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위성 무선 인터페이스를 위한 임의접속 절차
The Random Access Procedure for Satellite Radio Interface 원문보기

통신위성우주산업연구회논문지 = The Journal of Korea Society of Communication and Sapce Technology, v.5 no.2, 2010년, pp.14 - 18  

남승현 (한국전자통신연구원 위성무선융합연구부 위성휴대전송연구팀) ,  김희욱 (한국전자통신연구원 위성무선융합연구부 위성휴대전송연구팀) ,  홍태철 (한국전자통신연구원 위성무선융합연구부 위성휴대전송연구팀) ,  강군석 (한국전자통신연구원 위성무선융합연구부 위성휴대전송연구팀) ,  구본준 (한국전자통신연구원 위성무선융합연구부 위성휴대전송연구팀) ,  안도섭 (한국전자통신연구원 위성무선융합연구부 위성휴대전송연구팀)

초록
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미래의 통신망은 지상 네트워크과 위성 네트워크가 결합하거나 협동 통신 하는 방향으로 진화할 것으로 예상된다. 위성/지상 통합 시스템에서 위성과 지상 무선 인터페이스 간 공통성은 단말의 비용을 고려했을 때 매우 중요하게 고려되어야 한다. 특히, 차세대 IMT-Advanced 시스템으로 LTE기반의 지상 시스템이 고려되고 있는 점을 감안했을 때, LTE 기반의 위성 시스템에 대한 연구가 절실히 요구된다. 현존하는 LTE기반의 지상 무선 통신 시스템의 프레임은 최대 100 km 크기의 셀에서 임의 접속이 가능하도록 설계되어 있다. 그러나 위성 시스템의 경우 수 천 km에 이르는 빔 커버리지를 갖기 때문에 최대 100 km의 셀 크기를 고려하여 설계된 LTE프레임 구조 내에서 지상 시스템을 위한 임의 접속 방법을 그대로 적용할 수 없다. 따라서, 본 논문에서는 LTE기반 지상 시스템에서 지원하는 프레임 구조에서 시스템 latency를 줄이고 낮은 복잡도를 가지는 위성 시스템 환경에 적절한 임의 접속 절차를 제안하고자 한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The future of communication systems is expected to combine with the terrestrial and satellite networks. A commonality between wireless interfaces is important consideration for cost of user equipment in the integrated satellite and the terrestrial system. Because IMT-Advanced system take into accoun...

주제어

#random access   #LTE   #terrestrial network   #satellite network   #coverage  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 단말기는 BCH를 통해 수신된 시스템 정보를 바탕으로 임의접속 프리앰블을 생성하고, 각 프리앰블은 e-NodeB에서 효과적인 검출을 위해 프리앰블마다 다른 근을 이용하여 생성된다. 본 논문에서 임의접속 프리앰블을 생성하는 과정은 하나의 서브프레임 당 오직 하나의 근을 이용하여 이루어지며, 이는 다른 근을 사용하여 시퀀스를 생성할 때 발생하는 간섭을 줄이는데 목적이 있다. LTE에서 후보 임의접속 시퀀스는 64개로 이루어져 있다.
  • 본 논문에서는 검출 과정에 있어서 복잡도를 줄이는 방법과, 하나의 근으로 생성된 많은 임의접속 시퀀스를 생성하는 방법에 대해 제안하고 실험하였다. 실험 결과를 통해 낮은 간섭을 갖는 임의접속 프리앰블을 최소한의 근의 개수를 사용하여 기존의 기법보다 많은 프리앰블을 만들 수 있음을 보였다.
  • 본 논문에서 제안한 기법은 넓은 커버리지에서 임의접속을 가능할 수 있도록 하며, 지상 네트워크의 시스템으로 설계된 단말기가 물리 계층의 변화 없이 위성 네트워크에서 사용될 수 있도록 한다. 본 논문에서는 임의접속 프리앰블에서 사용되는 Zaodff-Chu(ZC) 시퀀스 [2]의 수직 성분이 파괴됨으로써 발생되는 간섭을 분석한다.
  • 위성 네트워크에서 사용되기 위해 지상 네트워크의 프레임 구조는 넓은 커버리지에서도 사용 가능할 수 있도록 다시 설계되어야 한다. 이러한 이유로, 본 논문에서는 위성 네트워크에서 사용 가능한 임의접속 절차와 프레임에 대해 제안한다. 본 논문에서 제안한 기법은 넓은 커버리지에서 임의접속을 가능할 수 있도록 하며, 지상 네트워크의 시스템으로 설계된 단말기가 물리 계층의 변화 없이 위성 네트워크에서 사용될 수 있도록 한다.

