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KR100922950B1 - 직교주파수분할다중접속 방식을 기반으로 하는 이동통신시스템에서 데이터 프레임 처리 결과 송/수신장치 및 방법 - Google Patents

직교주파수분할다중접속 방식을 기반으로 하는 이동통신시스템에서 데이터 프레임 처리 결과 송/수신장치 및 방법 Download PDF

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KR100922950B1
KR100922950B1 KR20040015039A KR20040015039A KR100922950B1 KR 100922950 B1 KR100922950 B1 KR 100922950B1 KR 20040015039 A KR20040015039 A KR 20040015039A KR 20040015039 A KR20040015039 A KR 20040015039A KR 100922950 B1 KR100922950 B1 KR 100922950B1
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전재호
윤순영
맹승주
조재희
오정태
황인석
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 직교주파수분할다중접속 방식을 기반으로 하는 이동통신시스템에서 수신한 패킷이 오류 없이 복호화에 성공했는지 여부에 따른 처리 결과를 직교 변조를 이용하여 전송하고, 이를 수신하는 장치 및 그에 따른 방법을 제안한다. 이를 위해 본 발명에서는 직교 변조된 처리 결과를 전송하기 위한 물리채널로써 부채널들을 할당하도록 한다. 따라서 수신한 패킷의 처리 결과를 신속하게 전달할 수 있을 뿐만 아니라 오버 헤드를 감축 시킬 수 있다.
Figure R1020040015039
OFDMA, ARQ , Acknowledgement, orthogonal modulation

Description

직교주파수분할다중접속 방식을 기반으로 하는 이동통신시스템에서 데이터 프레임 처리 결과 송/수신장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMITTING AND RECEIVING PROCESS RESULT OF A DATA FRAME IN A ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLE SYSTEM}
도 1은 통상적인 직교주파수분할다중접속 방식에서 부채널 할당에 대한 일 예를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예를 적용하기 위한 부채널 구조의 일 예를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 송신장치의 일 예를 나타낸 도면.
도 4는 도 3에서의 직교 변조기의 일 예를 나타낸 도면.
도 5a와 도 5b는 본 발명의 실시 예에 따른 응답신호의 변조 심벌과 부반송파 할당 방식의 일 예를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 수신장치의 일 예를 나타낸 도면.
도 7은 도 6에서의 직교 복조기의 일 예를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 송신 및 수신 동작을 나타내고 있는 도면.
본 발명은 직교주파수분할다중접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) 방식을 지원하는 이동통신시스템에서 데이터 프레임 처리 결과를 송/수신하기 위한 장치 및 그에 대한 방법에 관한 것이다.
이동통신에서 사용자가 요구하는 데이터의 양과 그 처리 속도는 날이 갈수록 증가하고 있다. 이러한 요구를 만족시키기 위해 무선채널에서 데이터를 고속으로 전송할 경우 다중 경로 페이딩(Multi-path fading), 도플러 확산 (Doppler spread) 등의 영향으로 인해 높은 비트 오류율이 발생하는 문제를 야기할 수 있다. 따라서 무선채널에 데이터를 고속으로 전송하기 위해 적합한 무선 접속 방식이 요구된다. 이러한 무선 접속 방식으로 낮은 출력, 낮은 탐지 확률 등의 장점이 있는 대역 확산 변조 방식이 널리 사용되고 있다.
상기 대역 확산 방식은 크게 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum) 방식과 FHSS(Frequency Hopping Spread Spectrum) 방식으로 분류할 수 있다.
상기 DSSS 방식은 무선 채널에서 발생하는 다중 경로 현상을 채널의 다중 경로 다이버시티(Multi-path diversity)를 위한 레이크(Rake) 수신기를 사용하여 적극적으로 대처할 수 있다. 이러한 상기 DSSS 방식은 10 Mbps의 전송 속도까지는 효율적으로 사용될 수 있으나 그 이상의 고속 데이터 전송 시 칩(Chip) 간 간섭이 증 가함에 따라 하드웨어의 복잡도가 급속히 증가한다. 뿐만 아니라 다중 사용자들간의 간섭(Multi-user interference)에 의해 수용할 수 있는 사용자의 용량에 한계가 있는 것으로 알려져 있다.
상기 FHSS 방식은 랜덤 시퀀스에 의하여 주파수를 이동하면서 데이터를 전송하기 때문에 다중 채널 간섭 및 협대역 임펄스성 잡음의 영향을 줄일 수 있다. 하지만 상기 FHSS 방식에서는 송신측과 수신측 사이의 정확한 동기가 매우 중요한데, 고속 데이터 전송 시에는 동기 추출이 어렵다는 단점이 있다.
직교주파수분할다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식은 유무선 채널에서 고속 데이터 전송에 적합한 방식으로 최근 활발히 연구되고 있다. 상기 OFDM 방식에서는 상호 직교성을 갖는 복수의 반송파들을 사용하므로 주파수 이용 효율이 높다. 또한 송/수신단에서 이러한 복수의 반송파들을 변/복조하는 과정은 각각 IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform)와 DFT(Discrete Fourier Transform)를 수행한 것과 같은 결과가 되어 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)와 FFT(Fast Fourier Transform)를 사용하여 고속으로 구현할 수 있다. 이러한 OFDM 방식은 고속의 데이터 전송에 적합하기 때문에 광대역 무선 액세스(BWA: Broadband Wireless Access), 디지털 오디오 방송(DAB: Digital Audio Broadcasting), 디지털 지상 텔레비전 방송(DTTB: Digital Terrestrial Television Broadcasting), ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line) 및 VDSL(Very high speed Digital Subscriber Line)의 표준 방식으로 채택되었다. 상기 OFDM 방식에 따른 OFDM 심벌의 주파수 차원 구조는 부반송파들로 정의된다. 상기 부반송파들은 데이터 전송에 사용되는 데이터 부반송파, 각종 추정의 목적으로 약속된 패턴의 심벌을 전송하는 데 사용되는 파일럿 부반송파, 그리고 보호 대역에 속하는 부반송파와 DC 부반송파에 해당하는 Null 부반송파로 구분된다. 이 중 Null 부반송파에 속하지 않는, 데이터 부반송파들과 파일럿 부반송파들을 총칭하여 “유효 부반송파”라고 한다.
직교주파수분할다중접속 방식은 앞서 살펴본 OFDM 방식으로 하여 복수의 사용자들에게 서로 다른 부반송파들을 할당하여 같은 OFDM 심벌에 복수의 사용자들의 신호를 다중화하여 전송하는 방식이다. 이러한 OFDMA 방식은 광대역 무선 접속 규격의 OFDMA 모드에서 다중접속방식으로 채택되어 있다. 상기 OFDMA 방식에서는 유효 부반송파 집합을 다수의 부집합들로 분할하여 사용하며, 각 부집합을 부채널(Subchannel)이라고 한다. 각 부채널을 구성하는 부반송파들은 주파수 상에서 인접하지 않을 수 있다. 각각의 부채널을 사용자에게 할당함으로써 OFDMA 방식을 기반으로 하는 시스템은 다수의 사용자들에게 동시에 서비스를 제공할 수 있다. 도 1은 OFDMA 방식에서 부채널 할당 방법에 대한 예를 보이고 있다.
한편 무선 채널에서는 다중 경로 페이딩 및 사용자들간 간섭, 잡음 등으로 인해 전송된 패킷에 오류(Error)가 발생할 가능성을 가지고 있다. 이를 해결하기 위한 방법으로 잉여의 정보를 추가로 보내 오류가 발생할 확률을 낮추는 순방향 오류정정부호화(Forward Error Correction Code, FEC) 방식과 오류 발생시 수신기에서 오류가 발생한 패킷을 재전송하도록 요청하는 ARQ(Automatic Repeat Request) 방식 및 상기 두 방식을 결합한 H-ARQ 방식 등이 있다. 상기 ARQ 방식에서는 수신기가 수신된 패킷에 오류가 있는지 여부를 송신기에 알려주기 위해 ACK(Acknowledgement)/NACK(Not Acknowledgement) 신호를 사용한다. 한편 송신기에서는 ACK 신호를 수신하여 수신기가 해당 패킷에 대한 수신을 성공하였음을 확인하게 되면, 다음 패킷을 전송한다. 하지만 NACK 신호를 수신하게 되면 해당 패킷을 재 전송한다.
VoIP (Voice over Internet Protocol), 화상 전화, 동영상 수신 등의 실시간 데이터 통신에서 ARQ를 사용하거나 H-ARQ(Hybrid-ARQ)를 사용하는 경우에는 ACK 신호의 신속한 전달과 오버헤드(Overhead)의 감축이 필수적이다. 즉 상기 실시간 데이터 통신에서는 신속한 재전송이 이루어 져야 하므로 작은 단위의 패킷에 의해 송수신이 이루어지도록 하고 ACK 신호를 빠르게 송신해야 한다. 이로 인해 상기 ACK 신호를 전송하는 빈도도 잦아지게 되므로 오버헤드의 감축이 필요하다.
