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WO2018088640A1 - 무선 통신 시스템의 보정 시간 결정 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템의 보정 시간 결정 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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WO2018088640A1
WO2018088640A1 PCT/KR2017/002726 KR2017002726W WO2018088640A1 WO 2018088640 A1 WO2018088640 A1 WO 2018088640A1 KR 2017002726 W KR2017002726 W KR 2017002726W WO 2018088640 A1 WO2018088640 A1 WO 2018088640A1
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WO
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time
value
time offset
offset
interval
Prior art date
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Application number
PCT/KR2017/002726
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English (en)
French (fr)
Inventor
양하영
최숭윤
김종돈
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
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.)
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Publication date
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Priority to EP17868694.5A priority Critical patent/EP3522622B1/en
Priority to US16/343,651 priority patent/US11109330B2/en
Publication of WO2018088640A1 publication Critical patent/WO2018088640A1/ko
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    • H04W56/001—Synchronization between nodes
    • H04W56/0015—Synchronization between nodes one node acting as a reference for the others

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for determining a correction time value according to a ranging connection at a receiving end of a wireless communication system.
  • a 5G communication system or a pre-5G communication system is referred to as a system after a 4G network (beyond 4G network) or a long term evolution (LTE) system (post LTE).
  • 4G network beyond 4G network
  • LTE long term evolution
  • the telecommunications industry including the International Telecommunication Union (ITU) and the 3rd partnership project (3GPP), has high-enhanced mobile broadband (eMBB), ultra-reliable and low-latency -reliable and low latency communications (URLLC), and massive machine type communication.
  • ITU International Telecommunication Union
  • 3GPP 3rd partnership project
  • 5G communication systems are being considered for implementation in the ultra-high frequency (mmWave) band (e.g., 60 gigabyte (60 GHz) band).
  • mmWave ultra-high frequency
  • FD-MIMO massive array multiple input / output
  • FD-MIMO full dimensional MIMO
  • Array antenna, analog beam-forming and large scale antenna techniques are discussed.
  • 5G communication systems have evolved small cells, advanced small cells, cloud radio access networks (cloud RAN), ultra-dense networks, and device-to-device communications.
  • cloud RAN cloud radio access networks
  • D2D device communication
  • wireless backhaul moving network
  • cooperative communication coordinated multi-points
  • interference cancellation ought
  • FQAM hybrid FSK and QAM modulation
  • SWSC sliding window superposition coding
  • ACM advanced coding modulation
  • FBMC advanced access bank filter bank multi carrier
  • NOMA NOMA Non-orthogonal multiple access and sparse code multiple access
  • a 5G communication system defines a random access procedure for a terminal to communicate with a base station through a network.
  • the random access channel (RACH) channel may be used for random access to a base station in a state where the terminal is not uplink synchronized with the base station.
  • the RACH channel includes initial ranging in which the terminal is in downlink synchronization with the base station, initial ranging in which the terminal is connected to the initial base station, and periodic ranging in which the terminal is connected as needed by the terminal. Can be distinguished.
  • the terminal may perform downlink synchronization in response to the SCH signal.
  • SCH synchronization channel
  • the terminal may acquire radio frame number (RFN), subframe boundary information, cell ID, and the like, and may acquire system information through a broadcast channel.
  • RACH radio frame number
  • the terminal may complete a system access process by performing uplink synchronization through the RACH channel using configuration information of a random access channel (RACH) channel included in the system information.
  • RACH random access channel
  • up to about 100 km is defined as a cell radius capable of uplink synchronization between a base station and a terminal through a RACH channel. Accordingly, there is a need for a base station or a terminal to perform a separate operation procedure in order to operate an LTE service with a wider cell radius than a defined radius.
  • an object of the present invention is to provide a technique for detecting a RACH (random access channel) signal to support a wide cell radius between a receiving end (e.g., base station) and a transmitting end (e.g., terminal) about 100 km or more apart.
  • a receiving end e.g., base station
  • a transmitting end e.g., terminal
  • the receiving apparatus of the wireless communication system including a random access channel (RACH) preamble sequence for ranging (ranging) connection
  • RACH random access channel
  • a signal interval selector for selecting an interval and a second detection time interval, and a time for detecting a first time offset and a second time offset that are reception points of the preamble sequence in each of the selected first detection time interval and the second detection time interval
  • an offset detector and a time offset determiner that determines a correction time value for correcting a data transmission time point of the transmitting apparatus of the wireless communication system based on the detected first time offset and the second time offset.
  • a method for determining a correction time in a receiving apparatus of a wireless communication system includes a random access channel (RACH) preamble sequence for ranging connection Selecting a first detection time interval and a second detection time interval from a RACH signal, a first time offset and a second time that are reception points of the preamble sequence in each of the selected first detection time interval and the second detection time interval; Detecting an offset, and determining a correction time value for correction of a data transmission time point of the transmitting apparatus of the wireless communication system based on the detected first time offset and the second time offset.
  • RACH random access channel
  • the computer-readable nonvolatile recording medium the first in the RACH signal including a random access channel (RACH) preamble sequence for ranging connection, Selecting a detection time interval and a second detection time interval, and detecting a first time offset and a second time offset that are reception points of the preamble sequence in each of the selected first detection time interval and the second detection time interval. And determining, by the receiving device (or processor), a correction time value for correction of a data transmission time point of the transmitting device of the wireless communication system based on the detected first time offset and the second time offset. You can save a program to make it work.
  • RACH random access channel
  • a ranging connection of a transmitting end located in a wide cell radius of about 100 km or more may be possible only by changing the demodulation scheme and scheduling procedure of the receiving end (eg, a base station). Can be.
  • the additional installation cost of the receiving end can be saved and economical effect can be achieved, and the communication service area can be extended to an area where the receiving end is not easy to be installed (for example, on the sea or in an isolated area such as an island). have.
  • 1 is a diagram illustrating a RACH preamble for ranging connection.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a cell radius in which a receiving end according to an RACH signal can support ranging connection.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an uplink synchronization process between a transmitter and a receiver.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a process of a receiving end supporting ranging access of a wide cell radius according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a block of a receiving end supporting ranging connection of a wide cell radius according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a process of estimating a time offset according to an RACH signal in a time offset determiner according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a process of estimating a time offset according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a flowchart supporting uplink synchronization of a wide cell radius according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating another example of a flowchart supporting uplink synchronization of a wide cell radius according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 illustrates another example of a flowchart for supporting uplink synchronization of a wide cell radius according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a receiver that supports ranging connection of a wide cell radius according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating a method of determining a correction time at a receiving end of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • first and second may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • association with and “associated therewith” and derivatives thereof, as used in an embodiment of the present invention, include and are included in within, interconnect with, contain, be contained within, connect to or with and connect to Couple to or with, be communicable with, cooperate with, interleave, juxtapose, and closest to proximate to, likely to be, or be bound to or with, have, have a property of, and so on.
  • a first component is (functionally or communicatively) connected to" or "connected” to a second component
  • the above-described component is the other component. It may mean that it is directly connected to the element, or connected through another component (eg, a third component).
  • a base station is a subject that communicates with a terminal and may also be referred to as a BS, a NodeB (NB), an evolved node B (eNB), an access point (AP), or the like.
  • NB NodeB
  • eNB evolved node B
  • AP access point
  • a user equipment is an entity that communicates with a base station or another terminal and includes a node, a UE, a mobile station (MS), a mobile equipment (ME), a device, or It may also be referred to as a terminal (terminal) or the like.
  • the transmitting end (or transmitting apparatus) of the wireless communication system may be a device for transmitting a random access channel (RACH) signal
  • the receiving end (or receiving apparatus) of the wireless communication system is a device that receives the RACH signal Can be.
  • a transmitting end of a communication system is referred to as a terminal, and a receiving end of a wireless communication system refers to a base station, but any device may be used by a receiving end or a transmitting end according to a purpose of transmitting or receiving a RACH signal.
  • a terminal transmitting a RACH signal may be a transmitting end among two terminals, and a terminal receiving the RACH may be a receiving end.
  • the 3GPP LTE protocol provides various preamble sequences for uplink random access (UL random access).
  • UL random access uplink random access
  • a transmitting terminal eg, a terminal of a wireless communication system may acquire position information of a radio frame number (RFN) and a subframe through a synchronized downlink channel.
  • the location of the channel to transmit the RACH preamble sequence may be determined based on the obtained information.
  • the transmitter may select one of the plurality of RACH preamble sequence formats and transmit the RACH preamble sequence through the identified channel.
  • a receiving end (eg, a base station) of the wireless communication system may detect a RACH preamble sequence and transmit a TA (timing advance) command including a correction time value for synchronizing uplink to the UE.
  • TA timing advance
  • the transmitter may adjust the transmission time point of the data transmitted through the uplink channel using the correction time value received from the receiver.
  • a ZCoff (Zadoff-Chu) sequence may be used as a sequence of a RACH preamble for uplink random access of a terminal.
  • the ZC sequence may be defined as shown in Equation 1 below.
  • u is an index of the root ZC sequence
  • N ZC may have a decimal value (eg, 839 or 139) as the length of the ZC sequence.
  • FIG. 1 shows a RACH preamble for a ranging connection.
  • the RACH preamble 10 may include a cyclic prefix (CP) section 11 and a RACH preamble sequence section 12 which are guard intervals as guard samples.
  • CP cyclic prefix
  • the preamble sequence 12 may be generated by changing an N CS value for a cyclic shift from the ZC sequence. At this time, N CS Value N ZC If set to a value, the ZC sequence may be used as one preamble sequence 12.
  • the 3GPP standard includes a RACH preamble format including a guard period (GT) interval, which is an interval for preventing interference between a CP interval, an RACH preamble sequence interval, and a next subframe.
  • GT guard period
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a cell radius in which a receiving end according to an RACH signal can support ranging connection.
  • a transmitting end (eg, a terminal) may acquire subframe boundary information as position information of a subframe through a downlink synchronization channel, and transmit a RACH signal based on this.
  • the transmitting end adjacent to the receiving end may transmit the RACH signal 221 at the start point 211 of the subframe.
  • the transmitting end located at the boundary of the cell covered by the receiving end transmits the RACH signal 223 by delay of the downlink channel delay.
  • the receiving end receives the RACH signal 225 delayed by a predetermined time from the transmitting end when the receiving end transmits the signal through the downlink channel.
  • the delayed time may be a round trip delay, which is a bidirectional delay time according to the distance between the receiving end and the transmitting end.
  • the cyclic prefix serves to cover the distance between the receiving end and the transmitting end.
  • the detection time interval of the RACH signal selected by the receiving end may be 215 of FIG. 2.
  • the receiving end may estimate the maximum cell radius based on the format of the RACH signal.
  • the maximum cell radius for each RACH signal format conforming to the 3GPP standard may refer to the value of the cell radius of Table 1 described above.
  • the maximum cell radius supported by 3GPP LTE is about 100 km.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an uplink synchronization process between a transmitter and a receiver.
  • a receiving end (eg, a base station) 301 may receive a RACH signal including a preamble sequence from a transmitting end (eg, a terminal) 302.
  • the receiving end 301 receives a TA command including a correction time value for correcting a data transmission time of the transmitting end 302 based on the received RACH signal, which is a random access response signal. It can be included in the transmission to the transmitter 302.
  • the transmitter 302 corrects the transmission time of the data based on the correction time value received in step 313 so that the transmitter 302 is synchronized with the receiver 301 for the call connection, and receives the connection request from the receiver 301.
  • step 317 if the receiving end 301 accepts the connection, the transmitting end 302 may be synchronized with the receiving end 301 according to an uplink subframe boundary.
  • the receiving end may cover the connection of the transmitting end up to a cell radius of about 100 km.
  • a method of changing a standard such as increasing the CP length or the GT length of the RACH preamble may be considered.
  • resource allocation of a subframe may be required, thereby reducing data transmission amount.
  • a method for detecting a wide range of time offsets and a tradeoff between a receiving end and a transmitting end based on a time advance (TA) value that is a determined correction time value A scheme for link synchronization can be presented.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a process of a receiving end supporting ranging access of a wide cell radius according to an embodiment of the present invention.
  • the RACH preamble format used in FIG. 4 may be a RACH preamble format 3 capable of supporting a cell radius up to about 100 km.
  • the RACH preamble format 3 uses a RACH preamble sequence of 2 ⁇ 24576 Ts length as a form of repeating a base sequence having a sequence length of 24576 Ts in the time domain.
  • the CP may use a length of 21024 Ts that is part of the basic sequence.
  • the receiver selects the first detection time interval 413 by delaying about CP length in consideration of the RTD (round trip delay) time at the synchronization start point 411 of the subframe, and detects the RACH signal in the selected interval. can do. That is, the receiver may detect the preamble sequence in the first detection time interval 413 and detect a time offset based on the preamble sequence.
  • the receiving end selects the second detection time interval 415 by delaying the CP by about CP length in consideration of the RTD time in the first detection time interval 413.
  • the RACH signal can be detected in the interval. That is, the receiving end may detect the preamble sequence in the second detection time interval 415, and detect a time offset based on the preamble sequence.
  • a transmitting end adjacent to the receiving end may transmit the RACH signal 421 at the start point 411 of the subframe.
  • a transmitter located at a boundary of a cell having a radius of about 200 km, which is about twice the 3GPP standard, transmits an RACH signal 423 by delaying a delay of a downlink channel. Can be.
  • the receiving end receives the RACH signal 425 delayed by a predetermined time 431 compared to when the signal is transmitted through the downlink channel.
  • the receiving end detects the RACH signal 425 by selecting the first detection time interval 413
  • the receiving end selects the second detection time section 415 section and detects the RACH signal
  • the preamble sequence is detected and time offset from the receiving end to the transmitting end about 200 km without deterioration of the RACH signal due to loss of sample data. Can be estimated.
