KR100987266B1

KR100987266B1 - 단일 반송파 주파수 분할 다중접속 시스템에서 제어정보 송수신 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100987266B1
Application number: KR1020070015634A
Authority: KR
Inventors: 김영범; 이주호; 허윤형; 조준영
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-02-14
Filing date: 2007-02-14
Publication date: 2010-10-12
Also published as: CN101606338A; EP1959627B1; JP5073763B2; JP2010518776A; WO2008100076A1; EP1959627A2; KR20080076131A; US7952991B2; CN101606338B; EP1959627A3; US20080212464A1

Abstract

본 발명은 차세대 이동통신 시스템에서 상향링크 제어정보의 전송 방법 및 장치를 제공한다. 구체적으로, 전송하고자 하는 제어정보의 정보량이 많은 경우에 상기 제어정보를 시간영역 확산함으로써 전송 비트레이트를 높이고, 사용자간 구분을 가능하게 한다. 본 발명의 방법은, 전송하고자 하는 제어정보의 전송방식을 선택하는 과정과, 상향링크로 전송할 데이터가 없고 상기 제어정보의 정보량이 미리 정의된 임계값보다 작거나 같은 경우, 상기 제어정보를, 상기 제어정보를 전송하는데 사용되는 적어도 하나의 시간 구간을 각각 나타내는 자원 블록(LB) 별로 순환 쉬프트된 ZC(Zadoff Chu) 시퀀스에 의해 확산하여 전송하는 과정과, 상향링크로 전송할 데이터가 있는 경우, 상기 데이터와 상기 제어정보를 시분할 다중화(TDM)하여 전송하는 과정과, 상향링크로 전송할 데이터가 없고 상기 제어정보의 정보량이 상기 임계값을 초과하는 경우, 혹은 여러 종류의 제어정보를 동시에 전송하고자 하는 경우, 상기 제어정보를 단말별로 할당된 직교코드에 의해 시간 영역에서 확산하여 전송하는 과정을 포함한다.

SC-FDMA, CDM, Spreading, control information

Description

단일 반송파 주파수 분할 다중접속 시스템에서 제어정보 송수신 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING AND RECEIVING CONTROL INFORMATION OF SINGLE CARRIER-FREQUENCY DIVISION MULTIPLE ACCESS SYSTEM}

도 1은 3GPP LTE 시스템에서 제어정보의 전송 구조를 나타낸 도면.

도 2는 3GPP LTE 시스템에서 다른 형식의 제어정보의 전송 구조를 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제어정보의 전송 구조를 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제어정보의 구체적인 생성 동작을 나타낸 도면

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제어정보의 전송 절차를 나타낸 흐름도.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 단말 송신 장치를 나타낸 블록도.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 각 사용자별 제어정보의 생성 동작을 나탄낸 도면.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 기지국 수신 장치를 나 타낸 블록도.

본 발명은 이동통신 시스템에 대한 것으로서, 특히 상향링크 제어정보의 송수신을 위한 방법 및 장치에 대한 것이다.

최근 이동통신 시스템에서는 무선 채널에서 고속데이터 전송에 유용한 방식으로 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiple Access; 이하 OFDM이라 함) 방식, 혹은 이와 비슷한 방식으로 단반송파 주파수 분할 다중 접속(Single Carrier - Frequency division Multiple Access: 이하 SC-FDMA 이라 함)이 활발하게 연구되고 있다. 비동기 셀룰러 이동통신 표준단체인 3GPP (3rd Gerneration Partnership Project) 에서는 차세대 이동통신 시스템인 LTE (Long Term Evolution) 시스템을 상기 다중 접속 방식 기반으로 연구 중이다.

LTE 시스템에서 상향링크 제어정보는 데이터전송 유무에 따라서 전송 형식이 구분된다. 상기 상향링크 제어정보로는, 하향링크 데이터 전송에 대한 응답인 ACK(Acknowledgement)/NACK(Negative ACK) 정보, 하향링크 채널상태를 피드백하기 위한 CQI(Channel Quality Indication) 정보, 다중 송수신 안테나(MIMO; Multiple Input Multiple Output) 운용에 필요한 MIMO 정보 등이 있다.

상향링크로 데이터 및 제어정보를 동시에 전송하거나 또는 데이터만 전송할 경우에는, 상기 데이터와 제어정보를 시분할 다중화(TDM; Time Division Multiplexing)하여 전송한다. 반면에 데이터 전송없이 제어정보만을 전송할 경우에는, 특정 할당된 주파수 대역이 제어정보 전송용으로 사용된다.

도 1은 3GPP LTE 시스템에서 상향링크로 제어정보만 전송하는 경우의 제어정보 전송구조를 도시한 도면이다. 도 1에서 가로축은 시간영역(Time Domain)을, 세로축은 주파수영역(Frequency Domain)을 나타낸다. 시간영역의 범위는 1 서브프레임(102)이며, 주파수영역의 범위는 전송 대역폭(114)이다.

도 1을 참조하면, 상향링크의 기본 전송 단위인 서브프레임(102)은 1ms 의 길이를 갖고, 하나의 서브프레임은 각각 0.5ms 길이인 2개의 슬롯들(104, 106)로 구성된다. 각 슬롯(104, 106)은 다수의 롱블록(Long Block (LB), 또는 Long SC-FDMA Symbol 이라고도 함)들(108)로 구성된다. 도 1에서는 7개의 롱블록들(108)로 구성되는 슬롯의 예를 도시하였다.

주파수 영역의 가장 작은 단위는 서브 캐리어이며, 자원 할당의 기본 단위는 리소스 유닛(Resource Unit, 이하 'RU'라 칭함)(110, 112)이다. 상기 RU(110, 112)은 다수개의 서브 캐리어들 및 다수개의 LB로 구성된다. 여기에서는 12개의 서브 캐리어들 및 14개의 LB들이 하나의 RU를 구성하는 예를 들어 도시하였다. 이때 연속된 서브 캐리어들 뿐만 아니라 일정 간격을 가지는 불연속적인 서브 캐리어들을 하나의 RU로 구성하여 주파수 다이버시티를 얻을 수도 있다.

한 서브프레임(102) 내에서 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14 번째 LB들에는 제어 정보가 전송되는 반면에, 4번째 및 11번째 LB들에서는 파일 롯(Pilot, Reference signal (RS)으로 통칭되기도 함)이 전송되고 있다. 상기 파일롯은 미리 약속된 시퀀스로 구성됨으로써, 수신단에서 코히런트 복조(coherent demodulation)를 위한 채널 추정에 사용된다.

