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KR100689382B1 - 직교분할다중화방식을 기반으로 하는이동통신시스템에서의 송신장치 및 방법 - Google Patents

직교분할다중화방식을 기반으로 하는이동통신시스템에서의 송신장치 및 방법 Download PDF

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KR100689382B1
KR100689382B1 KR20030040352A KR20030040352A KR100689382B1 KR 100689382 B1 KR100689382 B1 KR 100689382B1 KR 20030040352 A KR20030040352 A KR 20030040352A KR 20030040352 A KR20030040352 A KR 20030040352A KR 100689382 B1 KR100689382 B1 KR 100689382B1
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박성일
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김영균
이현우
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 이동통신 시스템에서 직교 주파수분할다중 방식의 특성, 부호분할다중접속 방식의 특성 및 주파수도약을 통해 주파수 선택성 페이딩에 강인한 특성을 동시에 갖도록 한 다중접속을 지원하는 송신장치 및 방법에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은 기지국 송신기로부터 서로 다른 복수의 사용자들에게 정보비트열들을 송신하는 장치에 있어서, 상기 각 사용자들에게 송신하기 위한 정보비트열들의 한 프레임 시간을 주어진 시간 간격으로 복수의 시점으로 구분하고, 상기 복수의 구분된 시점들에서 상기 정보비트열들을 분할하고, 상기 분할된 정보 비트열들을 서로 다른 월시코드들로 확산하고, 상기 확산된 정보비트열들을 각 사용자들에 대해 하나의 시퀀스로 변환하여 출력하는 채널화부들과, 상기 하나의 시퀀스를 분할하고, 상기 확산된 정보비트열들을 부 반송파 주파수들에 매핑하는 복수의 대역폭들에 분포하고, 상기 복수의 대역폭들의 각각과 상기 주어진 시간간격에 의해 주어진 시간-주파수 셀들의 각각이 중첩되지 않도록 주파수 도약하는 주파수 도약부를 포함함을 특징으로 한다.
고속 무선 멀티미디어 서비스, 다중접속 방식, FH-OFCDMA 방식, 서브 채널, 부 반송파, 시간-주파수 자원

Description

직교분할다중화방식을 기반으로 하는 이동통신시스템에서의 송신장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF TRANSMISSION IN A MOBILE COMMUNICATION SYSTEM BASED ON OFDM SCHEME}
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 시간-주파수 자원의 활용 예를 보이고 있는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다중접속방식의 이동통신시스템에서 송신장치의 구성을 보이고 있는 도면.
도 3은 도 2에서 보이고 있는 채널화부의 상세 구성을 보이고 있는 도면.
도 4는 본 발명을 적용함에 따른 효율적인 시간-주파수 자원의 활용 예를 보이고 있는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 고속 무선 멀티미디어 서비스의 제공을 위한 순방향 채널들을 보이고 있는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 다중접속방식을 지원하는 송신기의 구조를 보이고 있는 도면.
도 7은 도 6에서 보이고 있는 송신기로부터의 출력을 처리하는 송신기의 구조를 보이고 있는 도면
본 발명은 다중접속방식을 기반으로 하는 이동통신시스템에서의 송신장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 직교주파수분할다중 방식을 기반으로 하여 다중접속방식을 지원하는 송신장치 및 방법에 관한 것이다.
오늘날 이동통신시스템은 초기의 음성 위주의 서비스를 제공하는데서 벗어나 데이터 서비스 및 멀티미디어 서비스 제공을 위한 고속, 고품질의 무선 데이터 패킷 통신시스템으로 발전하고 있다. 또한, 현재 비동기방식(3GPP)과 동기방식(3GPP2)으로 양분되는 제3세대 이동통신시스템은 고속, 고품질의 무선 데이터 패킷 서비스를 위한 표준화 작업이 이루어지고 있다. 그 예로서 상기 3GPP에서는 고속 순방향 접속(High Speed Downlink Packet Access, 이하 "HSDPA"라 칭하기로 한다) 방식에 대한 표준화 작업이 진행되고 있으며, 상기 3GPP2에서는 1xEV-DV(1x EVolution Data and Voice)에 대한 표준화 작업이 진행되고 있다. 상기 1xEV-DV 표준의 경우, 하향 링크에 대한 부분은 "IS-2000 Release C"라는 공식 명칭으로 완료되었으며, 현재 상향 링크에 대한 부분이 진행중이며 이는 "IS-2000 Release D"라는 공식 명칭으로 진행되고 있다. 이러한 표준화 작업은 제3세대 이동통신시스템에서 2Mbps 이상의 고속, 고품질의 무선 데이터 패킷 전송 서비스에 대한 해법을 찾기 위한 노력의 대표적인 반증이라 볼 수 있다. 또한 제4세대 이동통신시스템은 그 이상의 고속, 고품질의 멀티미디어 서비스 제공을 근간으로 하고 있다.
상기 고속, 고품질의 무선 데이터 패킷 서비스를 위한 기술적 해결책으로 보다 다양하고 풍부한 콘텐츠(contents)를 개발하려는 소프트웨어적인 측면에서의 노력과, 양질의 서비스를 제공할 수 있는 스펙트럼 효율이 높은 무선접속기술의 개발이라는 하드웨어적인 측면에서의 노력이 병행되어야 할 것이다.
상기한 기술적 해결책 중 하드웨어적인 측면에서의 노력에 대해 살펴보면 다음과 같다.
무선통신에서 고속, 고품질의 데이터 서비스를 저해하는 요인은 대체적으로 채널 환경에 기인한다. 상기 무선통신을 위한 채널은 백색잡음 외에도 페이딩으로 인한 수신된 신호전력의 변화, 샤도윙(Shadowing), 단말기의 이동 및 빈번한 속도 변화에 따른 도플러 효과, 타 사용자 및 다중경로 신호에 의한 간섭 등으로 인해 채널 환경이 자주 변하게 된다. 따라서, 상기의 고속 무선 데이터 패킷 서비스를 제공하기 위해서는 기존 2세대 혹은 3세대 이동통신시스템에서 제공되던 일반적인 기술 외에 채널 변화에 대한 적응 능력을 높일 수 있는 다른 진보된 기술이 필요하다. 기존 시스템에서 채택하고 있는 고속 전력제어방식도 채널 변화에 대한 적응력을 높여주지만, 고속 데이터 패킷 전송시스템 표준을 진행하고 있는 3GPP, 3GPP2에서는 적응변복조/부호화(Adaptive Modulation and Coding, 이하 'AMC'라 칭하기로 한다) 기법 및 복합재전송 기법(HARQ: Hybrid Automatic Repeat Request)이 공통적으로 언급되고 있다.
상기 적응변복조/부호화 기법은 하향링크 채널의 변화에 따라 변조방식과 채널 부호기의 부호율을 변화시켜주는 방법이다. 여기서, 상기 하향링크의 채널품질정보는 대개 단말수신기에서 신호 대 잡음 비를 측정하여 얻을 수 있다. 한편, 단말은 상기 하향링크의 채널품질정보를 상향링크를 통해 기지국으로 전송한다. 상기 기지국은 상기 하향링크의 채널품질정보를 바탕으로 하여 상기 하향링크의 채널 상태를 예측하고, 그 예측된 값을 바탕으로 적절한 변조방식과 채널 부호기의 부호율을 지정하게 되는 것이다.
따라서 AMC 기법을 사용하고 있는 시스템에서는 좋은 채널을 가지는 단말에 대해서는 고차 변조방식과 고 부호율을 적용한다. 하지만, 상대적으로 좋지 않은 채널을 가지는 단말에 대해서는 저차 변조방식과 저 부호율을 적용한다. 통상적으로 좋은 채널을 가지는 단말은 기지국 근처에 위치하는 단말이 될 수 있으며, 상대적으로 좋지 않은 채널을 가지는 단말은 셀의 경계에 위치하는 단말이 될 수 있다. 이와 같은 AMC 기법은 고속전력제어에 의존하던 기존방식에 비해 간섭신호를 줄여줌으로써 평균적으로 시스템의 성능을 향상시켜주게 된다.
상기 복합재전송 기법은 초기에 전송된 데이터 패킷에 오류가 발생했을 경우, 상기 오류가 발생한 패킷을 보상해 주기 위해 재전송이 요구되는데, 이 때 사용되는 소정의 링크제어 기법을 의미한다. 상기 복합재전송 기법은 체이스 컴바이닝 기법(Chase Combining, 이하 'CC'라 칭하기로 한다), 전체 리던던시 증가 기법(Full Incremental Redundancy, 이하 'FIR'이라 칭하기로 한다) 및 부분적 리던던시 증가 기법(Partial Incremental Redundancy, 이하 'PIR'이라 칭하기로 한다)으로 구분할 수 있다.
