KR20070095583A

KR20070095583A - 이동통신 시스템에서 메시지 전송 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20070095583A
Application number: KR1020060025892A
Authority: KR
Inventors: 문희찬; 홍승철
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-03-21
Filing date: 2006-03-21
Publication date: 2007-10-01
Also published as: US20070237117A1; WO2007108648A1

Abstract

본 발명은 이동통신 시스템에서 메시지의 전송 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 이동통신 시스템에서 역방향으로 메시지를 전송하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 방법은, 이동통신 시스템에서 역방향 접근 채널을 통해 메시지를 송신하기 위한 방법은, 역방향으로 송신할 짧은 메시지를 생성하여 제1직교 확산 부호로 확산하는 과정과, 프리앰블 신호를 생성하여 제2직교 확산 부호로 확산하는 과정과, 상기 제1직교 확산된 부호의 위상을 90°만큼 위상 변환하는 과정과, 상기 위상 변환된 신호와 제2직교 확산된 부호를 가산하여 송신하는 과정을 포함한다.

역방향 전송, AP-AICH, 프리앰블, 프로브, 시그너쳐, AICH.

Description

이동통신 시스템에서 메시지 전송 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMITTING MESSAGE IN A MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 종래의 비동기식 역방향 공통채널의 통신 신호 송수신 관계를 도시한 도면,

도 2는 상기 도 1의 접근 프로브(152,154)의 구조를 도시한 도면,

도 3은 현재 3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long-Term Evolution)에서 고려 중인 역방향 임의접근채널 및 순방향 채널의 신호 송수신 관계를 도시한 도면,

도 4는 현재 3GPP LTE에서 임의접근채널을 통해 전송되는 짧은 제어정보를 도시한 도면,

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시 예에 따른 역방향 접근 프로브 구조를 도시한 도면,

도 6a는 상기 도 5a 내지 도 5c의 임의접속채널을 전송하는 단말기 송신기의 블록 구성도,

도 6b는 상기 도 5a 내지 도 5c의 임의접속채널을 전송하는 송신기의 다른 블록 구성도

도 7은 본 발명에 따른 이동국이 전송한 접근 프로브 신호를 수신하는 수신 기의 블록 구성도,

도 8은 본 발명에 따른 수신단에서 수행되는 동작을 설명하기 위한 흐름도,

도 9는 현재 3GPP LTE에서 고려중인 역방향 임의접근채널이 할당된 예를 도시한 도면.

일반적으로 이동통신 시스템은 사용자에게 위치의 제약 없이 통신 서비스를 제공하기 위해 개발된 시스템이다. 이러한 이동통신 시스템에서 사용자에게 양방향 통신 서비스를 제공하기 위해서는 순방향 채널과 역방향 채널을 모두 가져야만 한다. 여기서 순방향 채널이란, 기지국으로부터 이동국으로의 방향을 의미하며, 역방향이란 이동국에서 기지국으로의 방향을 의미한다.

이러한 이동통신 시스템은 크게 동기 방식과 비동기 방식으로 구분할 수 있다. 현재 차세대 이동통신 시스템의 하나로 여겨지는 비동기 방식(또는 UMTS)의 부호분할다중접속(Wideband Code Division Multiple Access : 이하 "W-CDMA"라 칭한다) 통신시스템에서는 통신을 수행하기 위해 역방향 공통 채널(reverse common channel)로 임의 접근 채널(Random access channel : 이하" RACH"라 칭한다)이 사용된다.

도 1은 종래의 비동기식 역방향 공통채널의 통신 신호 송수신 관계를 도시한 도면이다. 그러면 도 1을 참조하여 비동기식 역방향 공통 채널의 통신 신호 송수신 관계를 살펴보기로 한다.

상기 도 1에서 참조부호 151은 역방향 채널로, 도 1의 예에서는 RACH를 예로 도시하고 있다. 또한 참조부호 101은 순방향 채널로써, 억세스 프리앰블 포착 표시채널(Access Preamble - Acquisition Indication Channel : 이하 "AICH"라 칭한다) 이 상기 임의접근 채널로부터 신호를 수신하여 응답하는 것을 나타낸다.

상기 도 1을 참조하면, 이동국은 상기 RACH를 이용하여 도 1에 참조부호 152로 도시한 바와 같이 일정 길이의 프리앰블을 전송한 후 기지국으로부터의 응답을 기다린다. 그런 후 이동국은 상기 기지국으로부터 일정기간 동안 응답이 없으면 참조부호 154와 같이 송신전력을 증가하여 상기 프리앰블 신호로 재전송한다. 상기 기지국은 상기 임의 접근 채널로 전송되는 프리앰블을 검출하면, 프리앰블에 대한 응답으로 도 1의 참조부호 102와 같이 상기 검출된 프리앰블의 시그너쳐(signature)를 순방향 링크의 억세스 프리앰블 포착 채널을 통해 전송한다.