LTE 시스템에서 상향링크로 제어정보만 전송되는 경우에, 제어정보는 사전 정의된 제어정보 주파수 대역에 전송된다. 본 명세서에서 이를 '타입 A' 전송 방식이라고 칭한다. '타입 A' 전송 방식에서 제어정보 주파수 대역을 구성하는 제어정보 전송용 LB 개수와 RS 전송용 LB 개수는 경우에 따라 변경될 수 있다. 도 1을 참조하면, 상기 제어 정보 주파수 대역은 시스템 전송 대역(114)의 양쪽 끝단에 해당하는 RU들(110, 112)을에 해당한다.

일반적으로 제어정보가 전송되는 주파수 대역은 RU 단위로 구성되며, 다중화하고자 하는 단말들의 개수에 따라 복수개의 RU들이 제어정보 전송용으로 사용된다. 한 서브프레임 동안 주파수 다이버시티를 증가시키기 위해 주파수 도약(frequency hopping)을 적용할 수 있는데, 이때 슬롯단위의 도약이 가능하다.

도 1을 참조하면, 제어정보#1은 첫번째 슬롯(104)에서 사전 할당된 주파수 대역(110)을 통해 전송되다가, 두번째 슬롯(106)에서는 주파수 도약이 되어 다른 사전 할당된 주파수 대역(112)을 통해 전송된다. 반면에 제어정보#2는 첫번째 슬롯(104)에서 주파수 대역(112)을 통해 전송되다가, 두번째 슬롯(106)에서는 주파수 도약이 되어 주파수 대역(110)을 통해 전송된다.

ACK/NACK 정보, CQI 정보, MIMO 정보 등의 상향링크 제어정보를 서로 다른 사용자들끼리 다중화하고자 할 때 CDM(Code Division Multiplex) 방식이 사용될 수 있는데, 상기 CDM 방식은 FDM(Frequency Division Multiplex) 방식에 비해 간섭 신호에 강건한 특징을 가지고 있다.

제어정보의 CDM 방식에 사용할 시퀀스로는 자도프 추(Zadoff-Chu, ZC) 시퀀스가 논의되고 있다. 상기 Zadoff-Chu 시퀀스는 시간 및 주파수 영역에서 일정 신호 레벨(Constant envelop)을 가지므로 최대전력 대 평균전력 비(Peak to Average Power Ratio: 이하 'PAPR'라 칭함) 특성이 좋으면서도 주파수 영역에서 우수한 채널 추정 성능을 보인다.

Zadoff-Chu 시퀀스는 논 제로(Non-zero) 시프트에 대한 순환자동상관(circular autocorrelation)이 0인 특성이 있다. 따라서 동일 Zadoff-Chu 시퀀스를 사용하여 제어정보를 전송하는 단말(이하 UE(User Equipment)라고도 한다.)들은, 상기 Zadoff-Chu 시퀀스의 시간영역 순환 쉬프트(cyclic shift) 값들을 서로 상이하게 가짐으로써 서로 간에 구분된다. 상기 순환 쉬프트 값들은 무선 전송경로의 최대 전송 지연값보다 큰 조건을 만족하도록 각각의 사용자끼리 서로 다르게 설정됨으로써, 각 사용자간 직교성(Orthogonality)을 유지한다. 따라서 다중 접속 가능한 사용자들의 수는 Zadoff-Chu 시퀀스의 길이와 순환 쉬프트 값들로부터 결정된다.

상기 '타입 A' 전송 방식에서, 제어정보 신호와 Zadoff-Chu 시퀀스가 어떻게 매핑되어 전송되는지 도 1을 참조하여 설명한다. 단말 i에 대해 할당된 길이가 N인 Zadoff-Chu 시퀀스를 g_{(n+Δi) mod N} 이라 하고 (n= 0, … , N-1, 여기서 Δ_i 는 단말 i에 대한 시간영역 순환 쉬프트 값이며, i 는 단말을 식별하는 단말 인덱스), 단말 i가 전송하고자 하는 제어정보 신호를 m_i,k (k = 1,…, N_LB, 여기서 N_LB는 서브프레임 내의 LB 개수)라 하면, 각각의 LB에 매핑되는 신호(c_i,k,n : 단말 i 의 k번째 LB 의 n 번째 샘플)는 다음 <수학식 1>과 같다.

c_i _k,n = g_(n+Δi) _mod _N · m_i _,k

여기서 k = 1, …, N_LB이고, n = 0, 1,…, N-1이며, Δ_i는 단말 i에 대한 Zadoff-Chu 시퀀스의 시간영역 순환 쉬프트 값이다.

도 1의 예에서 한 서브프레임 내에서 LB 개수를 나타내는 N_LB는 12이고, Zadoff-Chu 시퀀스의 길이 N은 하나의 RU를 구성하는 서브캐리어 개수와 같은 12이다. 여기서 단말 인덱스 i는 생략되어 도시되었다. 한 단말의 관점에서 보면, 각각의 LB마다 시간영역 순환쉬프트된 Zadoff-Chu 시퀀스가 적용되고, 전송하고자 하는 제어정보 신호는, LB마다 하나의 변조심볼(modulation symbol)이 상기 시간영역 순환쉬프트된 Zadoff-Chu 시퀀스에 곱해지는 형태로 구성된다. 따라서 한 서브프레임당 최대 N_LB개의 제어정보 변조심볼들이 전송될 수 있다. 즉, 도 1의 예에서는 최대 12개의 제어정보 변조심볼들이 한 서브프레임 동안 전송된다.

상향링크로 제어정보와 데이터가 함께 전송되는 경우에는, 상기 데이터와 제어정보가 시분할 다중화(TDM)되어 상기 데이터 전송용으로 할당받은 시간-주파수 리소스에 매핑되어 전송된다. 본 명세서에서 이를 '타입 B' 전송 방식이라고 칭한다. 일반적으로 기지국은 상기 시간-주파수 리소스를 RU 단위로 단말한테 스케쥴링한다. 도 2는 3GPP LTE 시스템에서 '타입 B' 방식의 제어정보 전송구조를 나타낸 것이다. 시스템 전송 대역폭(208)에 대해서 한 서브프레임(202)은 1ms의 길이를 가지며, 각각 0.5ms 길이인 2개의 슬롯들(204, 206)로 구성된다. 각 슬롯(204, 206)은 예를 들어 7개의 롱블록(LB)들(218)로 구성된다.

도 2를 참조하면, 한 서브프레임(202) 내에서 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14 번째 LB들 각각에서는 제어 정보 및 데이터가 시분할 다중화되어 전송되는 반면에, 4번째 및 11번째 LB에서는 RS가 전송되고 있다. 그리고 전송 대역폭(208) 내에서 주파수 대역(214 및 216)은 '타입 A' 방식의 제어정보 전송용으로 할당되어 있다. 따라서 상기 주파수 대역(214 및 216) 이외의 주파수 대역에서는 제어정보의 전송을 위해 '타입 B' 방식이 사용 가능하다. 단말#1은 주파수 대역(210)에서, 단말#2는 주파수 대역(212)에서 각각 제어정보를 데이터와 시간영역 다중화하여 전송하고 있다.