상기 CC는 재전송 시 초기 전송과 동일한 전체 패킷을 전송하는 방식이다. 이때, 수신 단에서는 재 전송된 패킷과 초기 전송된 패킷을 결합(Combining)함으로써 복호기로 입력되는 부호화 비트의 신뢰도를 향상시켜 전체적인 시스템 성능이득을 얻을 수 있다. 이 때, 동일한 두 개의 패킷들을 결합하는 것은 반복 부호화와 유사한 효과가 발생하므로 평균적으로 약 3dB 정도의 성능이득 효과를 얻을 수 있다.
상기 FIR은 동일한 패킷 대신에 채널 부호기에서 발생하는 잉여비트들로만 이루어진 패킷을 재 전송시켜 줌으로써 수신 단에 있는 복호기의 부호화 이득(Coding gain)을 개선시켜 주는 방법이다. 즉, 상기 복호기는 복호 시 초기 전송된 정보뿐만 아니라 새로운 잉여비트들을 이용함으로써 결과적으로 부호화 이득을 증가시킨다. 이는 복호기의 성능을 증대 시켜주게 된다. 일반적으로 낮은 부호율에 의한 성능 이득이 반복 부호화에 의한 성능 이득보다 더 크다는 것은 부호이론에서 이미 잘 알려진 사실이다. 따라서 성능 이득만을 고려할 경우, 상기 FIR은 상기 CC에 비해 더 좋은 성능을 나타낸다.
상기 FIR과는 달리 상기 PIR은 재전송 시 정보비트들과 새로운 잉여비트들의 결합으로 이루어진 데이터 패킷을 전송하는 방법이다. 이는 복호 시에 정보비트들에 대해서는 초기 전송된 정보비트들과 결합(Combining) 함으로써 상기 CC와 유사한 효과를 얻게 된다. 또한 잉여비트들을 사용하여 복호화함으로써 상기 FIR과도 유사한 효과를 얻게 된다. 상기 PIR은 상기 FIR보다는 부호화 율이 다소 높게 되어 일반적으로 상기 FIR과 상기 CC의 중간 정도의 성능을 보여주게 된다. 하지만, 상기 복합재전송 기법은 성능 이외에도 수신기의 버퍼크기 및 시그널링 등 시스템의 복잡도 측면에서 고려되어야 할 사항이 많으므로 어느 한 가지를 결정하는 것은 용이한 일이 아니다.
상기 AMC 기법과 상기 복합재전송 기법은 채널의 변화에 대한 적응능력을 높여주기 위한 독립적인 기술이나 상기 두 기법들을 결합해서 사용하면 시스템의 성능을 크게 개선시켜 줄 수 있다. 즉, 상기 적응변복조/부호화 방식에 의해 하향채널 상황에 적합한 변조방식 및 채널 부호기의 부호율이 결정되면 이에 대응하는 데이터 패킷이 전송된다.
하지만, 전술한 두 가지 기법을 사용한다고 하더라도 무선 자원의 부족이라는 무선 통신에 있어서의 근본적인 문제가 해결되는 것은 아니다. 즉, 가입자 용량을 최대화하는 동시에 멀티미디어 서비스에 필수적인 고속 데이터 전송을 가능하게 하기 위해서는 스펙트럼 효율이 우수한 다중접속(multiple access) 방식의 연구개발 또한 매우 중요하다 할 것이다. 따라서, 고속. 고품질의 패킷 데이터 서비스를 위해서는 스펙트럼 효율이 우수한 새로운 다중접속 방식의 제안이 절실히 요구된다고 할 것이다.
따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 차세대 이동통신시스템이 목표로 하는 고속의 무선 멀티미디어 서비스를 위한 광역(wide-band)의 스펙트럼 자원을 사용하도록 하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 시간-주파수 자원을 효율적으로 사용하도록 하는 다중접속 방식과 그에 따른 송신장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 차세대 이동통신시스템이 목표로 하는 고속 무선 멀티미디어 서비스를 효율적으로 제공할 수 있도록 하기 위해, 효율적인 다중접속 방법 및 시간-주파수 자원 활용 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 직교주파수분할다중 방식을 기반으로 하여 부호분할다중접속 방식의 특징과 주파수 도약 방식의 특징을 모두 가지는 다중접속 방식과 그에 따른 송신장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 직교주파수분할다중 방식을 기반으로 하여 부호분할다중접속 방식의 특징과 주파수 도약 방식의 특징을 모두 가지는 다중접속 방식에서의 순방향 채널 구조를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 직교주파수분할다중 방식과 부호분할다중접속 방식 및 주파수 도약 방식을 혼용하여 사용하는 다중접속 방식 및 그에 따른 송신장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 사용자별로 시간-주파수 자원을 차별적으로 할당하여 사용하도록 하는 다중접속 방식 및 그에 따른 송신장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 각 사용자들에 대응한 서비스별로 시간-주파수 자원을 차별적으로 할당하는 다중접속 방식 및 그에 따른 송신장치를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 제1견지에 있어, 본 발명은 기지국 송신기로부터 서로 다른 복수의 사용자들에게 정보비트열들을 송신하는 장치에 있어서, 상기 각 사용자들에게 송신하기 위한 정보비트열들의 한 프레임 시간을 주어진 시간 간격으로 복수의 시점으로 구분하고, 상기 복수의 구분된 시점들에서 상기 정보비트열들을 분할하고, 상기 분할된 정보비트열들을 서로 다른 월시코드들로 확산하고 상기 확산된 정보비트열들을 각 사용자들에 대해 하나의 시퀀스로 변환하여 출력하는 채널화부들과, 상기 하나의 시퀀스를 분할하고, 상기 확산된 정보비트열들을 부 반송파 주파수들에 매핑하는 복수의 대역폭들에 분포하고, 상기 복수의 대역폭들의 각각과 상기 주어진 시간간격에 의해 주어진 시간-주파수 셀들의 각각이 중첩되지 않도록 주파수 도약하는 주파수 도약부를 포함함을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 제2견지에 있어, 본 발명은 기지국 송신기로부터 서로 다른 복수의 사용자들에게 정보비트열들을 송신하는 방법에 있어서, 상기 각 사용자들에게 송신하기 위한 정보비트열들의 한 프레임 시간을 주어진 시간 간격으로 복수의 시점으로 구분하고, 상기 복수의 구분된 시점들에서 상기 정보비트열들을 분할하고, 상기 분할된 정보비트열들을 서로 다른 월시코드들로 확산하고, 상기 확산된 정보비트열들을 각 사용자들에 대해 하나의 시퀀스로 변환하여 출력하는 제1과정과, 상기 제1과정으로부터 출력되는 하나의 시퀀스로 변환되고 확산된 정보비트열들을 분할하고, 상기 확산된 정보비트열들을 부 반송파 주파수들에 매핑하는 복수의 대역폭들에 상기 확산된 정보비트열들이 분포되고, 상기 복수의 대역폭들의 각각과 상기 주어진 시간간격에 의해 주어진 시간-주파수 셀들의 각각은 중첩되지 않는 주파수 도약을 수행하는 제2과정을 포함함을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 제3견지에 있어, 본 발명은 기지국 송신기로부터 서로 다른 복수의 사용자들에게 정보비트들의 열들을 송신하는 이동통신시스템에서의 송신장치에 있어서, 임의의 사용자에 대응한 변조 데이터 심벌 열이 상기 임의의 사용자에 대응하여 할당된 서브 채널 수로 분할되어 입력되는 각 분할 변조 데이터 심벌 열들을 서로 다른 채널화 코드들로 확산한 후 해당 서브 채널을 구성하는 부 반송파들로 매핑하는 트래픽 채널 송신기들과, 상기 트래픽 채널 송신기들로부터의 트래픽 채널 신호들과, 파일럿 채널 신호와, 소정 채널 부호화기에 의해 채널 부호화되고 소정 변조방식에 의해 변조된 동기 채널 신호 및 공유제어채널 신호를 제1입력으로 하고, 프리앰블 채널 신호를 제2입력으로 하며, 상기 제1입력 신호와 제2입력 신호를 상기 서브 채널의 시간 영역 단위로 선택하고, 상기 선택된 제1입력 신호 및 제2입력 신호를 다중화하는 시분할 다중화부와, 상기 시분할 다중화부에 의해 선택된 신호를 역 푸리에 변환하여 출력하는 역 푸리에 변환부를 포함함을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 제4견지에 있어, 본 발명은 기지국 송신기로부터 서로 다른 복수의 사용자들에게 정보비트열들을 송신하는 이동통신시스템에서의 송신방법에 있어서, 임의의 사용자에 대응한 변조 데이터 심벌 열이 상기 임의의 사용자에 대응하여 할당된 서브 채널 수로 분할되어 입력되는 각 분할 변조 데이터 심벌 열들을 서로 다른 채널화 코드들로 확산한 후 해당 서브 채널을 구성하는 부 반송파들로 매핑하는 제1과정과, 상기 제1과정으로부터의 트래픽 채널 신호들과, 파일럿 채널 신호와, 소정 채널 부호화기에 의해 채널 부호화되고 소정 변조방식에 의해 변조된 동기 채널 신호 및 공유제어채널 신호를 제1입력으로 하고, 프리앰블 채널 신호를 제2입력으로 하여 상기 제1입력과 제2입력을 상기 서브 채널의 시간 영역 단위로 선택하는 제2과정과, 상기 제2과정에 의해 선택된 신호를 역 푸리에 변환하여 출력하는 제3과정을 포함함을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 제5견지에 있어, 본 발명은 다중접속 방식의 이동통신시스템에서의 송신방법에 있어서, 임의의 사용자에 대해 적어도 하나의 서브 채널을 할당하고, 상기 임의의 사용자 데이터를 상기 서브 채널을 구성하는 부 반송파들 각각에 대해 정해진 부호화 코드들로 확산하는 제1과정과, 상기 제1과정에 의해 상기 서브 채널별로 출력되는 데이터들 각각에 대해 상기 시간영역에서 상기 서브 채널을 단위로 하는 시 구간별로 서로 다른 부 반송파들을 할당하는 제2과정과, 상기 할당된 부 반송파 영역에서의 상기 데이터들을 역 푸리에 변환을 통해 시간 영역에서의 데이터들로 변환하는 제3과정을 포함함을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 후술될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 한 개의 대표적인 실시 예를 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다.
