LTE체계에서 로바스트최대우도법에 의한 쎌탐색성능에 미치는 PSS자기상관특성의 영향

경애하는 김정은동지께서는 다음과 같이 말씀하시였다.

《이동통신은 미래통신의 주류이며 통신에서 이동통신이 차지하는 비중은 날로 커집니다. 체신부문에서는 이동통신망을 현대적으로 완비하고 그 능력을 훨씬 늘이며 다음세대 이동통신을 받아들이기 위한 대책을 세워야 합니다.》

LTE체계에서 1차동기신호(PSS)검출과 IFO추정을 위한 로바스트최대우도법은 쎌탐색체계의 성능을 최량화하는데서 중요한 의의를 가진다. 이 방법은 ZC수렬의 자기상관특성과 통로의 위수축소표시에 기초하여 다중경로페이딩환경에서 좋은 동기화성능을 보장한다. LTE체계에서 PSS로 리용되는 3가지 ZC수렬은 동기오차의 영향을 고려할 때 가장 좋은 상관특성을 가진다고 말할수 없다. 론문에서는 PSS의 자기상관특성이 PSS검출과 IFO추정에 미치는 영향을 분석하고 보다 좋은 자기상관 및 호상상관특성을 가지는 ZC수렬을 리용하는 문제를 제기하였다. 모의결과는 제안된 ZC수렬이 PSS검출 및 IFO추정성능을 더 높일수 있다는것을 보여준다.

LTE체계에서도 다른 쎌방식 이동통신체계와 마찬가지로 이동말단은 셀탐색과정을 통하여 봉사받는 기지국을 식별하고 동기화를 실현하여야 한다. 쎌탐색과정은 이동말단이 전원을 투입한 후 수행하는 첫과제로서 반송주파수편차와 동기오차가 존재하는 속에서 정확한 동기를 포착하고 쎌을 식별하여야 한다. LTE체계에서 쎌탐색은 기지국이 주기적으로 송신하는 전용의 동기신호(1차동기신호와 2차동기신호)에 의하여 진행된다. LTE쎌탐색과정은 다음과 같은 세단계로 구성된다. 첫단계에서 OFDM기호의 CP에 기초하여 대략적인 기호동기와 소수반송파편차(FFO)추정이 진행된다. 두번째단계에서 1차동기신호(PSS)를 리용하여 옹근수반송파편차(IFO)와 분구번호

가 식별된다. 마지막으로 2차동기신호를 리용하여 정확한 흐레임동기와 쎌그룹번호

를 포착한다.

쎌탐색성능은 결정적으로 PSS를 정확히 검출하는데 의존되기때문에 최근년간에 PSS검출과 IFO추정에 대한 많은 연구들이 진행되고있다. 시간령역검출방법은 정합려파기의 첨두출력을 평가하여 PSS의 위치와 분구번호를 식별한다. 주파수령역검출법은 DFT결과의 SCH부반송파구간과 PSS의 상관에 기초하여 분구번호와 IFO를 동시에 추정할수 있다.

근사적인 MMSE위수축소표시에 기초한 로바스트최대우도법이 높은 검출성능을 보장하는것은 통로특성을 효과적으로 보상하고 PSS검출특성을 개선하였기때문이다. 그러나 AMMSE방법이 보다 좋은 성능을 보장하자면 PSS의 상관특성이 완벽하게 보장되여야 한다.

론문에서는 LTE체계에서 리용하는 1차동기신호에 포함된 ZC수렬들의 상관특성을 각이한 주파수편차와 동기오차의 조건에서 평가하고 상관특성이 AMMSE성능에 미치는 영향을 분석하였다. PSS로 리용되는 ZC수렬 a₂₅(n), a₂₉(n), a₃₄(n)은 비교적 좋은 상관특성을 가지지만 OFDM기호동기오차가 존재하는 경우에 a₂₅(n)의 자기상관특성은 단일첨두값특성을 가지지 못한다. 또한 상관도표측면에서 만족한 특성을 가지지 못한것으로 하여 위수축소표시된 통로특성을 반영한 검출량은 부정적인 결과를 줄수 있다.

LTE체계에서 PSS에 리용되는 ZC수렬의 뿌리첨수는 u∈{25,29,34}이다. 이 첨수값들은 좋은 자기상관 및 호상상관특성을 가지도록 선택되였다. 뿌리첨수를 선택하는데서 기초는 u₀=25와 u₁=29에 대응하는 두개의 수렬이다. 두 수렬은 자기상관 및 호상상관이 가장 좋은 특성을 가진다. 세번째 수렬의 첨수는 u₂=N_ZC-u₁=34이다. u₁과 u₂는 공액대칭성을 보장하여 시간령역에서 동기검출을 간단히 실현하도록 한다.

그러나 a₂₅(n)과 a₃₄(n)의 호상상관은 충분히 작은 값을 보장하지 못한다. AMMSE는 균등분포통로모형을 리용하여 근사화를 진행한것으로 하여 뿌리첨수가 u=25인 ZC수렬의 자기상관특성의 영향을 받는다. 자기상관 및 호상상관특성이 보다 좋은 ZC수렬(u=23)을 리용하면 IFO에 대한 최대우도추정성능이 개선된다.

론문의 결과는 잡지 《Digital Signal Processing》(2021)에 《The Impact of PSS Autocorrelation on Cell Search Based on Robust Maximum Likelihood Scheme in LTE System》(https://doi.org/10.1016/j.dsp.2020.102958)의 제목으로 출판되였다.