한편 전술한 H-ARQ 방식은 수신기에서 수신 시 오류가 발생한 패킷을 저장한 후 재 전송된 패킷이 도착하면 결합하여 사용하는 방식이므로 수신기에 패킷을 저장할 기억장치가 필요하다. 상기 기억장치의 용량에는 한계가 있으므로 ACK 신호를 신속히 송수신하여 재전송이 빠르게 이루어지도록 해야 한다. 또한 패킷이 전송될 때마다 ACK 신호를 보내야 하므로 오버헤드를 최대한 줄여야 한다.
통상적으로 OFDMA 방식을 기반으로 하는 이동통신시스템에서는 ARQ에 대한 ACK 신호를 ARQ-ACK 메시지 형태로 전송한다.
삭제
상기 ARQ-ACK 메시지는 “Number of ACK Maps”의 수에 따라 최소 16 bit에서 최대 80 bit 까지 가능하다. 이러한 형태의 ACK 메시지는 상기의 실시간 데이터 통신 및 H-ARQ 방식에 적합하지 않다. 상기 ACK 메시지는 송신기의 MAC 계층에서 메시지를 생성하고, PHY 계층에서 물리적인 신호로 바꾸어 전송한다. 이에 대응한 수신기의 PHY 계층에서는 ACK 메시지를 복원하고, MAC 계층에서 처리한다. 따라서 ACK 메시지의 생성, 부호화 및 복호화 등으로 인한 처리 지연이 발생된다. 또한 신속하고 빈번한 전송이 필요한 데 비해 메시지의 길이가 매우 길어 오버헤드 문제 또한 심각하다.
따라서 ACK 신호의 처리시간을 단축하고 오버헤드를 줄이기 위해서는 ACK 신호에 적합한 별도의 물리채널이 필요하다. 하지만 ACK 신호의 변복조에 있어서 동기 검출(Coherent Detection)을 가능하게 하려면 파일럿의 전송이 필수적이고, 이 경우 파일럿에 할당된 자원을 데이터 전송에 사용할 수 없으므로 데이터 용량의 감소를 피할 수 없다.
따라서 본 발명은 OFDMA 방식을 기반으로 하는 이동통신시스템에서 수신한 데이터 프레임의 처리 결과를 전송하기 위한 물리채널을 구성하는 장치 및 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 OFDMA 방식을 기반으로 하는 이동통신시스템에서 수신한 데이터 프레임의 처리 결과를 직교 변조 기법에 의해 송/수신하기 위한 송/수신장치 및 그에 대한 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 OFDMA 방식을 기반으로 하는 이동통신시스템에서 수신한 데이터 프레임의 처리 결과를 전송하기 위한 부채널을 할당하는 장치 및 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 OFDMA 방식을 기반으로 하는 이동통신시스템에서 수신한 데이터 프레임의 처리 결과를 직교 변조하기 위한 장치 및 그에 대한 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 OFDMA 방식을 기반으로 하는 이동통신시스템에서 직교 변조된 데이터 프레임의 처리 결과를 복조하기 위한 장치 및 그에 대한 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 자원 낭비를 최소화할 수 있도록 ACK 채널을 위한 별도의 파일럿 전송이 필요 없는 비동기(Non-coherent) 검출 방식을 이용한 ACK 채널 구성 장치 및 방법을 제공한다.
이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예는, 직교주파수분할다중접속 방식을 기반으로 하는 이동통신시스템에서 수신 데이터 프레임의 처리 결과를 전송하는 방법에 있어서, 상기 수신 데이터 프레임의 처리 결과로서 상기 수신 데이터 프레임의 성공적인 수신 혹은 수신 실패에 대응하는 변조 심볼 열 및 적어도 하나의 추가 변조 심볼 열을 선택하는 과정과, 상기 처리 결과를 전송하기 위해 할당된 복수의 부반송파 그룹들을 통해 상기 변조 심볼 열 및 상기 적어도 하나의 추가 변조 심볼 열을 각각 전송하는 과정을 포함한다.
여기서 상기 부반송파 그룹들 각각은 복수의 심볼 유닛들을 포함하며, 상기 변조 심볼 열 및 추가 변조 심볼 열 각각은 서로 간에 직교하는 복수의 변조 심볼들을 포함한다.
이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예는, 직교주파수분할다중접속 방식을 기반으로 하는 이동통신시스템에서 수신 데이터 프레임의 처리 결과를 전송하는 장치에 있어서, 상기 수신 데이터 프레임의 처리 결과로서 상기 수신 데이터 프레임의 성공적인 수신 혹은 수신 실패에 대응하는 변조 심볼 열 및 적어도 하나의 추가 변조 심볼 열을 선택하는 직교 변조기와, 상기 변조 심볼 열 및 상기 적어도 하나의 추가 변조 심볼 열을 상기 선택된 직교 부호어를 전송하기 위한 복수의 부반송파 그룹들에 각각 할당하여 전송하는 부반송파 할당기를 포함한다.
여기서 상기 부반송파 그룹들 각각은 복수의 심볼 유닛들을 포함하며, 상기 변조 심볼 열 및 추가 변조 심볼 열 각각은 서로 간에 직교하는 복수의 변조 심볼들을 포함한다.
이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예는, 직교주파수분할다중접속 방식을 기반으로 하는 이동통신시스템에서 송신 데이터 프레임의 처리 결과를 수신하는 방법에 있어서, 상기 송신 데이터 프레임의 처리 결과로서 상기 수신 데이터 프레임의 성공적인 수신 혹은 수신 실패를 전송하기 위해 할당된 복수의 부반송파 그룹들을 통해 변조 심볼 열 및 적어도 하나의 추가 변조 심볼 열을 각각 수신하는 과정과, 상기 변조 심볼 열들로부터 송신기에 의해 송신된 응답 신호를 추출하는 과정과, 상기 추출한 응답 신호에 의해 상기 송신 데이터 프레임의 처리 결과를 확인하는 과정을 포함한다.
여기서 상기 부반송파 그룹들 각각은 복수의 심볼 유닛들을 포함하며, 상기 변조 심볼 열 및 추가 변조 심볼 열 각각은 서로 간에 직교하는 복수의 변조 심볼들을 포함한다.
이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예는, 직교주파수분할다중접속 방식을 기반으로 하는 이동통신시스템에서 송신 데이터 프레임의 처리 결과를 수신하는 장치에 있어서, 상기 송신 데이터 프레임의 처리 결과로서 상기 수신 데이터 프레임의 성공적인 수신 혹은 수신 실패를 전송하기 위해 할당된 복수의 부반송파 그룹들을 통해 변조 심볼 열 및 적어도 하나의 추가 변조 심볼 열을 각각 수신하는 부반송파 추출기와, 상기 변조 심볼 열들로부터 송신기에 의해 송신된 응답 신호를 추출하고, 상기 추출한 응답 신호에 의해 상기 송신 데이터 프레임의 처리 결과를 확인하는 직교 복조기를 포함한다.
여기서 상기 부반송파 그룹들 각각은 복수의 심볼 유닛들을 포함하며, 상기 변조 심볼 열 및 추가 변조 심볼 열 각각은 서로 간에 직교하는 복수의 변조 심볼들을 포함한다.
이하 본 발명에 대한 바람직한 실시 예를 첨부한 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
A. 본 발명의 개요
본 발명의 실시 예에서는 OFDMA 방식을 기반으로 하는 이동통신시스템에서 ARQ 기법 또는 HARQ 기법을 지원하기 위한 응답신호를 전송하는 송/수신 장치와 그에 따른 방법을 제안하고자 한다. 통상적으로 응답신호는 수신한 패킷에 대한 복호화의 성공 또는 실패를 표시하는 용도로 사용된다. 수신한 패킷에 대한 복호화가 성공할 시에는 ACK 신호가 상기 응답신호로써 사용되며, 수신한 패킷에 대한 복호화가 실패할 시에는 NACK 신호가 상기 응답신호로써 사용된다. 예컨대, 상기 ACK 신호는 “0”의 값으로 표현될 수 있으며, 상기 NACK 신호는 “1”의 값으로 표현될 수 있다. 따라서 상기 응답신호로는 1 비트의 값으로써 표현이 가능하다. 한편 상기 응답신호는 빠른 피드-백(feed-back)이 이루어져야 할 뿐만 아니라 매 프레임 별로 지속적인 전송이 이루어져야 한다. 이를 위해서는 패킷을 수신하는 수신측에서의 특정 패킷에 대응하여 응답신호를 생성하기 위한 처리 시간이 짧아야 할 것이다. 또한 상기 응답신호로 인한 오버 헤드(over head)를 최소화 하여야 할 것이다.
따라서 본 발명의 실시 예에서는 OFDMA 방식을 지원하는 이동통신시스템에서 상기 응답신호를 생성하기 위한 처리 시간을 줄이기 위하여 상기 응답신호를 전송하기 위한 별도의 물리채널을 정의할 것이다. 이하 상기 응답신호를 전송하기 위해 별도로 정의되는 물리채널을 “응답채널”이라 지칭하도록 한다. 이때 상기 응답채널은 OFDMA 방식을 기반으로 하는 이동통신시스템에서 통상적으로 사용되는 채널 구조를 갖도록 하여야 할 것이다.