한편, 상기 이동국은 전송한 프리앰블에 응답하여 상기 기지국이 전송하는 신호가 수신되는지 검사한다. 이러한 과정을 통해 기지국이 순방향 링크의 억세스 프리앰블 포착 채널을 통해 시그너쳐를 전송하면, 이동국은 상기 억세스 프리앰블 포착 채널 신호를 수신할 수 있다. 상기 이동국은 상기 억세스 프리앰블 포착 채널 신호를 수신하면 상기 시그너쳐(signature)를 복조한다. 이때 상기 억세스 프리앰블 포착 채널을 통해 전송한 프리앰블에 대응되는 시그너쳐가 억세스 프리앰블 포착 채널 신호에서 ACK로 검출되면, 상기 이동국은 상기 프리앰블을 기지국이 검출한 것으로 판단하고, 역방향 접근채널로 메시지를 전송한다.

그러나 상기 이동국이 프리앰블(152)을 전송한 후 설정된 시간(tp-ai) 내에 기지국이 전송한 억세스 프리앰블 포착채널 신호를 수신하여 자신이 전송한 시그너쳐를 사용하는 신호를 검출하지 못하면, 상기 이동국은 기지국이 상기 프리앰블을 검출하지 못한 것으로 판단하고 설정된 시간(tp-p)(156) 뒤에 다시 프리앰블을 전송한다. 이때 상기 이동국은 이전 상태에서 전송한 프리앰블의 전력 보다 △P (dB)만큼 전력을 올려 참조부호 154와 같이 프리앰블을 재전송하고 설정 시간(tp=ai)(103) 내에 기지국이 전송한 억세스 프리앰블 포착채널 신호를 수신하여 자신이 전송한 시그너쳐를 사용하는 신호를 검출한다. 따라서 상기 이동국은 프리앰블을 전송한 후 기지국으로부터 자신이 전송한 시그너쳐를 사용하는 억세스 프리앰블 포착채널 신호가 수신되지 않으면, 설정된 시간을 지연한 후 프리앰블의 송신 전력을 높여가면서 상기와 같은 동작을 반복 수행한다. 상기와 같이 프리앰블을 송신하고 억세스 프리앰블 포착채널 신호를 수신하는 과정에서 자신이 전송한 시그너쳐를 사용하는 신호가 수신되면, 상기 이동국은 참조부호 157과 같이 설정된 시간을 지연한 후 역방향 공통채널의 메시지를 상기 프리앰블에 상응하는 전력으로 전송한다.

도 2는 상기 도 1의 접근 프로브(152,154)의 구조를 도시한 도면이다.

상기 도 2에 도시한 바와 같이 상기 이동국은 자신이 임의로 선택한 시그너쳐를 프리앰블로 사용하여 전송하고 그 외 아무런 제어정보도 전송되지 않는다. 모든 메시지는 상기 이동국이 전송한 접근 프로브를 상기 기지국이 검출했다는 신호인 억세스 프리앰블 포착채널(102)을 상기 이동국이 수신한 후에 전송 가능하다.

도 3은 현재 3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long-Term Evolution)에서 고려 중인 역방향 임의접근채널 및 순방향 채널의 신호 송수신 관계를 도시한 도면이다.

먼저 도 3을 살피기에 앞서 상기 3GPP LTE 시스템에서는 순방향 링크로는 직교 주파수 분할(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multilexing)방식을 사용한다. 그리고, 역방향 채널을 통한 데이터 전송은 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속(SC-FDMA : Single Carrier-Frequency Division Multiple Access)을 사용한다.

도 9는 현재 3GPP LTE에서 고려중인 역방향 임의접근채널이 할당된 예를 도시한 도면이다. 그러면 현재 3GPP LTE에서 고려중인 역방향 임의접근채널의 할당에 대하여 도 9를 참조하여 살펴보기로 한다.

상기 도 9의 가로축은 시간 영역을 세로축은 주파수 영역을 나타낸다. 상기 도 9의 한 SC-FDMA 슬롯(901)은 역방향 임의접근채널 슬롯을 나타낸다. 정해진 임의접근채널 슬롯에서 일정 주파수 영역에 임의접근채널 버스트(902)가 할당되어 전송된다.

3GPP LTE에서의 임의접근채널도 W-CDMA와 같이 프리앰블전송, 기지국이 프리앰블 검출시 단말기가 데이터 메시지를 전송할 수 있도록 프리앰블에 대한 응답 전 송, 단말기의 데이터 메시지 전송의 과정으로 구성되어 질 수 있다. 단지 3GPP LTE에서는 물리채널의 전송방식이 CDMA가 아니므로 이에 따라 효율적인 전송방식의 설계가 필요하게 된다.

3GPP LTE 시스템에서 현재 검토되고 있는 임의접근채널 전송방식은 도 3의 참조부호 352와 같이 단말기가 일정 길이의 프리앰블을 전송한 후 기지국으로부터의 응답을 기다린다. 그런 후 단말기는 상기 기지국으로부터 일정기간 동안 응답이 없으면 송신전력을 증가하여 참조부호 353과 같이 상기 프리앰블 신호로 재전송 한다. 이에 대해 기지국은 상기 임의접근채널로 전송되는 프리앰블을 검출하면, 도 3의 참조부호 302와 같이 임의접근채널 프리앰블에 대한 응답을 보내서 이동국이 계속해서 전송하고자 하는 데이터를 전송할 수 있게 한다. 이때 기지국이 프리앰블에 대응하여 전송하는 메시지를 접근허여 메시지(Access grant message)라 한다.