상술한 바와 같이 단말들은 상향링크 제어정보를 전송함에 있어서 상향링크 데이터의 전송 유무에 따라서 '타입 B' 또는 '타입 A'의 전송방식을 적용한다. 그러나 전송하고자 하는 제어정보의 정보량이 많은 경우 시간영역, 주파수 영역, 또는 코드영역에 대한 리소스 부족의 문제가 발생한다.

제어정보의 정보량은 전송하고자 하는 제어정보의 종류에 따라 가변적인데, 하향링크 채널상태를 피드백하기 위한 CQI 정보를 예를 들어 설명하면 다음과 같다. CQI는 시스템 전송 대역 전체에 대한 채널상태를 나타내는 광대역(wideband) CQI와 특정 주파수 대역의 채널상태를 나타내는 서브밴드(subband) CQI로 구분할 수 있다. 기지국은 단말로부터 상기 CQI 정보를 피드백 받아 단말한테 할당할 리소스를 결정하는 스케쥴링 동작을 수행한다. 기지국은 주파수 선택적 스케쥴링(frequency selective scheduling)을 하기 위해서 서브밴드 CQI를 필요로 한다. 시스템 전송 대역은 다수개의 서브밴드들로 구성되고, 상기 각 서브밴드의 크기는 기지국 스케쥴링의 최소 단위인 RU 의 배수가 된다.

LTE 시스템에서 10MHz 전송 대역을 고려하면 각각 12 개의 서브캐리어로 구성되는 총 50개의 RU들이 사용될 수 있다. 만약 각 서브밴드를 2개의 RU로 구성하면 총 25개의 서브밴드들이 존재하므로, 단말이 피드백하는 서브밴드 CQI들의 개수는 25 개가 된다. 일반적으로 시그널링 오버헤드를 고려할 때, 전체 서브밴드 중 가장 채널상태가 좋은 일부의 서브밴드들에 대한 CQI 정보를 피드백 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 25개의 서브밴드들 중에서 채널상태가 가장 좋은 3개의 서브밴드들에 대해 각각 서브밴드 CQI를 피드백하고, 각 서브밴드 CQI를 5비트로 나타낸다고 가정하면, 서브밴드 CQI 정보를 피드백하는데 필요한 전체 시그널링 비트 수는 다음과 같다. 즉, 어떤 서브밴드에 대한 CQI 정보인지를 나타내는데 12비트 (=ceil{log₂(₂₅C₃)}) 및 각 서브밴드의 채널상태를 나타내는데 15비트 (=5*3)의 합인, 총 27비트가 필요하다. 여기서 ceil{ }는 ceiing 함수를 의미한다.

스케쥴링 관점에서 서브밴드 CQI 정보는 가능한한 전송지연없이 최소 전송시간 단위로 전송되는 것이 바람직하다. 서브밴드 CQI 정보에 대해 오류정정능력을 부가하기 위해 8비트의 테일비트를 인가한 부호율 1/3의 컨벌루셔널 코딩을 하게 되면, 105 (=(27+8)*3) 비트의 부호화된 스트림이 생성되고, 상기 부호화된 스트림에 대해 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 변조를 하게 되면 52.5 (=105/2) 개의 변조심볼들이 생성된다.

도 1의 예에서 '타입 A' 방식으로 한 서브프레임 동안 전송 가능한 변조심볼들의 개수가 최대 12 인 것을 상기하면, 상기 예에서와 같이 전송하고자 하는 정보량(52.5개의 변조 심볼)이 전송 가능한 용량(12개의 변조 심볼)보다 클 경우에 대한 전송방식을 정의할 필요가 있다.

본 발명은 LTE 시스템에서 많은 정보량의 제어정보를 전송하는 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명은, 제어정보 전송을 위한 별도의 주파수 대역을 할당하고, 상기 제어정보를 시간영역에서 확산하여 전송 비트레이트를 높이는 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예는, 단반송파 주파수 분할 다중접속(SC-FDMA) 시스템에서 제어정보의 송신 방법에 있어서,

전송하고자 하는 제어정보의 전송방식을 선택하는 과정과,

상향링크로 전송할 데이터가 없고 상기 제어정보의 정보량이 미리 정의된 임계값보다 작거나 같은 경우, 상기 제어정보를, 상기 제어정보를 전송하는데 사용되는 적어도 하나의 시간 구간을 각각 나타내는 자원 블록(LB) 별로 순환 쉬프트된 ZC(Zadoff Chu) 시퀀스에 의해 확산하여 전송하는 과정과,

상향링크로 전송할 데이터가 있는 경우, 상기 데이터와 상기 제어정보를 시분할 다중화(TDM)하여 전송하는 과정과,

상향링크로 전송할 데이터가 없고 상기 제어정보의 정보량이 상기 임계값을 초과하는 경우,혹은 여러 종류의 제어정보를 동시에 전송하고자 하는 경우, 상기 제어정보를 단말별로 할당된 직교코드에 의해 시간 영역에서 확산하여 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

후술되는 본 명세서에서는 구체적으로 SC-FDMA 기반의 셀룰러 통신 시스템에서, 상향링크 제어정보를 시스템 전송 대역의 특정 주파수 영역에 걸쳐 전송하는 경우에 있어서 본 발명에 따른 단말 및 기지국의 송수신 동작을 설명할 것이다.

전송하고자 하는 제어정보의 정보량이 많은 경우에 상향링크의 사전 정의된 제어정보용 주파수 대역에 데이터 없이 제어정보만을 전송하는 '타입 A' 방식으로는 일정 시간 내에 상기 제어정보의 전송이 불가능한 경우가 발생할 수 있다. 상기 제어정보로는 하향링크 데이터에 대한 응답인 ACK/NACK 정보, 하향링크 채널상태를 피드백하는 CQI(Channel Quality Indication) 정보, 다중 송수신 안테나(MIMO; Multiple Input Multiple Output) 운용에 필요한 MIMO 정보 및 상기 ACK/NACK, CQI, MIMO 정보의 조합 등이 있다. 본 명세서에서는 본 발명이 제안하는 제어정보의 전송방식을 설명의 편의상 이하 '타입 C' 방식이라 칭한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제어정보의 전송 구조를 나타낸 것이다. 시스템 전송 대역폭(308)에 대해서 한 서브프레임(302)은 1ms의 길이를 가지며, 하나의 서브프레임(302)은 각각 0.5ms 길이인 2개의 슬롯들(304, 306)로 구성된다. 각 슬롯(304, 306)은 예를 들어 7개의 롱블록(LB)들로 구성된다.

도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 '타입 C' 방식의 제어정보 전송 방식의 개념을 설명한다. '타입 C' 방식에 따른 주파수 영역(316, 318)은 '타입 A' 방식을 위해 할당된 주파수 대역(310, 312) 및 '타입 B' 방식을 위해 할당된 주파수 대역(314)과 별개로 운영한다. 상기 '타입 C' 방식의 주파수 영역(316, 318)에서의 전송대역의 기본단위는 RU이며, 복수개의 RU가 '타입 C' 방식의 제어정보 전송을 위해 사용될 수 있다.

