무선통신 시스템에서 셀 간 코드 할당된 순방향 동기신호전송방법 및 순방향 동기신호를 이용한 셀 탐색 방법 document_id A220623036309

통상적인 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 이하, 'OFDM'이라 한다) 통신 시스템에서 송신기, 즉 기지국(BS; Base Station)은 수신기, 즉 단말기로 파일럿 서브 캐리어(이하 '파일럿 채널'이라 칭하기로 한다) 신호들을 송신한다. 상기 기지국은 데이터 서브 캐리어(이하 '데이터 채널'이라 칭하기로 한다) 신호들을 송신함과 동시에 상기 파일럿 채널 신호들을 동시에 송신한다. 여기서, 상기 파일럿 채널 신호들을 송신하는 이유는 동기 획득(synchronization acquisition)과 채널 추정(channel estimation) 및 기지국 구분을 위해서이다. 최근 유무선 채널에서 고속데이터 전송에 유용한 방식으로 사용되고 있는 상기 OFDM 방식은 복수 반송파(Multi-Carrier)를 사용하여 데이터를 전송하는 방식으로서, 직렬로 입력되는 심볼(Symbol)열을 병렬 변환하여 이들 각각을 상호 직교성을 갖는 다수의 서브 캐리어(sub-carrier)들, 즉 다수의 서브 채널(sub-channel)들로 변조하여 전송하는 다중반송파 변조(MCM; Multi Carrier Modulation) 방식의 일종이다. 이와 같은 다중 반송파 변조 방식을 적용하는 시스템은 1950년대 후반 군용 고주파 라디오(HF radio)에 처음 적용되었으며, 다수의 직교하는 서브 캐리어를 중첩시키는 상기 OFDM 방식은 1970년대부터 발전하기 시작하였으나, 다중 반송파 간의 직교 변조 구현의 난해함으로 인해 실제 시스템 적용에는 한계가 있었다. 그러나, 1971년 Weinstein 등이 상기 OFDM 방식을 사용하는 변복조는 DFT(Discrete Fourier Transform)를 이용하여 효율적으로 처리가 가능함을 발표하면서 OFDM 방식에 대한 기술개발이 급속히 발전했다. 또한, 보호구간(guard interval)의 사용과 사이클릭 프리픽스(cyclic prefix) 보호구간 삽입 방식이 알려지면서 다중경로 및 지연 확산(delay spread)에 대한 시스템의 문제점을 다소 해소시키게 되었다. 이에 따라, 상기 OFDM 방식 기술은 디지털 오디오 방송(Digital Audio Broadcasting; DAB)과 디지털 텔레비젼, 무선 근거리 통신망(WLAN; Wireless Local Area Network) 그리고 무선 비동기 전송 모드(WATM; Wireless Asynchronous Transfer Mode) 등의 디지털 전송 기술에 광범위하게 적용되어지고 있다. 즉, 상기 OFDM 방식은 하드웨어적인 복잡도(Complexity)로 인하여 널리 사용되지 못하다가 최근 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform; 이하 'FFT'라 칭하기로 한다)과 역 고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform; 이하 'IFFT'라 칭하기로 한다)을 포함한 각종 디지털 신호 처리 기술이 발전함으로써 실현 가능해졌다. 상기 OFDM 방식은 종래의 주파수 분할 다중(FDM; Frequency Division Multiplexing) 방식과 유사하나 무엇보다도 다수 개의 서브 캐리어들 간의 직교성(Orthogonality)을 유지하여 전송함으로써 고속 데이터 전송시 최적의 전송 효율을 얻을 수 있는 특징을 가지며, 주파수 사용 효율이 좋고 다중 경로 페이딩(multi-path fading)에 강한 특성이 있어 고속 데이터 전송시 최적의 전송 효율을 얻을 수 있다는 특징을 가진다. 또한, 주파수 스펙트럼을 중첩하여 사용하므로 주파수 사용이 효율적이고, 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading)에 강하며, 다중경로 페이딩에 강하다는 장점이 있다. 