한편 상기 이동국은 전송한 프리앰블에 응답하여 상기 기지국이 전송하는 접근허여 메시지가 수신되는지 검사한다. 이때 상기 임의접근채널을 통해 전송한 프리앰블에 대응되는 시그너쳐 또는 이동국의 ID정보 등이 접근허여 메시지에서 검출되면, 상기 이동국은 상기 프리앰블을 기지국이 검출한 것으로 판단하고, 역방향 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속(SC-FDMA)방식으로 메시지를 전송한다. 이때 단말기가 전송하는 메시지는 접근허여 메시지가 할당한 채널을 통해 시간 수정 정보에 있는 제어정보만큼 전송시간을 조절하여 전송하게 된다.

그러나 상기 이동국이 프리앰블(352)을 전송한 후 설정된 시간(tp-ai)(303) 내에 기지국이 전송한 접근허여 메시지를 수신하여 자신이 전송한 시그너쳐를 사용 하는 신호를 검출하지 못하면, 상기 이동국은 기지국이 상기 프리앰블을 검출하지 못한 것으로 판단하고 설정된 시간 뒤에 다시 프리앰블을 전송한다. 이때 상기 이동국은 이전 상태에서 전송한 프리앰블의 전력 보다 △P (dB)만큼 전력을 올려 참조부호 353과 같이 프리앰블을 재전송하고 설정 시간 내에 기지국이 전송한 접근허여 메시지를 수신하여 자신이 전송한 시그너쳐 또는 이동국 ID 정보 등을 사용하는 신호를 검출한다. 따라서 상기 이동국은 프리앰블을 전송한 후 기지국으로부터 자신이 전송한 시그너쳐를 사용하는 접근허여 메시지가 수신되지 않으면, 설정된 시간을 지연한 후 프리앰블의 송신 전력을 높여가면서 상기와 같은 동작을 반복 수행한다. 상기와 같이 프리앰블을 송신하고 이에 대한 접근허여 메시지 수신하는 과정에서 자신이 전송한 시그너쳐를 사용하는 신호가 수신되면, 상기 이동국은 참조부호 355과 같이 설정된 시간을 지연한 후 역방향 공통채널의 메시지를 상기 프리앰블에 상응하는 전력으로 전송한다.

현재 3GPP LTE에서는 임의접근채널 전송시에 프리앰블뿐만 아니라 짧은 제어정보도 같이 프리앰블과 연속으로 전송하는 방법이 논의되고 있다. 이를 도 4를 참조하여 살펴보기로 한다.

도 4는 현재 3GPP LTE에서 임의접근채널을 통해 전송되는 짧은 제어정보를 도시한 도면이다.

짧은 제어정보는 메시지(403) 부분에 포함되어 전송되며, 여기에 포함될 수 있는 제어 정보로는 이동국 ID의 일부, 이동국의 버퍼 상태(buffer status), 우선 순위(priority) 정보 또는 순방향 채널 정보가 될 수 있다. 또한 상기 제어정보의 최대 길이는 수 비트에서 수십 비트로 비교적 짧을 수 있다. 또한 상기 기지국은 상기 이동국으로부터 전송된 시그너쳐(402)를 이용하여 채널 추정을 하고 메시지 정보를 복조하는데 사용한다. 상기 메시지 부분(403)은 채널 부호화 또는 반복 부호화하여 전송할 수 있다. 이렇게 짧은 길이의 메시지를 프리앰블과 같이 전송함으로 임의 접근채널의 충돌 확률을 낮출 수 있고, 전체적인 임의접근채널의 처리량(throughput)을 올릴 수 있으며, 단말기의 채널요청들의 짧은 메시지들을 추가적인 메시지 전송없이 프리앰블과 동시에 전송할 수 있다.

현재 LTE에서 임의접근채널 전송시 고려되는 프리앰블과 짧은 데이터 전송은 도 4에서 보듯이 시분할 방식으로 전송된다. 즉, 단말기는 일정길이의 프리앰블을 전송한 후, 데이터 부분이 전송하게 된다.

그런데, 상기 도 4와 같이 역방향 접근 채널의 시그너쳐 부분(402)과 메시지 부분(403)을 시간적으로 분할하여 전송하는 경우 몇 가지 성능열화가 가능하다. 우선, 시분할로 시그너쳐와 메시지를 전송하는 경우에는 원하는 프리앰블의 포착성능에 필요한 프리앰블의 전력과 메시지 부분의 복조에 필요한 메시지 부분의 전력이 다를 수 있다. 이렇게 다른 전력으로 프리앰블 부분과 메시지 부분을 전송하게 되면 셀 커버리지(coverage)에 영향을 줄 수 있다. 따라서 이를 방지하기 위해 프리앰블과 메시지를 같은 전력으로 전송하고, 각 부분의 길이를 조절하여 원하는 성능을 얻도록 할 수도 있다. 그러나, 시그너쳐만 길게 하면 기지국에서의 시그너쳐 검출 능력은 향상되지만 메시지 채널 복호화 능력은 변화가 없기 때문에 셀 커버리지가 메시지의 채널 부호화에 의해 제한이 된다. 다른 방법으로 메시지에 의한 셀 커 버리지 제한을 늘리기 위해 메시지 부분의 채널 부호화율(coding rate)을 작게 해주면 접근 프로브의 길이가 지나치게 길어지고, 메시지 길이 내에서 채널 변화가 크게 되어 시그너쳐를 이용한 채널 추정치가 부정확해져 결국 메시지 채널 복호화 능력이 떨어진다. 따라서 종래의 프리앰블과 메시지를 시분할로 전송하는 방법은 전력 할당 또는 길이 조정에 한계가 있다.