  • the transmitting end may transmit the RACH signal without changing the specification or configuration, and the receiving end selects the RACH signal with different detection intervals, and detects a time offset from the RACH signal of the detection interval, thereby preamble up to a transmitting terminal about 200 km away. It is possible to detect the sequence and estimate the time offset.
  • two detections of the same RACH signal are performed so that the receiving end transmitting the RACH signal from the detection result is located within a near radius of 0 km to about 100 km, or a far radius between 100 km and about 200 km.
  • additional blocks may be required.
  • the receiving end may determine a correction time value for correcting a data transmission time of the transmitting end based on the first and second time offsets. have.
  • the receiving end may add a TA command including a correction time value to the RAR signal which is a random access response signal and transmit the same to the transmitting end (terminal).
  • the transmitting end pulls the transmission time forward by the correction time value, and then establishes synchronization of the uplink channel by transmitting data through the uplink channel.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a block for detecting a RACH signal of a receiver that supports ranging connection of a wide cell radius according to an embodiment of the present invention.
  • the receiving end (eg, the base station) 500 selects sample data from the RACH signal transmitted by the transmitting end for the first detection time interval, detects the preamble sequence, and based on the detected preamble sequence, the first time offset. Can be detected. Also, the receiver 500 may perform the same detection process on the second detection time interval delayed by about 1282TA from the first detection time interval based on a round trip delay time of about 100 km. That is, the receiver 500 may select sample data from the RACH signal transmitted by the transmitter for the second detection time interval, detect the preamble sequence, and detect the second time offset based on the detected preamble sequence. .
  • the receiving end 500 may include a path for performing detection processing in a first detection time interval and a path for performing detection processing in a second detection time interval.
  • the receiver 500 includes an RF processor 502, an analog to digital converter 504, a first ranging signal time interval selector 506-1, and a second ranging signal time interval.
  • Selector 506-2 first CP remover 508-1 and second CP remover 508-2, first serial to parallel converter 510-1 and second S / P Transformer 510-2, at least one first fourier transform operator 512-1 and at least one second FFT operator 512-2, first ranging frequency demapper 514-1 and the second ranging frequency de-batterer 514-2, the preamble sequence generator 516, the first code demodulator 518-1, and the second code demodulator 518-2.
  • a first inverse fast fourier transform operator 520-1 and a second IFFT operator 520-2, a first signal strength detector 522-1 and a second signal strength detector 522-2 , First time offset detector 524-1 and second time offset detector 524-2, time Set determiner 526 may be configured by, and the like.
  • the RF processor 502 includes a filter, a frequency converter, and the like, and converts a signal of a radio frequency (RF) band received through a receiving antenna into a baseband signal and outputs the signal.
  • the A / D converter 504 converts the analog baseband signal from the RF processor 502 into a digital signal (sample data) and outputs it.
  • Each of the first ranging time interval selector 506-1 and the second ranging time interval selector 506-2 selects and outputs each time interval from the sample data from the A / D converter 504.
  • Each of the first eliminator 508-1 and the second eliminator 508-2 removes and outputs a CP interval, which is a guard interval, from the sample data in the selected time interval.
  • Each of the first S / P converter 510-1 and the second S / P converter 510-2 converts and outputs sample data in which the CP section is removed in parallel.
  • Each of the first FFT operator 512-1 and the second FFT operator 512-2 performs fast Fourier transform (FFT) operation on sample data converted in parallel and outputs data in a frequency domain.
  • FFT fast Fourier transform
  • Each of the first ranging frequency reverse batcher 514-1 and the second ranging frequency reverse batcher 514-2 selects and outputs preamble data from data in the frequency domain.
  • the preamble sequence generator 516 sequentially generates the sequences of the preamble to the first sequence demodulator 518-1 and the second sequence demodulator 518-2.
  • Each of the first sequence demodulator 518-1 and the second sequence demodulator 518-2 has a preamble sequence with the first ranging frequency debacker 514-1 and the second ranging frequency debacker 514-2.
  • the demodulation is performed by multiplying the preamble sequence from the generator 516 to generate as many correlation data as the sequence number.
  • Each of the first IFFT operator 520-1 and the second IFFT operator 520-21 calculates correlation data and outputs correlation data in a time domain.
  • the first signal strength detector 522-1 and the second signal strength detector 522-2 detect pit power or normalized signal to noise ratio (SNR) in the correlation data. That is, the first signal strength detector 522-1 and the second signal strength detector 522-2 are each of the first signal strength of the RACH signal and the second signal of the RACH signal in the first detection time interval and the second detection time interval, respectively. Detect signal strength.
  • SNR signal to noise ratio
  • Each of the first time offset detector 524-1 and the second time offset detector 524-2 detects and outputs a time offset from the correlation data.
  • each of the first time offset detector 524-1 and the second time offset detector 524-2 is a first time that is a reception point of the preamble sequence of the RACH signal in each of the first detection time interval and the second detection time interval. Detects an offset and a second time offset.
  • the time offset determiner 526 uses the signal strength and time offset values detected in the first detection time interval, the signal strength value and the time offset values detected in the second detection time interval, and the data of the transmitter corresponding to the RACH signal.
  • the correction time value for adjusting the transmission time can be determined.
  • the receiving end 500 may provide the transmitting end with the final determination time value included in the RAR signal which is a response signal of the RACH signal.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a process of estimating a time offset according to a RACH signal in a time offset determiner according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an RACH signal received at a receiver according to a distance between a receiver and a transmitter, assuming that the receiver supports a cell radius up to about 200 km.
  • the range that the receiver needs to detect in order to support a cell radius of about 200 km may be 0 to 2564TA.
  • the length of the RACH preamble sequence is 1536TA, and the time offset estimated in each interval is 0 to 1536 TA.
  • FIG. 6A illustrates a first detection time interval 621 and a time offset estimated in the time interval in square brackets “[]”.
  • the start point of the first detection time interval 621 may be located at a time delayed from the start point of the subframe in consideration of the RTD (round trip delay) time between the receiving end and the transmitting end.
  • the predetermined time may be determined in consideration of the length of a cyclic prefix (CP) according to the RACH preamble format 3 capable of supporting a cell radius up to about 100 km.
  • CP cyclic prefix
  • 6B shows a second detection time interval 623 and a time offset estimated in the time interval in square brackets "[]".
  • the start point of the second detection time section 623 may be located at a time delayed by a predetermined time from the start point of the first detection time section 621 in consideration of the RTD (round trip delay) time between the receiving end and the transmitting end.
  • the predetermined time may be determined in consideration of the length of a cyclic prefix (CP) according to the RACH preamble format 3 capable of supporting a cell radius of up to about 100 km.
  • CP cyclic prefix
  • the time offset value detected in the first detection time interval 621 may be a value between 0 to 1282TA, this value is actually It can be estimated by the time offset value.
  • the detected time offset value may be estimated as a value between 254TA and 1536TA. . That is, an offset may occur in the detection value.
  • the time offset of the RACH signal 601 received from the terminal adjacent to the base station for the first detection time interval 621 of FIG. 6 (a) may be 0TA, and also within a short distance of about 100 km within a cell radius.
  • the time offset of the RACH signal 603 received by the terminal may be a value between 0TA and 1282TA.
  • the time offset of the RACH signal 605 received from the remote terminal within a cell radius of about 100 km to 120 km may be a value between 1282TA and 1536TA.
  • the second time offset detected in the second detection time interval 623 of FIG. 6B may be converted into a modulo value in consideration of the RTD (round trip delay) length.
  • the detected second time offset may be estimated by converting the (time offset + 1282TA) mod1536TA value.
  • the time offset of the RACH signal 613 received from the short range terminal within about 100 km of the cell radius may be estimated to be a value between 254TA and 1536TA for the second detection time interval 623 of FIG. 6B. have.
  • the time offset of the RACH signal 615 received from the far terminal within a cell radius of about 100 km to 120 km may be estimated as a value between 0TA and 254TA.
  • the time offset of the RACH signal 617 received by the remote terminal within a cell radius of about 120 km to 200 km may be estimated as a value between 254TA and 1282TA.
  • the signal strength of each of the RACH signals may be detected in the first detection time interval 621 and the second detection time interval 623.
  • the first signal strength detector 522-1 and the second signal strength detector 522-2 of FIG. 5 may have peak power or normalized signal to noise ratio (SNR) in each time interval. Can be detected respectively.
  • SNR signal to noise ratio
  • a signal strength of which only a part of the RACH signal is filled may be detected in the first detection time interval 621, and in the second detection time interval 623.
  • the RACH signal may appear as a full signal strength.
  • the first detection time interval 621 may appear as a signal strength filled with the RACH signal full, while the second detection time interval ( In 623, a signal strength of which only a part of the RACH signal is filled may be detected.
  • the receiving end is based on the time offset and the signal strength detected in each of the first detection time interval 621 and the second detection time interval 623, the transmitter (terminal) that transmitted the RACH signal in a short distance It may be determined whether the terminal is located or the terminal located at a far distance.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a process of estimating a time offset according to an embodiment of the present invention.
  • a receiving end (eg, a base station) may detect an RACH signal in each of a first detection time interval and a second detection time interval.
  • the receiving end may convert the time offset detected in the second detection time interval into a (time offset + 1282TA) mod1536TA value.
  • the receiving end may determine in which section the time offset is detected.
  • the receiving end may determine that detection of the time offset has failed.
  • the receiving end may determine whether the detected time offset is greater than 1282TA.
  • step 715 the receiving end may adopt the time offset value detected in the first detection time interval.
  • the receiving end may determine whether the detected time offset is detected in the first detection time interval.
  • the receiving end may adopt the time offset value detected in the first detection time interval.
  • the receiving end may adopt the sum of the 1282TA and the time offset value detected in the second detection time interval. Can be.
  • step 705 determines in step 705 whether the time offset is detected in both the first detection time interval and the second detection time interval. If it is determined in step 705 that the time offset is detected in both the first detection time interval and the second detection time interval, the receiving end determines in step 717 whether the detected time offset value is greater than the 1282TA value. can do.
  • the receiving end may adopt the time offset offset value detected in the first detection time interval.
  • the receiver may compare the RACH signal strength in the first detection time interval with the RACH signal strength in the second detection time interval. have.
  • the receiver may determine whether the signal strength of the second detection time interval is greater than a predetermined threshold.
  • the receiving end may adopt the sum of the 1282TA and the time offset value detected in the second detection time interval. have.
  • the receiving end may adopt the time offset value detected in the first detection time interval.
  • the receiving end may estimate the adopted time offset value as a time offset value corresponding to the RACH signal through the process of FIG. 7.
  • the receiving end may determine a TA value, which is a correction time value for adjusting the data transmission time point, by using the estimated time offset value, and synchronize uplink between the terminals based on this.
  • the range of TA values defined in the 3GPP specification can be further adjusted.
  • the receiving end (base station) transmits the TA value by distinguishing the near transmitting terminal (terminal) located at a short distance and the remote transmitting terminal (terminal) located at a long distance, and improving the scheduler and modem to improve the wide area cell.
  • the receiving end base station transmits the TA value by distinguishing the near transmitting terminal (terminal) located at a short distance and the remote transmitting terminal (terminal) located at a long distance, and improving the scheduler and modem to improve the wide area cell.
  • the present invention is not limited thereto, and the wide cell can be supported by more various implementations.
  • the receiving end (for example, the base station) may extend the modem receiving unit to support a wide area cell of about 100 km or more.
  • the receiving end detects a RACH signal to detect a time delay for each transmitting end, which is a distance to each transmitting end (for example, a terminal), and the near end transmitting end located at a cell radius of about 100 km or less and a cell radius of about 100 km or more.
  • the calibration time time value may be transmitted so that each remote transmitter is located separately.
  • the receiving end may transmit a correction time value determined to be a reference to the OTA value as an uplink synchronization position to the transmitting end located near.
  • the receiving end may receive respective data based on the subframe boundary at the time of 0TA and the subframe boundary at the time offset by 1282TA when receiving data through the uplink channel.
  • a medium access control (MAC) digital signal processor (DSP) processor may compare the processed information received from the modem.
  • the MAC DSP processor may determine that the received information of the modem that has passed the cyclic redundancy check (CRC) is normal and perform MAC processing.
  • CRC cyclic redundancy check
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a flowchart supporting uplink synchronization of a wide cell radius according to an embodiment of the present invention.
  • the receiver may extend the modem receiver to support uplink synchronization of a wide cell radius.
  • the receiving end may determine a correction time value for adjusting the data transmission time of the transmitting end of the wireless communication system using the time offset value estimated in FIG. 7.
  • the receiving end may determine whether the time offset estimated from the RACH signal is greater than or equal to the 1282TA value.
  • step 803 the receiving end adds a TA command including the estimated time offset value as a correction time value to the RAR signal to transmit to a short distance (eg, a terminal).
  • a short distance eg, a terminal
  • the receiver may perform demodulation by synchronizing data through an uplink synchronization channel (SCH) channel received from the transmitter according to an OTA timing of an uplink subframe boundary.
  • SCH uplink synchronization channel
  • step 807 the receiver adds a TA command including a value obtained by subtracting 1282TA from the estimated time offset as a correction time value to the RAR signal.
  • the receiver may perform demodulation by synchronizing at the time point when the Shang subframe boundary + 1282TA is offset when data is detected through the uplink SCH channel received from the transmitter.
  • the receiving end may determine whether time offset management for each transmitting end is performed.
  • the receiving end may adopt a reception result corresponding to a synchronization time for each transmitting end.
  • the receiving end may determine MAC data passing the cyclic redundancy check (CRC) as normal and perform MAC processing.
  • CRC cyclic redundancy check
  • the receiving end may divide the transmitting end located in the short distance and the transmitting end located in the far distance by TTI (transmission time interval), so that the scheduling may not occur muxing between subframes when processing the same TTI.