본 발명에서는 차세대 이동통신시스템이 목표로 하는 고속 무선 멀티미디어 서비스를 위한 효율적인 시간-주파수 자원 활용에 따른 다중접속 방법과 이에 대응한 송신장치에 관한 기술적 내용을 살펴보고자 한다.
차세대 이동통신시스템이 목표로 하는 고속의 무선 멀티미디어 서비스를 위해서는 광역(wide-band)의 스펙트럼 자원이 필요하다. 하지만, 광역의 스펙트럼 자원을 사용할 경우에는 다중경로전송(multipath propagation)에 따른 무선 전송로의 페이딩 영향이 두드러지게 되며, 전송대역 내에서도 주파수 선택성 페이딩을 쉽게 관측할 수 있다. 따라서, 고속의 무선 멀티미디어 서비스를 위해서는 부호분할다중접속(Code Division Multiple Access) 방식에 비해 주파수 선택성 페이딩에 강인한 직교주파수분할다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 "OFDM"이라 칭함) 방식이 유리하다. 그로 인해, 최근에는 OFDM 방식에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.
일반적으로, 상기 OFDM 방식은 서브 채널의 스펙트럼이 상호 직교성을 유지하면서 서로 중첩되어 있어 스펙트럼 효율이 좋다. 또한, 상기 OFDM 방식은 변조가 역 고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform, 이하 'IFFT'라 칭하기로 한다)에 의해 구현되고, 복조가 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, 이하 'FFT'라 칭하기로 한다)에 의해 구현된다. 이와 같은 OFDM 방식에 근거한 다중접속 방식으로는 전체 부 반송파(sub-carrier)의 일부를 특정 사용자에게 할당하여 사용하게 하는 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'라 칭하기로 한다) 방식이 있다. 이는 대역확산(spreading)을 위한 확산시퀀스(spreading sequence)를 필요로 하지 않는다. 상기 OFDMA 방식에서는 무선 전송로의 페이딩 특성에 따라 특정 사용자에게 할당되는 부 반송파들의 집합을 동적으로 변경할 수 있으며, 이를 흔히 "동적 자원 할당(dynamic resource allocation)" 또는 "주파수 도약(frequency hopping)"이라 한다.
반면, 확산 시퀀스를 필요로 하는 다중접속 방식으로는 시간 영역에서의 확산 방식(spreading in time domain)과 주파수 영역에서의 확산 방식(spreading in frequency domain)이 있다. 상기 시간 영역에서의 확산 방식은 시간 영역에서 사용자 신호를 대역확산(spreading)한 후, 상기 대역 확산된 신호를 부 반송파에 매핑(mapping)하는 방식이다. 상기 주파수 영역에서의 확산 방식은 사용자 신호를 시간영역에서 역 다중화(de-multiplexing)하여 부반송파에 매핑하고, 주파수 영역에서 직교시퀀스(orthogonal sequence)를 이용하여 사용자 신호를 구분하는 방식이다.
후술될 본 발명을 통해 제안하는 다중접속 방법은 OFDM을 기반으로 하는 다중접속 방법의 특성 외에도, CDMA 방식의 특성 및 주파수도약을 통해 주파수 선택성 페이딩에 강인한 특성을 동시에 갖게 된다. 본 발명에서는 상기 설명한 새로운 형태의 다중접속 방식을 "FH-OFCDMA(frequency hopping-orthogonal frequency code division multiple access) 방식"이라 명명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 시간-주파수 자원의 활용 예를 보이고 있 는 도면이다. 상기 도 1에 있어 가로축은 시간 영역을 나타내며, 세로축은 주파수 영역을 나타낸다.
상기 도 1을 통해 시간-주파수 자원을 적절히 활용하여 K명의 사용자들을 지원하는 다중접속 방식에 대해 살펴보면, 참조번호 101은 첫 번째 사용자에 대해 할당된 시간-주파수 자원이며, 참조번호 102는 두 번째 사용자에 대해 할당된 시간-주파수 자원이다. 참조번호 103은 세 번째 사용자에 대해 할당된 시간-주파수 자원이며, 참조번호 104는 K번째 사용자에 대해 할당된 시간-주파수 자원이다.
상기 각 사용자별로 할당된 시간-주파수 자원은 일정한 대역폭과 시간에 의해 정하여 진다. 상기 대역폭은 사용자별로 요구되어지는 서비스의 종류에 의해 할당될 수 있다. 예컨대, 고속의 패킷 데이터 서비스 등과 같이 많은 시간-주파수 자원이 필요한 서비스를 요청한 사용자에 대해서는 넓은 대역폭을 할당한다.
하지만, 음성 서비스 등과 같이 상대적으로 적은 시간-주파수 자원이 필요한 서비스를 요청한 사용자에 대해서는 좁은 대역폭을 할당한다. 이는 사용자별로 차별화된 시간-주파수 자원의 할당이 가능함을 의미한다. 상기 도 1에서는 두 번째 사용자에 비해 나머지 사용자들에 대해 상대적으로 넓은 대역폭이 할당되었다. 그 중 K번째 사용자에 대해서는 상대적으로 가장 넓은 대역폭이 할당되었다.
한편, 상기 첫 번째 사용자에 대해 할당된 시간-주파수 자원(101)과 세 번째 사용자에 대해 할당된 시간-주파수 자원(103)에 있어서는 상기 첫 번째 사용자에 대해 상대적으로 넓은 시간 자원이 할당되었음을 볼 수 있다. 상기 K번째 사용자에 대해 상대적으로 가장 넓은 대역폭이 할당되었다는 것은 나머지 사용자들에 비해 상기 K번째 사용자가 많은 시간-주파수 자원이 필요한 서비스를 사용하고 있음을 알 수 있다.
상기 사용자별로 할당된 대역폭(BW1, BW2, BW3, BWk)은 하기 <수학식 1> 내지 <수학식 4>와 같이 나타낼 수 있다.
BW1
n1 = M1 ×m
여기서, M1은 첫 번째 사용자에 대해 할당된 서브 채널의 수이며, m은 하나의 서브 채널을 구성하는 부 반송파의 수를 나타내고, n1은 첫 번째 사용자에게 할당된 부 반송파의 전체 수(total number)를 나타낸다.
BW2
n2 = M2 ×m
여기서, M2는 두 번째 사용자에 대해 할당된 서브 채널의 수이며, m은 하나의 서브 채널을 구성하는 부 반송파의 수를 나타내고, n2는 두 번째 사용자에게 할당된 부 반송파의 전체 수(total number)를 나타낸다.
BW3
n3 = M3 ×m
여기서, M3은 세 번째 사용자에 대해 할당된 서브 채널의 수이며, m은 하나의 서브 채널을 구성하는 부 반송파의 수를 나타내고, n3은 세 번째 사용자에게 할당된 부 반송파의 전체 수(total number)를 나타낸다.
BWk
nk = Mk × m
여기서, Mk는 k 번째 사용자에 대해 할당된 서브 채널의 수이며, m은 하나의 서브 채널을 구성하는 부 반송파의 수를 나타내고, 상기 nk는 k 번째 사용자에게 할당된 부 반송파의 전체 수(total number)를 나타낸다.