본 발명의 실시 예에서는 상기 응답신호로 인한 오버 헤드를 최소화하기 위해 상기 응답채널에 대해서는 비동기(Non-coherent) 검출 방식을 적용하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에서는 상기 비동기 검출이 가능하도록 비동기식 변조 방식으로써 직교 변조 방식을 사용한다. 본 발명에서의 상기 직교 변조 방식은 상호 직교성을 가지는 서로 다른 직교 코드들을 상기 응답신호로써 사용하는 방식이다. 즉, 서로 다른 두 개의 직교 코드들을 선택한 후 상기 두 개의 직교 코드들 중 하나는 ACK 신호를 대신하고, 나머지 하나의 직교 코드는 NACK 신호를 대신하도록 한다. 상기 직교 코드들로는 부호분할다중접속 방식에서 채널을 구분하기 위해 사용되는 월시코드들이 사용될 수 있다.
마지막으로 본 발명의 실시 예에서는 할당된 응답채널을 통해 응답신호를 전송하기 위한 방안이 마련되어야 한다. 이때 변조된 응답신호가 주파수 다이버시티 이득을 얻을 수 있도록, 상기 응답채널로는 주파수 축에서 복수개의 부반송파 그룹들을 반복적으로 할당한다. 이와 같이 응답채널로써 복수개의 부반송파 그룹들이 반복적으로 할당되는 경우에는 각 부반송파 그룹 별로 동일한 직교 부호를 변형시켜 전송할 수 있다. 예컨대, “+1, +1, -1, -1, +1, +1”이라는 직교코드가 첫 번째 부반송파 그룹을 통해 전송되는 경우 다음 부반송파 그룹을 통해서는 상기 직교코드를 반전시킨 직교코드, 즉 “-1, -1, +1, +1, -1, -1”을 전송할 수 있다. 이와 같이 부반송파 그룹 별로 전송할 직교 코드를 변형하는 것은 다양하게 구현될 수 있을 것이다. 그리고 하나의 부반송파 그룹을 통해 전송이 가능한 직교코드의 길이와 전송하고자 하는 직교 코드의 길이가 일치하지 않는 경우에는 이를 일치시키기 위한 별도의 동작을 수행할 수 있다. 즉 전송하고자 하는 직교 코드의 길이가 긴 경우에는 소정 개수의 비트를 천공할 수 있다. 그렇지 않고 전송하고자 하는 직교 코드의 길이가 짧은 경우에는 소정 개수의 비트를 반복할 수도 있다. 단, 상기 응답신호를 대신하는 직교 코드들 간의 직교성은 유지되어야 할 것이다.
B. 본 발명의 실시 예
후술 될 본 발명의 실시 예에서는 수신한 데이터 프레임의 처리 결과(ACK/NACK)를 할당된 부채널을 통해 직교 변조 기법을 이용하여 전송하는 송신장치와, 부채널을 통해 직교 변조된 데이터 프레임 처리 결과(ACK/NACK)를 수신하는 수신장치에 대해 구체적으로 살펴보도록 한다. 이를 위해 데이터 프레임 처리 결과를 직교 변조하기 위해 사용할 직교 부호들에 대한 정의와, 직교 변조된 데이터 프레임 처리 결과를 전송하기 위해 할당할 부채널에 대한 정의가 명확해야 한다. 또한 송신장치에서는 데이터 프레임 처리 결과를 직교 변조하기 위한 구성과, 수신장치에서는 직교 변조된 데이터 프레임 처리 결과를 복조하기 위한 구성을 구체적으로 제시하도록 한다.
B-1. 송신기의 구조 및 동작
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 송신장치의 구성을 보이고 있는 도면이다. 도 3에 의한 송신장치는 응답신호(ACK/NACK)를 입력으로 하여 직교 변조를 통해 변조 심볼 열을 출력하고, 상기 변조 심볼 열을 복수의 변조 심볼 열들로 생성한 후 이를 할당된 부채널을 통해 전송하는 구조를 가진다.
삭제
도 3을 참조하면, 특정 데이터 프레임에 대응한 응답신호는 직교 변조기(310)로 입력된다. 이때 상기 특정 데이터 프레임의 수신에 성공하였다면, 상기 응답신호로는 ACK 신호가 입력된다. 하지만 상기 특정 데이터 프레임의 수신에 실패하였다면, 상기 응답신호로는 NACK 신호가 입력된다. 상기 ACK 신호와 상기 NACK 신호는 1 비트로써, “0” 또는 “1”의 값을 가진다. 후술 될 설명에서는 “0”의 값을 가지는 응답신호를 ACK 신호라 가정하고, “1”의 값을 가지는 응답신호를 NACK 신호라 가정한다.
상기 직교 변조기(310)는 상기 응답신호에 의해 변조 심볼 열을 출력한다. 상기 변조 심볼 열은 상기 응답신호에 대응하는 직교 코드에 의한 직교 변조를 통해 생성된다. 상기 직교 코드는 입력이 예상되는 모든 종류의 응답신호에 대응하여 미리 결정된다. 즉 ACK 신호에 대응하여 제1직교 코드가 미리 결정되며, NACK 신호에 대응하여 제2직교코드가 미리 결정된다. 이때 상기 제1직교 코드와 상기 제2직교 코드는 서로 직교하여야 한다. 한편 상기 직교 변조기(310)로부터는 상기 응답신호를 전송하기 위해 할당된 응답채널에 대응한 부반송파 그룹의 심볼 유닛 개수와 동일한 심볼 수를 가지는 변조 심볼 열이 출력되어야 한다. 따라서 상기 직교 변조기(310)에 미리 결정된 상기 제1직교 코드와 상기 제2직교 코드는 상기 부반송파 그룹의 심볼 개수에 대응하는 길이를 가진다. 이를 위해 상기 제1 및 제2직교 코드는 소정 수만큼의 비트들이 천공되거나 반복될 수 있다. 그렇지 않고, 상기 제1직교 코드 또는 상기 제2직교 코드에 의해 생성되는 변조 심볼 열에 대해 천공 또는 반복을 수행할 수도 있다. 이때 상기 천공되는 비트 또는 반복되는 비트를 결정함에 있어 상기 제1 및 제2직교 코드의 직교성이 깨지지 않도록 하여야 할 것이다. 만약 상기 천공 또는 반복에 의해 직교성이 깨지게 되면, 상기 제1 또는 제2직교 코드에 의해 생성되는 변조 심볼 열은 응답신호로써의 역할을 수행할 수 없게 된다. 상기 응답신호에 의해 상기 직교 변조기(310)로부터 출력되는 변조 심볼 열은 반복기(312)로 입력된다.
상기 반복기(312)는 주파수 축에서의 다이버시티 이득을 얻기 위해 상기 변조 심볼 열을 소정 횟수 반복함으로써, 복수의 변조 심볼 열들을 출력한다. 상기 반복 횟수는 상기 응답신호를 전송하기 위해 할당된 부반송파 그룹의 수에 의해 결정된다. 예컨대, 특정 사용자에 대응하여 두 개의 부반송파 그룹들이 할당되었다면, 상기 반복기(312)로부터는 두 개의 변조 심볼 열들이 출력된다. 따라서 상기 두 개의 변조 심볼 열들 각각은 상기 할당된 두 개의 부반송파 그룹들 중 대응하는 부반송파 그룹을 통해 전송될 것이다. 한편 상기 반복기(312)는 입력되는 변조 심볼 열을 반복하고, 상기 반복에 의해 만들어진 변조 심볼 열을 미리 결정된 패턴에 의해 재구성할 수 있다. 상기 변조 심볼 열의 재구성은 다양하게 구현될 수 있다. 예를 들어, 두 개의 부반송파 그룹들이 할당된 경우에는 상기 직교변조기(310)에서 출력된 상기 변조 심볼 열의 각 변조 심볼들의 부호를 반전시킨 형태로 재구성할 수 있다. 한편 두 개 이상의 부반송파 그룹들이 할당되는 경우에는 순환 쉬프트 또는 미리 결정된 패턴에 의한 인터리빙을 통해 상기 변조 심볼 열을 재 구성할 수도 있다. 예를 들어 “+1 +1 -1 -1 +1 +1”의 변조 심볼 열이 입력된 경우 상기 반복기(312)로부터 출력될 수 있는 다른 변조 심볼 열의 예들은 하기 <표 2>에서 보이고 있는 바와 같다.
변조 심볼 열
Case 1 -1 -1 +1 +1 -1 -1 부호 반전
Case 2 +1 -1 -1 +1 +1 +1 1회 순환 쉬프트
Case 3 -1 -1 +1 +1 +1 +1 2회 순환 쉬프트
전술한 동작에 의해 상기 반복기(312)로부터 출력되는 복수의 변조 심볼 열들은 부반송파 할당기(314)로 제공된다. 이와 같이 상기 반복기(312)를 통해 복수의 변조 심볼 열들을 출력하도록 하는 것은 주파수 다이버시티 효과를 얻기 위함이 다.