  • TTI transmission time interval
  • the receiving end may transmit the TA command to the transmitting end by setting the TA command to be distinguished based on the 0TA time point and the 1282TA time point as the sync link synchronization position.
  • the receiving end processes the uplink channel of the near-end transmitter as allocated to the n th TTI, which is the original position, as in the legacy process, and the located far-end is n 1 TTI offset. Can be treated as having been assigned to the +1 th TTI.
  • the complexity of the receiving end does not increase because only one process needs to be performed as compared with the modem receiver performing two demodulations on the same data in the first embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating another example of a flowchart supporting uplink synchronization of a wide cell radius according to an embodiment of the present invention.
  • a receiver may support ShangHanlink synchronization of a wide cell radius by using an improved Transmission Time Interval (TTI) scheduler.
  • TTI Transmission Time Interval
  • the receiving end may determine whether the time offset estimated from the RACH signal is greater than or equal to the 1282TA value.
  • the receiver adds a TA command including the estimated time offset value as a correction time value to the RAR signal and provides it to a transmitter (eg, a terminal) located in a short distance. can do.
  • a transmitter eg, a terminal
  • the receiver may allocate uplink data received from a transmitter located in a short distance to demodulation of the n-th subframe.
  • the receiving end may perform demodulation of the n-th subframe at a time of uplink synchronization.
  • step 909 the receiver adds a TA command including a value obtained by subtracting the 1282TA from the estimated time offset as a correction time value to the RAR signal.
  • the receiver may process uplink data received from a transmitter located in a short distance by assigning demodulation of the n + 1 th subframe.
  • the receiver may perform demodulation of the n + 1 th subframe by an amount obtained by subtracting the value of 254TA from the UL synchronization point.
  • step 915 the receiving end may transmit the received data as the n-th TTI received data to the MAC.
  • the receiving end may distinguish between a transmitting end located at a short distance and a transmitting end located at a far distance by detecting the RACH signal, a short range transmitting end may be allocated to the PCell, and a far transmitting end may be allocated to the SCell. That is, the PCell group may operate in synchronization with downlink and uplink based on 0TA, and the SCell group may operate in synchronization with downlink and uplink based on 1282TA. Accordingly, it is possible to operate without changing the physical layer (PHY) stage.
  • PHY physical layer
  • operating in synchronization between the downlink and the uplink means that when the receiving end processes the PHY end, the downlink transmits data by 1282TA in advance of the uplink, so that the transmitting end located at a far distance performs the downlink synchronization. Then, when transmitting uplink data immediately, the receiving end may mean that uplink data is received based on 0TA. This may have an effect of pulling a transmitter located at a far distance located at a cell radius of about 100 km or more to the base station by about 100 km.
  • FIG. 10 illustrates another example of a flowchart for supporting uplink synchronization of a wide cell radius according to an embodiment of the present invention.
  • the receiving end may separate resources by frequency to support uplink synchronization of a wide cell radius.
  • the receiving end may determine whether a time offset estimated from the RACH signal is equal to or greater than 1282TA.
  • the receiver may provide a TA command including the estimated time offset value as a correction time value to the RAR signal to a transmitter located at a short distance.
  • the receiving end may schedule a transmitting end located at a short distance to a carrier to which the PCell belongs.
  • the modem processing the carrier of the receiving end may process the carrier by matching the synchronization time between the downlink and uplink based on the OTA.
  • step 1009 the receiver adds a TA command including a value obtained by subtracting the 1282TA from the estimated time offset as a correction time value to the RAR signal to the transmitter. Can provide.
  • the receiving end may schedule a remote transmitting end having a time offset equal to or greater than 1282TA to a carrier belonging to the SCell.
  • the modem processing the carrier at the receiving end may process the carrier by pulling a downlink synchronization time by a predetermined time (for example, 1282TA) compared to an uplink synchronization time.
  • a predetermined time for example, 1282TA
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a receiver that supports ranging connection of a wide cell radius according to another embodiment of the present invention.
  • a receiving end (eg, a base station) may include a time interval selector 506, a time offset detector 524, a time offset determiner 526, and the like.
  • the time interval selector 506 may correspond to the first ranging signal time interval selector 506-1 and the second ranging signal time interval selector 506-2 of FIG. 5.
  • the time offset detector 524 may correspond to the first time offset detector 524-1 and the second time offset detectors 524-1 of FIG. 5, and the time offset determiner 526 is illustrated in FIG. 5. May correspond to the time offset determiner 526.
  • the time interval selector 506 may select a first detection time interval and a second detection time interval in a RACH signal including a RACH preamble sequence for ranging access.
  • the time offset detector 524 may detect a first time offset and a second time offset that are reception points of the preamble sequence in each of the selected first detection time interval and the second detection time interval.
  • the time offset determiner 526 may determine a correction time value for correcting a data transmission time of a transmitting end of the wireless communication system based on the detected first time offset and the second time offset.
  • the RACH signal may include a CP (cyclic prefix) section, a guard interval, a RACH preamble sequence section, and a GT section, which is a guard time.
  • the receiving end may further include a signal strength detector.
  • the signal strength detector may correspond to the first signal strength detector 522-1 and the second signal strength detector 522-2 of FIG. 5.
  • the signal strength detector may detect the first signal strength and the second signal strength in each of the first and second detection time intervals.
  • the time offset determiner 526 is based on the detected first time offset, the second time offset, the first signal strength and the second signal strength, the time of the data transmission time of the transmitting end of the wireless communication system The calibration time value for the adjustment can be determined.
  • a start point of the first detection time interval may be delayed at a start point of a subframe in consideration of a round trip delay time between a receiving end and a transmitting end.
  • the start point of the second detection time interval may be delayed for a predetermined time from the start point of the first detection time interval in consideration of a round trip delay time between the receiving end and the transmitting end.
  • the time offset determiner 526 may estimate a time offset value in consideration of the RTD time based on the detected first time offset and the second time offset.
  • the time offset determiner 526 may determine a correction time value for correcting a data transmission time point of the transmitter by using the estimated time offset value.
  • the time offset determiner 526 may convert the second time offset into a modulo value in consideration of the RTD time.
  • the correction time value may be a value determined to transmit data by delaying a predetermined time at an uplink synchronization position with the transmitter in consideration of the RTD time when the transmitter is located at a remote radius from the receiver.
  • the far radius is a distance of about 100km or more from the receiving end
  • the predetermined time may be about 1282TA value.
  • the receiver may further include a transmitter configured to transmit a correction time value in a random access response (RAR) signal that is a response signal to the RACH signal.
  • RAR random access response
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating a method of determining a correction time at a receiving end of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • a receiving end may select a first detection time interval and a second detection time interval from an RACH signal including a RACH preamble sequence.
  • the start point of the first detection time interval may be delayed for a predetermined time from the start point of the subframe in consideration of the RTD time between the receiving end and the transmitting end.
  • the start point of the second detection time interval may be delayed for a predetermined time from the start point of the first detection time interval in consideration of the RTD time between the receiving end and the transmitting end.
  • the receiving end may detect a first time offset and a second time offset, which are reception points of the preamble sequence, in each of the selected first detection time interval and the second detection time interval.
  • the receiving end may determine a correction time value for correcting a data transmission time of the transmitting end of the wireless communication system based on the detected first time offset and the second time offset.
  • the method of determining the correction time may further include detecting a first signal strength and a second signal strength in each of the first and second detection time intervals.
  • the operation of determining the correction time value may be based on the detected first time offset, the second time offset, the first signal strength, and the second signal strength, for adjusting the data transmission time of the transmitting end of the wireless communication system.
  • the calibration time value can be determined.
  • the operation of determining the correction time value may include estimating a time offset value in consideration of the RTD time based on the detected first time offset and the second time offset, and using the estimated time offset value.
  • the correction time value for the correction of the data transmission time of the transmitter may be determined.
  • the second time offset may be estimated by converting the second time offset into a modulo value in consideration of the RTD time.
  • the correction time value may be a value determined to transmit data by delaying a predetermined time at an uplink synchronization position with the transmitter in consideration of the RTD length when the transmitter is located at a remote radius from the receiver.
  • the far radius is a distance of about 100km or more from the receiving end
  • the predetermined time may be about 1282TA value.
  • the correction time value when a correction time value for correction at the time of data transmission is determined, may be transmitted by being included in an RAR signal that is a response signal to the RACH signal.
  • the RACH signal may include a CP period, which is a guard period, a RACH preamble sequence period, and a GT period, which is an interference prevention period with the next subframe.
  • a method of estimating a time offset of a preamble sequence transmitted from a transmitter located at a radius of a wide cell of about 100 km or more, and a method for synchronizing uplink accordingly are presented. Meanwhile, in the embodiments of the present invention, a detailed operation or change is not described for ease of understanding, but a method of estimating a time offset and synchronizing uplink using the same may be implemented and modified in various ways by those skilled in the art. This may be possible.
  • embodiments of the present invention are not limited to the 3GPP LTE system, but may be applicable to various wireless communication systems having a ranging procedure and performing communication through synchronization between a receiving end and a transmitting end.
  • embodiments of the present invention can be applied to a wireless communication system such as eMTC, NB-IoT, V2X, and the like.
  • At least a portion of a receiving end (eg, modules or functions thereof) or method (eg, operations) of the present disclosure may be a non-transitory computer-readable form of a program module.
  • -transitory computer readable media may be implemented as a command.
  • the processor may perform a function corresponding to the instruction.
  • the program is stored in a computer-readable non-transitory recording medium which is read and executed by a computer, thereby implementing an embodiment of the present invention.
  • the non-transitory recording medium refers to a medium that stores data semi-permanently and that can be read by a device, as well as volatile or nonvolatile that temporarily stores data for calculation or transfer, such as registers, caches, and buffers. It may include a memory.
  • temporary transmission media such as signal, current, etc. do not correspond to non-transitory recording media.
  • the above-described programs may be stored and provided in a non-transitory readable recording medium such as a CD, a DVD, a hard disk, a Blu-ray disk, a USB, an internal memory of a device of the present disclosure, a memory card, a ROM, or a RAM.
  • a non-transitory readable recording medium such as a CD, a DVD, a hard disk, a Blu-ray disk, a USB, an internal memory of a device of the present disclosure, a memory card, a ROM, or a RAM.
  • the above-described programs are stored in the memory of the server and transmitted for sale to a terminal (for example, the device of the present invention) networked with the server or the provider of the program (for example, the program developer or the manufacturer of the program). May be transferred or registered with the server.
  • a terminal for example, the device of the present invention
  • the provider of the program for example, the program developer or the manufacturer of the program
  • the server's buffer may be the non-transitory recording medium of the present disclosure.
  • the computer-readable non-transitory recording medium may include selecting a first detection time interval and a second detection time interval in a RACH signal including a RACH preamble sequence for a ranging connection, the selected first Detecting a first time offset and a second time offset that are reception points of the preamble sequence in each of the first detection time interval and the second detection time interval, and based on the detected first time offset and the second time offset.
  • the apparatus may store a program for the receiving end of the present disclosure to perform an operation of determining a correction time value for correcting a data transmission time of the transmitting end of the wireless communication system.

Landscapes

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Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템의 수신단에서 레인징 접속에 따른 보정 시간 값을 결정하는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 수신 장치는, 레인징(ranging) 접속을 위한, RACH 프리앰블 시퀀스를 포함하는 RACH 신호에서 제1 검출 시간 구간 및 제2 검출 시간 구간을 선택하는 신호 구간 선택기, 상기 선택된 제1 검출 시간 구간 및 상기 제2 검출 시간 구간 각각에서 상기 프리앰블 시퀀스의 수신 시점인 제1 시간 옵셋 및 제2 시간 옵셋을 검출하는 시간 옵셋 검출기, 및 상기 검출된 제1 시간 옵셋 및 제2 시간 옵셋에 기초하여, 상기 무선 통신 시스템의 송신단의 데이터 전송 시점의 보정을 위한 보정 시간 값을 결정하는 시간 옵셋 판정기를 포함할 수 있다. 본 연구는 미래창조과학부 '범부처 Giga KOREA 사업'의 지원을 받아 수행하였다.

Description

무선 통신 시스템의 보정 시간 결정 방법 및 이를 위한 장치
본 발명은 무선 통신 시스템의 수신단에서 레인징 접속에 따른 보정 시간 값을 결정하는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
본 연구는 미래창조과학부 '범부처 Giga KOREA 사업'의 지원을 받아 수행하였다.
4G(4th-generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G(5th-generation) 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후(beyond 4G network) 통신 시스템 또는 LTE(long term evolution) 시스템 이후(post LTE)의 시스템이라 불리고 있다.
5G 통신 시스템의 3가지 메인 Use Case로 국제전기통신연합(ITU)과 3GPP(3rd partnership project)를 포함한 통신 업계는 높은 고속데이터 지원 통신 (enhanced Mobile Broadband, eMBB), 초신뢰성과 저지연 통신(ultra-reliable and low latency communications, URLLC), 대규모 기기 지원(massive machine type communication)을 제안하고 있다.
5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역(예를 들어, 60기가 (60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서 전파의 경로 손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(full dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming) 및 대규모 안테나(large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.
또한, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀(advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크(ultra-dense network), 기기 간 통신(device to device communication: D2D), 무선 백홀(wireless backhaul), 이동 네트워크(moving network), 협력 통신(cooperative communication), CoMP(coordinated multi-points), 및 수신 간섭제거(interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.
이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(advanced coding modulation: ACM) 방식인 FQAM(hybrid FSK and QAM modulation) 및 SWSC(sliding window superposition coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(filter bank multi carrier), NOMA(non-orthogonal multiple access) 및 SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
또한, 5G 통신 시스템에는 단말이 네트워크를 통하여 기지국과 통신을 수행하기 위한 랜덤 접속(random access) 절차가 정의되어 있다.
