍 메트릭을 구하는 단계는,
    프리앰블 신호 크기가 데이터 영역 상 신호 크기보다 큰 점[전력 특성]에 기반해, 상기 구한 1단계 상관값의 크기에 대해 수신신호 전력 크기로 정규화하지 않고서 상기 1단계 상관도 타이밍 메트릭을 구하는 것을 특징으로 하는 다중 셀 간섭에 강인한 프레임 동기 획득 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 2단계 상관값을 구하는 단계는,
    연산 복잡도를 줄이기 위해, 모든 수신신호 샘플에 대한 상관값을 이용하지 않고서 상기 획득한 초기 프레임 동기를 중심으로 2 심볼 길이 만큼의 수신신호 샘플을 이용하여, 상기 초기 프레임 동기 지점과 상기 초기 프레임 동기 지점에서 1/2 심볼 길이 만큼 지연된 지점에서의 2단계 상관값을 구하는 것을 특징으로 하는 다중 셀 간섭에 강인한 프레임 동기 획득 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 2단계 상관도 타이밍 메트릭을 구하는 단계는,
    상기 2단계 상관값에 관한 수신신호 전력 크기를 구하고서 수신신호 전력 크기로 정규화하여 상기 2단계 상관도 타이밍 메트릭을 구하는 것을 특징으로 하는 다중 셀 간섭에 강인한 프레임 동기 획득 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 최종 프레임 동기 지점을 결정하는 단계는,
    상기 구한 2단계 상관도 타이밍 메트릭에서 최대값을 갖는 프레임 동기를 획 득한 후에, 상기 획득한 프레임 동기가 사전에 설정해 놓은 임계값보다 크면 상기 획득한 프레임 동기를 최종 프레임 동기 지점으로 결정하는 것을 특징으로 하는 다중 셀 간섭에 강인한 프레임 동기 획득 방법.
  8. OFDMA 기반 무선 통신망에서의 셀 탐색 방법에 있어서,
    소정 개수의 부반송파로 이루어진 프리앰블의 주파수 영역 상 수신신호 샘플을 이용하여 섹터 아이디를 검출하는 단계;
    상기 검출한 섹터 아이디를 토대로 사전 정의된 소정 개수의 프리앰블 신호와 수신신호 샘플간의 상호 상관도를 계산하고서, 상기 상호 상관도의 최대값을 구하는 단계; 및
    상기 구한 상호 상관도의 최대값이 사전에 설정해 놓은 셀 아이디 임계값보다 크면 상기 상호 상관도의 최대값에 해당되는 셀 아이디를 결정하는 단계
    를 포함하는 셀 탐색 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 상호 상관도를 계산하는 과정은,
    OFDMA 통신 규격에 정의된 소정 번째 셀에 해당하는 프리앰블 신호를 이용하여, 상기 검출한 섹터 아이디에 해당하는 섹터의 부반송파 값과, 각 셀에 해당하는 프리앰블 값의 상호 상관도를 계산하는 것을 특징으로 하는 셀 탐색 방법.
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