상기 부반송파 할당기(314)는 상기 복수의 변조 심볼 열들 각각을 전송하는데 사용되기 위한 부반송파 그룹들을 할당한다. 상기 부반송파 그룹들의 할당은 OFDMA 방식에서 결정된 부반송파 할당규칙에 따라 이루어진다. 예컨대 두 개의 변조 심볼 열들이 입력된다고 가정할 때 상기 도 2를 참조하면, 두 개의 변조 심볼 열들 중 하나의 변조 심볼 열에 대해서는 부반송파 그룹 #1에 할당한다. 그리고 나머지 하나의 변조 심볼 열에 대해서는 부반송파 그룹 #2에 할당한다. 상기 부반송파 그룹 #1과 상기 부반송파 그룹 #2 각각은 주파수 및 시간 축에서 인접한 심볼 유닛들로 이루어진다. 한편 상기 부반송파 그룹 #1과 상기 부반송파 #2는 주파수 축에서 소정 간격만큼 이격 되어 있다. 그리고 상기 부반송파 할당기(314)는 상기 변조 심볼 열을 구성하는 변조 심볼들 하나씩을 상기 할당된 부반송파 그룹을 구성하는 심볼 유닛들 각각에 배치한다. 이때 상기 변조 심볼 열을 구성하는 변조 심볼들 중 가장 앞서는 변조 심벌을 부반송파 그룹을 구성하는 심볼 유닛들 중 시간 축에서 가장 앞서는 위치에 배치한다. 그리고 가장 늦은 변조 심볼을 시간 축에서 가장 늦은 위치에 배치한다. 예컨대, 상기 부반송파 그룹 #1이 할당된 변조 심볼 열의 각 변조 심볼들을 입력 순서에 따라 배치한다.
상기 부반송파 그룹에 상기 변조 심볼들을 배치하는 것은 이후에 이루어지는 역 고속 푸리에 변환부(IFFT)(316)에 의해 수행될 수 있다. 상기 부반송파 할당기(314)에 의해 응답신호를 전송하기 위한 부반송파 그룹이 결정되면, 상기 복수의 변조 심볼 열들은 상기 IFFT(316)로 제공된다. 상기 IFFT(316)를 통해 출력되는 OFDM 심볼들은 디지털/아날로그 변환기(D/A 변환기)(318)에 의해 아날로그 신호로 변환된 후 RF 처리기(320)를 거쳐 안테나를 통해 에어(air) 상으로 전송된다.
< 직교 변조기의 구현 예 >
도 4에서는 상기 도 3에서 보이고 있는 직교 변조기의 구현 예를 보이고 있다. 상기 도 4에서는 ACK 신호와 NACK 신호에 대응하여 생성되는 두 개의 직교 부호들 각각을 천공하고, 실제로 입력되는 응답신호에 의해 상기 천공된 두 개의 직교 부호들 중 하나의 직교 부호를 선택하는 구조를 가지는 직교 변조기를 제안하고 있다.
상기 도 4를 참조하면, 제1직교부호 생성기(412)와 제1천공기(414)로부터는 응답신호로써의 ACK 신호에 대응하는 제1직교 부호어가 생성된다. 제2직교부호 생성기(416)와 제2천공기(418)로부터는 응답신호로써의 NACK 신호에 대응하는 제2직교 부호어가 생성된다. 상기 제1직교 부호어와 상기 제2직교 부호어는 하나의 부반송파 그룹을 통해 전송이 가능한 비트 수를 가진다. 즉 상기 제1 및 제2직교 부호어의 길이는 하나의 부반송파 그룹을 구성하는 심볼 유닛의 개수에 대응한다. 이때 상기 제1직교 부호어와 상기 제2직교 부호어는 상호 직교한다.
보다 구체적으로, 상기 제1직교부호 생성기(412)와 상기 제2직교부호 생성기(416)는 월시-하다마드(Walsh-Hadamard) 등의 직교 부호 집합으로부터 1쌍, 즉 2개의 직교 부호어를 생성한다. 여기서 상기 제1직교부호 생성기(412)는 상기 2개의 직교 부호어들 중 “0”의 값을 가지는 ACK 신호에 대응하는 직교 부호어를 생성한다. 상기 제2직교부호 생성기(416)는 상기 2개의 직교 부호어들 중 “1”의 값을 가지는 NACK 신호에 대응하는 직교 부호어를 생성한다. 상기 직교 부호 집합으로부터 선택되는 1쌍의 직교 부호어들은 일부 비트를 천공하더라도 직교성이 유지되어야 한다. 상기 제1직교부호 생성기(412)로부터 생성된 직교 부호어는 제1천공기(414)로 제공된다. 상기 제1천공기(414)는 할당된 부반송파의 수, 즉 할당된 하나의 부반송파 그룹을 구성하는 심볼 유닛들의 개수를 감안하여 천공할 비트 수를 결정한다. 또한 상기 제2천공기(418)는 할당된 부반송파의 수, 즉 할당된 하나의 부반송파 그룹을 구성하는 심볼 유닛들의 개수를 감안하여 천공할 비트 수를 결정한다. 예컨대, 상기 제1 및 제2직교부호 생성기(412, 416)로부터 생성되는 직교 부호어의 길이가 "8"이고, 하나의 부반송파 그룹을 구성하는 심볼 유닛의 개수가 "6"인 경우를 가정할 때, 상기 제1천공기(414) 및 제2천공기(418)는 상기 직교 부호어들 각각에 대해 2비트씩을 천공한다. 이때 천공되는 비트들은 상기 제1천공기(414) 및 제2천공기(418)로부터 출력될 제1직교 부호어 및 제2직교 부호어의 직교성이 유지될 수 있도록 선택되어야 한다. 상기 제1직교 부호어 및 제2직교 부호어 각각은 제1변조 심볼 열 및 제2변조 심볼 열에 대응한다. 상기 제1천공기(414) 및 상기 제2천공기(418)로부터의 제1 심볼 열 및 제2변조 심볼 열은 변조심볼 선택기(410)로 제공된다.
상기 변조심볼 선택기(410)는 상기 제1변조 심볼 열 및 제2변조 심볼 열과 함께 특정 데이터 프레임의 수신 성공 또는 실패에 대응한 응답신호를 입력 받는다. 그 후 상기 변조심볼 선택기(410)는 상기 응답신호에 의해 상기 제1변조 심볼 열 및 제2변조 심볼 열 중 하나를 선택하고, 이를 출력한다. 예컨대, 상기 응답신호로써 ACK 신호를 뜻하는 “0”이 입력되면, 상기 제1변조 심볼 열을 선택한다. 그렇지 않고, 상기 응답신호로써 NACK 신호를 뜻하는 “1”이 입력되면, 상기 제2변조 심볼 열을 선택한다. 따라서 본 발명의 실시 예에 따른 직교 변조기에서는 입력되는 응답신호의 종류에 따라 특정 변조 심볼 열이 선택될 수 있도록 한다.
전술한 실시 예에서는 직교 변조기를 구성함에 있어, 앞서 천공이 이루어진 변조 심볼 열을 선택하는 것을 제안하고 있다. 하지만 다른 실시 예로써, 상기 직교 변조기는 응답신호에 의해 천공이 되지 않는 제1 및 제2직교 부호어 중 하나를 선택하도록 하고, 상기 선택된 직교 부호어에 대해 천공을 수행하도록 구현될 수 있다.
< 송신장치의 동작 예 >
이하 본 발명의 실시 예에 따른 송신장치의 동작 예를 구체적으로 살펴보도록 한다. 이때, 직교부호 집합으로써 길이가 8인 월시부호들의 집합을 사용하고, 6개의 심볼 유닛들로 구성된 두 개의 부반송파 그룹들이 한 사용자에 대해 할당된 경우를 가정한다. 여기서 상기 월시부호들의 집합은 하기 <표 3>과 같이 정의된다.
부호 번호 부호어
0 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1
1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1
2 +1 +1 -1 -1 +1 +1 -1 -1
3 +1 -1 -1 +1 +1 -1 -1 +1
4 +1 +1 +1 +1 -1 -1 -1 -1
5 +1 -1 +1 -1 -1 +1 -1 +1
6 +1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 +1
7 +1 -1 -1 +1 -1 +1 +1 -1
상기 <표 3>에서 정의되고 있는 부호어들은 상호간에 모두 직교하다. 따라서 상기 <표 3>에서 나타나고 있는 부호어들 중 하나의 쌍을 이루는 어떠한 부호어들을 선택하더라도 직교성을 가진다고 할 것이다. 후술 될 설명에서는 부호 번호 “2”에 대응하는 부호어를 제1직교부호로 사용하고, 부호 번호 “3”에 대응하는 부호어를 제2직교부호로 사용하는 것을 가정한다. 상기 <표 3>에서 상기 부호 번호 “2”에 대응하는 부호어는 “+1 +1 -1 -1 +1 +1 -1 -1”로 정의되며, 상기 부호 번호 “3”에 대응하는 부호어는 “+1 -1 -1 +1 +1 -1 -1 +1”로 정의된다.