또한 프리앰블과 메시지를 시분할로 전송하게 되면 고속의 단말에 대해 채널추정의 성능이 열화될 수 있다. 그리고 이는 프리앰블과 메시지가 시간적으로 멀리 떨어지는 것이 가능하고, 이렇게 되는 경우 고속의 도플러 주파수에 대해서는 성능이 열화될 수 있다.

따라서 본 발명의 목적은 CDMA 시스템 또는 OFDMA를 근간으로 하는 통신시스템에서 역방향 접근채널을 통해 프리앰블과 동시에 짧은 메시지를 전송할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 역방향접근채널의 프리앰블과 짧은 메시지의 전력할당을 유연하게 할당할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 역방향접근채널의 프리앰블 및 메시지의 길이를 유연하게 조절할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 역방향접근채널의 프리앰블과 메시지를 동시에 전송할 때, 최대전력 대 평균전력의 비(PAPR : peak to average power ratio)을 낮게 유지하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 역방향 접근채널의 채널추정을 용이하게 하여 프리앰블과 동시에 전송되는 메시지의 복조 성능을 높일 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 방법은, 이동통신 시스템에서 역방향 접근 채널을 통해 메시지를 송신하기 위한 방법은, 역방향으로 송신할 짧은 메시지를 생성하여 제1직교 확산 부호로 확산하는 과정과, 프리앰블 신호를 생성하여 제2직교 확산 부호로 확산하는 과정과, 상기 제1직교 확산된 부호의 위상을 90°만큼 위상 변환하는 과정과, 상기 위상 변환된 신호와 제2직교 확산된 부호를 가산하여 송신하는 과정을 포함한다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 장치는, 이동통신 시스템에서 역방향 접근 채널을 통해 메시지를 송신하기 위한 장치로, 역방향으로 송신할 짧은 메시지를 생성하여 제1직교 확산 부호로 확산하는 메시지 생성부와, 프리앰블 신호를 생성하여 제2직교 확산 부호로 확산하는 프리앰블 생성부와, 상기 제1직교 확산된 부호의 위상을 90°만큼 위상 변환하는 위상 변환부와, 상기 위상 변환부의 출력과 상기 프리앰블 생성부의 출력 신호를 가산하는 가산부와, 상기 가산부로부터 출력된 신호를 송신 신호로 변환하여 송신하는 송신부를 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리 를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

앞에서 설명한 종래의 기술인 프리앰블과 메시지를 시분할로 전송하는 경우는 프리앰블과 메시지의 전력을 유연하기 할당하기 어려운 문제점을 가지고 있었다. 따라서 본 발명에서는 이동국이 임의접속채널을 통해 전송하는 프리앰블 또는 시그너쳐와 같이 부호분할로 메시지를 전송하는 방법을 제안한다. 본 발명의 실시 예에서는 이동국의 추가적인 ID 정보, 버퍼의 상태, 이동국 서비스의 우선순위 등의 짧은 제어 메시지 또는 이들의 조합 등이 전송된다. 즉, 이동국이 전송하는 임의접속 프로브가 프리앰블 또는 시그너쳐와 동시에 부호분할로 짧은 메시지를 포함하는 것이다. 또한 상기 메시지난 상기 짧은 메시지일 수도 있고, 이동국이 전송하고자 하는 짧은 데이터를 포함할 수도 있다.

또한 본 발명에서는 종래 기술에서 설명한 도 3에 도시한 바와 같은 메시지를 사용하며, 이를 접근허여 메시지라 칭한다. 상기 접근허여 메시지는 OFDM 상의 특정 주파수 및 시간 구간을 통해 전송되는 부호화 된 메시지라고 가정한다. 그리고, 상기 접근허여 메시지는 임의접속채널의 시간 수정, 전송한 임의접근채널의 ID, 임의접근채널로 단말기가 데이터를 전송할 역방향채널에 대한 채널할당 정보들이 포함될 수 있다. 이러한 접근허여 메시지는 전송되는 형태에 구애받지 않고 다 른 임의 접근 채널에 사용될 수 있다.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시 예에 따른 역방향 접근 프로브 구조를 도시한 도면이다. 먼저 상기 도 5a는 제어 정보를 담은 메시지(502)의 길이가 이동국이 전송할 시그너쳐(503) 길이와 같은 경우의 예이고, 도 5b는 시그너쳐의 길이가 전송할 메시지보다 더 긴 경우의 예이다. 또한 상기 도 5b의 실시 예의 경우 시그너쳐 시작 시점으로부터 메시지의 시작 시점까지의 시간 간격 T1 및 메시지의 끝시점으로부터 시그너쳐의 끝시점까지의 시간 간격 T2는 순방향 방송 채널 등을 통해 모든 이동국으로 전달되는 시스템 파라미터이다. 마지막으로 도 5c는 메시지의 길이가 시그너쳐의 길이보다 더 긴 경우의 예이다. 상기 도 5c의 실시 예의 경우 메시지의 시작 시점으로부터 시그너쳐의 시작 시점까지의 시간 간격 T3와 시그너쳐의 끝 시점으로부터 메시지의 끝 시점까지의 시간 간격 T4는 상기 순방향 방송 채널 등을 통해 모든 이동국으로 전달되는 시스템 파라미터이다.