RACH(random access channel) 채널은 단말이 기지국과 상향링크 동기화가 이루어지지 않은 상태에서 기지국에 랜덤 접속을 위한 용도로 사용될 수 있다. RACH 채널은 단말이 기지국과 하향링크 동기화 수행된 상태에서, 최초 기지국에 접속하는 초기 레인징(initial ranging)과, 기지국과 접속된 상태에서 단말의 필요에 따라 접속하는 주기적 레인징(periodic ranging)으로 구분될 수 있다.
초기 레인징 과정으로서, 기지국으로부터 SCH(synchronization channel) 채널을 통하여 신호가 검출되면, 단말은 SCH 신호에 응답하여 하향링크(downlink) 동기화를 수행할 수 있다.
하향링크 동기화가 수행되면, 단말은 RFN(radio frame number), 서브 프레임(subframe) 경계 정보, 셀 아이디 등을 획득하고, 브로드캐스트 채널을 통하여 시스템 정보를 획득할 수 있다. 다음으로, 단말은, 시스템 정보에 포함된 RACH(random access channel) 채널의 설정(configuration) 정보를 이용하여, RACH 채널을 통한 상향링크(uplink) 동기화를 수행함으로써 시스템 접속 과정을 완료할 수 있다.
한편, 3GPP 규격에서는, RACH 채널을 통한 기지국과 단말 간에 상향링크 동기화가 가능한 셀 반경을 최대 약 100km까지 정의하고 있다. 이에 따라, 정의된 반경보다 더 넓은 광역 셀 반경으로 LTE 서비스를 운용하기 위하여 기지국 또는 단말이 별도의 운용 절차를 수행할 필요성이 요구된다.
따라서, 본 발명의 목적은 약 100km 이상 떨어져 있는 수신단(예를 들면, 기지국)과 송신단(예를 들면, 단말) 간에 광역 셀 반경을 지원하도록 RACH(random access channel) 신호를 검출하는 기술을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 물리 채널(physical channel)들 간의 동기화를 위한 시간 보정 기술 및 이에 따른 신규 운용 시나리오를 제공하는데 목적이 있다.
그밖에, 본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 무선 통신 시스템의 수신 장치는, 레인징(ranging) 접속을 위한, RACH(random access channel) 프리앰블 시퀀스를 포함하는 RACH 신호에서 제1 검출 시간 구간 및 제2 검출 시간 구간을 선택하는 신호 구간 선택기, 상기 선택된 제1 검출 시간 구간 및 상기 제2 검출 시간 구간 각각에서 상기 프리앰블 시퀀스의 수신 시점인 제1 시간 옵셋 및 제2 시간 옵셋을 검출하는 시간 옵셋 검출기, 및 상기 검출된 제1 시간 옵셋 및 제2 시간 옵셋에 기초하여, 상기 무선 통신 시스템의 송신 장치의 데이터 전송 시점의 보정을 위한 보정 시간 값을 결정하는 시간 옵셋 판정기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 실시 예에 따르면, 무선 통신 시스템의 수신 장치에서 보정 시간을 결정하는 방법은, 레인징 접속을 위한, RACH(random access channel) 프리앰블 시퀀스를 포함하는 RACH 신호에서 제1 검출 시간 구간 및 제2 검출 시간 구간을 선택하는 단계, 상기 선택된 제1 검출 시간 구간 및 상기 제2 검출 시간 구간 각각에서 상기 프리앰블 시퀀스의 수신 시점인 제1 시간 옵셋 및 제2 시간 옵셋을 검출하는 단계, 및 상기 검출된 제1 시간 옵셋 및 제2 시간 옵셋에 기초하여, 상기 무선 통신 시스템의 송신 장치의 데이터 전송 시점의 보정을 위한 보정 시간 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 실시 예에 따르면, 컴퓨터로 판독 가능한 비휘발성 기록매체는, 레인징 접속을 위한, RACH(random access channel) 프리앰블 시퀀스를 포함하는 RACH 신호에서 제1 검출 시간 구간 및 제2 검출 시간 구간을 선택하는 단계, 상기 선택된 제1 검출 시간 구간 및 상기 제2 검출 시간 구간 각각에서 상기 프리앰블 시퀀스의 수신 시점인 제1 시간 옵셋 및 제2 시간 옵셋을 검출하는 단계, 및 상기 검출된 제1 시간 옵셋 및 제2 시간 옵셋에 기초하여, 상기 무선 통신 시스템의 송신 장치의 데이터 전송 시점의 보정을 위한 보정 시간 값을 결정하는 단계를 수신 장치(또는, 프로세서)가 수행하도록 하는 프로그램을 저장할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 수신단(예를 들면, 기지국)의 복조(demodulation) 방식 및 스케쥴링 절차의 변경만으로 약 100km 이상의 광역 셀 반경에 위치한 송신단(예를 들면, 단말)의 레인징 접속이 가능할 수 있다.
이에 따라, 수신단의 추가 설치 비용이 절약되어 경제적인 효과를 가질 수 있으며, 수신단의 설치가 용이하지 않은 지역(예를 들면, 해상 위 또는 섬과 같이 고립된 지역)까지 통신 서비스 영역이 확장될 수 있다.
그 외에 본 발명의 실시 예로 인하여 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 예컨대, 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
도 1은 레인징 접속을 위한 RACH 프리앰블을 나타내는 도면이다.
도 2는 RACH 신호에 따른 수신단이 레인징 접속 지원이 가능한 셀 반경을 나타내는 도면이다.
도 3은 송신단 및 수신단 간의 상향링크 동기화 과정을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신단이 광역 셀 반경의 레인징 접속을 지원하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광역 셀 반경의 레인징 접속을 지원하는 수신단의 블록을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시간 옵셋 판정기에서 RACH 신호에 따라 시간 옵셋을 추정하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시간 옵셋을 추정하는 과정을 나타내는 흐름도를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광역 셀 반경의 상향링크 동기화를 지원하는 흐름도의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광역 셀 반경의 상향링크 동기화를 지원하는 흐름도의 다른 일 예를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광역 셀 반경의 상향링크 동기화를 지원하는 흐름도의 또 다른 일 예를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 광역 셀 반경의 레인징 접속을 지원하는 수신단의 구성을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 수신단에서 보정 시간을 결정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 도면 상에 표시된 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조 번호로 나타내었으며, 다음에서 본 발명의 일 실시 예를 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 일 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에서 명백하게 다른 내용을 지시하지 않는 "한"과, "상기"와 같은 단수 표현들은 복수 표현들을 포함한다는 것이 이해될 수 있을 것이다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에서 사용되는 용어 "~와 연관되는(associated with)" 및 "~와 연관되는(associated therewith)"과 그 파생어들은 포함하고(include), ~내에 포함되고(be included within), ~와 서로 연결되고(interconnect with), 포함하고(contain), ~내에 포함되고(be contained within), ~에 연결하거나 혹은 ~와 연결하고(connect to or with), ~에 연결하거나 혹은 ~와 연결하고(couple to or with), ~와 통신 가능하고(be communicable with), ~와 협조하고(cooperate with), 인터리빙하고(interleave), 병치하고(juxtapose), ~로 가장 근접하고(be proximate to), ~로 ~할 가능성이 크거나 혹은 ~와 ~할 가능성이 크고(be bound to or with), 가지고(have), 소유하고(have a property of) 등과 같은 것을 의미할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에서 "제1 구성요소가 제2 구성요소에 (기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결되는 것을 의미할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시 예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 자세한 설명에 앞서, 본 명세서에서 사용되는 몇 가지 용어들에 대해 해석 가능한 의미의 예를 제시한다. 하지만, 아래 제시하는 해석 예로 한정되는 것은 아님을 주의하여야 한다.
기지국(base station)은 단말과 통신하는 일 주체로서, BS, NodeB(NB), eNodB(eNB, evolved node B), AP(access point) 등으로 지칭될 수도 있다.
단말(user equipment)(또는, 통신 단말)은 기지국 또는 다른 단말과 통신하는 일 주체로서, 노드, UE, 이동국(mobile station; MS), 이동장비(mobile equipment; ME), 디바이스(device), 또는 터미널(terminal) 등으로 지칭될 수도 있다.
본 발명에서, 무선 통신 시스템의 송신단(또는 송신 장치)은, RACH(random access channel) 신호를 전송하는 기기가 될 수 있으며, 무선 통신 시스템의 수신단(또는 수신 장치)은 RACH 신호를 수신하는 기기가 될 수 있다.
본 개시에서는, 설명의 편의를 위하여, 통신 시스템의 송신단을 단말로 칭하고, 무선 통신 시스템의 수신단은 기지국을 칭하나, RACH 신호를 전송 또는 수신하는 목적에 따라 수신단 또는 송신단이 어떠한 기기도 가능할 수 있음은 물론이다. 예를 들면, 두 개의 단말 중 RACH 신호를 전송하는 단말이 송신단이 되고, RACH를 수신하는 단말은 수신단이 될 수도 있다.
3GPP LTE 프로토콜에서는 상향링크 랜덤 접속(UL random access)을 위한 다양한 프리앰블 시퀀스(preambles sequence)를 제공하고 있다.
먼저, 무선 통신 시스템의 송신단(예를 들면, 단말)은 동기화된 하향링크 채널을 통하여 RFN(radio frame number) 및 서브 프레임(subframe)의 위치 정보를 획득할 수 있다. 그리고, 획득된 정보에 기초하여 RACH 프리앰블 시퀀스를 전송할 채널의 위치를 파악할 수 있다. 그리고, 송신단은 복수의 RACH 프리앰블 시퀀스 포맷 중 하나를 선택하여 파악된 채널을 통하여 RACH 프리앰블 시퀀스를 전송할 수 있다.
무선 통신 시스템의 수신단(예를 들면, 기지국)은 RACH 프리앰블 시퀀스를 검출하고, 상향링크를 동기화하기 위한 보정 시간 값을 포함하는 TA(timing advance) 명령을 단말에게 전송할 수 있다.
송신단은, 수신단으로부터 수신된 보정 시간 값을 이용하여, 상향링크 채널을 통하여 전송하는 데이터의 전송 시점을 조정할 수 있다.
한편, LTE 표준에서는, 단말의 상향링크 랜덤 접속을 위한 RACH 프리앰블의 시퀀스로서 ZC(Zadoff-Chu) 시퀀스를 이용할 수 있다.
ZC 시퀀스는, 아래와 같이 [수학식 1]과 같이 정의될 수 있다.
수학식 1
Figure PCTKR2017002726-appb-M000001
상기 식에서, u는 루트(root) ZC 시퀀스의 인덱스이며, NZC는 ZC 시퀀스의 길이로서 소수 값(예를 들면, 839 또는 139)을 가질 수 있다.
도 1은 레인징(ranging) 접속을 위한 RACH 프리앰블을 나타낸다.
도 1을 참고하면, RACH 프리앰블(10)은 가드 샘플로서 보호 구간인 CP(cyclic prefix) 구간(11) 및 RACH 프리앰블 시퀀스 구간(12)을 포함할 수 있다.
프리앰블 시퀀스(12)는 ZC 시퀀스로부터 순환 자리 이동(cyclic shift)을 위한 NCS 값을 달리하여 생성될 수 있다. 이때, NCS 값을 NZC 값으로 설정하는 경우, ZC 시퀀스를 하나의 프리앰블 시퀀스(12)로 이용할 수 있다.
다양한 종류의 셀 반경에 대응하여 RACH 프리앰블(10)을 전송하도록 3GPP 규격에서는 CP 구간, RACH 프리앰블 시퀀스 구간 및 다음 서브프레임 간의 간섭을 방지하기 위한 간격인 GT(guard time) 구간을 포함하는 RACH 프리앰블 포맷을 아래의 [표 1]과 같이 정의한다.
표 1
RACH Preamble Format Cyclic Prefix Length Sequence Length GT Cell Radius
0 (1 TTI) 3168 Ts 24576 Ts 2976 Ts 14.5 km
1 (2 TTI) 21024 Ts 24576 Ts 15840 Ts 77.3 km
2 (2 TTI) 6240 Ts 2X24576 Ts 6048 Ts 29.5 km
3 (3 TTI) 21024 Ts 2X24576 Ts 21984 Ts 100.1 km
4 (1 TTI) 448 Ts 4096 Ts 288 Ts 1.4 km
도 2는 RACH 신호에 따른 수신단이 레인징 접속 지원이 가능한 셀 반경을 나타내는 도면이다.
도 2를 참고하면, 송신단(예를 들면, 단말)은 하향링크의 동기화 채널을 통하여 서브프레임의 위치 정보로서 서브프레임 경계(subframe boundary) 정보를 획득하고, 이에 기초하여 RACH 신호를 전송할 수 있다.
이 경우, 도 2의 201와 같이, 수신단(예를 들면, 기지국)에 인접한 송신단은 서브프레임의 시작점(211)에서 RACH 신호(221)를 전송할 수 있다.
또한, 도 2의 203과 같이, 수신단이 커버하는 셀의 경계에 위치한 송신단은 하향링크 채널의 딜레이만큼 지연되어 RACH 신호(223)를 전송하게 된다.
이 경우, 도 2의 205에서, 수신단은 수신단이 하향링크 채널을 통한 신호를 송신한 시점 대비 일정 시간만큼 지연된 RACH 신호(225)를 송신단으로부터 수신하게 된다. 이 경우, 상기 지연된 시간은 수신단 및 전송단 간의 거리에 따른 양방향 지연 시간인 RTD 시간(round trip delay)이 될 수 있다.
여기에서, CP(cyclic prefix)는 수신단 및 전송단 간의 거리를 커버하는 역할을 수행하게 되는데, 이 경우, 수신단이 선택하는 RACH 신호의 검출 시간 구간은 도 2의 215가 될 수 있다.