따라서 상기 도 4의 제1직교부호 생성기(412)는 ACK 신호에 대응한 직교 부호어인 “+1 +1 -1 -1 +1 +1 -1 -1”을 생성한다. 그리고 상기 도 4의 제2직교부호 생성기(416)는 NACK 신호에 대응한 직교 부호어인 “+1 -1 -1 +1 +1 -1 -1 +1”을 생성한다. 상기 제1직교부호 생성기(412)와 상기 제2직교부호 생성기(416)로부터 생성된 각각의 직교 부호어들은 제1천공기(414)와 제2천공기(418)로 제공된다. 상기 제1천공기(414)는 상기 직교 부호어 “+1 +1 -1 -1 +1 +1 -1 -1”로부터 2비트를 천공한다. 여기서는 마지막 2비트를 천공하는 것을 예시하고 있다. 따라서 상기 제1천공기(414)로부터는 “+1 +1 -1 -1 +1 +1”의 제1직교 부호어가 출력된다. 한편 상기 제2천공기(418)는 상기 직교 부호어 “+1 -1 -1 +1 +1 -1 -1 +1”로부터 2비트를 천공한다. 여기서는 마지막 2비트를 천공하는 것을 예시하고 있다. 따라서 상기 제2천공기(418)로부터는 “+1 -1 -1 +1 +1 -1”의 제2직교 부호어가 출력된다. 전술한 바와 같이 제1천공기(414)와 제2천공기(418)에 의해 천공이 이루어진 제1직교 부호어 및 제2직교 부호어 간에도 직교성이 유지되고 있음을 알 수 있다.
이와 같이 생성된 제1직교 부호어와 제2직교 부호어는 변조심볼 선택기(410)로 제공된다. 상기 변조심볼 선택기(410)는 응답신호로써 ACK 신호인 “0”이 입력되면, 상기 제1직교 부호어인 “+1 +1 -1 -1 +1 +1”을 변조심볼 열로 선택한다. 하지만 상기 응답신호로써 NACK 신호인 “1”이 입력되면, 상기 제2직교 부호어인 “+1 -1 -1 +1 +1 -1”을 변조심볼 열로 선택한다.
상기 변조심볼 선택기(410)로부터 선택된 변조심볼 열은 도 3의 반복기(312)로 제공된다. 상기 반복기(312)는 상기 변조심볼 열을 한번 반복함으로써, 동일한 두개의 변조심볼 열들을 생성한다. 그리고 상기 반복에 의해 생성된 하나의 변조심볼 열을 구성하는 변조 심볼들 각각의 부호를 반전시킴으로써, 새로운 변조 심볼 열을 얻게 된다. 예컨대, 상기 변조심볼 선택기(410)로부터 “+1 +1 -1 -1 +1 +1”이 제공되었다면, 상기 반복기(312)는 “+1 +1 -1 -1 +1 +1”을 부호 반전한 “-1 -1 +1 +1 -1 -1”을 생성한다. 한편 상기 변조심볼 선택기(410)로부터 “+1 -1 -1 +1 +1 -1”이 제공되었다면, 상기 반복기(312)는 “+1 -1 -1 +1 +1 -1”을 부호 반전한 “-1 +1 +1 -1 -1 +1”을 생성한다.
상기 반복기(312)에 의해 생성된 두 개의 직교 부호어들은 부반송파 할당기(314)로 제공된다. 상기 부반송파 할당기(314)는 상기 두 개의 직교 부호어들 각각을 전송하기 위한 부반송파 그룹들을 할당한다. 도 5a에서는 응답신호로써 ACK 신호가 제공되었을 시의 부반송파 할당 예를 보이고 있으며, 도 5b에서는 응답신호로써 NACK 신호가 제공되었을 시의 부반송파 할당 예를 보이고 있다.
먼저 도 5a에 대해 살펴보면, 응답신호로써 ACK 신호를 전송하기 위한 부채 널로 부반송파 그룹 #1과 부반송파 그룹 #2가 할당되었다. 즉 반복기(312)로부터 제공되는 두개의 직교 부호어들 중 하나의 직교 부호어에 대해서는 상기 부반송파 그룹 #1이 할당되며, 나머지 직교 부호어에 대해서는 상기 부반송파 그룹 #2가 할당된다. 상기 부반송파 그룹 #1과 상기 부반송파 그룹 #2 각각은 주파수 축과 시간 축으로 인접해 있는 6개의 부반송파들로 이루어진다. 한편 상기 부반송파 그룹 #1과 상기 부반송파 그룹 #2는 동일한 시간 축을 사용하고 있으나 주파수 축에서는 소정 간격 이격 되어 있다. 상기 도 5a에서는 부호 반전에 의한 변조 심볼 열의 생성을 가정하고 있음에 따라 반복기(312)로부터는 “+1 +1 -1 -1 +1 +1”과 “-1 -1 +1 +1 -1 -1”이 출력된다. 따라서 상기 “+1 +1 -1 -1 +1 +1”의 각 변조 심볼들은 상기 부반송파 그룹 #1을 구성하는 심볼 유닛 별로 할당된다. 또한 상기 “-1 -1 +1 +1 -1 -1”의 각 변조 심볼들은 상기 부반송파 그룹 #2를 구성하는 심볼 유닛 별로 할당된다. 상기 도 5a에서는 상기 변조심볼들이 해당 부반송파 그룹의 심볼 유닛 별로 할당되어 배치되고 있음을 보이고 있다. 한편 상기 도 5a에서 심볼 유닛 별로 부여된 원 문자는 상기 변조 심볼들이 배치되는 순서를 기재하고 있다.
다음으로 도 5b에 대해 살펴보면, 응답신호로써 NACK 신호를 전송하기 위한 부채널로 부반송파 그룹 #1과 부반송파 그룹 #2가 할당되었다. 즉 반복기(312)로부터 제공되는 두개의 직교 부호어들 중 하나의 직교 부호어에 대해서는 상기 부반송파 그룹 #1이 할당되며, 나머지 직교 부호어에 대해서는 상기 부반송파 그룹 #2가 할당된다. 상기 부반송파 그룹 #1과 상기 부반송파 그룹 #2 각각은 주파수 축과 시간 축으로 인접해 있는 6개의 부반송파들로 이루어진다. 한편 상기 부반송파 그룹 #1과 상기 부반송파 그룹 #2는 동일한 시간 축을 사용하고 있으나 주파수 축에서는 소정 간격 이격 되어 있다. 상기 도 5b에서는 부호 반전에 의한 변조 심볼 열의 생성을 가정하고 있음에 따라 반복기(312)로부터는 “+1 -1 -1 +1 +1 -1”과 “-1 +1 +1 -1 -1 +1”이 출력된다. 따라서 상기 “+1 -1 -1 +1 +1 -1”의 각 변조 심볼들은 상기 부반송파 그룹 #1을 구성하는 심볼 유닛 별로 할당된다. 또한 상기 “-1 +1 +1 -1 -1 +1”의 각 변조 심볼들은 상기 부반송파 그룹 #2를 구성하는 심볼 유닛 별로 할당된다. 상기 도 5b에서는 상기 변조심볼들이 해당 부반송파 그룹의 심볼 유닛 별로 할당되어 배치되고 있음을 보이고 있다. 한편 상기 도 5b에서 심볼 유닛 별로 부여된 원 문자는 상기 변조 심볼들이 배치되는 순서를 기재하고 있다.
B-2. 수신기의 구조 및 동작
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 수신장치의 구성을 보이고 있는 도면이다. 상기 도 6에 의한 수신장치는 수신신호로부터 특정 부채널을 통해 전송되는 변조 심볼 열들을 추출하고, 상기 추출한 변조 심볼 열들에 의해 전송한 데이터 프레임에 대한 응답신호를 검출하는 구조를 가진다.
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상기 도 6을 참조하면, 각 사용자 별로 전송되는 데이터 프레임은 안테나를 통해 수신된다. 상기 수신된 데이터 프레임은 RF 처리기(610)에서 기저대역 신호로 변환된 후 아날로그/디지털 변환기(A/D 변환기)(612)로 전달된다. 상기 A/D 변환기(612)에 의해 디지털 신호로 변환된 데이터 프레임은 FFT 변환기(614)로 전달된다. 상기 FFT 변환기(614)를 통한 FFT 변환에 의해 데이터 프레임이 복원되며, 상기 복원된 데이터 프레임은 부반송파 추출기(616)로 제공된다. 상기 부반송파 추출기(616)는 상기 데이터 프레임을 구성하는 부채널들로부터 응답신호를 전송하기 위해 할당된 부채널들을 확인하고, 상기 각 부채널들로부터 응답신호에 대응한 변조 심볼 열들을 추출한다. 앞서 도 5a와 도 5b를 통해 살펴본 바에 의해 응답신호가 전송된다면, 상기 부반송파 추출기(616)는 부반송파 그룹 #1과 부반송파 그룹 #2를 통해 전송되는 두개의 변조 심볼 열들을 추출하게 된다. 이렇게 추출된 변조 심볼 열들은 직교 복조기(620)로 제공된다.
상기 직교 복조기(620)는 송신측에서 응답신호를 직교 변조하기 위해 사용한 직교 부호들 각각과 상기 두개의 변조 심볼 열들 간의 상관치를 측정한다. 이때 사용되는 직교 부호들은 송신장치에서 정의된 직교 부호들과 동일하다. 즉 송신장치에서 사용된 제1 및 제2직교 부호와 동일한 길이를 가지며, 그 생성 방법 또한 동일하게 적용할 수 있다. 그리고 상기 측정에 의해 가장 큰 상관 값을 얻게 되는 직교 부호가 무엇인지를 확인한다. 이렇게 변조 심볼 열에 사용된 직교 부호를 확인하면, 상기 직교 부호가 가리키는 응답신호를 알 수 있게 된다. 즉 상기 직교 부호가 송신측에서 사용된 제1직교 부호라면, 상기 직교 복조기(620)는 응답신호로써 ACK 신호를 출력한다. 하지만 상기 직교 부호가 송신측에서 사용된 제2직교 부호라면, 상기 직교 복조기(620)는 상기 응답신호로써 NACK 신호를 출력한다. 이때 상기 직교 복조기(620)는 복수의 변조 심볼 열들에 대한 복조를 수행함으로 상기 복수의 변조 심볼 열들에 의한 컴바이닝을 수행하여야 한다. 이는 앞에서도 설명하였듯이 주파수 다이버시티 효과를 얻기 위함이다.