'타입 A' 혹은 '타입 C' 방식의 제어정보 전송에서는 주파수 다이버시티 이득을 얻기 위해 한 서브프레임 내에서 슬롯단위로 주파수 도약(frequency hopping) 이 수행될 수 있다. 상기 슬롯단위 주파수 도약에서, 동일 타입 주파수 대역간에 주파수 도약이 수행될 수도 있고, 서로 상이한 타입의 주파수 대역간에 주파수 도약이 수행될 수 도 있다. 이는 시스템 운용상 정의되는 것으로 시그널링 또는 시스템 설정에 의해서 단말과 기지국 사이에 상호간에 공통적으로 인지하도록 한다.

도 3을 참조하여 '타입 C' 방식을 위해 할당된 주파수 영역(316, 318)의 전송 구조를 설명하면, 한 서브프레임(302) 내에서 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14 번째 LB들에서는 제어 정보가 전송되고, 4번째 및 11번째 LB들에서는 RS가 전송되고 있다. 상기 제어정보 전송용 LB들의 개수와 RS 전송용 LB들의 개수는 경우에 따라 변경될 수 있다. 도 3에서는 '타입 A' 방식을 위해 할당한 주파수 대역(310, 312)이 시스템 전송 대역(308)의 가장 바깥쪽에 위치하고, '타입 C' 방식을 위해 할당한 주파수 대역(316, 318)이 '타입 A' 방식을 위해 할당한 주파수 대역(310, 312)보다 안쪽에 위치하도록 도시하였으나, 이는 가능한 일례일뿐 시스템 운용상 조정이 가능하다.

예를 들어, '타입 C' 방식을 위해 할당한 주파수 대역(316, 318)이 시스템 전송 대역(308)의 가장 바깥쪽에 위치하고, '타입 A' 방식을 위해 할당한 주파수 대역(310, 312)이 '타입 C' 방식을 위해 할당한 주파수 대역(316, 318)보다 안쪽에 위치하도록 설정 가능하다. 또다른 가능한 예로서 '타입 A' 방식은 사용되지 않고 '타입 B' 및 '타입 C' 방식의 제어정보 전송만 가능한 경우가 있을 수 있다. 이 경우 '타입 C' 방식을 위해 할당된 주파수 대역(316, 318)이 시스템 전송 대역(308)의 가장 바깥쪽에 위치하고, 나머지 대역에 '타입 B' 방식용 주파수 대역(314)이 존재하게 된다.

'타입 A' 방식에서는 ZC 시퀀스를 기반으로 한 CDM 방식을 사용함으로써 하 나의 LB당 하나의 변조심볼이 매핑되어, 한 서브프레임 동안 전송 가능한 제어정보의 양이 작은 값으로 제한되었다. '타입 C' 방식에서는 ZC 시퀀스를 사용하지 않고, 전송하고자 하는 제어정보를 시간영역에서 직교코드, 예를 들어 왈쉬코드 또는 OVSF(Orthogonal Variable Spreading Factor) 코드로서 확산(spread)하여 LB에 매핑하도록 함으로써 한 서브프레임 동안 전송가능한 제어정보의 정보 량을 증가시킨다.

일 예로 '타입 C' 방식의 주파수 영역(316, 318)으로 12개의 서브캐리어들로 구성되는 하나의 RU가 할당되고, 확산지수(Spreading Factor: SF)가 4인 인 직교코드를 사용함으로써 하나의 LB 당 3 (=12/4)개의 제어정보 변조심볼들을 매핑된다. 따라서 한 서브프레임 동안 36 (=3*12)개의 제어정보 변조심볼들을 전송할 수 있게 된다. 상기 제어정보가 QPSK 방식으로 변조되고 부호율 1/3인 오류정정부호로 부호화 되었다면, 상기 36개의 변조심볼들은 24 (=36*2/3)개의 정보 비트로 환산된다. 동일한 조건에서 '타입 A' 방식으로는 한 서브프레임 동안 12개의 변조심볼들을 전송할 수 있으므로, '타입 C' 방식은 3 (=36/12) 배만큼 많은 양의 제어정보의 전송이 가능하다.

제어정보의 변조심볼을 m_i (여기서 i는 LB 인덱스로, i=1, …, N_LB,N_LB는 한 서브프레임내에서 제어정보 전송에 사용되는 LB 개수)로, 상기 제어정보 전송에 사용한 확산지수(SF)에 따르면, 각각의 LB에 전송되는 제어정보 변조심볼들은 다음과 같다.

1번째 LB: m₁ , … , m_NLB/SF

2번째 LB: m_NLB/SF+1, … , m_2*NLB/SF

_…

k번째 LB: m_{(k-1)*NLB/SF+1}, … , m_k*NLB/SF

_…

N_LB번째 LB: m_{(NLB-1)*NLB/SF+1}, … , m_NLB*NLB/SF

직교코드의 특성으로부터 최대 SF 개의 단말들의 제어 신호들을 동일 시간-주파수 리소스에 다중화할 수 있다. 이때 각 단말에 대해 채널 추정을 위해 필요한 RS 신호에는 ZC 시퀀스를 사용하고, 상기 ZC 시퀀스의 시간영역 순환 쉬프트 값을 각 단말별로 서로 상이하게 운용함으로써 각 단말들의 RS 신호를 식별한다.

본 명세서에서는 '타입 A' 전송 구조를 위한 제어정보용 주파수 대역과 '타입 C' 전송 구조를 위한 제어정보용 주파수 대역을 별도로 운영하는 것을 설명할 것이나, 변형된 실시예로서 하나의 제어정보용 주파수 대역만을 사용하면서 상기 제어정보용 주파수 대역에 대해 '타입 A' 혹은 '타입 C' 전송 구조를 선택적으로 사용하거나 혹은 '타입 C' 전송 구조만을 사용하도록 하는 것도 가능함은 물론이다. 전자의 경우 '타입 A'와 '타입 C'의 사용에 대한 선택은 후술하는 바와 같이 전송하고자 하는 제어정보의 정보량에 따라 이루어질 수 있다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 '타입 C' 방식으로 제어정보를 생 성하는 동작을 나타낸 것이다.

도 4를 참조하면, 한 서브프레임 동안 제어정보 전송용으로 총 12개의 LB가 사용되고, 주파수 영역에서는 12개의 서브캐리어로 구성되는 하나의 RU를 사용하고, SF = 4인 직교코드들(o_4,j, 여기서 j = 1, 2, 3, 4이고, j는 상기 SF=4 인 직교코드의 인덱스로 각 단말별로 서로 상이하게 할당된다.)이 사용되는 경우를 가정할 때, 하나의 LB에 매핑되는 신호의 생성과정을 나타낸다.