제1 검출 시간 구간(215)의 시작점은, 최대 셀 반경에 따른 최대 양방향 지연인 max RTD 시간(231) 및 지연 확산(delay spread) 시간(233)을 고려하여 CP 구간의 길이를 넘지 않도록 결정될 수 있다. 그리고, max RTD는 다음 서브프레임(subframe)과 간섭되지 않도록 GT 구간의 길이 이내로 결정될 수 있다. 따라서, max RTD = min(CP - delay spread, GT) 시간으로서 계산될 수 있다.
수신단은, RACH 신호의 포맷에 기초하여 최대 셀 반경을 예측할 수 있다. 이 경우, 이에 3GPP 규격을 따르는 RACH 신호 포맷 각각에 대한 최대 셀 반경은 전술한 [표 1]의 셀 반경(cell radius)의 값을 참조할 수 있다.
[표 1]을 참조하면, 3GPP LTE에서 지원 가능한 최대 셀 반경은 약 100km 임을 확인할 수 있다. 이 경우, 수신단이 RACH 신호를 검출한 후에 단말의 상향링크를 통하여 송신단의 데이터 전송 시점을 조절할 수 있는 최대 TA 값은 1282TA(=20512 Ts, Ts = 1/30.72MHz) 값이 될 수 있다.
도 3은 송신단 및 수신단 간의 상향링크 동기화 과정을 나타내는 도면이다.
도 3을 참고하면, 먼저, 311 단계에서, 수신단(예를 들면, 기지국)(301)은 송신단(예를 들면, 단말)(302)으로부터 프리앰블 시퀀스를 포함하는 RACH 신호를 수신할 수 있다.
313 단계에서, 수신단(301)은 수신된 RACH 신호에 기초하여, 송신단(302)의 데이터 전송 시점의 보정을 위한 보정 시간 값을 포함하는 TA 명령을 랜덤 접속 응답 신호인 RAR(random access response) 신호에 포함하여 송신단(302)에게 전송할 수 있다.
이에 따라, 315 단계에서, 송신단(302)은 호 접속을 위하여 수신단(301)과 동기화되도록, 상기 313 단계에서 수신한 보정 시간 값에 기초하여 데이터의 전송 시점을 보정하고 연결 요청을 수신단(301)에게 할 수 있다.
이에 응답하여, 317 단계에서, 수신단(301)이 연결을 수락하면, 송신단(302)은 상향링크 서브프레임 경계(subframe boundary)에 맞추어 수신단(301)과 동기화 될 수 있다.
현재 3GPP 규격을 따르는 RACH 프리앰블의 포맷에 따르면 수신단은 셀 반경 약 100km까지 송신단의 접속을 커버할 수 있다.
그러나, LTE 서비스의 범용화 및 장치들의 전력과 효율이 증가함에 따라 더 넓은 셀 반경의 커버가 요구될 수 있다.
이에, 수신단이 커버하는 셀 반경을 넓히기 위하여, RACH 프리앰블의 CP 길이 또는 GT 길이를 늘리는 등과 같은 규격을 변경하는 방법이 고려될 수 있다. 허나, RACH 프리앰블의 포맷 길이를 늘릴수록 서브프레임의 자원 할당이 더 요구되어 데이터 전송량이 감소할 수 있다.
따라서, 3GPP 규격을 따르면서 수신단이 더 넓은 셀 반경을 커버할 수 있는 기술이 요구된다.
다양한 실시 예에 따르면, 넓은 범위의 광역 셀 반경을 지원하기 위하여, 넓은 범위의 시간 옵셋(time offset)을 검출하는 방식과, 결정된 보정 시간 값인 TA(time advance) 값에 기초하여 수신단과 송신단 간의 상항링크 동기화를 위한 방식이 제시될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신단이 광역 셀 반경의 레인징 접속을 지원하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 4에서 이용되는 RACH 프리앰블 포맷은, 약 100km까지 셀 반경 지원이 가능한 RACH 프리앰블 포맷 3이 될 수 있다.
RACH 프리앰블 포맷 3는 시간 영역에서 24576Ts 의 시퀀스 길이를 가지는 기본 시퀀스(base sequence)를 반복하는 형태로서 2X24576Ts 길이의 RACH 프리앰블 시퀀스를 이용한다. 이 경우, CP는 기본 시퀀스의 일부인 21024Ts 길이를 이용할 수 있다.
도 4에서, 수신단은 서브프레임의 동기화 시작점(411)에서 RTD(round trip delay) 시간을 고려하여 약 CP 길이만큼 지연하여 제1 검출 시간 구간(413)을 선택하고, 선택한 구간에서 RACH 신호를 검출할 수 있다. 즉, 수신단은 제1 검출 시간 구간(413)에서 프리앰블 시퀀스를 검출하고, 이에 기초한 시간 옵셋을 검출할 수 있다. 또한, 약 100km을 초과하는 광역 셀 반경을 지원하기 위하여, 수신단은 제1 검출 시간 구간(413)에서 RTD 시간을 고려하여 약 CP 길이만큼 지연하여 제2 검출 시간 구간(415)을 선택하고, 선택한 구간에서 RACH 신호를 검출할 수 있다. 즉, 수신단은 제2 검출 시간 구간(415)에서 프리앰블 시퀀스를 검출하고, 이에 기초하여 시간 옵셋을 검출할 수 있다.
일 예로, 도 4의 401과 같이, 수신단에 인접한 송신단은 서브프레임의 시작점(411)에서 RACH 신호(421)를 전송할 수 있다.
또한, 도 4의 403과 같이, 3GPP 규격의 약 2배 수준인 약 200km 반경의 셀의 경계에 위치한 송신단(예를 들면, 단말)은 하향링크 채널의 딜레이만큼 지연되어 RACH 신호(423)를 전송할 수 있다.
이 경우, 수신단은 하향링크 채널을 통한 신호를 송신한 시점 대비 일정 시간(431)만큼 지연된 RACH 신호(425)를 수신하게 된다.
수신단이 제1 검출 시간 구간(413) 구간을 선택하여 RACH 신호(425)를 검출하는 경우, 수신단은 제1 검출 시간 구간(413) 구간에서 샘플 데이터의 유실로 인한 열화된 RACH 신호(425)를 검출할 수 있다. 즉, 프리앰블 시퀀스의 길이(24567Ts = 1536 TA = 0.8msec)만큼 모호성(ambiguity)이 있어서, 수신단이 시간 옵셋을 추정하기가 어려운 상황이 발생될 수 있다. 예컨대, 수신단으로부터 약 80km 떨어진 거리에 위치한 송신단과, 수신단으로부터 약 200km 떨어진 거리에 위치한 송신단을 추정된 시간 옵셋(time offset) 값으로 구분하기가 어려운 상황이 발생될 수 있다.
그러나, 수신단이 제2 검출 시간 구간(415) 구간을 선택하여, RACH 신호를 검출하는 경우, 샘플 데이터의 유실로 인한 RACH 신호의 열화 없이, 수신단으로부터 약 200km 떨어진 송신단까지 프리앰블 시퀀스의 검출 및 시간 옵셋의 추정이 가능하게 된다.
환언하면, 송신단은 규격 또는 구성의 변경 없이 RACH 신호를 전송하면 되며, 수신단은 검출 구간을 각각 달리하여 RACH 신호를 선택하고 검출 구간의 RACH 신호로부터 시간 옵셋을 검출함으로써, 약 200km 떨어진 송신단까지의 프리앰블 시퀀스의 검출 및 시간 옵셋의 추정이 가능하게 된다.
한편, 이 경우 동일한 RACH 신호에 대하여 2회의 검출을 수행함으로, 검출 결과로부터 RACH 신호를 전송한 수신단이 0km 내지 약 100km 사이의 근거리 반경 내에 위치하는지, 또는 100km 내지 약 200km 사이의 원거리 반경 내에 위치하는 판단하기 위한, 추가 블록이 요구될 수 있다.
동일한 RACH 신호에 대하여, 서로 다른 검출 구간에서 제1 및 제2 시간 옵셋이 검출되면, 수신단은 제1 및 제2 시간 옵셋에 기초하여, 송신단의 데이터 전송 시점의 보정을 위한 보정 시간 값을 결정할 수 있다. 그리고, 도 3에서 전술한 바와 같이, 수신단은 랜덤 접속 응답 신호인 RAR 신호에 보정 시간 값을 포함하는 TA 명령을 추가하여 송신단(단말)에게 전송할 수 있다. RAR 신호를 수신한 송신단은 보정 시간 값만큼 전송 시점을 앞으로 당긴 후에, 상향링크 채널을 통하여 데이터를 송신함으로써 상향링크 채널의 동기화를 수립할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광역 셀 반경의 레인징 접속을 지원하는 수신단의 RACH 신호를 검출하는 블록을 나타내는 도면이다.
수신단(예를 들면, 기지국)(500)은 제1 검출 시간 구간에 대하여, 송신단이 전송한 RACH 신호로부터 샘플 데이터를 선택하여, 프리앰블 시퀀스를 검출하고, 검출된 프리앰블 시퀀스에 기초하여 제1 시간 옵셋을 검출할 수 있다. 또한, 수신단(500)은 약 100km 반경의 RTD(round trip delay) 시간에 기초하여, 상기 제1 검출 시간 구간 보다 약 1282TA 값만큼 지연된 제2 검출 시간 구간에 대하여 동일한 검출 처리를 수행할 수 있다. 즉, 수신단(500)은 제2 검출 시간 구간에 대하여, 송신단이 전송한 RACH 신호로부터 샘플 데이터를 선택하여, 프리앰블 시퀀스를 검출하고, 검출된 프리앰블 시퀀스에 기초하여 제2 시간 옵셋을 검출할 수 있다.
도 5를 참고하면, 수신단(500)은 제1 검출 시간 구간에 검출 처리를 수행하는 경로 및 제2 검출 시간 구간에 검출 처리를 수행하는 경로를 포함할 수 있다.
도 5에서, 수신단(500)은 RF 처리기(502), A/D 변환기(analog to digital converter)(504), 제1 레인징 신호 시간 구간 선택기(506-1) 및 제2 레인징 신호 시간 구간 선택기(506-2), 제1 CP 제거기(508-1) 및 제2 CP 제거기(508-2), 제1 S/P 변환기(serial to parallel converter)(510-1) 및 제2 S/P 변환기(510-2), 적어도 하나의 제1 FFT 연산기(Fast fourier transform operator)(512-1) 및 적어도 하나의 제2 FFT 연산기(512-2), 제1 레인징 주파수 역배치기(ranging frequency demapper)(514-1) 및 제2 레인징 주파수 역배치기 (514-2), 프리앰블 시퀀스 생성기(preamble sequence generator)(516), 제1 코드 복조기(518-1) 및 제2 코드 복조기(518-2), 제1 IFFT 연산기(inverse fast fourier transform operator)(520-1) 및 제2 IFFT 연산기(520-2), 제1 신호 세기 검출기(522-1) 및 제2 신호 세기 검출기(522-2), 제1 시간 옵셋 검출기(524-1) 및 제2 시간 옵셋 검출기(524-2), 시간 옵셋 판정기(526) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 먼저 RF처리기(502)는 필터, 주파수 변환기 등을 포함하며, 수신 안테나를 통해 수신되는 RF(radio frequency)대역의 신호를 기저대역 신호로 변환하여 출력한다. A/D 변환기(504)는 RF처리기(502)로부터의 아날로그 기저대역 신호를 디지털 신호(샘플 데이터)로 변환하여 출력한다. 제1 레인징 시간 구간 선택기(506-1) 및 제2 레인징 시간 구간 선택기(506-2) 각각은 A/D 변환기(504)로부터의 샘플 데이터에서 각각의 시간 구간을 선택하여 출력한다. 제1 제거기(508-1) 및 제2 제거기(508-2) 각각은 선택된 시간 구간에서의 샘플 데이터에서 보호 구간인 CP 구간을 제거하여 출력한다.
제1 S/P 변환기(510-1) 및 제2 S/P 변환기(510-2) 각각은 CP 구간이 제거된 샘플 데이터를 병렬로 변환하여 출력한다. 제1 FFT 연산기(512-1) 및 제2 FFT 연산기(512-2) 각각은 병렬로 변환된 샘플데이터를 FFT(Fast Fourier Transform) 연산하여 주파수 영역의 데이터를 출력한다.
제1 레인징 주파수 역배치기(514-1) 및 제2 레인징 주파수 역배치기(514-2) 각각은 주파수 영역의 데이터에서 프리앰블 데이터를 선택하여 출력한다.
프리앰블 시퀀스 생성기(516)는 프리앰블의 시퀀스들을 순차로 제1 시퀀스 복조기(518-1) 및 제2 시퀀스 복조기(518-2)로 발생한다.
제1 시퀀스 복조기(518-1) 및 제2 시퀀스 복조기(518-2) 각각은 제1 레인징 주파수 역배치기(514-1) 및 제2 레인징 주파수 역배치기(514-2)와 프리엠블 시퀀스 생성기(516)로부터의 프리앰블 시퀀스를 곱하여 시퀀스 복조를 수행하여, 시퀀스 개수만큼의 상관 데이터를 발생시킨다.
제1 IFFT 연산기(520-1) 및 제2 IFFT 연산기(520-21) 각각은 상관 데이터를 연산하여 시간 영역의 상관 데이터를 출력한다.
제1 신호 세기 검출기(522-1) 및 제2 신호 세기 검출기(522-2)는 상관 데이터에서 피트 파워(peak power) 또는 정규화된 SNR(signal to noise ratio)을 검출한다. 즉, 제1 신호 세기 검출기(522-1) 및 제2 신호 세기 검출기(522-2)는 제1 검출 시간 구간 및 제2 검출 시간 구간 각각에서 RACH 신호의 제1 신호 세기 및 RACH 신호의 제2 신호 세기를 검출한다.