임의접속 프로브가 프리앰블 또는 시그너쳐와 동시에 부호분할로 메시지가 전송되며, 그 때 메시지 부분의 길이는 시스템의 환경에 따라 여러 가지 형태로 구현될 수 있다.

도 6a는 상기 도 5a 내지 도 5c의 임의접속채널을 전송하는 단말기 송신기의 블록 구성도이다. 이하 도 6a를 참조하여 임의접속채널을 전송하는 단말기 송신기의 블록 구성 및 동작에 대하여 살펴보기로 한다.

상기 도 6a에서 메시지 발생기(602)는 임의접속채널로 전송하고자 하는 메시지를 발생한다. 상기 메시지는 이동국의 ID 정보, 버퍼의 상태, 이동국 서비스의 우선순위 등의 짧은 제어 메시지 또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다. 본 발명에서는 상기 메시지가 프리앰블 또는 시그너처와 동시에 임의접속 프로브에 전송된다.

본 발명의 실시 예에서는 상기 메시지와 프리앰블 또는 시그너처는 부호분할로 전송된다. 이때 프리앰블과 시그너처는 서로 직교인 왈쉬부호를 사용하여 전송될 수 있다. 부호화기(603)에서는 시스템에서 정해진 부호화기를 이용하여 상기 메시지를 부호화한다. 본 발명의 실시 예에서 사용되는 부호화기는 길쌈부호일 수 있다. 또한 전송되는 부호의 수가 몇 비트 안 되는 경우에는 하다마드(Hardamard) 부호를 사용하고 부호화 할 수 있다. 반복기(604)는 부호화기의 출력을 시스템에서 정한 방법으로 반복시켜, 원하는 길이의 심볼을 발생시킨다.

본 발명에서 접속 프로브에 전송되는 데이터는 프리앰블 또는 시그너쳐와 부호분할로 전송된다. 본 발명의 실시 예에서는 프리앰블 또는 시그너쳐는 전송신호의 I축에 전송되고, 데이터는 Q 축의 전송된다. 데이터는 BPSK와 같이 Q축만 사용하는 변조방식으로 전송되며 시그너쳐로 곱해지기 이전의 프리앰블 신호는 항상 상수인 1로 전송된다.

제 1 왈쉬부호 발생기(605)로부터 발생된 왈쉬부호(W_d)를 이용하여 대역 확산시킨다. 메시지를 송신하는 측에 위치한 이득제어기(606)는 데이터 메시지로 전송되는 신호의 이득을 조정한다.

상기 도 6a의 제어장치(613)는 상기 도 5의 메시지와 시그너쳐간의 시간 간 격에 따라 메시지 발생 시작 및 끝 시점을 제어하는 장치이다.

상기 도 6a의 실시 예에서 시그너쳐가 곱해지기 이전의 프리앰블에 해당하는 신호는 I축에 그리고, 데이터 메시지는 Q축에 전송된다. 위상 이동 장치(607)는 메시지를 위상변환을 통해 Q축의 신호로 만들어준다. 프리앰블로 전송되는 신호는 항상 1인 신호가 전송되며, 상기 "1"의 신호는 제 2 왈쉬부호 발생기(615)로부터 발생된 왈쉬부호(Ws)가 곱해진다. 이때 프리앰블에 사용되는 제 2 왈쉬부호와 제 1 왈쉬부호는 서로 직교관계에 있다. 그리고, 프리앰블에 곱해지는 제 2 왈쉬부호는 WO, 즉, 항상 1인 신호가 사용될 수 있다. 또한 제 1 왈쉬부호와 제 2 왈쉬부호는 상기 순방향 방송 채널 등을 통해 모든 이동국에 전달되는 시스템 파라미터일 수도 있고, 이동국 고유 ID 혹은 선택된 임의접속 시그너쳐 등으로부터 생성되는 것일 수도 있다. 본 발명에서는 상기 제1 왈쉬부호와 상기 제2 왈쉬부호는 상기 순방향 방송 채널 등을 통해 모든 이동국에 전달되는 것으로 가정한다.