전술한 수학식들에서 알 수 있듯이, 상기 대역폭은 해당 k번째 사용자에 할당된 전체 부 반송파의 수 nk와 각각의 부 반송파의 대역폭 Δfsc의 곱에 의해 정하여 지며, 해당 k번째 사용자에 대해 할당된 부 반송파의 수 nk는 해당 k번째 사용자에 대해 할당된 서브 채널의 수 Mk와 "대역확산 지수(spreading factor)" 즉, k번째 서브 채널을 구성하는 부 반송파의 수 m의 곱으로 정하여 진다.
따라서, 사용자에게 할당되는 서브 채널의 개수를 조절함으로써, 상기 사용자가 사용할 수 있는 대역폭의 조절이 가능하다. 여기서, 해당 사용자에 대한 서비스의 요구조건 및 활용 가능한 시간-주파수 자원을 고려하여 대역폭을 할당하는 것을 스케줄링 알고리즘(scheduling algorithm)이라 칭한다. 본 발명에서는 상기 스케줄링 알고리즘의 구체적 구현을 개시하고는 있지 않으나, 본 발명은 상기 스케줄링 알고리즘의 특정 구현에 국한되지 않으며 임의의 스케줄링 알고리즘에 대해 적용되어야 할 것이다.
한편, 본 발명의 실시 예에 의해 각 사용자별로의 대역폭 할당은 주파수 영역에 있어 미리 결정되는 전체 대역폭(Total Bandwidth, BWT) 내에서 할당되어야 한다. 상기 전체 대역폭 BWT 내에서 사용 가능한 모든 부 반송파의 수 M과 각 사용자별로 할당된 부 반송파의 수 nk는 하기 <수학식 5>의 관계가 성립한다.
Figure 112003022170548-pat00001
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신시스템에서 송신장치의 구성을 보이고 있는 도면이다. 즉, 상기 도 1을 통해 살펴본 시간-주파수 자원 활용법을 지원하는 송신장치의 구조를 상기 도 2에 보이고 있다. 상기 도 2에서는 상기 도 1에서와 같이 k명의 사용자들에 대한 신호들(d1, d2, ..., dK)을 전송하는 것을 가정하고 있다. 또한, 상기 사용자들에 대한 신호들(d1, d2, ..., dK)은 채널 부호화와 데이터 변조가 이미 이루어진 신호라 가정한다. 참고로 후술될 설명에서 사용자를 구분할 때, K는 총 사용자 수를 의미하며, k는 총 사용자들 중 임의의 사용자를 지칭할 때 사용한다. 예컨대, 10명의 사용자들이 있을 때, K는 10을 의미하며, k는 10명의 사용자들 중 임의의 사용자를 지목할 때 사용한다.
상기 도 2를 참조하면, 각 사용자별 신호들(d1, d2, ..., dK)은 대응하는 시간 지연 조절기들(201, 211, 221)로 입력된다. 즉, 첫 번째 사용자 신호의 시퀀스 d1은 제1시간 지연 조절기(201)로 입력되며, 두 번째 사용자 신호의 시퀀스 d2는 제2시간 지연 조절기(211)로 입력된다. 마지막 사용자 신호의 시퀀스 dK는 제K시간 지연 조절기(221)로 입력된다.
상기 시간 지연 조절기들(201, 211, 221)은 각 사용자별로 할당된 시간-주파수 영역의 시간영역에 있어, 상대적인 시작점을 조절한다. 예컨대, 상기 각 사용자별 시간-주파수 영역의 할당이 상기 도 1과 같이 이루어졌다고 가정할 시 상기 제1시간 지연 조절기(201)는 첫 번째 사용자에 대해 할당된 제1시간-주파수 영역(101)의 시간영역에 있어서, 상대적인 시작점을 조절하기 위한 목적으로 사용될 것이다. 상기 시간 지연 조절기들(201, 211, 221)로부터 상대적인 시작점이 조절된 사용자별 신호들은 상기 시간 지연 조절기들(201, 211, 221)에 각각 대응하는 직/병렬 변환기들(202, 212, 222)로 제공된다.
상기 각 직/병렬 변환기들(202, 212, 222)은 상기 사용자별 신호를 미리 결정된 가지 수(n1, n2, ..., nK)만큼의 시퀀스들로 병렬 출력한다. 상기 직/병렬 변환기들(202, 212, 222) 각각에 대해서는 서로 다른 가지 수들(n1 ≠n2 ≠... ≠nK)이 설정될 수 있으며, 또는 동일한 가지 수들(n1 = n2 =... = nK)이 설정될 수도 있다. 이 때, 상기 직/병렬변환기들(202, 212, 222)로부터 출력되는 가지별 신호들은 해당 입력신호에 비해 상기 미리 결정된 가지 수(n1, n2, ..., nK)만큼 증가된 지속시간을 갖는다. 직/병렬변환기들(202, 212, 222)로부터의 출력신호들은 채널화부들(203, 213, 223)로 입력된다.
상기 채널화부들(203, 213, 223)은 상기 미리 결정된 가지 수만큼의 입력신호별로 시간 영역에서 대역 확산한다. 그 후, 상기 대역 확산된 신호들을 합산하여 하나의 확산신호로 출력한다. 상기 채널화부들(203, 213, 223)의 상세 구성은 도 3을 참조하여 후술될 것이다. 상기 채널화부들(203, 213, 223)로부터의 출력신호들은 직/병렬변환기들(204, 214, 224)로 입력된다.
상기 직/병렬변환기들(204, 214, 224)은 상기 채널화부들(203, 213, 223)로부터의 출력신호들을 미리 결정된 가지 수(n1, n2, ..., nK)만큼의 시퀀스들로 병렬 출력한다. 이 때, 상기 직/병렬변환기들(204, 214, 224)로부터 출력되는 가지별 신호들은 해당 입력신호에 비해 상기 미리 결정된 가지 수(n1, n2, ..., nK)만큼 증가된 지속시간을 갖는다. 따라서, 상기 직/병렬변환기들(202, 212, 222)과 채널화부들(203, 213, 223) 및 직/병렬변환기들(204, 214, 224)에 의해 출력되는 사용자 신호들은 CDMA 방식에 의해 처리된 신호라 할 수 있다.
한편, 상기 도 2에서는 첫 번째 단에서의 직/병렬변환기들(202, 212, 222) 별로 미리 결정된 가지 수들(n1, n2, ..., nK)과 두 번째 단에서의 직/병렬변환기들(204, 214, 224) 별로 미리 결정된 가지 수들(n1, n2, ..., nK)은 동일한 값으로 표시되고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 서로 다른 값으로써 결정될 수도 있다.
다음으로, 상기 직/병렬변환기들 204, 214, 224 별로 출력되는 신호들은 주파수 도약부(Frequency Hopper)(231)로 입력된다. 상기 주파수 도약부(231)는 무선 전송로의 페이딩 특성에 따라 사용자별로 할당되는 부 반송파들의 집합을 동적으로 변경하는 기능을 수행한다. 즉, 상기 주파수 도약부(231)는 송신하고자 하는 신호에 대한 주파수 도약을 적용하는 구성이라 할 것이다. 상기 도 1에서 보이고 있는 시간-주파수 자원 활용 예는 특정 시점에서의 페이딩 특성에 따른 것이라 할 것이다.
상기 도 2에서는 상기 시간 지연 조절기들(201, 211, 221)과 상기 주파수도약부(231)가 별도의 구성을 개시되고 있다. 하지만, 상기 주파수도약부(231)가 상기 시간지연조절기들(201, 211, 221)을 포함하도록 하여, 각 사용자 신호별로의 시간 지연을 조절하는 기능을 수행하도록 하는 구현도 가능할 것이다. 이와 같이 구현할 경우 상기 시간지연조절기들(201, 211, 221)은 생략될 수 있다.
본 발명에서는 상기 주파수 도약부(231)를 위한 구체적인 주파수도약형태들(frequency hopping pattern)을 언급하고 있지는 않다. 하지만, 사용자별로 할당되는 부 반송파들의 집합이 중첩되지 않는 범위에서 상기 주파수 도약부(231)를 위한 특정 주파수도약형태들은 다양하게 제안될 수 있다.
상기 주파수도약부(231)로부터의 출력신호는 역푸리에 변환(Inverse Fourier Transform, 이하 'IFT'라 칭하기로 한다)기(232)로 입력된다. 상기 IFT기(232)는 상기 주파수 영역의 출력신호를 시간 영역의 신호로 변환하여 출력한다. 상기 IFT기(232)는 송신하고자 하는 신호에 대해 OFDM 변조 방식을 적용하는 구성이라 할 것이다. 상기 IFT기(232)에 의해 시간 영역의 신호로 변환된 송신신호는 RF 대역으로 천이되어 전송된다.