제1 시간 옵셋 검출기(524-1) 및 제2 시간 옵셋 검출기(524-2) 각각은 상관 데이터들로부터 시간 옵셋을 검출하여 출력한다.
즉, 제1 시간 옵셋 검출기(524-1) 및 제2 시간 옵셋 검출기(524-2) 각각은 제1 검출 시간 구간 및 제2 검출 시간 구간 각각에서 RACH 신호의 프리앰블 시퀀스의 수신 시점인 제1 시간 옵셋 및 제2 시간 옵셋을 검출한다.
시간 옵셋 판정기(526)는 제1 검출 시간 구간에서 검출된 신호 세기 및 시간 옵셋 값, 제2 검출 시간 구간에서 검출된 신호 세기 값 및 시간 옵셋 값을 이용하여, RACH 신호에 대응하는 송신단의 데이터 전송 시점의 조정을 위한 보정 시간 값을 결정할 수 있다.
수신단(500)은 최종 판정된 보정 시간 값을 RACH 신호의 응답 신호인 RAR 신호에 포함하여 송신단으로 제공할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 시간 옵셋 판정기에서 RACH 신호에 따라 시간 옵셋을 추정하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 6은, 수신단이 약 200km까지 셀 반경을 지원한다고 가정할 때, 수신단에 수신되는 RACH 신호를 수신단과 송신단 간의 거리에 따라 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 수신단이 약 200km 의 셀 반경을 지원하기 위하여 검출해야 하는 범위는 0 내지 2564TA가 될 수 있으며, RACH 프리앰블 시퀀스의 길이는 1536TA로서 각 구간에서 추정되는 시간 옵셋은 0 내지 1536 TA가 될 수 있다.
도 6의 (a)는 제1 검출 시간 구간(621) 및 상기 시간 구간에서 추정되는 시간 옵셋을 대괄호 "[]"에 나타낸다.
이 때, 제1 검출 시간 구간(621)의 시작점은 수신단 및 송신단 간의 RTD(round trip delay) 시간을 고려하여, 서브 프레임의 시작점에서 일정 시간 지연된 시점에 위치할 수 있다. 일정 시간은, 예로, 약 100km까지 셀 반경 지원이 가능한 RACH 프리앰블 포맷 3에 따른 CP(cyclic prefix)의 길이를 고려하여 결정될 수 있다.
또한, 도 6의 (b)는 제2 검출 시간 구간(623) 및 상기 시간 구간에서 추정되는 시간 옵셋을 대괄호 "[]"에 나타낸다.
이 때, 제2 검출 시간 구간(623)의 시작점은 수신단 및 송신단 간의 RTD(round trip delay) 시간을 고려하여 제1 검출 시간 구간(621)의 시작점 보다 일정 시간 지연된 시점에 위치할 수 있다. 일정 시간은, 예를 들면, 약 100km까지 셀 반경 지원이 가능한 RACH 프리앰블 포맷 3에 따른 CP(cyclic prefix)의 길이를 고려하여 결정될 수 있다.
일 예로, 약 100km 이내 셀 반경의 근거리 단말의 RACH 신호를 검출하는 경우, 제1 검출 시간 구간(621)에서 검출된 시간 옵셋 값은 0 내지 1282TA의 사이 값이 될 수 있으며, 이 값은, 실제 시간 옵셋 값으로 추정할 수 있다. 반면에, 제2 검출 시간 구간(623)에서 상기 근거리 단말의 RACH 신호를 검출하는 경우, 서브 프레임의 시작점을 1282TA 만큼 늦췄기 때문에 검출된 시간 옵셋 값은 254TA 내지 1536TA의 사이 값으로 추정될 수 있다. 즉, 검출 값에 오프셋이 발생할 수 있다.
즉, 도 6의 (a)의 제1 검출 시간 구간(621)을 대상으로, 기지국에 인접한 단말에서 수신한 RACH 신호(601)의 시간 옵셋은 0TA가 될 수 있다, 또한 셀 반경 약 100km 이내 근거리 단말에서 수신한 RACH 신호(603)의 시간 옵셋은 0TA 내지 1282TA 사이 값이 될 수 있다. 또한, 셀 반경 약 100km 내지 120km 이내 원거리 단말에서 수신한 RACH 신호(605)의 시간 옵셋은 1282TA 내지 1536TA 사이 값이 될 수 있다.
한편, 도 6의 (b)의 제2 검출 시간 구간(623)에서 검출된 제2 시간 옵셋은 RTD(round trip delay) 길이를 고려하여 모듈로(modulo) 값으로 변환될 수 있다. 예로, 검출된 제2 시간 옵셋은 (시간 옵셋 + 1282TA)mod1536TA 값으로 변환하여 추정될 수 있다.
이에 따라, 도 6의 (b)의 제2 검출 시간 구간(623)을 대상으로, 셀 반경 약 100km 이내 근거리 단말에서 수신한 RACH 신호(613)의 시간 옵셋은 254TA 내지 1536TA 사이 값으로 추정될 수 있다. 또한, 셀 반경 약 100km 내지 120km 이내 원거리 단말에서 수신한 RACH 신호(615)의 시간 옵셋은 0TA 내지 254TA 사이 값으로 추정될 수 있다. 또한, 셀 반경 약 120km 내지 200km 이내 원거리 단말에서 수신한 RACH 신호(617)의 시간 옵셋은 254TA 내지 1282TA 사이 값으로 추정될 수 있다.
한편, 도 6의 (a)에서 1536TA를 초과하는 구간에서는 RACH 신호의 일부만 존재하여 시간 옵셋 검출 값에 대한 모호성(ambiguity)이 발생될 수 있다.
이에, 도 6에서, 제1 검출 시간 구간(621) 및 제2 검출 시간 구간(623)에서, RACH 신호 각각의 신호 세기가 검출될 수 있다. 예를 들면, 도 5의 제1 신호 세기 검출기(522-1) 및 제2 신호 세기 검출기(522-2)가 각각의 시간 구간에서 피크 파워(peak power) 또는 정규화된 SNR(signal to noise ratio)을 각각 검출할 수 있다.
이 경우, 약 100km 이상의 셀 반경에 위치한 원거리 단말(송신단)을 대상으로, 제1 검출 시간 구간(621)에서는 RACH 신호의 일부만 채워진 신호 세기가 검출될 수 있고, 제2 검출 시간 구간(623)에서는 RACH 신호가 가득(full) 채워진 신호 세기로 나타날 수 있다.
반면에, 약 100km 이내의 셀 반경에 위치한 근거리 단말을 대상으로, 제1 검출 시간 구간(621)에서는 RACH 신호가 가득(full) 채워진 신호 세기로 나타날 수 있고, 반면에, 제2 검출 시간 구간(623)에서는 RACH 신호의 일부만 채워진 신호 세기가 검출될 수 있다.
이에 따라서, 수신단(기지국)은 제1 검출 시간 구간(621) 및 제2 검출 시간 구간(623) 각각에서 검출된 시간 옵셋 및 신호 세기에 기초하여, RACH 신호를 전송한 송신단(단말)이 근거리에 위치한 단말인지 또는 원거리에 위치한 단말인지를 결정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 시간 옵셋을 추정하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 7을 참고하면, 먼저, 701 단계에서, 수신단(예를 들면, 기지국)은 제1 검출 시간 구간 및 제2 검출 시간 구간 각각에서 RACH 신호를 검출할 수 있다.
다음으로, 703 단계에서, 수신단은 제2 검출 시간 구간에서 검출된 시간 옵셋을 (시간 옵셋 + 1282TA)mod1536TA 값으로 변환할 수 있다.
그리고, 705 단계에서, 수신단은 시간 옵셋이 어느 구간에서 검출되었는지를 판단할 수 있다.
705 단계에서 판단 결과, 제1 검출 시간 구간 및 제2 검출 시간 구간의 모든 구간에서 RACH 신호가 검출되지 않은 경우, 707 단계에서, 수신단은 시간 옵셋의 검출이 실패한 것으로 결정할 수 있다.
한편, 제1 검출 시간 구간 및 제2 검출 시간 구간의 두 구간 중 한 구간에서만 RACH 신호가 검출된 경우, 709 단계에서, 수신단은 검출된 시간 옵셋이 1282TA 보다 큰 값인지를 판단할 수 있다.
709 단계에서 판단 결과, 검출된 시간 옵셋이 1282TA 보다 큰 값이면, 715 단계에서, 수신단은 제1 검출 시간 구간에서 검출된 시간 옵셋 값을 채택할 수 있다.
반면에, 709 단계에서 판단 결과, 검출된 시간 옵셋이 1282TA 값 보다 작은 경우, 711 단계에서, 수신단은 검출된 시간 옵셋이 제1 검출 시간 구간에서 검출되었는지를 판단할 수 있다.
711 단계에서 판단 결과, 검출된 시간 옵셋이 제1 검출 시간 구간에서 검출된 경우, 715 단계에서, 수신단은 제1 검출 시간 구간에서 검출된 시간 옵셋 값을 채택할 수 있다.
반면에, 711 단계에서 판단 결과, 검출된 시간 옵셋이 제2 검출 시간 구간에서 검출된 경우, 713 단계에서, 수신단은 제2 검출 시간 구간에서 검출된 시간 옵셋 값과 1282TA를 합산한 값을 채택할 수 있다.
한편, 705 단계에서 판단 결과, 시간 옵셋이 제1 검출 시간 구간 및 제2 검출 시간 구간의 두 구간 모두에서 검출된 것으로 판단되면, 717 단계에서 수신단은 검출된 시간 옵셋 값이 1282TA 값 보다 큰지를 판단할 수 있다.
717 단계에서 판단 결과, 검출된 시간 옵셋 값이 1282TA 값 보다 큰 경우, 715 단계에서, 수신단은 제1 검출 시간 구간에서 검출된 시간 옵셋 옵셋 값을 채택할 수 있다.
한편, 717 단계에서 판단 결과, 검출된 시간 옵셋 값이 1282TA 보다 작은 경우, 719 단계에서, 수신단은 제1 검출 시간 구간에서의 RACH 신호 세기와 제2 검출 시간 구간에서의 RACH 신호 세기를 서로 비교할 수 있다.
719 단계에서의 비교 결과, 721 단계에서 수신단은 제2 검출 시간 구간에서의 신호 세기가 미리 결정된 임계값 보다 더 큰지를 판단할 수 있다.
721 단계에서의 판단 결과, 제2 검출 시간 구간에서의 신호 세기가 임계 값보다 큰 경우, 713 단계에서, 수신단은 제2 검출 시간 구간에서 검출된 시간 옵셋 값과 1282TA를 합산한 값을 채택할 수 있다.
반면에, 제2 검출 시간 구간에서의 신호 세기가 임계 값보다 작은 경우, 715 단계에서, 수신단은 제1 검출 시간 구간에서 검출된 시간 옵셋 값을 채택할 수 있다.
수신단은, 도 7의 과정을 통하여, 채택된 시간 옵셋 값을 RACH 신호에 대응하는 시간 옵셋 값으로 추정할 수 있다.
수신단은 추정된 시간 옵셋 값을 이용하여 데이터 전송 시점의 조정을 위한 보정 시간 값인 TA 값(time advance)을 결정하고, 이에 기초하여 단말 간의 상향링크를 동기화할 수 있다.
한편, 3GPP 규격에 따른 RAR을 통하여 송신단으로 TA 값(time advance)을 제공하는 범위는 1282TA(=20512Ts)로 제한되기 때문에, 약 100km 이상의 셀 반경을 커버하기에 부족할 수 있다. 이를 해결하기 위하여, 3GPP 규격에서 정의하는 TA 값의 범위를 더 크게 조정할 수 있다.
또는, 기존 규격을 변경하지 않고, 수신단(기지국)은 근거리에 위치하는 근거리 송신단(단말)과 원거리에 위치하는 원거리 송신단(단말)을 구분하여 TA 값을 전송하고, 스케쥴러와 모뎀을 개선하여 광역 셀을 지원할 수 있다. 이하, 스케쥴러와 모뎀을 개선하여 광역 셀을 지원하기 위한 3가지 실시 예들을 기술하나, 이에 제한되지 않고 더 다양한 구현으로 광역 셀을 지원할 수 있음은 물론이다.
제1 실시 예로, 수신단(예를 들면, 기지국)은 모뎀 수신부를 확장하여 약 100km 이상의 광역 셀을 지원할 수 있다.
수신단은 RACH 신호의 검출을 수행하여 각 송신단(예를 들면, 단말)까지의 거리인 송신단 별 시간 지연을 검출하고, 셀 반경 약 100km 이하의 근거리에 위치한 근거리 송신단과, 셀 반경 약 100km 이상의 원거리에 위치한 원거리 송신단이 각각 구분되도록 보정 시간 시간 값을 전송할 수 있다.
예를 들면, 수신단은 근거리에 위치한 송신단들에게는 상향링크 동기화 위치로서 OTA 값이 기준이 되도록 결정된 보정 시간 값을 전송할 수 있다.
반면에, 수신단은, 원거리에 위치한 단말들에게는 상향링크 동기화 위치로서 일정 시간 지연된 1282TA(=66.6usec) 값이 기준이 되도록 결정된 보정 시간 값을 전송할 수 있다. 이 경우, 보정 시간 값인 TA' 값은 TA' = measured TA - 1282TA로서 추정된 시간 옵셋 값에서 1282TA를 뺀 값이 될 수 있다. 즉, 보정 시간 값은 RTD 시간을 고려하여, 상기 송신단이 상향링크 동기화 위치에서 일정 시간 지연하여 데이터를 전송하도록 결정된 값이 될 수 있다.