< 직교 복조기의 구현 예 >
도 7에서는 상기 도 6에서 보이고 있는 직교 복조기의 구현 예를 보이고 있다. 상기 도 7에서는 각각의 직교 부호에 대해 변조 심볼 열들에 대한 에너지를 검출하여 비교하고 큰 값의 신호를 선택하도록 하는 직교 복조기를 제안한다. 이를 위해 수신된 변조 심벌 열에 대해 수신기에서 생성한 두개의 직교 부호들을 각각 곱하고, 이를 누적 합산한 후 그 제곱을 비교한다. 상기 변조 심볼 열이 반복되어 전송한 경우에는 각각의 제곱 값을 다시 반복횟수만큼 누적 합산한 후 비교하여 합산된 값이 가장 큰 신호를 선택한다. 이때 상기 에너지를 검출하는 방법을 사용함으로 별도의 채널 추정이 필요하지 않아 파일럿 등의 오버헤드가 필요하지 않으며 처리속도가 빠르다.
상기 도 7을 참조하면, 제1직교부호 생성기(714)와 제1천공기(716)로부터는 응답신호로써의 ACK 신호에 대응하는 제1직교 부호어가 생성된다. 제2직교부호 생성기(718)와 제2천공기(720)로부터는 응답신호로써의 NACK 신호에 대응하는 제2직교 부호어가 생성된다. 상기 제1직교 부호어와 상기 제2직교 부호어는 수신한 변조 심볼 열을 구성하는 변조 심볼들의 개수와 동일한 길이를 가진다. 즉 상기 제1직교 부호어 및 제2직교 부호어의 길이는 하나의 부반송파 그룹을 구성하는 심볼 유닛의 개수에 대응한다. 이때 상기 제1직교 부호어와 상기 제2직교 부호어는 상호 직교한다.
보다 구체적으로, 상기 제1직교부호 생성기(714)와 상기 제2직교부호 생성기(718)는 월시-하다마드(Walsh-Hadamard) 등의 직교 부호 집합으로부터 1쌍, 즉 2개의 직교 부호어를 생성한다. 여기서 상기 제1직교부호 생성기(714)는 상기 2개의 직교 부호어들 중 “0”의 값을 가지는 ACK 신호에 대응하는 직교 부호어를 생성한다. 상기 제2직교부호 생성기(718)는 상기 2개의 직교 부호어들 중 “1”의 값을 가지는 NACK 신호에 대응하는 직교 부호어를 생성한다. 상기 직교 부호 집합으로부터 선택되는 1쌍의 직교 부호어들은 일부 비트를 천공하더라도 직교성이 유지되어야 한다. 상기 제1직교부호 생성기(714)로부터 생성된 직교 부호어는 제1천공기(716)로 제공되며, 상기 제2직교부호 생성기(718)로부터 생성된 직교 부호어는 제2천공기(720)로 제공된다. 상기 제1천공기(716)는 상기 직교 부호어로부터 송신측에서 천공을 위해 사용된 위치의 비트들을 천공하여 제1직교 부호어를 출력한다. 상기 제2천공기(720)는 상기 직교 부호어로부터 송신측에서 천공을 위해 사용된 위치의 비트들을 천공하여 제2직교 부호어를 출력한다. 예컨대, 상기 제1직교부호 생성기(714) 및 제2직교부호 생성기(718)로부터 생성되는 직교 부호어의 길이가 “8”이고, 변조 심볼 열이 “6”개의 변조 심볼들로 구성되는 경우를 가정할 때, 상기 제1천공기(716) 및 제2천공기(720)는 상기 직교 부호어들 각각에 대해 2비트씩을 천공한다. 상기 제1천공기(716)에 의해 천공된 제1직교 부호어는 제1상관기를 구성하는 제1곱셈기(710)로 제공되며, 상기 제2천공기(720)에 의해 천공된 제2직교 부호어는 제2상관기를 구성하는 제2곱셈기(712)로 제공된다. 한편 상기 제1곱셈기(710)와 상기 제2곱셈기(712)로는 수신한 변조 심볼 열들이 동일하게 제공된다. 상기 변조 심볼 열은 송신측에서 반복하여 복수의 부채널들을 통해 전송됨에 따라 상기 제1곱셈기(710)와 상기 제2곱셈기(712)로는 복수의 변조 심볼 열들이 순차적으로 제공될 것이다. 후술될 설명에서는 2개의 변조 심볼 열들이 상기 제1곱셈기(710)와 상기 제2곱셈기(712)로 제공되는 복수의 변조 심볼 열들을 2개로 한정하여 설명할 것이다. 하지만 그 이상의 변조 심볼 열들이 수신되는 경우에도 본 발명에서 제안하고 있는 구성 및 동작이 동일하게 작용될 수 있음은 자명할 것이다. 한편 상기 제1곱셈기(710)와 상기 제2곱셈기(712)로 순차적으로 입력되는 2개의 변조 심볼 열들을 입력되는 순서에 대응하여 제1변조 심볼 열 및 제2변조 심볼 열이라 지칭하도록 한다.
상기 제1상관기는 상기 제1곱셈기(710), 1차 누적기(722), 제곱기(724) 및 2차 누적기(726)로 구성된다. 상기 제1상관기는 상기 제1변조 심볼 열과 상기 제2변조 심볼 열을 순차적으로 입력한다. 그리고 상기 천공된 제1직교 부호어와 상기 제1변조 심볼 열 및 상기 제2변조 심볼 열 간의 상관 값들을 각각 구한 후 이를 누적하여 하나의 상관 값으로 출력한다. 한편 상기 제2상관기는 상기 제2곱셈기(712), 1차 누적기(728), 제곱기(730) 및 2차 누적기(732)로 구성된다. 상기 제2상관기는 상기 제1변조 심볼 열과 상기 제2변조 심볼 열을 순차적으로 입력한다. 그리고 상기 천공된 제2직교 부호어와 상기 제1변조 심볼 열 및 상기 제2변조 심볼 열간의 상관 값들을 각각 구한 후 이를 누적하여 하나의 상관 값으로 출력한다.
상기 제1상관기의 구체적인 동작을 살펴보면, 상기 제1곱셈기(710)는 제1변조 심볼 열과 상기 천공된 제1직교 부호어의 곱을 수행하고, 상기 곱에 의한 결과 값들을 1차 누적기(722)로 제공한다. 상기 1차 누적기(722)는 상기 제1곱셈기(710)로부터 상기 제1변조 심볼 열을 구성하는 변조 심볼들의 개수만큼의 결과 값들을 제공받으며, 이를 누적하여 하나의 값으로 출력한다. 상기 1차 누적기(722)로부터 출력되는 값에 대해서는 제곱기(724)에 의해 제곱을 취함으로써 에너지 값, 즉 변조 심볼 열과 ACK 신호에 대응하는 직교 부호어간의 상관 값을 획득하게 된다. 이와 같이 획득된 상관 값은 2차 누적기(726)로 제공된다.
다음으로 입력되는 제2변조 심볼 열은 상기 제1곱셈기(710)에 의해 상기 천공된 제1직교 부호어와의 곱이 수행된다. 상기 곱에 의한 결과 값들은 상기 1차 누적기(722)로 제공되어 하나의 값으로 누적된다. 상기 1차 누적기(722)로부터 출력되는 두 번째 값에 대해서도 제곱기(724)에 의해 제곱을 취함으로써 에너지 값을 획득하게 된다. 상기 제2변조 심볼 열에 의해 획득한 상관 값은 2차 누적기(726)로 제공된다. 상기 2차 누적기(726)는 상기 제1변조 심볼 열에 의해 획득된 상관 값과 상기 제2변조 심볼 열에 의해 획득된 상관 값을 누적하여 하나의 상관 값으로 출력한다.
상기 제2상관기의 동작을 구체적으로 살펴보면, 상기 제2곱셈기(712)는 제1변조 심볼 열과 상기 천공된 제2직교 부호어의 곱을 수행하고, 상기 곱에 의한 결과 값들을 1차 누적기(728)로 제공한다. 상기 1차 누적기(728)는 상기 제2곱셈기(712)로부터 상기 제1변조 심볼 열을 구성하는 변조 심볼들의 개수만큼의 결과 값들을 제공받으며, 이를 누적하여 하나의 값으로 출력한다. 상기 1차 누적기(728)로부터 출력되는 값에 대해서는 제곱기(730)에 의해 제곱을 취함으로써 에너지 값, 즉 변조 심볼 열과 NACK 신호에 대응하는 직교 부호어간의 상관 값을 획득하게 된다. 이와 같이 획득된 상관 값은 2차 누적기(732)로 제공된다.