단말은 전송하고자 하는 제어정보에 대해 오류정정 부호화(채널코딩이라고도 칭한다.) 및 변조과정을 거쳐 변조심볼을 생성한다. (402)(m₁, m₂, m₃, …) SF = 4 이므로 상기 각 변조심볼은 확산을 통해 4개의 칩들로 생성된다. 따라서 상기 3개의 변조심볼들을 SF=4 인 직교코드로 각각 확산하면 총 12개의 칩들이 생성된다. (404)(m₁·o_4,j(1), m₁·o_4,j(2), m₁·o_4,j(3), m₁·o_4,j(4), m₂·o_4,j(1), m₂·o_4,j(2), m₂·o_4,j(3), m₂·o_4,j(4), m₃·o_4,j(1), m₃·o_4,j(2), m₃·o_4,j(3), m₃·o_4,j(4)) 이때 o_4,j(i)는 SF=4인 직교코드 중에서 j번째 코드의 i번째 칩을 나타낸다.

상기 12개의 칩들로 구성된 상기 확산된 신호에 대해 셀간 간섭을 랜덤화하기 위해 추가적으로 셀별로 상이한 스크램블링을 수행할 수 있다.(406) 스크램블링 시퀀스를 s_k,n이라고 표현하면, 상기 스크램블링 시퀀스가 상기 확산된 신호에 대해 칩단위로 곱해지게 된다. 이때 k는 스크램블링 시퀀스의 길이를 나타내고, n은 스크램블링 시퀀스의 칩 인덱스를 나타낸다. 상기 스크램블링 시퀀스의 길이는 서브프레임 길이와 동일할 수도 있고, 또는 10ms 의 프레임 길이와 동일할 수도 있다.

상기와 같이 확산 및 스크램블링된 신호는 하나의 LB 당 총 12개의 샘플로 구성되고, DFT(Descrete Fourier Transform)를 통해 12 샘플의 주파수 영역 신호로 변환되며(408), 서브캐리어 매퍼에 의해 '타입 C' 방식의 제어정보 전송용으로 미리 할당된 주파수 영역에 매핑된다.(410) IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 통해 상기 주파수 영역 신호는 시간영역 신호로 변환되고(412), 심볼간 간섭 방지를 위한 순환 프리픽스(Cyclic Prefix; CP)가 추가된 후(414), RF(Radio Frequency) 신호 처리를 거쳐 전송된다.

상기와 같은 '타입 C' 방식의 제어정보 전송을 가능하게 하기위해, 기지국은 단말한테 '타입 C' 방식의 제어정보 전송용으로 할당한 주파수 영역에 대한 정보, 각 단말이 사용할 직교코드 정보, 그리고 상기 '타입 C' 방식의 제어정보 전송 주기 등을 알려준다. 예를 들어 서브밴드 CQI를 단말이 매 서브프레임마다 전송하게 되면 오버헤드에 대한 부담이 크게 되므로, 단말은 일정한 주기를 갖고 띄엄띄엄 서브밴드 CQI 정보를 전송할 수 있다. 따라서 기지국이 상기 전송 주기 및 각 단말별 전송 타이밍을 조절함으로써, 제한된 시간-주파수-코드 리소스를 다수의 단말들이 공유해서 사용하게 할 수 있다. 상기 정보들은 기지국이 단말한테 상위계층 시그널링을 통해 알려줄 수도 있고, 물리계층 시그널링을 통해 동적으로 알려줄 수도 있다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 단말이 제어정보를 전송하는 절차를 나타낸 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 502 단계에서 단말은 제어정보 전송을 시작하기 이전에 기지국으로부터 상향링크 제어정보의 전송에 관련된 각종 사전 정보를 수신하여 제어정보 발생시 적절한 신호생성이 가능하도록 준비한다. 상기 사전 정보로는, '타입 A' 방식의 제어정보 전송을 위한 주파수 영역 정보, ZC 시퀀스 정보, 단말별 ZC 시퀀스의 순환 쉬프트 값, 그리고 '타입 C' 방식의 제어정보 전송을 위한 주파수 영역 정보와 제어정보 종류별 전송 주기 및 전송 타이밍, 그리고 각 단말별 직교코드 정보 등이 포함될 수 있다.

504 단계에서 단말은 상기 제어정보의 전송 방식을 판단한다. 일 예로 상기 판단기준은 다음과 같다. 상향링크로 전송할 데이터가 없고, 상기 제어정보의 정보량이 사전 정의된 임계값 이하인 경우, 단말은 상기 '타입 A' 방식을 선택한다. 만약 상향링크로 전송할 데이터와 제어정보가 함께 존재하는 경우, 단말은 상기 '타입 B' 방식을 선택한다. 마지막으로, 상향링크로 전송할 데이터가 없고, 상기 제어정보의 정보량이 상기 임계값을 초과하는 경우, 혹은 여러 종류의 제어정보들을 동시에 전송하고자 하는 경우, 단말은 상기 '타입 C' 방식을 선택한다.

상기 504 단계에서 단말이 '타입 A' 방식을 선택한 경우, 단계 506에서 단말은 제어정보를 생성하고, 상기 제어정보에 대해 채널코딩 및 레이트 매칭, 변조 과정을 순차적으로 수행하여 제어정보 변조심볼들을 생성한다. 상기 레이트 매칭은 부호화된 비트 수를 물리채널을 통해 전송 가능한 비트수에 맞도록 펑쳐링 또는 리피티션 하는 동작을 말한다. 단계 508에서 단말은 기지국으로부터 사전 할당받은 ZC 시퀀스에 순환 쉬프트를 적용한 후, 상기 제어정보 변조심볼들 중 상기 순환 쉬프트된 ZC 시퀀스를 LB별로 각각 곱한 후 해당 LB들에 매핑시켜 제어채널 신호를 생성한다.

518 단계에서는 셀간 간섭을 랜덤화하기 위해, 상기 생성된 제어채널 신호에 대해 스크램블링 동작을 수행하여 스크램블링된 시간 영역 신호를 생성한다. 520 단계에서 단말기는 상기 스크램블링된 시간 영역 신호를 DFT를 통해 변환한 후, 서브캐리어 매핑 동작을 통해 사전 할당된 주파수 영역에 매핑시켜 주파수 영역 신호를 생성한다. 단계 522에서는 상기 주파수 영역 신호를 IFFT를 통해 시간영역 신호로 변환한 후 CP를 추가함으로써 SC-FDMA 신호를 완성하게 된다. 이후 상기 SC-FDMA 신호는 RF 신호처리를 거쳐 기지국으로 전송된다.