이에 따라, 수신단은 상향링크 채널을 통하여 데이터 수신 시에 0TA 시점의 서브프레임 경계와 1282TA 시간만큼 옵셋한 시점의 서브프레임 경계를 기준으로 각각의 데이터를 수신할 수 있다.
다음으로, MAC(medium access control) DSP (digital signal processor) 프로세서는 모뎀에서 수신된 각각의 처리된 정보를 비교할 수 있다. 그리고, MAC DSP 프로세서는, CRC(cyclic redundancy check)을 통과한 모뎀의 수신 정보는 정상으로 판단하여 MAC 처리를 수행할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광역 셀 반경의 상향링크 동기화를 지원하는 흐름도의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 8을 참고하면, 상기 제1 실시예에 따라 수신단이 모뎀 수신부를 확장하여 광역 셀 반경의 상향링크 동기화를 지원할 수 있다.
수신단은, 도 7에서 추정된 시간 옵셋 값을 이용하여, 무선 통신 시스템의 송신단의 데이터 전송 시점의 조정을 위한 보정 시간 값을 결정할 수 있다.
먼저, 801 단계에서, 수신단은 RACH 신호로부터 추정된 시간 옵셋이 1282TA 값 이상인지를 판단할 수 있다.
RACH 신호로부터 추정된 시간 옵셋이 1282TA 값 이하인 경우, 803 단계에서, 수신단은 추정된 시간 옵셋 값을 보정 시간 값으로서 포함하는 TA 명령을 RAR 신호에 추가하여 근거리에 위치한 송신단(예를 들면, 단말)에게 제공할 수 있다.
그리고, 805 단계에서 수신단은 송신단으로부터 수신된 상향링크 SCH(synchronization channel) 채널을 통한 데이터는 상향링크 서브프레임 경계의 OTA 시점에 맞추어 동기화하여 복조(demodulation)를 수행할 수 있다.
반면에, 801 단계에서 판단 결과, 추정된 시간 옵셋이 1282TA 값 이상인 경우, 807 단계에서, 수신단은 추정된 시간 옵셋에서 1282TA를 뺀 값을 보정 시간 값으로 포함하는 TA 명령을 RAR 신호에 추가하여 송신단에게 제공할 수 있다.
그리고, 809 단계에서, 수신단은 송신단으로부터 수신된 상향링크 SCH 채널을 통한 데이터 검출 시에, 샹항링크 서브프레임 경계 + 1282TA 옵셋한 시점에 동기화하여 복조를 수행할 수 있다.
상기 805 단계 또는 809 단계 이후에, 811 단계에서, 수신단은 송신단 별 시간 옵셋 관리를 하는지를 판단할 수 있다.
단말 별 시간 옵셋 관리를 하는 경우, 813 단계에서, 수신단은 송신단 별 동기화 시점에 대응하는 수신 결과를 채택할 수 있다.
반면에, 단말 별 시간 옵셋 관리를 하지 않는 경우, 815 단계에서, 수신단은 CRC(cyclic redundancy check)를 통과한 데이터를 정상으로 판단하여 MAC 처리를 수행할 수 있다.
제2 실시 예로, 스케쥴러를 변경하여 약 100km 이상의 광역 셀을 지원하는 방법이 있을 수 있다.
수신단은 근거리에 위치하는 송신단 및 원거리에 위치하는 송신단을 TTI (transmission time interval) 별로 구분함으로써, 동일한 TTI로 처리 시에 서브프레임 간에 먹싱(muxing)되는 문제가 발생하지 않도록 스케쥴링을 할 수 있다.
수신단은 전술한 바와 같이 TA 명령이 샹향링크 동기화 위치로서 0TA 시점 및 1282TA 시점을 기준으로 구분되도록 설정하여 송신단으로 전송할 수 있다.
다음으로, 수신단은 근거리에 위치한 송신단의 상향 링크 채널의 처리는 레거시(legacy) 처리와 같이 원래의 위치인 n 번째 TTI에 할당한 것으로 처리하고, 원거리에 위치한 위치한 송신단은 1 TTI 오프셋을 가지도록 n+1 번째의 TTI에 할당한 것으로 처리할 수 있다.
이와 같이, 스케쥴링하는 경우, 제1 실시 예에서 모뎀 수신부가 동일한 데이터에 대하여 두 번 복조(demodulation)을 수행하는 것과 비교하여, 한 번의 처리만 수행하면 되기 때문에, 수신단의 복잡도가 증가하지 않는다.
한편, TTI 별로 모뎀의 동작 시점인 상향링크 서브프레임 경계가 바뀌어야 되기 때문에, 상향링크 데이터를 제공하는 전처리 블록에서 TTI 별로 버퍼링을 기 설정된 시간 옵셋만큼 다르게 조정할 필요성이 요구될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 광역 셀 반경의 상향링크 동기화를 지원하는 흐름도의 다른 일 예를 나타내는 도면이다.
도 9를 참고하면, 상기 제2 실시 예에 따라 수신단이 향상된 TTI(Transmission Time Interval) 스케쥴러를 이용하여 광역 셀 반경의 샹항링크 동기화를 지원할 수 있다.
먼저, 901 단계에서, 수신단은 RACH 신호로부터 추정된 시간 옵셋이 1282TA 값 이상인지를 판단할 수 있다.
만약 추정된 시간 옵셋이 1282TA 값 이하인 경우, 903 단계에서, 수신단은 추정된 시간 옵셋 값을 보정 시간 값으로 포함하는 TA 명령을 RAR 신호에 추가하여 근거리에 위치한 송신단(예를 들면, 단말)에게 제공할 수 있다.
그리고, 905 단계에서, 수신단은 근거리에 위치한 송신단으로부터 수신된 상향링크를 통한 데이터는 n 번째 서브 프레임의 복조(demodulation)에 할당할 수 있다.
이후, 907 단계에서, 수신단은 n 번째 서브 프레임의 복조를 상향링크 동기화 시점에 맞추어 수행할 수 있다.
한편, 901 단계에서 판단 결과, 추정된 시간 옵셋이 1282TA 값 이상인 경우, 909 단계에서, 수신단은 추정된 시간 옵셋에서 1282TA 값을 뺀 값을 보정 시간 값으로 포함하는 TA 명령을 RAR 신호에 추가하여 송신단에게 제공할 수 있다.
그리고, 911 단계에서, 수신단은 근거리에 위치한 송신단으로부터 수신된 상향링크를 통한 데이터를 n+1 번째 서브 프레임의 복조(demodulation)에 할당하여 처리할 수 있다.
이후, 913 단계에서, 수신단은 n+1 번째 서브프레임의 복조를 상향링크 동기화 시점에서 254TA 값을 뺀 값만큼 당겨서(advance) 수행할 수 있다.
상기 907 단계 또는 913 단계 이후에, 915 단계에서, 수신단은 수신한 데이터를 n번째 TTI 수신 데이터로서 MAC으로 전송할 수 있다.
제3 실시 예로, 주파수로 자원을 분리하여 운용하는 방법이 있을 수 있다.
LTE 시스템에서, 멀티 캐리어(multi-carrier)를 사용하는 CA(carrier aggregation) 방식을 운용하는 경우, PCell(primary Cell) 그룹 및 SCell(secondary Cell) 그룹을 분리하여, 하향링크 동기화 및 상향링크 동기화를 각각 다르게 운용할 수 있다.
이 경우, 수신단은 RACH 신호 검출을 통하여 근거리에 위치한 송신단 및 원거리에 위치한 송신단을 구분하고, 근거리 송신단은 PCell에 할당하고, 원거리 송신단은 SCell에 할당할 수 있다. 즉, PCell 그룹은 0TA를 기준으로 하향링크 및 상향링크 간의 동기를 맞추어 운용하고, SCell 그룹은 1282TA를 기준으로 하향링크 및 상향링크 간의 동기를 맞추어 운용할 수 있다. 이에 따라, PHY(physical layer) 단의 변경이 없는 운용이 가능하게 된다.
한편, 하향링크 및 상향링크 간에 동기를 맞추어 운용한다는 것은, 수신단이 PHY 단에서 처리 시에, 하향링크가 상향링크 보다 1282TA 만큼 미리 데이터를 송신하도록 함으로써, 원거리에 위치한 송신단이 하향링크의 동기화를 수행한 후, 곧바로 상향링크 데이터를 전송할 때 수신단에서는 0TA를 기준으로 상향링크 데이터가 수신되는 것을 의미할 수 있다. 이는, 약 100km 이상의 셀 반경에 위치하는 원거리에 위치한 송신단을 약 100km만큼 기지국으로 당기는 효과를 나타낼 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 광역 셀 반경의 상향링크 동기화를 지원하는 흐름도의 또 다른 일 예를 나타내는 도면이다.
도 10을 참고하면, 상기 제3 실시 예에 따라 수신단이 주파수로 자원을 분리 운용하여, 광역 셀 반경의 상향링크 동기화를 지원할 수 있다.
먼저, 1001 단계에서, 수신단은 RACH 신호로부터 추정된 시간 옵셋이 1282TA 값 이상인지를 판단할 수 있다.
추정된 시간 옵셋이 1282TA 값 이하인 경우, 1003 단계에서, 수신단은 추정된 시간 옵셋 값을 보정 시간 값으로 포함하는 TA 명령을 RAR 신호에 추가하여 근거리에 위치한 송신단에게 제공할 수 있다.
그리고, 1005 단계에서, 수신단은 근거리에 위치한 송신단을 PCell이 속한 캐리어(carrier)에 스케쥴링할 수 있다.
다음으로, 1007 단계에서, 수신단의 상기 캐리어를 처리하는 모뎀은 OTA를 기준으로 하향링크 및 상향링크 간에 동기화 시점을 일치시켜 상기 캐리어를 처리할 수 있다.
한편, 1001 단계에서 판단 결과, 추정된 시간 옵셋이 1282TA 값 이상인 경우, 1009 단계에서 수신단은 추정된 시간 옵셋에서 1282TA 값을 뺀 값을 보정 시간 값으로 포함하는 TA 명령을 RAR 신호에 추가하여 송신단에게 제공할 수 있다.
다음으로, 1011 단계에서, 수신단은 시간 옵셋이 1282TA 값 이상인 원거리 송신단을 SCell에 속한 캐리어(carrier)에 스케쥴링할 수 있다.
그리고, 1013 단계에서, 수신단의 상기 캐리어를 처리하는 모뎀은 하향링크의 동기화 시점을 상향링크의 동기화 시점 대비 일정 시간(예를 들면, 1282TA)만큼 당겨서(advance) 상기 캐리어를 처리할 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 광역 셀 반경의 레인징 접속을 지원하는 수신단의 구성을 나타내는 도면이다.
도 11을 참조하면, 수신단(예를 들면, 기지국)은 시간 구간 선택기(506), 시간 옵셋 검출기(524) 및 시간 옵셋 판정기(526) 등을 포함할 수 있다.
도 11에서, 시간 구간 선택기(506)는, 도 5의 제1 레인징 신호 시간 구간 선택기(506-1) 및 제2 레인징 신호 시간 구간 선택기(506-2)에 대응될 수 있다. 그리고, 시간 옵셋 검출기(524)는 도 5의 제1 시간 옵셋 검출기(524-1) 및 제2 시간 옵셋 검출기들(524-1)에 대응될 수 있으며, 시간 옵셋 판정기(526)는 도 5의 시간 옵셋 판정기(526)에 대응될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 시간 구간 선택기(506)는 레인징 접속을 위한, RACH 프리앰블 시퀀스를 포함하는 RACH 신호에서 제1 검출 시간 구간 및 제2 검출 시간 구간을 선택할 수 있다. 다음으로, 시간 옵셋 검출기(524)는 상기 선택된 제1 검출 시간 구간 및 제2 검출 시간 구간 각각에서 프리앰블 시퀀스의 수신 시점인 제1 시간 옵셋 및 제2 시간 옵셋을 검출할 수 있다. 그리고, 시간 옵셋 판정기(526)은 상기 검출된 제1 시간 옵셋 및 제2 시간 옵셋에 기초하여, 무선 통신 시스템의 송신단의 데이터 전송 시점의 보정을 위한 보정 시간 값을 결정할 수 있다. 이 때, RACH 신호는 보호 구간인 CP(cyclic prefix) 구간, RACH 프리앰블 시퀀스 구간, 간섭 방지 구간(guard time)인 GT 구간을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 수신단은 신호 세기 검출기를 더 포함할 수 있다. 신호 세기 검출기는, 도 5의 제1 신호 세기 검출기(522-1) 및 제2 신호 세기 검출기(522-2)에 대응될 수 있다. 이 경우, 신호 세기 검출기는 제1 검출 시간 구간 및 제2 검출 시간 구간 각각에서의 제1 신호 세기 및 제2 신호 세기를 검출할 수 있다. 그리고, 시간 옵셋 판정기(526)는 검출된 상기 제1 시간 옵셋, 상기 제2 시간 옵셋, 상기 제1 신호 세기 및 상기 제2 신호 세기에 기초하여, 상기 무선 통신 시스템의 송신단의 데이터 전송 시점의 조정을 위한 보정 시간 값을 결정할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 제1 검출 시간 구간의 시작점은, 수신단 및 송신단 간의 RTD(round trip delay) 시간을 고려하여, 서브 프레임의 시작점에서 일정 시간 지연될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 제2 검출 시간 구간의 시작점은, 수신단 및 상기 송신단 간의 RTD(round trip delay) 시간을 고려하여 제1 검출 시간 구간의 시작점에서 일정 시간 지연될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 시간 옵셋 판정기(526)는 검출된 제1 시간 옵셋 및 제2 시간 옵셋에 기초하여, RTD 시간을 고려한 시간 옵셋 값을 추정할 수 있다. 그리고, 시간 옵셋 판정기(526)는 추정된 시간 옵셋 값을 이용하여, 송신단의 데이터 전송 시점의 보정을 위한 보정 시간 값을 결정할 수 있다. 이 경우, 시간 옵셋 판정기(526)는 시간 옵셋 값을 추정하는 경우, 제2 시간 옵셋을 RTD 시간을 고려하여 모듈로(modulo) 값으로 변환할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 보정 시간 값은 송신단이 수신단으로부터 원거리 반경에 위치한 경우, RTD 시간을 고려하여, 송신단과의 상향링크 동기화 위치에서 일정 시간 지연하여 데이터를 전송하도록 결정된 값일 수 있다. 이 경우, 원거리 반경은 수신단으로부터 반경 약 100km 이상 거리이며, 일정 시간은 약 1282TA 값일 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 수신단은 RACH 신호에 응답 신호인 RAR(random access response) 신호에 보정 시간 값을 포함하여 전송하는 전송부를 더 포함할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 수신단에서 보정 시간을 결정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 12를 참고하면, 1201 단계에서, 수신단은 RACH 프리앰블 시퀀스를 포함하는 RACH 신호에서 제1 검출 시간 구간 및 제2 검출 시간 구간을 선택할 수 있다.