도 3은 상기 도 2에서의 채널화부들(203, 213, 223)의 상세 구성을 보이고 있는 도면이다. 후술될 설명은 K 번째 사용자 신호를 위한 K 번째 채널화부(223)를 가정한다.
상기 도 2 및 도 3을 참조하면, K 번째 사용자 신호는 직/병렬 변환기(222)에 의해 nK개의 시퀀스들로 변환되고, 상기 nK개의 시퀀스들(n(K,1), n(K,2), ..., n(K,K))은 상기 채널화부(223)로 입력된다. 상기 nK개의 시퀀스들(n(K,1), n(K,2), ..., n(K,K)) 중 첫 번째 시퀀스 n(K,1)은 제1대역 확산기(302)로 입력되어 직교 시퀀스(orthogonal sequence) W0과의 곱에 의해 대역 확산된다. 상기 최대 nK개의 시퀀스들(n(K,1), n(K,2), ..., n(K,K)) 중 두 번째 시퀀스 n(K,2)은 제2대역 확산기(303)로 입력되어 직교 시퀀스(orthogonal sequence) W1과의 곱에 의해 대역 확산된다. 상기 최대 nK개의 시퀀스들(n(K,1), n(K,2), ..., n(K,K)) 중 n번째 시퀀스 n(K,n)은 제n대역 확산기(304)로 입력되어 직교 시퀀스(orthogonal sequence) Wn-1과의 곱에 의해 대역 확산된다.
상기 입력 시퀀스별로 서로 다른 직교시퀀스들에 의해 확산하는 것은 상기 입력 시퀀스들간에 간섭이 발생하는 것을 방지하기 위함이다. 상기 제1 내지 제n 대역 확산기들(302, 303, 304)로부터 출력되는 n개의 확산 신호들은 합산기(305)로 입력된다. 상기 합산기(305)는 상기 확산신호들을 가산하여 하나의 확산신호의 시퀀스로 출력한다. 상기 합산기(305)로부터의 확산신호는 혼화기(306)로 입력된다.
상기 혼화기(306)는 스크램블링 시퀀스를 다른 입력으로 하고, 상기 확산신호와 상기 스크램블링 시퀀스(scrambling sequence)와의 곱에 의해 혼화된 신호를 출력한다. 상기 혼화기(306)는 셀룰라(cellular) 환경에서 해당 신호가 인접 기지국으로부터의 신호와 주파수 영역에서 겹쳐(frequency hit)짐으로 인해 간섭(interference)이 발생하는 것을 방지하기 위함이다. 이는 해당 신호의 수신 성능을 높이기 위한 방안으로 도입되었으며, 인접 기지국에서 송신된 간섭 신호의 영향이 무시될 수 있는 경우에는 생략될 수도 있다.
상기 도 3은 도 2의 상기 직/병렬 변환기(222)의 출력인 nK개의 시퀀스들(n(K,1), n(K,2), ..., n(K,K)) 중 동일한 서브 채널을 통해 전송될 첫 n개의 시퀀스에 대한 채널화부(223)의 동작을 보인다. 즉, 상기 도 2의 채널화부(223)의 동작의 일부만을 보인 것이다. 상기 도2의 직/병렬 변환기(222)의 출력인 nK개의 시퀀스들(n(K,1), n(K,2), ..., n(K,K)) 중 첫 n개의 시퀀스 이외의 나머지 시퀀스들은 n개 단위로 묶여 상기 도 3을 통해 설명한 채널화 과정을 겪게 되며 각기 서로 다른 서브 채널을 통해 전송된다.
앞에서 상기 도 2와 상기 도 3을 참조한 송신장치의 설명에서 알 수 있듯이 본 발명을 통해 제안하는 다중접속 방법은 OFDM을 기반으로 하는 다중접속 방법의 특성 외에도, CDMA 방식의 특성 및 주파수도약을 통해 주파수 선택성 페이딩에 강인한 특성을 동시에 갖게 됨을 알 수 있다.
도 4는 본 발명을 적용함에 따른 효율적인 시간-주파수 자원의 활용 예를 보이고 있는 도면이다. 상기 도 4에서 보이고 있는 단위 사각형은 임의의 개수의 부 반송파들로 구성되며, OFDM 심볼 구간(OFDM symbol interval)과 동일한 지속시간을 갖는 시간-주파수 셀(Time-Frequency Cell, 이하 'TFC'라 칭하기로 한다)로 정의한다. 상기 TFC에 대응하여서는 복수의 부 반송파들이 할당된다. 본 발명에서는 상기 TFC에 할당된 각 부 반송파들에 대응하는 데이터들은 CDMA 방식에 의해 처리된 후 상기 각 부 반송파들을 사용한 OFDM 방식에 의한 처리가 이루어진다. 상기 CDMA 방식에 의한 처리는 부 반송파별로 지정된 소정의 채널화 코드에 의해 데이터를 확산한 후 이를 소정 스크램블링 코드에 의해 혼화하는 동작을 포함한다.
상기 도 4에서 프레임 셀(Frame Cell, 이하 'FC'라 칭하기로 한다)은 상기 TFC의 소정 배수(일 예로써 32배)에 해당하는 대역폭(ΔfFC)과 소정 배수(일 예로써 16배)에 해당하는 지속시간(frame duration)을 갖는 시간-주파수 영역으로 정의된다. 본 발명에서 상기 FC를 사용하고 있는 것은 AMC 기술을 적용할 시 무선 전송에 대한 측정 결과가 빈번하게 보고되는 것을 방지하기 위함이다.
상기 도 4를 참조하면, 하나의 FC 내에서 서로 다른 두 개의 서브 채널들(Sub-Channels) 즉, 서브 채널 A와 서브 채널 B를 볼 수 있다. 상기 서로 다른 두 개의 서브 채널들 각각은 서로 다른 사용자에 대해 할당되거나 하나의 사용자에 대해 할당될 수도 있다.
한편, 상기 각 서브 채널들은 시간의 변화에 따라 일정한 주파수 간격만큼 도약된다. 이는 시간의 경과에 의해 변화하는 페이딩 특성에 따라 각 사용자별로 할당되는 서브 채널이 동적으로 변경되는 것을 보이고 있다. 상기 도 4에서는 상기 주파수 도약 패턴을 하나의 일정한(certain) 패턴을 제시하고 있다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명에 따른 상기 주파수 도약 패턴은 다양하게 정의될 수 있음은 자명할 것이다.
만약, AMC 기술을 사용한다면, 단말은 일정 주기로 무선 전송로의 상태를 측정하여 기지국으로 보고하는 절차를 수행하게 된다. 이에 대응하여 상기 기지국은 상기 단말로부터 보고되는 무선 전송로 상태 정보에 의해 변/복조 및 부호화 방식을 변경하고, 상기 변경된 변조 방식 및 부호화 방식을 상기 단말로 통보한다. 그러면, 상기 단말은 상기 기지국에 의해 변경된 변조방식과 부호화 방식에 의해 신호를 송신한다. 본 발명에서는 상기 무선 전송로 상태 정보의 보고가 FC 단위로 이루어지도록 함으로써, AMC 기술을 적용함으로 인해 발생하는 부하를 줄일 수 있도록 한다.
한편, 상기 FC는 상기 AMC 기술을 적용함으로써 감수해야 하는 오버헤드정보(overhead information)의 양에 따라 적절히 조절될 수 있다. 예컨대, 상기 오버헤드정보가 많을 경우에는 상기 FC를 넓게 조절하고, 상기 오버헤드정보가 적을 경우에는 상기 FC를 좁게 조절한다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따라 특정 사용자에 대한 서비스를 제공하기 위해 송신장치는 원칙적으로 복수의 부 채널들을 사용할 수 있다. 이와 같이 복수의 부 채널들을 사용하기 위해서는 서비스 QoS(Quality of Service) 요구 조건 및 동시 사용자의 수 등이 고려되어야 할 것이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 고속 무선 멀티미디어 서비스의 제공을 위한 순방향 채널들을 보이고 있는 도면이다.
상기 도 5에서는 본 발명에서 제안하고 있는 다중 접속 방식인 FH-OFCDMA(Frequency Hopping-Orthogonal Frequency Code Division Multiple Access) 방식을 위한 순방향 채널을 "FORWARD FH-OFCDMA CHANNEL"이라 정의하고 있다. 상기 "FORWARD FH-OFCDMA CHANNEL"은 파일럿 채널(Pilot Channel), 동기 채널(Sync Channel), 트래픽 채널(Traffic Channel) 및 공유제어채널(Shared Control Channel)로 구성되거나 프리앰블 채널(Preamble Channel)로만 구성될 수 있다. 상기 "FORWARD FH-OFCDMA CHANNEL"이 구성되는 예에 대해서는 도 6과 도 7을 설명함에 있어 자세히 기술될 것이다.