이득제어기(609)는 시그너쳐의 이득을 제어하는 블록으로서 기지국의 포착성능 요구사항 등에 따라 이득값이 다르게 설정될 수 있다. 덧셈기(614)는 시그너쳐 성분과 이와 동시에 전송되는 데이터 메시지를 더한다. 이렇게 서로 더해진 신호가 시그너쳐 발생기(610)에서 발생한 시그너쳐와 곱셈기(616)에서 곱해진다. 시그너쳐 발생기(610)에서 발생하는 시그너쳐는 복소(complex)형태의 I, Q축의 시퀀스가 있는 형태가 사용될 수 있으며, 본 발명은 특정 시그너쳐 사용에 제약받지 않는다. W-CDMA에서와 같이 시그너쳐에 일부 이동국의 ID가 포함될 수 있으며, 확장된 이동국의 ID와 같이 시그너쳐를 이용하여 전송하기에 부족한 경우는 본 발명에서 제안 한 짧은 제어 메시지 부분에 전송될 수 있다. 상기의 이동국 ID는 이동국의 고유 번호일 수도 있고, 이동국에게 임시로 할당된 MAC ID일 수도 있고, 임의 접속과정에서 타 이동국과의 충돌을 피하기 위한 임시 ID 일 수도 있다. 이와 같이 시그너쳐와 곱해진 신호는 변조기(611)를 통해 변조된 후 안테나(612)를 통해 전송된다.

도 6a의 구현 예는 임의접속 프로브가 CDMA의 형태로 전송되는 경우의 구현 예를 도시한 것이다. 만일 임의 접속 프로브가 SC-FDMA의 형태로 전송된다면 도 6b의 단말 송신기의 구조로 구현이 가능하다.

도 6b는 상기 도 5a 내지 도 5c의 임의접속채널을 전송하는 송신기의 다른 블록 구성도이다. 이하 도 6b를 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 임의접속채널을 전송하는 송신기의 블록 구성 및 동작에 대하여 살펴보기로 한다.

상기 도 6b에서 메시지 발생기(652)는 임의접속채널로 전송하고자 하는 메시지를 발생한다. 상기 메시지는 이동국의 ID 정보, 버퍼의 상태, 이동국 서비스의 우선순위 등의 짧은 제어 메시지 또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다. 본 발명에서는 상기 메시지가 프리앰블 또는 시그너쳐와 동시에 임의접속 프로브에 전송된다.

본 발명의 실시 예에서는 상기 메시지와 프리앰블 또는 시그너쳐는 부호분할로 전송된다. 이때 프리앰블과 시그너쳐는 서로 직교인 왈쉬부호를 사용하고 전송될 수 있다. 부호화기(653)에서는 시스템에서 정해진 부호화기를 이용하여 상기 메시지를 부호화한다. 본 발명의 실시 예에서 사용되는 부호화기는 길쌈부호일 수 있다. 또한 전송되는 부호의 수가 몇 비트 안 되는 경우에는 하다마드(Hardamard) 부 호를 사용하고 부호화 할 수 있다. 반복기(654)는 부호화기의 출력을 시스템에서 정한 방법으로 반복시켜, 원하는 길이의 심볼을 발생시킨다.

본 발명에서 접속 프로브에 전송되는 데이터는 프리앰블 또는 시그너쳐와 부호분할로 전송된다. 본 발명의 실시 예에서는 프리앰블 또는 시그너쳐는 전송신호의 I축에 전송되고, 데이터는 Q축으로 전송된다. 데이터는 BPSK와 같이 Q축만 사용하는 변조방식으로 전송되며 시그너쳐로 곱해지기 이전의 프리앰블 신호는 항상 상수인 1로 전송된다.

상기 반복기(654)에서 출력된 심볼은 제 1 왈쉬부호 발생기(655)로부터 발생된 왈쉬부호(W_d)를 이용하여 대역 확산시킨다. 메시지를 송신하는 측에 위치한 이득제어기(656)는 데이터 메시지로 전송되는 신호의 이득을 조정한다. 상기 도 6b의 제어장치(667)는 상기 도 5의 메시지와 시그너쳐간의 시간 간격에 따라 메시지 발생 시작 및 끝 시점을 제어하는 장치이다.

도 6b의 실시 예에서 시그너쳐가 곱해지기 이전의 프리앰블에 해당하는 신호는 I축에 그리고, 데이터 메시지는 Q축에 전송된다. 위상 이동 장치(657)는 메시지를 위상변환을 통해 Q축의 신호로 만들어준다. 프리앰블로 전송되는 신호는 항상 1인 신호가 전송되며, 상기 "1"의 신호는 제 2 왈쉬부호 발생기(669)로부터 발생된 왈쉬부호(Ws)가 곱해진다. 이때 프리앰블에 사용되는 제 2 왈쉬부호와 제1왈쉬부호는 서로 직교관계에 있다. 그리고, 프리앰블에 곱해지는 제 2 왈쉬부호는 W0, 즉, 항상 1인 신호가 사용될 수 있다. 또한 제1 왈쉬부호와 제2 왈쉬부호는 상기 순방 향 방송 채널 등을 통해 모든 이동국에 전달되는 시스템 파라미터일 수도 있고, 이동국 고유 ID 혹은 선택된 임의접속 시그너쳐 등으로부터 생성되는 것일 수도 있다. 본발명에서는 상기 제1 왈쉬부호와 상기 제2 왈쉬부호는 상기 순방향 방송 채널 등을 통해 모든 이동국에 전달되는 것으로 가정한다.