다음으로 입력되는 제2변조 심볼 열은 상기 제2곱셈기(712)에 의해 상기 천공된 제2직교 부호어와의 곱이 수행된다. 상기 곱에 의한 결과 값들은 상기 1차 누적기(728)로 제공되어 하나의 값으로 누적된다. 상기 1차 누적기(728)로부터 출력되는 두 번째 값에 대해서도 제곱기(730)에 의해 제곱을 취함으로써 에너지 값을 획득하게 된다. 상기 제2변조 심볼 열에 의해 획득한 상관 값은 상기 2차 누적기(732)로 제공된다. 상기 2차 누적기(732)는 상기 제1변조 심볼 열에 의해 획득된 상관 값과 상기 제2변조 심볼 열에 의해 획득된 상관 값을 누적하여 하나의 상관 값으로 출력한다.
비교기(734)는 상기 제1 및 제2상관기로부터 출력되는 두개의 상관 값들을 비교한다. 그 후 상기 두개의 상관 값들 중 큰 상관 값을 선택하고, 상기 큰 상관 값을 계산하여 제1직교 부호어가 사용되었는지 아니면 제2직교 부호어가 사용되었는지를 확인한다. 만약 상기 제1직교 부호어가 사용되었다면, ACK 신호를 출력한다. 그러나 상기 제2직교 부호어가 사용되었다면, NACK 신호를 출력한다.
전술한 실시 예에서는 복수의 변조 심볼 열들이 수신되는 경우만을 한정하여 설명하고 있다. 하지만 하나의 변조 심볼 열이 사용되는 경우 상기 도 7에서 보이고 있는 2차 누적기들만을 제거함으로써, 구현할 수 있음은 당업자에게 자명한 기술이라 할 것이다. 또한 두개가 아닌 그 이상의 변조 심볼 열들이 수신되는 경우 상기 2차 누적기들에서 누적되는 값들이 증가할 뿐 모든 동작이 전술한 바와 동일 하다는 것 또한 당업자에게는 자명한 사실일 것이다.
B-3. 송/수신장치의 동작
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 송신장치와 수신장치의 동작을 도시하고 있다. 도 8에서의 810단계 내지 814단계 및 822단계는 송신장치에서 수행하게 되는 절차이며, 816단계 내지 820단계는 수신장치에서 수행하게 되는 절차이다.
도 8을 참조하면, 송신장치는 810단계에서 수신한 데이터 프레임의 처리 결과(ACK/NACK)를 제공받는다. 그리고 상기 처리 결과, 즉 ACK 신호 또는 NACK 신호에 의한 변조 심볼 열을 생성한다. 상기 변조 심볼 열의 생성은 직교 부호어를 이용한 직교 변조 방식에 의해 가능하다. 상기 송신장치는 812단계에서 상기 생성된 변조 심볼 열을 이용하여 추가로 전송할 변조 심볼 열들을 생성한다. 상기 추가 변조 심볼 열의 생성은 할당된 부채널을 통한 반복 전송 여부에 의해 결정될 수 있다. 즉 할당된 부채널을 통해 주파수 다이버시티 효과를 얻기 위해서는 적어도 하나의 추가 변조 심볼 열의 생성이 반드시 필요하다. 그렇지 않은 경우 상기 추가 변조 심볼 열의 생성 단계는 생략될 수 있다. 상기 송신장치는 814단계에서 상기 변조 심볼 열과 상기 추가 변조 심볼 열에 대응하는 부채널들을 할당한다. 그리고 상기 할당된 부채널들을 통해 상기 변조 심볼 열과 상기 추가 변조 심볼 열을 전송한다. 참고로 814단계와 816단계 사이의 절차는 무선 채널 상에서 전개된다.
수신장치는 816단계에서 응답신호를 전송하기 위해 할당된 부채널들로부터 변조 심볼 열들을 추출한다. 이때 추출되는 변조 심볼 열들은 단수 또는 복수가 될 수 있다. 그 후 상기 수신장치는 818단계에서 상기 추출한 변조 심볼 열들로부터 송신장치가 전송하고자 하는 응답신호를 검출한다. 상기 응답신호의 검출은 상기 변조 심볼 열들과 송신장치에서 직교 변조를 위해 사용한 직교 부호어들간의 상관 값들을 구하고, 그 중 가장 큰 상관 값을 가지는 직교 부호어가 어떠한 응답신호를 직교 변조하는데 사용되었는지를 확인하는 절차에 의해 수행될 수 있다. 만약 가장 큰 상관 값을 가지는 직교 부호어가 송신장치에서의 제1직교 부호어(ACK 신호를 직교 변조하기 위해 사용된 직교 부호어)라면, 상기 수신장치는 응답신호로써 ACK 신호를 검출하게 된다. 하지만 가장 큰 상관 값을 가지는 직교 부호어가 송신장치에서의 제2직교 부호어(NACK 신호를 직교 변조하기 위해 사용된 직교 부호어)라면, 상기 수신장치는 응답신호로써 NACK 신호를 검출하게 된다. 상기 수신장치는 820단계에서 상기 검출된 응답신호에 의해 전송할 데이터 프레임을 구성하고, 상기 구성한 데이터 프레임을 상기 송신장치로 전송한다. 상기 응답신호가 ACK 신호로 검출되면, 상기 데이터 프레임은 다음 전송할 데이터에 의해 구성된다. 하지만 상기 응답신호가 NACK 신호로 검출되면, 상기 데이터 프레임은 상기 송신장치가 수신하지 못한 데이터에 의해 구성된다. 참고로 820단계와 822단계 사이의 절차는 무선 채널 상에서 전개된다.
상기 송신장치는 822단계에서 상기 수신장치로부터 수신한 데이터 프레임에 대한 복조 및 복호화 과정을 수행한다. 그리고 상기 복조 및 복호화를 수행한 후 상기 데이터 프레임에 대한 처리 결과를 상기 810단계가 수행될 수 있도록 출력한다.
전술한 바와 같이 본 발명은 수신한 데이터 프레임에 대한 처리 결과를 직교 변조하여 전송하도록 함으로써 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫 번째로, 본 발명은 응답신호에 대한 비동기 검출(Non-coherent detection)이 가능하게 하여 파일럿 등의 채널 추정에 필요한 오버헤드를 줄이고, 물리 계층에서 신속하게 처리할 수 있도록 한다.
두 번째로, 본 발명은 오버헤드가 큰 메시지 방식에 비해 필요한 정보만 신속하게 전달하도록 하여 무선 자원 이용의 효율성을 증대 시킨다.

Claims (39)

  1. 직교주파수분할다중접속 방식을 기반으로 하는 이동통신시스템에서 수신 데이터 프레임의 처리 결과를 전송하는 방법에 있어서,
    상기 수신 데이터 프레임의 처리 결과로서 상기 수신 데이터 프레임의 성공적인 수신 혹은 수신 실패에 대응하는 변조 심볼 열 및 적어도 하나의 추가 변조 심볼 열을 선택하는 과정과,
    상기 처리 결과를 전송하기 위해 할당된 복수의 부반송파 그룹들을 통해 상기 변조 심볼 열 및 상기 적어도 하나의 추가 변조 심볼 열을 각각 전송하는 과정을 포함하며,
    여기서 상기 부반송파 그룹들 각각은 복수의 심볼 유닛들을 포함하며,
    상기 변조 심볼 열 및 추가 변조 심볼 열 각각은 서로 간에 직교하는 복수의 변조 심볼들을 포함하는 수신 데이터 프레임 처리 결과 전송 방법.
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  8. 제1항에 있어서, 상기 각 부반송파 그룹은 주파수 및 시간 축에서 인접한 심볼 유닛들로 구성됨을 특징으로 하는 수신 데이터 프레임 처리 결과 전송 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 선택하는 과정은,
    상기 데이터 프레임의 성공적인 수신을 나타내는 제1직교 부호어를 생성하는 과정과,
    상기 제1직교 부호어가 상기 각 부반송파 그룹을 구성하는 심볼 유닛들의 개수와 동일한 길이를 갖도록, 상기 제1직교 부호어를 천공하는 과정과,
    상기 데이터 프레임의 수신 실패를 나타내는 제2직교 부호어를 생성하는 과정과,
    상기 제2직교 부호어가 상기 각 부반송파 그룹을 구성하는 심볼 유닛들의 개수와 동일한 길이를 갖도록, 상기 제2직교 부호어를 천공하는 과정과,
    상기 처리 결과에 따라서 상기 천공된 제1직교 부호어와 상기 천공된 제2직교 부호어 중 하나에 대응하는 상기 변조 심볼 열을 선택하는 과정을 포함하는 수신 데이터 프레임 처리 결과 전송 방법.
  10. 직교주파수분할다중접속 방식을 기반으로 하는 이동통신시스템에서 수신 데이터 프레임의 처리 결과를 전송하는 장치에 있어서,
    상기 수신 데이터 프레임의 처리 결과로서 상기 수신 데이터 프레임의 성공적인 수신 혹은 수신 실패에 대응하는 변조 심볼 열 및 적어도 하나의 추가 변조 심볼 열을 선택하는 직교 변조기와,
    상기 변조 심볼 열 및 상기 적어도 하나의 추가 변조 심볼 열을, 상기 처리 결과를 전송하기 위해 각각 할당된 복수의 부반송파 그룹들을 통해 전송하는 부반송파 할당기를 포함하며,
    여기서 상기 복수의 부반송파 그룹들 각각은 복수의 심볼 유닛들을 포함하며,
    상기 변조 심볼 열 및 상기 적어도 하나의 추가 변조 심볼 열 각각은 서로 간에 직교하는 복수의 변조 심볼들을 포함하는 수신 데이터 프레임 처리 결과 전송 장치.