상기 파일럿 채널은 단말에서 기지국을 획득(acquisition)하거나 채널추정을 위한 용도로 사용되며, 상기 동기 채널은 단말에서 기지국에 대한 정보 및 타이밍 정보 등을 획득하기 위한 용도로 사용된다. 프리앰블 채널은 기본적으로 프레임 동기를 위한 용도로 사용되며, 채널추정을 위한 용도로도 사용될 수도 있다. 상기 트래픽 채널은 정보 데이터(information data)를 전송하기 위한 물리 채널로써 사용된다.
상기 도 5에서는 프레임 동기를 위해 프리앰블 채널을 별도로 두고 있으나 상기 프리앰블 채널을 통해 전송되는 프리앰블 정보를 상기 트래픽 채널을 통해 전송되는 프레임의 프리앰블로써 전송할 수도 있다. 상기 공유제어채널은 상기 트래픽 채널을 통해 전송되는 정보 데이터를 수신하기 위해 요구되는 제어 정보(control information)를 전송하기 위한 물리 채널로써 사용된다.
도 6은 본 발명에서 상기 도 5에서 제안하고 있는 채널 구조를 사용한다고 가정할 시 제안될 수 있는 송신장치의 일 예를 보이고 있는 도면이다. 상기 도 6에서는 상기 도 5에서 보이고 있는 각 채널별 송신기들이 개시되고 있다.
이하 본 발명에서 제안될 수 있는 채널별 송신기에 대해 상기 도 6을 참조하여 설명하도록 한다.
첫 번째로, 트래픽 채널을 통해 사용자 데이터를 전송하는 송신기에 대해 살펴보면, 채널 부호화 과정(도시하고 있지 않음)을 통해 출력되는 k번째 사용자의 부호화 비트들의 열은 변조부(601)로 입력된다. 상기 변조부(601)는 무선 전송로의 상태에 따라 QPSK, 16QAM 또는 64QAM의 변조방식에 의해 상기 부호화 비트들을 변 조함으로써, 변조 심벌들을 출력한다. 상기 변조부(601)에 의해 사용되는 변조방식은 AMC 기법을 적용하는 경우 현재의 무선 전송로의 상태에 대응하여 기지국에 의해 지정된다. 상기 변조부(601)로부터 출력되는 변조 심벌들은 복소 값(complex value)을 가진다.
상기 변조부(601)로부터의 변조 심벌들은 반복/천공부(602)로 입력된다. 상기 반복/천공부(602)는 입력되는 변조 심볼들에 대해 시퀀스 반복을 수행하거나 심벌 천공을 수행한다. 즉, 상기 반복/천공부(602)는 무선 채널을 통해 전송되는 패킷의 전송 형태(transmission format)에 맞도록 상기 변조 심볼들을 가공하여 출력한다. 여기서, 상기 전송 형태는 한 프레임을 통해 전송 가능한 변조 심벌들의 수가 포함된다. 상기 반복/천공부(602)로부터의 변조 심볼 열은 제1역다중화부(603)로 입력된다.
상기 제1역다중화부(603)는 상기 변조 심볼 열에 대해 역다중화를 수행함으로써, 미리 결정된 가지 수만큼의 서브 채널별 변조 심볼 열들로 출력한다. 상기 가지 수는 k번째 사용자로의 서비스를 위해 사용되는 서브 채널 의 수 Mk에 대응하며, 상기 Mk는 1 내지 16 중 하나의 정수로써 정하여질 수 있다. 상기 k는 1 내지 K로써 정의되며, 상기 K는 최대 서비스 가능 사용자들의 수로 정의된다. 이 때, 상기 제1역다중화부(603)에 의해 각 가지별로 출력되는 서브 채널별 변조 심벌 열들은 일정한 지속시간을 갖게 되며, 이는 상기 제1역다중화부(603)로 입력되는 변조 심볼 열의 지속시간과는 무관하다.
한편, 상기 제1역다중화부(603)로부터 출력되는 각 서브 채널별 변조 심벌 열들을 서로 다른 서브 채널 을 통해 전송하기 위해서는 최대 Mk 만큼의 서브 채널 송신기들이 요구된다. 따라서, 상기 도 6에서는 Mk에 대응한 서브 채널 송신기들을 개시하고 있다. 상기 서브 채널 송신기들은 입력되는 변조 심벌 열에서만 차이를 가질 뿐 동일한 동작을 수행함에 따라 후술될 설명에서는 하나의 서브 채널 송신기에 대해서만 설명하도록 한다. 한편, 각 사용자의 트래픽 채널에 대해 하나 또는 복수의 서브 채널들이 할당될 수 있으며, 따라서 각 사용자의 트래픽 채널 전송을 위해 하나 또는 복수의 서브 채널 송신기들이 사용될 수 있다.
상기 제1역다중화부(603)로부터 출력되는 각 서브 채널별 변조 심볼 열들은 Mk 개의 제2역다중화부들(604, 614) 중 대응하는 제2역다중화부로 입력된다. 예컨대, 상기 제1역다중화부(603)로부터의 서브 채널별 변조 심볼 열들 중 첫 번째 서브 채널에 대응한 변조 심볼 열은 제2역다중화부(604)로 입력된다.
상기 제2역다중화부(604)는 상기 첫 번째 서브 채널에 대응한 변조 심볼 열을 역다중화함으로써, 복수 개의 부 반송파별 변조 심볼 열들을 출력한다. 상기 부 반송파별 변조 심볼 열들의 수는 하나의 서브 채널이 가지는 부 반송파들의 수 m에 대응한다. 이 때, 부 반송파별로 출력되는 부 반송파별 변조 심볼 열들은 상기 서브 채널별 변조 심볼들에 비해 m 배만큼 증가된 지속시간을 갖는다. 상기 제2역다중화부(604)로부터의 부 반송파별 변조 심볼 열들은 채널 분할부(605)로 입력된다.
상기 채널 분할부(605)는 길이가 m인 직교시퀀스를 사용하여 각 부 반송파별 변조 심볼 열들을 대역 확산하여 출력한다. 이때, 상기 각 부 반송파별 변조 심볼 열들은 서로 다른 직교 시퀀스들에 의해 대역 확산될 것이다. 상기 채널 분할부(605)에 의해 각 부 반송파별로 대역 확산된 칩 단위의 출력 시퀀스들은 합산기(606)로 입력된다.
상기 합산기(606)는 상기 부 반송파별로 제공되는 출력 시퀀스들을 칩 단위로 가산하여 하나의 시퀀스로 출력한다. 상기 합산기(606)로부터의 출력 시퀀스는 혼화기(607)로 입력된다. 상기 혼화기(607)는 스크램블링 시퀀스 생성부(613)로부터 생성되는 스크램블링 코드와 상기 출력 시퀀스를 곱함으로써, 혼화된 시퀀스를 출력한다. 상기 제2역다중화부(604)로 변조 심벌 열이 입력되어 상기 혼화기(607)로부터 혼화된 시퀀스가 출력되기까지의 구성들은 CDMA 방식에 대응한 신호 처리를 위한 구성이라 할 수 있다.
상기 혼화된 시퀀스는 매핑기(608)로 입력된다. 상기 매핑기(608)로 입력된 상기 혼화된 시퀀스는 자신에게 할당된 첫 번째 서브 채널을 구성하는 부 반송파들로 매핑된다. 상기 매핑기(608)에 의해서는 무선 전송로의 페이딩 특성에 따라 상기 서브 채널을 구성하는 부 반송파들을 동적으로 변경하는 주파수 도약 기능이 이루어질 수도 있다.
한편, 상기에서 구체적인 설명은 하고 있지 않으나 첫 번째 서브 채널 외의 나머지 서브 채널들에 대응하는 서브 채널 송신기들은 전술한 서브 채널 송신기와 동일한 동작에 의해 대응하는 서브 채널별로의 서브 채널을 출력할 수 있음은 자명할 것이다.
두 번째로, 파일럿 채널을 통해 파일럿 신호를 전송하는 파일럿 채널 송신기에 대해 살펴보면, 파일럿 신호(Unmodulated signal)는 파일롯 톤 위치 결정부(621)로 입력된다. 상기 파일럿 톤 위치 결정부(621)는 파일럿 톤을 삽입할 부 반송파의 위치를 결정한다. 따라서, 상기 파일럿 톤은 추후 상기 결정된 부 반송파의 위치에 삽입된다.