아울러, 보호구간을 이용하여 심볼간 간섭(ISI: Inter Symbol Interference) 영향을 줄일 수 있으며, 하드웨어적으로 등화기 구조를 간단하게 설계하는 것이 가능하며, 임펄스(impulse)성 잡음에 강하다는 장점을 가지고 있어서 통신시스템 구조에 적극 활용되고 있는 추세에 있다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project)의 W-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 방식에서 프레임의 시작은 기지국(Node-B)에서 발생시키는 Node B 프레임 번호(Node B Frame Number Counter, 이하 'BFN'라 칭한다)와 상기 기지국 자신이 서비스하는 서비스 영역(이하 '셀'이라 칭한다)을 고려한 시간 오프셋(이하 'T_cell'라 칭한다)값에 의해 결정되는 시스템 프레임 번호 카운터(Cell System Frame Number Counter, 이하 'SFN'라 칭한다)에 의해 결정된다. 여기서 상기 BFN은 기지국마다 갖고 있는 시스템 클럭 정보로 특정한 번호의 BFN이 일정 시간동안 지속되고 일정기간이 끝나면 상기 BFN의 카운터는 하나씩 증가하고 다음 번 BFN에 해당하는 주기가 시작되는 형태를 가진다. 하나의 기지국이 복수개의 셀을 제어할 때 상기 T_cell값은 0~9값을 갖게 된다. 따라서, 모든 채널들은 BFN이 시작한 시점에서 T_cell만큼의 지난 시점에서 정보 프레임을 전송을 수행하게 된다. 이에 따라 동기채널(Synchronization CHannel, 이하 'SCH'라 칭한다)의 시작도 BFN으로부터 T_cell 만큼 지연된 시점에서 결정된다. 상기 SCH로부터 얻은 정보 프레임을 바탕으로 사용자 단말(User Equipment, 이하 'UE'라 칭한다)은 기지국(Node-B)의 구분하기 위한 제1 스크램블링 코드(Primary Scrambling Code, 이하 'PSC'라 칭한다)를 확보하게 된다. W-CDMA시스템에서 기지국의 구분을 위해 사용되는 PN코드는 512개로서 구성되며, 이는 다시 64개의 그룹으로 분류된다. 상기 하나의 그룹은 8개의 PN코드가 할당된다. 상기와 같이 비동기 방식에서 여러 개의 그룹으로 의사 잡음 코드(Pseudo-random Noise, 이하 'PN 코드'라 칭한다)를 분류하는 이유는 UE에게 PN 코드의 종류와 시작점을 찾아내기 위한 초기 동기를 신속하게 제공하기 위함이다. 여기서, SCH은 1차 동기 채널(Primary Synchronization Channel, 이하 'P-SCH'라 칭한다)과 2차 동기 채널(Secondary Synchronization Channel, 이하 'S-SCH'라 칭한다)로 구성되며, 이동 단말은 1차 동기 채널을 통해 슬롯 동기를 획득한 후, 2차 동기 채널을 통해 프레임을 동기 및 기지국 PN 코드를 획득하여 동기를 맞추게 된다. 따라서, 상기 1차 동기 채널 중에서 가장 양호한 신호를 확인한 UE는 해당 슬롯에 동기를 맞춘 후 제2동기 채널을 확인하게 된다. 즉, UE는 상기 1차 동기 채널을 통해 슬롯 시작점을 확인하게 된다. 상기 2차 동기 채널은 매 슬롯마다 다른 코드를 사용하여 전송한다. 따라서, 각 슬롯마다 할당되는 직교 코드의 조합으로서 자신이 속한 기지국의 PN 코드 그룹을 확인하게 된다. 따라서, 상기 제2 동기 채널을 통해 자신이 속한 PN 코드 그룹을 알게된 UE는 해당 그룹내에 PN 코드에 대하여 검색을 수행하여 자신의 속한 기지국의 PN 코드를 확인하게 된다. 이와 관련하여 W-CDMA시스템은 기지국간의 핸드오버의 이점을 얻기 위해서 외부 시간 정보(GPS)를 사용하여 동기를 맞추는 방식을 제안하고 있다. 이는 기지국간의 핸드오버시 동기를 맞추는 것이 중요한 기술이기 때문이다. 그러나, GPS를 사용하는 W-CDMA시스템에서 BFN의 시작시점은 GPS를 통해 수신된 기준 시간(Reference Time)에 근거하여 모든 셀에 의해 동일하며, 이에 따라 SFN의 시작 시점 및 슬롯의 시작 시점은 T-cell에 의해 한정되는 문제점이 있다. 또한, 일반적으로 특정 UE가 영향을 받는 셀들의 수는 제2계층까지 10개를 넘는다. 따라서, 상기 특정 UE는 주변의 셀들로부터 동일한 시점에 동기 코드를 두 개 이상 수신 가능하다. 따라서, 동일한 시점에 두 개 이상의 동기 코드를 수신한 UE는 신호간 간섭의 증가로 인해 동기 코드를 제대로 확인하지 못하게 되는 문제점을 가진다. 결국 UE가 PSC를 획득하지 못하게 되는 문제점을 가진다.