가설 설정

  • 이번 장에서 LTE 시스템의 프리앰블 포맷 0에 기반을 두고 임의접속 프리앰블의 간섭에 대한 실험을 실시하였다. 임의접속 프리앰블 간 간섭을 분석하기 위해 프레임의 경계는 이미 검출되었다고 가정하였다. 그림 5는 사용된 근의 개수에 따라 발생하는 간섭의 양에 대한 그림이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
위성 시스템 같이 많은 단말기가 네트워크 접속하기 위해서는 무엇이 보장되어야 하나? 위성 시스템같이 많은 단말기가 네트워크 접속을 하기 위해서는 간섭에 대한 강인성이 보장되어야 한다. 기존의 LTE 시스템에서 사용되는 임의접속 프리앰블을 사용하여 프리앰블을 생성할 때, 프리앰블 생성 요소 중 하나인 근 값을 사용하여 발생시킬 수 있는 프리앰블의 개수는 제한되어 있다.
e-NodeB가 FFT를 위한 검출 구간이 최소화 될 수 있는 이유는? e-NodeB는 이미 대략적인 전파지연 시간을 알고 있기 때문에 FFT를 위한 검출 구간이 최소화 될 수 있다. 각각의 서브프레임마다 각기 다른 근을 이용하여 프리앰블을 생성하였기 때문에, 상관관계를 통해 검출하는 과정에서 상관기는 하나의 근 값을 갖는 시퀀스에 대해서만 검출 과정을 수행하면 된다.
4세대 지상 통신 시스템이 위성 통신 시스템에 적용될 때, 여러 가지 문제점이 발생할 수 있는데, 큰 요인은 무엇이 있나? 그러나 4세대 지상 통신 시스템이 위성 통신 시스템에 적용될 때 여러 가지 문제점이 발생할 수 있으며, 큰 요인으로 두 가지를 들 수 있다. 첫 번째는 긴 전파 지연 시간이다. 단말기가 현존하는 통신 시스템에 접속할 때, 임의접속 절차는 네트워크의 초기 접속을 위해 사용된다. 현존하는 지상 시스템에서 임의 접속 절차는 위성 네트워크와 같이 커버리지가 넓은 시스템을 고려하지 않았기 때문에, 커버리지의 거리가 증가함에 따라 발생되는 지연시간에 제한된 상태로 설계되어 있다. 또한, 확장된 커버리지에 따라 단말기의 개수도 증가하게 된다. 그러므로, 단말기 간 간섭은 증가하게 된다 [1]. 두 번째 문제로써 파워 손실이 있다. 만약 위성 환경에서 지상 통신 시스템을 그대로 사용한다면, 임의접속 절차는 성공할 때까지 반복될 것이며, 이것은 파워 손실을 야기한다. 위성 네트워크에서 지상 시스템을 사용하기 위해서는 프레임 구조를 개선하여 이러한 위의 문제들을 해결해야 한다.
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참고문헌 (4)

  1. Jong-Min Park, Do-Seob Ahn, Ho-Jin Lee, and Dong-Chul Park, "Feasibility of Coexistence of Mobile-Satellite Service and Mobile Service in Cofrequency Bands, " ETRI Journal, vol.32, no.2, pp. 255-264, Apr 2010. 

    원문보기 상세보기 crossref

  2. D. Chu, "Polyphase codes with good periodic correlation properties (Corresp.)," Information Theory, IEEE Transactions on, vol. 18, no. 4, pp. 531-532, 1972. 

    상세보기 crossref

  3. 3GPP TS 36.211 V8.2.0, 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Channels and Modulation (Release8), 2008. 

  4. E. Dahlman et al., "3G Evolution: HSPA and LTE for Mobile Broadband," Academic Press, London, UK, 2007. 

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