세 번째로, 동기 채널을 통해 정보 데이터를 전송하는 동기 채널 송신기에 대해 살펴보면, 정보 데이터는 채널 부호화부(631)로 입력된다. 상기 채널 부호화부(631)는 상기 동기채널의 정보 데이터를 부호화하여, 부호화된 정보 데이터를 출력한다. 상기 부호화된 정보 데이터는 변조부(632)로 입력된다. 상기 변조부(632)는 상기 부호화된 정보 데이터를 미리 결정된 변조방식에 의해 변조하여 동기채널 데이터로써 출력한다.
네 번째로, 공유제어채널을 통해 제어 정보를 전송하는 공유채널 송신기에 대해 살펴보면, 제어 정보는 채널 부호화부(641)로 입력된다. 상기 채널 부호화부(641)는 상기 공유제어채널의 제어 정보를 부호화하여, 부호화된 제어 정보를 출력한다. 상기 부호화된 제어 정보는 변조부(642)로 입력된다. 상기 변조부(642)는 상기 부호화된 제어 정보를 미리 결정된 변조방식에 의해 변조하여 공유제어채널 데이터로써 출력한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 FORWARD FH-OFCDMA CHANNEL의 생성 구조를 보이고 있는 도면이다.
상기 도 7에서 표시되고 있는 입력 단 "A"는 상기 도 6에서 표시되고 있는 출력 단 "A"에 연결되어 본 발명의 실시 예에 따른 송신장치를 구현할 수 있다. 따라서, 상기 도 7에서 입력 단 "A"를 통해서는 상기 도 6에서 보이고 있는 송신기로부터의 출력신호들이 입력된다. 상기 출력신호들은 각 서브 채널별로 출력되는 트래픽 채널 데이터들과 파일럿 채널 데이터와 동기채널 데이터 및 공유제어채널 데이터로 구성된다.
상기 도 7을 참조하면, 상기 도 6의 구성으로부터의 출력신호들은 입력 단 "A"를 통해 시분할 다중화부(Time Division Multiplexor, 이하 'TDM'이라 칭하기로 한다)(701)의 입력으로 제공된다. 상기 TDM(701)의 다른 입력으로는 프리앰블 채널 신호가 입력된다. 상기 TDM(701)은 상기 출력신호들과 상기 프리앰블 채널 신호를 시분할 다중화하여 출력한다.
이를 상기 도 4를 참조하여 설명하면, 시간 축에 있어 하나의 FC는 16개의 TFC들로 이루어진다. 상기 TDM(701)은 상기 16개의 TFC들 중 첫 번째 TFC 구간에서는 상기 프리앰블 채널을 선택하여 출력하며, 나머지 15개의 TFC들의 구간에서는 상기 출력신호들을 선택하여 출력한다. 상기 TDM(701)으로부터 출력되는 상기 프리앰블 채널 신호 또는 나머지 채널들의 신호에 대응하는 출력신호들은 IFT기(702)로 입력된다. 상기 IFT기(702)는 상기 프리앰블 채널 신호 또는 나머지 채널들의 신호에 대응하는 출력신호들 중 입력신호에 대한 역 푸리에 변환을 수행함으로써, 주파수 영역에서의 신호를 시간 영역의 신호로 출력한다. 상기 IFT기(702)로부터 출력되는 신호는 본 발명의 따른 "FORWARD FH-OFCDMA CHANNEL"로써 전송된다.
전술한 바와 같이 본 발명에서 제안하는 다중접속 방법(FH-OFCDMA) 및 시간-주파수 자원 활용 방법을 이용할 경우, 시간-주파수 자원을 효율적으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 스펙트럼 효율을 극대화 할 수 있다는 효과를 가진다. 이와 같은 본 발명에 따른 효과는 차세대 이동통신시스템이 목표로 하는 고속 무선 멀티미디어 서비스를 효율적으로 제공할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 본 발명은 직교 주파수 분할 다중 방식을 기반으로 하는 다중접속 방법의 특성 외에도, 부호 분할 다중 접속 방식의 특성 및 주파수 도약을 통해 주파수 선택성 페이딩에 강인한 특성을 동시에 가질 수 있는 효과를 가진다.

Claims (26)

  1. 기지국 송신기로부터 서로 다른 복수의 사용자들에게 정보비트열들을 송신하는 장치에 있어서,
    상기 각 사용자들에게 송신하기 위한 정보비트열들의 한 프레임 시간을 주어진 시간 간격으로 복수의 시점으로 구분하고, 상기 복수의 구분된 시점들에서 상기 정보비트열들을 분할하고, 상기 분할된 정보비트열들을 서로 다른 월시코드들로 확산하고, 상기 확산된 정보비트열들을 각 사용자들에 대해 하나의 시퀀스로 변환하여 출력하는 채널화부들과,
    상기 하나의 시퀀스를 분할하고, 상기 확산된 정보비트열들을 부 반송파 주파수들에 매핑하는 복수의 대역폭들에 분포하고, 상기 복수의 대역폭들의 각각과 상기 주어진 시간 간격에 의해 주어진 시간-주파수 셀들의 각각이 중첩되지 않도록 주파수 도약하는 주파수 도약부를 포함함을 특징으로 하는 정보 비트열 송신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 정보비트열들의 수는 상기 서브 채널을 구성하는 부 반송파들의 수임을 특징으로 하는 정보 비트열 송신 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 주파수 도약부는, 무선 전송로의 특성에 의해 이전 시간 영역에서 각 서브 채널들에 대해 할당한 부 반송파들을 두 번째 부 반송파들로 변경함으로써, 상기 주파수 도약을 수행함을 특징으로 하는 정보 비트열 송신 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 사용자별 정보비트열들 각각에 대응하며, 상기 시간 영역에서 사용자별로의 상대적인 시작점들을 조절하는 시간 지연 조절기들을 더 구비함을 특징으로 하는 정보 비트열 송신 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 채널화부는,
    각 사용자들에 대응하여 상기 서브 채널 단위로 입력되는 정보비트를 복수의 정보비트열들로 분할하는 제1직/병렬 변환부와,
    상기 각 정보비트열들을 서로 다른 채널화 코드들과 곱하여 확산된 정보비트열들을 출력하는 대역 확산기들과,
    상기 대역 확산기들로부터의 확산된 정보비트열들을 가산하여 하나의 확산된 정보비트열을 출력하는 합산기와,
    상기 확산된 정보비트열을 상기 정해진 스크램블링 코드와 곱하여 혼화된 정보비트열을 출력하는 혼화기와,
    상기 혼화된 정보비트열을 복수의 혼화된 정보비트열들로 분할하여 출력하는 제2직/병렬 변환부를 포함함을 특징으로 하는 정보 비트열 송신 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 각 사용자들의 서비스 품질(QoS)에 의해 사용자별로 적어도 하나 또는 그 이상의 서브 채널들을 할당함을 특징으로 하는 정보 비트열 송신 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 무선 전송로의 상태는 프레임 셀을 단위로 보고함을 특징으로 하는 정보 비트열 송신 장치.
  8. 기지국 송신기로부터 서로 다른 복수의 사용자들에게 정보비트열들을 송신하는 방법에 있어서,
    상기 각 사용자들에게 송신하기 위한 정보비트열들의 한 프레임 시간을 주어진 시간 간격으로 복수의 시점으로 구분하고, 상기 복수의 구분된 시점들에서 상기 정보비트열들을 분할하고, 상기 분할된 정보비트열들을 서로 다른 월시코드들로 확산하고, 상기 확산된 정보비트열들을 각 사용자들에 대해 하나의 시퀀스로 변환하여 출력하는 제1과정과,
    상기 제1과정으로부터 출력되는 하나의 시퀀스로 변환되고 확산된 정보비트열들을 분할하고, 상기 확산된 정보비트열들을 부 반송파 주파수들에 매핑하는 복수의 대역폭들에 상기 확산된 정보비트열들이 분포되고, 상기 복수의 대역폭들의 각각과 상기 주어진 시간 간격에 의해 주어진 시간-주파수 셀들의 각각은 중첩되지 않는 주파수 도약을 수행하는 제2과정을 포함함을 특징으로 하는 정보 비트열 송신 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 정보비트열들의 수는 상기 서브 채널을 구성하는 부 반송파들의 수임을 특징으로 하는 정보 비트열 송신 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 주파수 도약은, 이전 시간 영역에서 각 서브 채널들을 구성하는 부 반송파들을 두 번째 부 반송파들로 변경함을 특징으로 하는 정보 비트열 송신 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 사용자별 정보비트들 각각에 대응하며, 상기 시간 영역에서 사용자별로의 상대적인 시작점들을 조절하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 정보 비트열 송신 방법.