이 경우, 제1 검출 시간 구간의 시작점은, 수신단 및 송신단 간의 RTD 시간을 고려하여, 서브 프레임의 시작점에서 일정 시간 지연될 수 있다. 또한, 제2 검출 시간 구간의 시작점은, 수신단 및 송신단 간의 RTD 시간을 고려하여 제1 검출 시간 구간의 시작점에서 일정 시간 지연될 수 있다.
다음으로, 1203 단계에서, 수신단은 선택된 제1 검출 시간 구간 및 제2 검출 시간 구간 각각에서 프리앰블 시퀀스의 수신 시점인 제1 시간 옵셋 및 제2 시간 옵셋을 검출할 수 있다.
그리고, 동작 1205 단계에서, 수신단은 검출된 제1 시간 옵셋 및 제2 시간 옵셋에 기초하여, 무선 통신 시스템의 송신단의 데이터 전송 시점의 보정을 위한 보정 시간 값을 결정할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 보정 시간을 결정하는 방법은 제1 검출 시간 구간 및 제2 검출 시간 구간 각각에서의 제1 신호 세기 및 제2 신호 세기를 검출하는 동작을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 보정 시간 값을 결정하는 동작은, 검출된 제1 시간 옵셋, 제2 시간 옵셋, 제1 신호 세기 및 제2 신호 세기에 기초하여, 무선 통신 시스템의 송신단의 데이터 전송 시점의 조정을 위한 보정 시간 값을 결정할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 보정 시간 값을 결정하는 동작은, 검출된 제1 시간 옵셋 및 제2 시간 옵셋에 기초하여, RTD 시간을 고려한 시간 옵셋 값을 추정하고, 추정된 시간 옵셋 값을 이용하여, 송신단의 데이터 전송 시점의 보정을 위한 보정 시간 값을 결정할 수 있다. 이 경우, 시간 옵셋 값을 추정하는 경우, 제2 시간 옵셋을 RTD 시간을 고려하여 모듈로 값으로 변환하여 추정할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 보정 시간 값은, 송신단이 수신단으로부터 원거리 반경에 위치한 경우, RTD 길이를 고려하여, 송신단과의 상향링크 동기화 위치에서 일정 시간 지연하여 데이터를 전송하도록 결정된 값일 수 있다. 이 경우, 원거리 반경은 수신단으로부터 반경 약 100km 이상 거리이며, 일정 시간은 약 1282TA 값일 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 데이터 전송 시점의 보정을 위한 보정 시간 값이 결정되면, 상기 보정 시간 값은 RACH 신호에 응답 신호인 RAR 신호에 포함하여 전송될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, RACH 신호는, 보호 구간인 CP 구간, RACH 프리앰블 시퀀스 구간, 다음 서브프레임과의 간섭 방지 구간인 GT 구간을 포함할 수 있다.
본 발명에서는, 약 100km 이상의 광역 셀 반경에 위치한 송신단으로부터 전송된 프리엠블 시퀀스의 시간 옵셋을 추정하는 방식 및, 이에 따라 상향링크를 동기화하기 위한 방식을 제시하였다. 한편, 본 발명의 실시 예에서는 이해를 쉽게 하기 위하여 세부적인 동작이나 변경에 대한 설명은 언급하지는 않았으나, 시간 옵셋을 추정하고, 이를 이용하여 상향링크를 동기화하는 방법은 당업자에게 다양한 방식으로 구현 및 변형이 가능할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들은, 3GPP LTE 시스템에 한정된 것이 아니라, 레인징 절차를 가지면서, 수신단과 송신단 간의 동기화를 통한 통신을 수행하는 다양한 무선 통신 시스템에도 적용 가능할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 실시 예들은, eMTC, NB-IoT, V2X 등과 같은 무선 통신 시스템에도 적용 가능함은 물론이다.
일 실시 예에 따른 본 개시의 수신단(예를 들면, 모듈들 또는 그 기능들) 또는 방법(예를 들면, 동작들)의 적어도 일부는 프로그램 모듈의 형태로 컴퓨터로 판독 가능한 비일시적 기록매체(non-transitory computer readable media)에 저장된 명령어로 구현될 수 있다. 명령어가 프로세서에 의해 실행될 경우, 프로세서가 상기 명령어에 해당하는 기능을 수행할 수 있다.
여기서, 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 비일시적 기록매체에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시 예를 구현할 수 있다.
여기서 비일시적 기록매체란, 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미할 뿐만 아니라 레지스터, 캐쉬, 버퍼 등 계산 또는 전송을 위하여 임시적으로 데이터를 저장하는 휘발성 또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 반면에, 신호(signal), 전류(current) 등과 같은 일시적인 전송 매개체는 비일시적 기록매체에 해당되지 않는다.
구체적으로, 상술한 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 본 개시의 장치의 내장 메모리, 메모리 카드, ROM 또는 RAM 등과 같은 비일시적 판독가능 기록매체에 저장되어 제공될 수 있다.
또한, 상술한 프로그램들은 서버의 메모리에 저장되어 서버와 네트워크로 연결된 단말(예를 들면, 본 발명의 장치)로 판매를 위하여 전송되거나 또는 프로그램의 제공자(예를 들면, 프로그램 개발자 또는 프로그램의 제조사)에 의하여 서버에 양도 또는 등록될 수도 있다.
또한, 상술한 프로그램들이 서버에서 단말로 판매되는 경우, 프로그램들의 적어도 일부가 전송을 위하여 서버의 버퍼에 임시적으로 생성될 수 있다. 이 경우, 서버의 버퍼가 본 개시의 비일시적 기록매체가 될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 컴퓨터로 판독 가능한 비일시적 기록매체는, 레인징 접속을 위한, RACH 프리앰블 시퀀스를 포함하는 RACH 신호에서 제1 검출 시간 구간 및 제2 검출 시간 구간을 선택하는 동작, 상기 선택된 제1 검출 시간 구간 및 상기 제2 검출 시간 구간 각각에서 상기 프리앰블 시퀀스의 수신 시점인 제1 시간 옵셋 및 제2 시간 옵셋을 검출하는 동작, 및 상기 검출된 제1 시간 옵셋 및 제2 시간 옵셋에 기초하여, 상기 무선 통신 시스템의 송신단의 데이터 전송 시점의 보정을 위한 보정 시간 값을 결정하는 동작을 본 개시의 수신단이 수행하도록 하는 프로그램을 저장할 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (15)

  1. 무선 통신 시스템의 수신 장치에 있어서,
    레인징(ranging) 접속을 위한, RACH(random access channel) 프리앰블 시퀀스를 포함하는 RACH 신호에서 제1 검출 시간 구간 및 제2 검출 시간 구간을 선택하는 신호 구간 선택기;
    상기 선택된 제1 검출 시간 구간 및 상기 제2 검출 시간 구간 각각에서 상기 프리앰블 시퀀스의 수신 시점인 제1 시간 옵셋 및 제2 시간 옵셋을 검출하는 시간 옵셋 검출기; 및
    상기 검출된 제1 시간 옵셋 및 제2 시간 옵셋에 기초하여, 상기 무선 통신 시스템의 송신 장치의 데이터 전송 시점의 보정을 위한 보정 시간 값을 결정하는 시간 옵셋 판정기
    를 포함하는 수신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수신 장치는,
    상기 제1 검출 시간 구간 및 제2 검출 시간 구간 각각에서의 제1 신호 세기 및 제2 신호 세기를 검출하는 신호 세기 검출기를 더 포함하고,
    상기 시간 옵셋 판정기는,
    상기 검출된 상기 제1 시간 옵셋, 상기 제2 시간 옵셋, 상기 제1 신호 세기 및 상기 제2 신호 세기에 기초하여, 상기 무선 통신 시스템의 송신 장치의 데이터 전송 시점의 조정을 위한 보정 시간 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 검출 시간 구간의 시작점은,
    상기 수신 장치 및 상기 송신 장치 간의 RTD(round trip delay) 시간을 고려하여, 서브 프레임의 시작점에서 일정 시간 지연된 것이고,
    상기 제2 검출 시간 구간의 시작점은,
    상기 수신 장치 및 상기 송신 장치 간의 RTD(round trip delay) 시간을 고려하여 상기 제1 검출 시간 구간의 시작점에서 일정 시간 지연된 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 시간 옵셋 판정기는,
    상기 검출된 제1 시간 옵셋 및 제2 시간 옵셋에 기초하여, RTD(round trip delay) 시간을 고려한 시간 옵셋 값을 추정하고,
    상기 추정된 시간 옵셋 값을 이용하여, 상기 송신 장치의 데이터 전송 시점의 보정을 위한 보정 시간 값을 결정하고,
    상기 시간 옵셋 값을 추정하는 경우, 상기 제2 시간 옵셋을 상기 RTD 시간을 고려하여 모듈로(modulo) 값으로 변환하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보정 시간 값은,
    상기 송신 장치가 상기 수신 장치로부터 미리 설정된 반경 밖에 위치한 경우,
    상기 RTD 시간을 고려하여, 상기 송신 장치와의 상향링크 동기화 위치에서 일정 시간 지연하여 데이터를 전송하도록 결정된 값인 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 미리 설정된 반경은,
    상기 수신 장치로부터 반경 100km 이며,
    상기 일정 시간은 1282TA 값인 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수신 장치는,
    상기 RACH 신호에 응답 신호인 RAR(random access response) 신호에 상기 보정 시간 값을 포함하여 전송하는 전송부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 RACH 신호는,
    보호 구간인 CP(cyclic prefix) 구간, 상기 RACH 프리앰블 시퀀스 구간, 다음 서브프레임과의 간섭 방지 구간(guard time)인 GT 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  9. 무선 통신 시스템의 수신 장치에서 보정 시간을 결정하는 방법에 있어서,
    레인징 접속을 위한, RACH(random access channel) 프리앰블 시퀀스를 포함하는 RACH 신호에서 제1 검출 시간 구간 및 제2 검출 시간 구간을 선택하는 단계;
    상기 선택된 제1 검출 시간 구간 및 상기 제2 검출 시간 구간 각각에서 상기 프리앰블 시퀀스의 수신 시점인 제1 시간 옵셋 및 제2 시간 옵셋을 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 제1 시간 옵셋 및 제2 시간 옵셋에 기초하여, 상기 무선 통신 시스템의 송신 장치의 데이터 전송 시점의 보정을 위한 보정 시간 값을 결정하는 단계
    를 포함하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 제1 검출 시간 구간 및 제2 검출 시간 구간 각각에서의 제1 신호 세기 및 제2 신호 세기를 검출하는 단계를 더 포함하고,
    상기 보정 시간 값을 결정하는 단계는,
    상기 검출된 상기 제1 시간 옵셋, 상기 제2 시간 옵셋, 상기 제1 신호 세기 및 상기 제2 신호 세기에 기초하여, 상기 무선 통신 시스템의 송신 장치의 데이터 전송 시점의 조정을 위한 보정 시간 값을 결정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 검출 시간 구간의 시작점은,
    상기 수신 장치 및 상기 송신 장치 간의 RTD(round trip delay) 시간을 고려하여, 서브 프레임의 시작점에서 일정 시간 지연된 것이고,
    상기 제2 검출 시간 구간의 시작점은,
    상기 수신 장치 및 상기 송신 장치 간의 RTD(round trip delay) 시간을 고려하여 상기 제1 검출 시간 구간의 시작점에서 일정 시간 지연된 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 보정 시간 값을 결정하는 단계는,
    상기 검출된 제1 시간 옵셋 및 제2 시간 옵셋에 기초하여, RTD(round trip delay) 시간을 고려한 시간 옵셋 값을 추정하고,
    상기 추정된 시간 옵셋 값을 이용하여, 상기 송신 장치의 데이터 전송 시점의 보정을 위한 보정 시간 값을 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 시간 옵셋 값을 추정하는 단계는,
    상기 제2 시간 옵셋을 상기 RTD(round trip delay) 시간을 고려하여 모듈로 값으로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 보정 시간 값은,
    상기 송신 장치가 상기 수신 장치로부터 미리 설정된 반경 밖에 위치한 경우,
    상기 RTD 길이를 고려하여, 상기 송신 장치와의 상향링크 동기화 위치에서 일정 시간 지연하여 데이터를 전송하도록 결정된 값인 것이고,
    상기 미리 설정된 반경은,
    상기 수신 장치로부터 반경 100km 이며,
    상기 일정 시간은 1282TA 값인 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 RACH 신호에 응답 신호인 RAR(random access response) 신호에 상기 보정 시간 값을 포함하여 전송하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 RACH 신호는,
    보호 구간인 CP(cyclic prefix) 구간, 상기 RACH 프리앰블 시퀀스 구간, 다음 서브프레임과의 간섭 방지 구간(guard time)인 GT 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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