상기 504 단계에서 단말이 '타입 B' 방식을 선택한 경우, 단계 510에서 단말은 제어정보를 생성하고, 상기 제어정보에 대해 채널코딩 및 레이트 매칭, 변조 과정을 순차적으로 수행하여 제어정보 변조심볼들을 생성한다. 단계 512에서 상기 생성된 제어정보 변조심볼들은, 전송하고자 하는 데이터 변조심볼들과 다중화된다. 이하 상기 다중화된 신호는 상술한 단계 518 ~ 단계 522의 동작을 따라 기지국으로 전송된다. 이때 상기 '타입 B' 방식에서 다중화된 데이터 및 제어정보를 포함하는 상기 다중화된 신호는 DFT 및 IFFT를 거치면서, 기지국으로부터 스케쥴링 받은 시간-주파수 리소스에 매핑된다.

상기 504 단계에서 단말이 '타입 C' 방식을 선택한 경우, 단계 514에서 단말은 제어정보를 생성하고, 상기 제어정보에 대해 채널코딩 및 레이트 매칭, 변조 과정을 순차적으로 수행하여 제어정보 변조심볼들을 생성한다. 단계 516에서 단말은 할당받은 직교코드를 사용하여 상기 제어정보 변조심볼들을 확산하여 제어신호를 생성한다. 이하 상기 확산된 제어정보 변조심볼들은 상술한 단계 518 ~ 단계 522의 동작을 따라 기지국으로 전송된다. 이때 상기 '타입 C' 방식에 따라 생성된 상기 제어채널 신호는 '타입 C' 방식을 위해 할당된 주파수 대역에 매핑된다.

한편, 상기 518단계에서의 스크램블링 동작은 상기 506, 510, 514 각각의 단계에서 레이트 매칭된 신호에 대해 변조가 이루어지기 전에 수행될 수 있다. 상기와 같이 변조 이전의 스크램블링 동작을 통해서도 셀간 간섭을 랜덤화하는 효과를 얻을 수 있다. 이는 이하 설명하는 실시예에서도 마찬가지로 적용된다.

이하 구체적인 실시 예를 참조하여 본 발명의 주요 동작원리를 설명하고자 한다.

<<제1 실시예>>

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 '타입 C' 방식에 따라 제어정보를 송신하는 단말의 송신장치를 나타낸 블록도이다.

도 6a를 참조하면, 송신 장치는 제어부(610), 하향링크 제어정보 수신부(611), RS 생성 장치(612), 제어채널 신호 생성장치(614), 다중화기(617), 직/병렬 변환기(Serial to Parallel converter: S/P)(618), 이산퓨리에변환(DFT) 블록(619), 매핑 장치(620), IFFT 블록(622), 병/직렬 변환기(Parallel to Serial converter: P/S)(624), CP 삽입기(630), 안테나(632)를 포함하여 구성된다. 여기에서 상향링크 데이터 전송에 관련된 도시는 생략한다.

단말은 상기 수신부(611)를 통해 기지국으로부터 사전에 상향링크 제어정보 전송에 관련된 사전 정보를 수신하여 제어정보 발생시 적절한 신호생성이 가능하도록 상기 사전 정보를 제어부(610)으로 인가한다. 상기 사전 정보로는, 제어정보 전송을 위한 주파수 영역 정보, RS 전송을 위한 ZC 시퀀스 정보 및 단말별 ZC 시퀀스의 순환 쉬프트 값, 제어정보 종류별 전송 주기 및 전송 타이밍, 그리고 각 단말별 직교코드 정보 등이 포함된다.

상기 제어부(610)는 송신 장치 전체의 동작을 제어하는 장치로 다중화기(617), DFT 블록(619), 매핑 장치(620), RS 생성 장치(612), 제어채널 신호 생성장치(614) 등 주요 블록들에서 필요로 하는 사전 정보를 전송한다. RS 생성 장치(612)에 입력되는 사전 정보로는 단말한테 할당된 ZC 시퀀스 정보, 시간영역 순환 쉬프트 정보 등이 있다. 제어채널 신호 생성장치(614)로는 상향링크 제어정보 전송과 관련된 사전 정보로서, 제어정보 전송을 위한 주파수 영역 정보, RS 전송을 위한 ZC 시퀀스 정보 및 단말별 ZC 시퀀스의 순환 쉬프트 값, 제어정보 종류별 전송 주기 및 전송 타이밍, 그리고 각 단말별 직교코드 정보 등이 입력된다.

다중화기(617)는 제어부(610)로부터 RS와 제어정보에 대한 타이밍 정보를 수신하여, 상기 RS 생성 장치(612)와 제어채널 신호 생성 장치(614)에서 생성된 RS 신호와 제어 신호를 각각 사전 정의된 LB 위치에서 선택하여 출력한다. 이를 위해, 상기 신호들을 실제 주파수 자원에 매핑하는 매핑 장치(620)는 제어기(610)로부터 주파수 할당 정보를 입력 받는다.

다중화기(617)의 출력 신호는 직/병렬 변환기(618)에서 병렬신호로 변환된 후 DFT 블록(619)으로 입력된다. 상기 DFT 블록(619)의 입출력 크기는 제어기(610)로부터 입력받는 제어 정보의 양에 대한 정보에 따라 가변 가능하며, DFT 블록(619)의 출력은 매핑 장치(620)에 입력되어 제어정보용 주파수 영역의 주파수 자원에 매핑된다. 매핑 장치(620)의 출력은 IFFT 블록(622)에서 시간 영역 신호로 변환되고 병/직렬 변환기(624)로 입력되어 직렬 신호가 된다. 상기 직렬 신호는 CP 삽입기(630)에서 심볼간 간섭 방지를 위한 순환 프리픽스(CP)를 추가한 후 송신 안테나(632)를 통해 전송된다.

도 6b는 본 발명에 따른 제어채널 신호 생성 장치(614)를 좀더 구체적으로 도시한 도면이다.

도 6b를 참조하면, 제어정보 생성 장치(640)에서는 전송하고자 하는 제어정보의 포맷에 맞춰 제어정보를 생성한다. 가령, 서브밴드 CQI 정보를 전송하고자 한다면, 전체 서브밴드 중에서 어떤 서브밴드에 대한 CQI 정보를 어떻게 보내는지에 대해서 사전에 정의된 포맷에 따라서 상기 서브밴드 CQI 정보를 나타내는 제어정보를 구성한다. 채널 부호화기(642)에서는 상기 제어정보를 채널 코딩하여 오류정정 능력을 부가하는데 상기 제어정보의 종류에 따라서 채널 부호 방식 또는 부호율이 정해진다. 레이트 매칭 블록(644)에서는 상기 채널 코딩된 비트열을 물리채널 비트수에 맞게 펑쳐링 또는 리피티션 한다. 변조기(646)에서는 상기 레이트 매칭 블록(644)의 출력 비트열을 변조하여 변조심볼들을 생성한다. 상기 생성된 변조심볼들은 확산기(648)에 의해, 기지국으로부터 할당받은 확산지수를 가지는 직교코드와의 연산을 통해 확산된다. 상기 확산된 신호는 인접 셀간 간섭량을 랜덤화하기 위해 추가적으로 스크램블러(650)를 거쳐 스크램블링될 수 있다. 이때 앞서 언급한 바와 같이 스크램블러(650)는 변조기(646)의 전단에 위치할 수 있다.