  12. 제8항에 있어서, 상기 제1과정은,
    각 사용자들에 대응하여 상기 서브 채널 단위로 입력되는 정보비트를 복수의 정보비트열들로 분할하는 제1단계와,
    상기 각 정보비트열들을 서로 다른 채널화 코드들과 곱하여 확산된 정보비트열들을 출력하는 제2단계와,
    상기 제2단계로부터의 확산된 정보비트열들을 가산하여 하나의 확산된 정보비트열을 출력하는 제3단계와,
    상기 확산된 정보비트열을 상기 정해진 스크램블링 코드와 곱하여 혼화된 정보비트열을 출력하는 제4단계와,
    상기 혼화된 정보비트열을 복수의 혼화된 정보비트열들로 분할하여 출력하는 제5단계를 포함함을 특징으로 하는 정보 비트열 송신 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 각 사용자들의 서비스 품질(QoS)에 의해 사용자별로 적어도 하나 또는 그 이상의 서브 채널들을 할당함을 특징으로 하는 정보 비트열 송신 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 무선 전송로의 상태는 프레임 셀을 단위로 보고함을 특징으로 하는 정보 비트열 송신 방법.
  15. 기지국 송신기로부터 서로 다른 복수의 사용자들에게 정보비트열들을 송신하는 이동통신시스템에서의 송신장치에 있어서,
    임의의 사용자에 대응한 변조 데이터 심벌 열이 상기 임의의 사용자에 대응하여 할당된 서브 채널 수로 분할되어 입력되는 각 분할 변조 데이터 심벌 열들을 서로 다른 채널화 코드들로 확산한 후 해당 서브 채널을 구성하는 부 반송파들로 매핑하는 트래픽 채널 송신기들과,
    상기 트래픽 채널 송신기들로부터의 트래픽 채널 신호들과, 파일럿 채널 신호와, 소정 채널화 코드에 의해 확산되고 소정 변조방식에 의해 변조된 동기 채널 신호 및 공유제어채널 신호를 제1입력으로 하고, 프리앰블 채널 신호를 제2입력으로 하며, 상기 제1입력 신호와 제2입력 신호를 상기 서브 채널의 시간 영역 단위로 선택하고, 상기 선택된 제1입력 신호 및 제2입력 신호를 다중화하는 시분할 다중화부와,
    상기 시분할 다중화부에 의해 선택된 신호를 역 푸리에 변환하여 출력하는 역 푸리에 변환부를 포함함을 특징으로 하는 정보 비트열들을 송신하는 이동통신시스템에서의 송신장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 시분할 다중화부는, 프레임 셀에 있어 상기 임의의 사용자에 대해 할당된 최초의 서브 채널의 시간영역에서 상기 제2입력을 선택하고, 나머지 서브 채널들의 시간영역에서 상기 제1입력을 선택함을 특징으로 하는 정보비트열들을 송신하는 이동통신시스템에서의 송신장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 트래픽 채널 송신기는,
    상기 분할 변조 데이터 심벌 열을 해당 서브 채널을 구성하는 부 반송파들의 수로 분할하는 역다중화부와,
    상기 부 반송파별로 분할된 분할 변조 데이터 심벌 열들 각각을 서로 다른 채널화 코드들로 확산하는 채널 분할부와,
    상기 부 반송파별로 확산된 분할 변조 데이터 심볼 열들을 가산하여 하나의 분할 변조 데이터 심볼 열로 출력하는 합산기와,
    상기 하나의 분할 변조 데이터 심볼 열을 정해진 스크램블링 코드에 의해 혼화하는 혼화기와,
    상기 혼화기로부터의 출력을 해당 서브 채널을 구성하는 각 부 반송파들로 매핑하는 매핑기를 포함함을 특징으로 하는 정보비트열들을 송신하는 이동통신시스템에서의 송신장치.
  18. 기지국 송신기로부터 서로 다른 복수의 사용자들에게 정보비트열들을 송신하는 이동통신시스템에서의 송신방법에 있어서,
    임의의 사용자에 대응한 변조 데이터 심벌 열이 상기 임의의 사용자에 대응하여 할당된 서브 채널 수로 분할되어 입력되는 각 분할 변조 데이터 심벌 열들을 서로 다른 채널화 코드들로 확산한 후 해당 서브 채널을 구성하는 부 반송파들로 매핑하는 제1과정과,
    상기 제1과정으로부터의 트래픽 채널 신호들과, 파일럿 채널 신호와, 소정 채널화 코드에 의해 확산되고 소정 변조방식에 의해 변조된 동기 채널 신호 및 공유제어채널 신호를 제1입력으로 하고, 프리앰블 채널 신호를 제2입력으로 하여 상기 제1입력과 제2입력을 상기 서브 채널의 시간 영역 단위로 선택하는 제2과정과,
    상기 제2과정에 의해 선택된 신호를 역 푸리에 변환하여 출력하는 제3과정을 포함함을 특징으로 하는 정보비트열들을 송신하는 이동통신시스템에서의 송신방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제2과정은, 프레임 셀에 있어 상기 임의의 사용자에 대해 할당된 최초의 서브 채널의 시간영역에서 상기 제2입력을 선택하고, 나머지 서브 채널들의 시간영역에서 상기 제1입력을 선택함을 특징으로 하는 정보비트열들을 송신한느 이동통신시스템에서의 송신방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 제1과정은,
    상기 분할 변조 데이터 심벌 열을 해당 서브 채널을 구성하는 부 반송파들의 수로 분할하는 제1단계와,
    상기 부 반송파별로 분할된 분할 변조 데이터 심벌 열들 각각을 서로 다른 채널화 코드들로 확산하는 제2단계와,
    상기 부 반송파별로 확산된 분할 변조 데이터 심볼 열들을 가산하여 하나의 분할 변조 데이터 심볼 열로 출력하는 제3단계와,
    상기 하나의 분할 변조 데이터 심볼 열을 정해진 스크램블링 코드에 의해 혼화하는 제4단계와,
    상기 제4단계로부터의 출력을 해당 서브 채널을 구성하는 각 부 반송파들로 매핑하는 제5단계를 포함함을 특징으로 하는 정보비트열들을 송신하는 이동통신시스템에서의 송신방법.
  21. 다중접속 방식의 이동통신시스템에서의 송신방법에 있어서,
    임의의 사용자에 대해 적어도 하나의 서브 채널을 할당하고, 상기 임의의 사용자 데이터를 상기 서브 채널을 구성하는 부 반송파들 각각에 대해 정해진 부호화 코드들로 확산하는 제1과정과,
    상기 제1과정에 의해 상기 서브 채널별로 출력되는 데이터들 각각에 대해 상기 시간영역에서 상기 서브 채널을 단위로 하는 시 구간별로 서로 다른 부 반송파들을 할당하는 제2과정과,
    상기 할당된 부 반송파 영역에서의 상기 데이터들을 역 푸리에 변환을 통해 시간 영역에서의 데이터들로 변환하는 제3과정을 포함함을 특징으로 하는 이동통신시스템에서의 송신방법.
  22. 통신 시스템에서 데이터를 전송하기 위한 방법에 있어서,
    주파수 대역을 복수개의 서브 밴드로 나누는 과정과,
    상기 서브 밴드 안의 채널을 사용할 사용자를 선택하는 과정과,
    상기 사용자에게 상기 채널을 할당하는 과정과,
    상기 사용자에게 할당된 채널을 정해진 직교분할다중화방식(OFDM) 심볼 시구간에 따라 상기 서브 밴드 안에서 도약하도록 제어하는 과정을 포함하는 데이터 전송 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 채널을 할당하는 과정은, 미리 정해진 복수개의 직교분할다중화방식(OFDM) 심볼 시구간 내에서 상기 사용자에게 할당된 채널이 상기 서브 밴드 내에서 할당되도록 제어하는 과정을 더 포함하는 데이터 전송 방법.
  24. 제22항에 있어서, 상기 채널을 역 푸리에 변환 매핑하여 시간축 신호로 수행하는 과정을 더 포함하는 데이터 전송 방법.
  25. 제22항에 있어서, 상기 사용자의 데이터를 정해진 채널 형태로 형성하는 과정을 더 포함하는 데이터 전송 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 정해진 채널 형태로 형성하는 과정은
    각 사용자들에 대응하여 상기 서브 채널 단위로 입력되는 정보비트를 복수의 정보비트열들로 분할하는 과정과,
    상기 각 정보비트열들을 서로 다른 채널화 코드들과 곱하여 확산된 정보비트열들을 출력하는 과정과,
    상기 대역 확산기들로부터의 확산된 정보비트열들을 가산하여 하나의 확산된 정보비트열을 출력하는 과정과,
    상기 확산된 정보비트열을 상기 정해진 스크램블링 코드와 곱하여 혼화된 정보비트열을 출력하는 과정과,
    상기 혼화된 정보비트열을 복수의 혼화된 정보비트열들로 분할하여 출력하는 과정을 포함하는 데이터 전송 방법.
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