이득제어기(659)는 시그너쳐의 이득을 제어하는 블록으로서 기지국의 포착성능 요구사항 등에 따라 이득값이 다르게 설정될 수 있다. 덧셈기(668)는 시그너쳐 성분과 이와 동시에 전송되는 데이터 메시지를 더한다. 이렇게 서로 더해진 신호가 시그너처 발생기(660)에서 발생한 시그너쳐와 곱셈기(671)에서 곱해진다. 시그너쳐 발생기(660)에서 발생하는 시그너쳐는 복소(complex)형태의 I, Q축의 시퀀스가 있는 형태가 사용될 수 있으며, 본 발명은 특정 시그너쳐 사용에 제약받지 않는다. W-CDMA에서와 같이 시그너쳐에 일부 이동국의 ID가 포함될 수 있으며, 확장된 이동국의 ID와 같이 시그너쳐를 이용하여 전송하기에 부족한 경우에는 본 발명에서 제안한 짧은 제어 메시지 부분에 전송될 수 있다. 상기의 이동국 ID는 이동국의 고유 번호 일 수도 있고, 단말기에게 임시로 할당된 MAC ID일 수도 있으며, 임의 접속과정에서 타 이동국과의 충돌을 피하기 위한 임시 ID 일 수도 있다.

상기 도 6b에서 참조부호 670은 단일반송파 주파수분할다중접속(SC-FDMA)방식 신호를 발생하는 부분이다. 따라서 이하에서는 "SC-FDMA 발생부"라 칭한다. 상기 SC-FDMA 발생부(670)에 대하여 살펴보기로 한다.

크기가 M인 이산 퓨리에 변환(DFT : Discrete Fourier Transform) 블록(661)은 M개의 입력 샘플에 대해 DFT를 수행하여 M개의 주파수 성분값을 계산한다. 부반 송파 매핑 블록(662)은 M개의 입력 신호를 미리 약속된 방법으로 부반송파로 매핑시키고, 매핑되지 않는 부반송파에는 '0' 값을 할당한다. 부반송파 매핑 방법은 전 주파수 대역에 골고루 분산시키는 방법(Distributed)과 특정 부반송파 주변에만 지역화(Localized)시키는 방법 그리고 이들을 조합시키는 방법이 있을 수 있다. 본 발명의 예에서는 특정 부반송파 주변에 지역화 시키는 방법을 가정한다.

크기가 N인 푸리에역변환기(663)는 N개의 샘플에 푸리에역변환을 수행하여 시간 도메인 신호로 변환시킨다. 이렇게 변환된 신호는 변조기(664)에서 변조되어 안테나(665)를 통해 전송된다.

도 7은 본 발명에 따른 이동국이 전송한 접근 프로브 신호를 수신하는 수신기의 블록 구성도이다. 이하 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 이동국에서 전송한 접근 프로브 신호를 수신하기 위한 수신기의 블록 구성 및 동작에 대하여 살펴보기로 한다.

본 발명의 예에서는 상기 도 6a 및 6b의 송신기로부터 송신된 접근 프로브 수신을 가정한다. 상기 도 7의 수신안테나(702)로 수신된 신호는 RF 블록(703)으로 입력된다. 그러면 RF 블록(703)은 반송파에 실려 수신된 신호를 기저대역으로 변환시켜 출력한다. 상기 기저대역으로 변환된 신호는 아날로그 대 디지털변환기(ADC : Analog to Digital Converter)(704)로 입력되며, 상기 아날로그 대 디지털변환기(704)는 기적대역 아날로그 신호를 샘플링하여 기저대역 디지털 신호로 변환시킨다. 상기 도 7에서 참조부호 705는 메모리이다. 상기 메모리(705)는 역방향 접근채널 슬롯 길이 또는 그 이상의 시간동안 기저대역 샘플들을 저장한다. 이와 같이 메 모리(705)에 저장된 신호들은 탐색기(706)로 입력된다. 상기 탐색기(706)는 메모리(705)에 저장된 샘플들에서 모든 이동국에서 사용 가능한 프리앰블 또는 시그너쳐들의 시작 시점을 탐색하여 결과 값을 제어부(709)로 출력한다. 본 발명의 수신단 예에서는 상관기를 이용한 탐색기를 가정한다. 상관기를 이용한 탐색기는 특정 문턱 값을 넘는 상관 값에 대해 탐색위치, 탐색한 프리앰블 또는 시그너쳐 등의 탐색 결과를 제어부(709)로 전달하는 것을 가정한다.