상기 확산 동작을 통해 단말들 상호간에 각자의 제어정보를 구분할 수 있게 되며, 상기 직교코드의 확산지수(SF)를 변경함으로써 상기 제어정보의 전송 비트 레이트가 조절된다. 예를 들어, 상기 제어정보 전송용으로 하나의 RU가 할당되고, 상기 RU는 12개의 서브캐리어들로 구성된 경우, SF=4 인 직교코드로 사용하여 하나의 LB 에 전송가능한 변조 심볼 개수는 3 (=12/4)이다. 한 서브프레임 동안 12개의 LB 에 걸쳐 제어정보를 전송한다면, 총 36개의 제어정보 변조심볼들을 전송할 수 있고, 이를 심볼레이트로 환산하면 36ksps(symbol per second)가 된다. 만약 SF=2 인 직교코드로 사용한다면 하나의 LB에 전송가능한 변조 심볼 개수는 6 (=12/2)이다. 따라서 동일 조건하에서 총 72개의 제어정보 변조심볼들이 전송될 수 있고, 이를 심볼레이트로 환산하면 72ksps가 된다. 따라서 제어정보의 종류에 따라 전송해야할 정보량이 바뀌게 되면 상기와 같이 SF를 조절함으로서 전송하고자 하는 제어정보의 전송 레이트를 조절한다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 각 사용자별 제어정보의 생성 동작을 구체적으로 나타낸 도면이다.

도 7을 참조하면, 단말 #1(700)과 단말#2(701)는 '타입 C' 방식으로 제어정보를 전송하는데 있어서 동일한 시간-주파수 리소스에 해당하는 하나의 RU를 사용한다. 그리고 전송하고자 하는 제어정보의 정보량이 상대적으로 적은 단말#1(700)은 SF=4인 직교코드 o_4,1를 사용하고, 전송하고자 하는 제어정보의 정보량이 상대적으로 많은 단말#2(701)는 SF=2인 직교코드 o_2,2를 사용한다. 여기서 o_i,j은 길이 i인 직교코드 중에서 j번째 직교 코드를 뜻하고, 각각의 코드는 m개의 칩들로 구성된다. 상기 직교코드의 대표적인 예로서, 종래 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 시스템에서 사용하는 OVSF 코드가 있다.

상기 단말#1(700) 및 단말#2(701)은 모두 하나의 LB 당 12개의 서브캐리어들을 사용하므로 하나의 LB 당 최대로 매핑 가능한 제어정보의 샘플 (혹은 칩) 수는 12 개가 된다.

단말#1(700)의 경우 각 변조심볼은 SF=4에 의해 4칩으로 확산되고, 하나의 LB가 최대 12칩까지 수용 가능하므로, LB당 최대 3 (=12/4)개의 변조심볼들이 매핑 가능하다. 즉, 단말#1(700)의 경우 제어정보 변조심볼들이 세개 단위로 각각의 LB에 매핑된다. (702)(m₁, m₂, m₃, …) SF = 4 인 직교코드로 각각의 변조심볼들을 확산하면 총 12개의 칩들이 생성된다. (704)(m₁·o_4,1(1), m₁·o_4,1(2), m₁·_4,1(3), m₁·o_4,1(4), m₂·o_4,1(1), m₂·o_4,1(2), m₂·o_4,1(3), m₂·o_4,1(4), m₃·o_4,1(1), m₃·o_4,1(2), m₃·o_4,1(3), m₃·o_4,1(4)) 이때 o_4,1(i)는 SF=4인 직교코드 중에서 1번째 코드의 i번째 칩을 나타낸다.

상기 12개의 칩들로 구성된 상기 확산된 신호는 셀간 간섭을 랜덤화하기 위해 추가적으로 셀별로 상이한 스크램블링 시퀀스에 의해 스크램블링될 수 있다.(706) 스크램블링 시퀀스를 s_k,n 이라고 표현하면, 상기 스크램블링 시퀀스는 상기 확산된 신호에 대해 칩 단위로 곱해지게 된다. 이때 k는 스크램블링 시퀀스의 길이를 나타내고, n은 스크램블링 시퀀스의 칩 인덱스를 나타낸다. 상기 스크램블링 시퀀스의 길이는 서브프레임 길이가 될 수도 있고, 또는 10ms 의 프레임 길이가 될 수도 있다. 상기와 같이 생성된 스크램블링된 제어채널 신호는 DFT 블록으로 인가되어 SC-FDMA 신호로 변환된다.

단말#2(701)의 경우 각 변조심볼은 SF=2 이인 직교 코드에 의해 2칩으로 확산되고, 하나의 LB가 최대 12칩까지 수용 가능하므로, LB당 최대 6 (=12/2)개의 변조심볼들이 매핑 가능하다. 즉, 단말#2(701)의 경우 제어정보 변조심볼들이 여섯개 단위로 각각의 LB에 매핑된다. (708)(m₁, m₂, m₃, m₄, m₅, m₆, …) SF = 2인 직교코드로 각각의 변조심볼들을 확산하면 총 12개의 칩들이 생성된다. (710)(m₁·o_2,2(1), m₁·o_2,2(2), m₂·o_2,2(1), m₂·o_2,2(2), m₃·o_2,2(1), m₃·o_2,2(2), m₄·o_2,2(1), m₄·o_2,2(2), m₅·o_2,2(1), m₅·o_2,2(2), m₆·o_2,2(1), m₆·o_2,2(2))

단말#1(700)의 경우와 마찬가지로 12개의 칩들로 구성된 상기 확산된 신호는 셀간 간섭을 랜덤화하기 위해 추가적으로 셀별로 상이한 스크램블링 시퀀스에 의해 스크램블링될 수 있다.(712) 스크램블링 시퀀스를 s_k,n이라고 표현하면, 상기 스크램블링 시퀀스는 상기 확산된 신호에 대해 칩 단위로 곱해지게 된다. 상기와 같이 생성된 스크램블링된 제어채널 신호는 DFT 블록으로 인가되어 SC-FDMA 신호로 변환된다.

이상과 같이 상기 단말#1(700)과 단말#2(701)는 동일한 시간-주파수 자원을 사용하여 제어정보를 전송하더라도 서로간에 직교성을 만족하는 직교코드를 사용함으로써 각각의 제어채널 신호가 서로 간에 구분된다.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 '타입 C'방식에 의해 제어정보를 수신하는 기지국의 수신장치를 나타낸 것이다.