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  17. 제10항에 있어서, 상기 각 부반송파 그룹은 주파수 및 시간 축에서 인접한 심볼 유닛들로 구성됨을 특징으로 하는 수신 데이터 프레임 처리 결과 전송 장치.
  18. 제10항에 있어서, 상기 직교 변조기는,
    상기 데이터 프레임의 성공적인 수신을 나타내는 제1직교 부호어를 생성하는 제1직교부호 생성기와,
    상기 제1직교 부호어가 상기 각 부반송파 그룹을 구성하는 심볼 유닛들의 개수와 동일한 길이를 갖도록, 상기 제1직교 부호어를 천공하는 제1천공기와,
    상기 데이터 프레임의 수신 실패를 나타내는 제2직교 부호어를 생성하는 제2직교부호 생성기와,
    상기 제2직교 부호어가 상기 각 부반송파 그룹을 구성하는 심볼 유닛들의 개수와 동일한 길이를 갖도록, 상기 제2직교 부호어를 천공하는 제2천공기와,
    상기 처리 결과에 따라서 상기 천공된 제1직교 부호어와 상기 천공된 제2직교 부호어 중 하나에 대응하는 상기 변조 심볼 열을 선택하는 변조심볼 선택기를 포함하는 수신 데이터 프레임 처리 결과 전송 장치.
  19. 직교주파수분할다중접속 방식을 기반으로 하는 이동통신시스템에서 송신 데이터 프레임의 처리 결과를 수신하는 방법에 있어서,
    상기 송신 데이터 프레임의 처리 결과로서 상기 송신 데이터 프레임의 성공적인 수신 혹은 수신 실패를 전송하기 위해 할당된 복수의 부반송파 그룹들을 통해 변조 심볼 열 및 적어도 하나의 추가 변조 심볼 열을 각각 수신하는 과정과,
    상기 변조 심볼 열들로부터 송신기에 의해 송신된 응답 신호를 추출하는 과정과,
    상기 추출한 응답 신호에 의해 상기 송신 데이터 프레임의 처리 결과를 확인하는 과정을 포함하며,
    여기서 상기 부반송파 그룹들 각각은 복수의 심볼 유닛들을 포함하며,
    상기 변조 심볼 열 및 추가 변조 심볼 열 각각은 서로 간에 직교하는 복수의 변조 심볼들을 포함하는 송신 데이터 프레임 처리 결과 수신 방법.
  20. 삭제
  21. 제19항에 있어서, 상기 처리 결과를 확인하는 과정은,
    상기 데이터 프레임의 성공적인 수신을 나타내는 제1직교 부호어를 생성하는 제1과정과,
    상기 제1직교 부호어가 상기 각 부반송파 그룹을 구성하는 심볼 유닛들의 개수와 동일한 길이를 갖도록, 상기 제1직교 부호어를 천공하는 제2과정과,
    상기 데이터 프레임의 수신 실패를 나타내는 제2직교 부호어를 생성하는 제3과정과,
    상기 제2직교 부호어가 상기 각 부반송파 그룹을 구성하는 심볼 유닛들의 개수와 동일한 길이를 갖도록, 상기 제2직교 부호어를 천공하는 제4과정과,
    상기 추출한 응답 신호와 상기 제1직교 부호어와의 상관 값을 구하는 제5과정과,
    상기 추출한 응답 신호와 상기 제2직교 부호어와의 상관 값을 구하는 제6과정과,
    상기 두 개의 상관 값들을 비교하여 큰 상관 값을 가지는 직교 부호어에 의해 상기 처리 결과를 확인하는 과정을 포함하는 송신 데이터 프레임 처리 결과 수신 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 처리 결과를 확인하는 과정은,
    상기 부반송파 그룹 별로 추출한 응답 신호와 상기 제1직교 부호어간의 상관 값들을 누적하여 제1상관 값을 구하는 과정과,
    상기 부반송파 그룹 별로 추출한 응답 신호와 상기 제2직교 부호어간의 상관 값들을 누적하여 제2상관 값을 구하는 과정과,
    상기 제1상관 값과 상기 제2상관 값 중 큰 상관 값을 가지는 직교 부호어에 의해 상기 처리 결과를 확인함을 특징으로 하는 송신 데이터 프레임 처리 결과 수신 방법.
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 제19항에 있어서, 상기 각 부반송파 그룹은 주파수 및 시간 축에서 인접한 심볼 유닛들로 구성됨을 특징으로 하는 송신 데이터 프레임 처리 결과 수신 방법.
  26. 직교주파수분할다중접속 방식을 기반으로 하는 이동통신시스템에서 송신 데이터 프레임의 처리 결과를 수신하는 장치에 있어서,
    상기 송신 데이터 프레임의 처리 결과로서 상기 송신 데이터 프레임의 성공적인 수신 혹은 수신 실패를 전송하기 위해 할당된 복수의 부반송파 그룹들을 통해 변조 심볼 열 및 적어도 하나의 추가 변조 심볼 열을 각각 수신하는 부반송파 추출기와,
    상기 변조 심볼 열들로부터 송신기에 의해 송신된 응답 신호를 추출하고, 상기 추출한 응답 신호에 의해 상기 송신 데이터 프레임의 처리 결과를 확인하는 직교 복조기를 포함하며,
    여기서 상기 부반송파 그룹들 각각은 복수의 심볼 유닛들을 포함하며,
    상기 변조 심볼 열 및 추가 변조 심볼 열 각각은 서로 간에 직교하는 복수의 변조 심볼들을 포함하는 송신 데이터 프레임 처리 결과 수신 장치.
  27. 삭제
  28. 제26항에 있어서, 상기 직교 복조기는,
    상기 데이터 프레임의 성공적인 수신을 나타내는 제1직교 부호어를 생성하는 제1직교부호 생성기와,
    상기 제1직교 부호어가 상기 각 부반송파 그룹을 구성하는 심볼 유닛들의 개수와 동일한 길이를 갖도록, 상기 제1직교 부호어를 천공하는 제1천공기와,
    상기 데이터 프레임의 수신 실패를 나타내는 제2직교 부호어를 생성하는 제2직교부호 생성기와,
    상기 제2직교 부호어가 상기 각 부반송파 그룹을 구성하는 심볼 유닛들의 개수와 동일한 길이를 갖도록, 상기 제2직교 부호어를 천공하는 제2천공기와,
    상기 추출한 응답 신호와 상기 제1직교 부호어와의 상관 값을 구하는 제1상관기와,
    상기 추출한 응답 신호와 상기 제2직교 부호어와의 상관 값을 구하는 제2상관기와,
    상기 두 개의 상관 값들을 비교하여 큰 상관 값을 가지는 직교 부호어에 의해 상기 처리 결과를 확인하는 비교기를 포함하는 송신 데이터 프레임 처리 결과 수신 장치.
  29. 제28항에 있어서, 상기 제1상관기는,
    상기 부반송파 그룹 별로 추출한 응답 신호와 상기 제1직교 부호어간의 상관 값들을 누적하여 제1 상관 값을 구함을 특징으로 하는 송신 데이터 프레임 처리 결과 수신 장치.
  30. 제29항에 있어서, 상기 제2상관기는,
    상기 부반송파 그룹 별로 추출한 응답 신호와 상기 제2직교 부호어간의 상관 값들을 누적하여 제2 상관 값을 구함을 특징으로 하는 송신 데이터 프레임 처리 결과 수신 장치.
  31. 삭제
  32. 삭제
  33. 제26항에 있어서, 상기 각 부반송파 그룹은 주파수 및 시간 축에서 인접한 심볼 유닛들로 구성됨을 특징으로 하는 송신 데이터 프레임 처리 결과 수신 장치.
  34. 제1항에 있어서, 상기 변조 심볼 열 및 추가 변조 심볼 열 각각의 길이는 상기 각 부반송파 그룹을 구성하는 심볼 유닛들의 개수에 의해 결정됨을 특징으로 하는 수신 데이터 프레임 처리 결과 전송 방법.
  35. 삭제
  36. 제10항에 있어서, 상기 변조 심볼 열 및 추가 변조 심볼 열 각각의 길이는 상기 각 부반송파 그룹을 구성하는 심볼 유닛들의 개수에 의해 결정됨을 특징으로 하는 수신 데이터 프레임 처리 결과 전송 장치.
  37. 삭제
  38. 제19항에 있어서, 상기 변조 심볼 열 및 추가 변조 심볼 열 각각의 길이는 상기 각 부반송파 그룹을 구성하는 심볼 유닛들의 개수에 의해 결정됨을 특징으로 하는 송신 데이터 프레임 처리 결과 수신 방법.
  39. 제26항에 있어서, 상기 변조 심볼 열 및 추가 변조 심볼 열 각각의 길이는 상기 각 부반송파 그룹을 구성하는 심볼 유닛들의 개수에 의해 결정됨을 특징으로 하는 송신 데이터 프레임 처리 결과 수신 장치.
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