상기 도 7에서 제어부(709)는 수신단의 각 블록의 동작을 제어한다. 또한 상기 제어부(709)는 탐색된 결과로부터 프리앰블 또는 시그너쳐가 탐색되었는지를 검사한다. 상기 제어부(709)는 만일 탐색기의 탐색결과의 상관 값이 문턱 값보다 낮다면 프리앰블을 수신하지 않은 것으로 판정을 하고, 탐색결과의 상관 값이 문턱 값보다 높다면 프리앰블 또는 시그너쳐가 수신된 것으로 판정하여 이와 함께 전송된 메시지의 복호를 수행한다. 제어부(709)는 탐색기(706)에서 탐색된 결과로부터 메시지의 시작시점과 끝 시점을 계산하여 메시지 복조기(707)와 복호기(708)의 동작을 제어한다. 메시지의 시작 시점과 끝 시점은 상기 도 5 a 내지 도 5c 중에 현재 시스템에서 사용되는 접근 프로브의 형태에 따라 계산된다. 상기 도 5 a가 전송된 경우는 메시지의 시작 시점과 끝 시점은 프리앰블 또는 시그너쳐의 시작 시점과 끝 시점과 같다. 상기 도 5b가 전송된 경우는 메시지의 시작 시점은 프리앰블 또는 시그너쳐의 시작점으로부터 T1 만큼 지연된 시점이고, 메시지의 끝 시점은 프리앰블 또는 시그너쳐의 끝 시점보다 T2 만큼 이른 시점이다. 또한 상기 도 5c가 전송된 경우는 메시지의 시작 시점은 프리앰블 또는 시그너쳐의 시작 시점보다 T3 만큼 이른 시점이고, 메시지의 끝 시점은 프리앰블 또는 시그너쳐의 시작 시점보다 T4 만큼 늦은 시점이다. 메시지 복조기(707)는 채널 부호화된 메시지를 복조하여 심볼 수준의 소프트 메트릭(soft metric)을 출력한다. 송신단에서 반복 부호화되어 송신된 경우에는 해당 심볼의 소프트 메트릭을 누적한다. 복조된 신호는 채널 복호기(708)에서 복호되어 제어부(709)로 전달된다. 제어부(709)는 복호된 메시지를 분석하여 해당하는 임의접근채널의 동작을 수행한다. 본 발명의 예에서 부호화 방법으로 길쌈부호화 방법을 사용하는 것을 가정하면, 복호기(708)는 길쌈부호에 대한 복호를 수행한다. 따라서 이러한 경우 비터비 알고리듬을 이용한 채널 복호화를 수행할 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 수신단에서 수행되는 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.

기지국 701은 801단계에서 접근 슬롯이 시작되었는지를 검사한다. 만약 접근 슬롯이 시작되지 않았으면 801단계에서 계속 대기한다. 반면에 이동국으로부터 역방향으로 접근 슬롯의 전송이 검출되면, 기지국은 802단계에서 상기 아날로그 대 디지털 변환기(704)의 출력을 상기 메모리(705)에 저장하기 시작한다. 이때 상기 메모리(705)에 저장하는 샘플 길이는 접근 슬롯의 길이와 같을 수도 있고 그 이상일 수도 있다.

802단계에서 상기 메모리(705)에 샘플 저장이 완료되면 기지국은 804단계로 진행하여 상기 탐색기(706)에서 가능한 모든 프리앰블 또는 시그너쳐에 대한 탐색을 수행한다. 본 발명의 예에서는 상관기를 이용한 탐색을 가정한다. 상기 803단계 에서 탐색이 완료되면 기지국은 804단계에서 상기 탐색기(706)로부터 얻어진 상관 값을 문턱 값(threshold)과 비교한다. 상관 값들 중 문턱 값을 넘는 상관 값이 없는 경우 기지국은 801단계로 복귀하여 다음 접근 슬롯을 기다린다.

반면에 상기 804단계의 검사결과 상기 상관 값들 중 문턱값을 넘는 상관 값이 존재하는 경우 기지국은 805단계로 진행하여 해당 프리앰블 또는 시그너쳐에 해당하는 메시지 복조 및 복호화를 수행한다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명에서는 역방향 접근채널의 프리앰블 또는 시그너쳐와 함께 메시지를 효과적으로 전송할 수 있는 방법을 제공한다. 따라서 본 발명에 따른 역방향 접근채널의 프리앰블 또는 시그너쳐와 메시지 전송 방법을 사용하면, 프리앰블 또는 시그너쳐와 메시지의 전력할당과 길이 조절을 유연하게 할 수 있는 이점이 있다. 또한 역방향접근채널의 최대전력 대 평균전력의 비(PAPR)을 효과적으로 낮출 수 있는 이점이 있다.

Claims

이동통신 시스템에서 역방향 접근 채널을 통해 메시지를 송신하기 위한 방법에 있어서,

역방향으로 송신할 짧은 메시지를 생성하여 제1직교 확산 부호로 확산하는 과정과,

프리앰블 신호를 생성하여 제2직교 확산 부호로 확산하는 과정과,

상기 제1직교 확산된 부호의 위상을 90°만큼 위상 변환하는 과정과,

상기 위상 변환된 신호와 제2직교 확산된 부호를 가산하여 송신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 메시지 전송 방법.
이동통신 시스템에서 역방향 접근 채널을 통해 메시지를 송신하기 위한 장치에 있어서,

역방향으로 송신할 짧은 메시지를 생성하여 제1직교 확산 부호로 확산하는 메시지 생성부와,

프리앰블 신호를 생성하여 제2직교 확산 부호로 확산하는 프리앰블 생성부와,

상기 제1직교 확산된 부호의 위상을 90°만큼 위상 변환하는 위상 변환부와,

상기 위상 변환부의 출력과 상기 프리앰블 생성부의 출력 신호를 가산하는 가산부와,

상기 가산부로부터 출력된 신호를 송신 신호로 변환하여 송신하는 송신부를 포함함을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 메시지 전송 장치.