도 8a를 참조하면, 수신 장치는 안테나(810), CP 제거기(812), 직/병렬 변환기(814), FFT 블록(816), 디매핑 장치(818), IFFT 블록(810), 병/직렬 변환기(822), 역다중화기(824), 제어부(826), 제어채널 신호 수신기(828), 채널 추정기(830)를 포함하여 구성된다. 여기에서 상향링크 데이터의 송수신에 관련된 도시는 생략한다.

상기 제어부(826)는 수신 장치 전체의 동작을 제어하는 장치로 다중화기(824), IFFT(820), 디매핑 장치(818), 제어채널 신호 수신기(828), 채널 추정기(830) 등 주요 블록에서 필요로 하는 사전 정보를 제공한다. 제어채널 신호 수신기(828)로는 상향링크 제어정보와 관련된 각종 사전 정보로서, 각 단말별 제어정보 디코딩에 필요한 각종 파라미터, 각 단말별 직교코드 정보 등이 입력된다. 채널 추정기(830)에 입력되는 사전 정보로는 수신하고자 하는 단말한테 할당한 ZC 시퀀스 정보, 시간영역 순환 쉬프트 정보 등이 있다.

역다중화기(824)는 상기 제어채널 신호 수신기(828)와 채널 추정기(830)로 입력되는 제어채널 신호 및 RS 신호 등을 분류하기 위하여 제어부(826)로부터 상기 제어채널 신호 및 RS 신호 에 대한 타이밍 정보를 수신한다. 이때, 상기 신호들을 실제 주파수 자원으로부터 추출하는 디매핑 장치(818)는 제어부(826)로부터 주파수 할당 정보 등을 입력 받는다.

기지국은 단말로부터 상향링크 제어정보를 포함하는 무선 신호를 안테나(810)를 통해 수신하여, CP 제거기(812)에 의해 상기 무선 신호로부터 CP를 제거하고, 직/병렬 변환기(814)에서 병렬신호로 변환한 후, FFT 블록(816)으로 입력한다. 상기 FFT 블록(816)의 출력은 매핑 장치(620)의 역동작을 수행하는 디매핑 장치(818)를 거쳐, IFFT 블록(820)에서 시간 영역 신호로 변환된다. 상기 IFFT 블록(820)의 입출력 크기는 제어부(826)로부터 입력받는 제어 정보의 양에 대한 정보에 따라 가변된다. 상기 IFFT 블록(820)의 출력은 병/직렬 변환기(822)에서 직렬 신호로 변환되고, 역다중화기(824)에서 제어채널 신호 및 RS 신호로 분류되어 각각 제어채널 신호 수신기(828) 및 채널 추정기(830)로 입력된다. 채널 추정기(830)는 상기 RS 신호로부터 채널 추정 값을 획득하여 상기 제어채널 신호의 채널 보상을 위해 제어채널 신호 수신기(828)로 제공한다. 제어신호 수신기(828)는 상기 제어채널 신호를 상기 채널 추정 값에 의해 채널 보상한 후, 단말이 송신한 제어정보를 상기 채널 보상된 제어 신호로부터 획득한다.

도 8b는 본 발명에 따른 제어채널 신호 수신기(828)를 좀더 구체적으로 도시한 도면이다.

도 8b를 참조하면, 디스크램블러(831)는 역다중화기(824)로부터 제공된 제어채널 신호에 대해 단말과 기지국간에 상호 약속되어 있는 스크램블링 코드를 사용하여 디스크램블링 동작을 수행한다. 역확산기(832)에서는 상기 디스크램블링 된 신호에 대해, 제어정보를 획득하고자 하는 단말한테 할당한 확산지수를 가지는 직교코드를 사용하여 역확산 연산을 수행함으로써 다른 단말의 신호들을 제거하고, 얻고자 하는 제어정보를 포함하는 신호를 추출해 낸다. 복조기(834)에서는 상기 역확산기(832)의 출력에 대해 복조 동작을 수행하고, 디레이트 매칭 블록(836)에서는 복조기(834)의 출력에 대해 리피티션 혹은 펑쳐링 연산을 통해 온전한 부호화된 비트열을 만들어내며, 복호기(838)에서는 상기 부호화된 비트열에 대해 채널 디코딩을 수행한다. 제어정보 해석기(840)에서는 상기 디코딩된 비트열로부터 제어정보의 의미를 해석하게 된다. 예를 들어, 상기 제어정보가 서브밴드 CQI 정보인 경우 어떤 서브밴드의 채널상태가 얼마나 되는지를 알아내게 된다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

본 발명은, 차세대 이동통신시스템에서 상향링크 제어정보의 전송 방법 및 장치를 제공한다. 구체적으로, 전송하고자 하는 제어정보의 정보량이 많은 경우에 상기 제어정보를 시간영역에서 직교코드에 의해 확산함으로써 전송 비트레이트를 높이고, 사용자간 구분을 가능하게 한다.

Claims

단일 반송파 주파수 분할 다중접속(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access: SC-FDMA) 시스템에서 제어정보의 송신 방법에 있어서,

전송하고자 하는 제1 제어정보를 생성하는 과정과,

상기 제1 제어정보를 포함하는 제어정보 심볼들을, 단말별로 할당된 인덱스를 가지는 직교코드에 의해 확산하는 과정과,

상기 확산된 심볼들을 이산 퓨리에 변환(Discrete Fourier Transform: DFT)을 통해 변환한 후 상기 DFT 변환된 심볼들을 상기 제1 제어정보의 전송을 위해 할당된 제1 주파수영역에 매핑시켜 주파수 영역 신호를 생성하는 과정과,

상기 생성된 주파수 영역 신호를 역고속 퓨리에변환(Inverse Fast Fourier Transform: IFFT)을 통해 단일 반송파 주파수분할 다중접속(SC-FDMA) 심볼에 매핑시키는 과정과,

상기 매핑된 SC-FDMA 심볼에, 심볼간 간섭 방지를 위한 순환 프리픽스(Cyclic Prefix CP)를 추가하여 기지국으로 전송하는 과정을 포함하고,

상기 인덱스와 상기 직교코드의 확산지수는 상기 기지국에 의해 결정되고, 상기 인덱스는 상기 제1 주파수 영역 내에서 단말 별로 할당됨을 특징으로 하는 제어정보의 송신 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 직교코드는,

OVSF(Orthogonal Variable Spreading Factor) 코드 혹은 왈시코드인 것을 특징으로 하는 제어정보의 송신 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 확산된 심볼들을 셀 별로 상이한 스크램블링 코드에 의해 상기 DFT 이전에 스크램블링하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어정보의 송신 방법.
제 1 항에 있어서,

상향링크로 전송할 데이터가 없고 상기 제1 제어정보의 정보량이 미리 정의된 임계값을 초과하는 경우 또는 상기 제1 제어정보가 여러 종류의 정보들을 포함하는 경우, 상기 제1 제어정보는 상기 직교코드에 의해 시간 영역에서 확산되는 것을 특징으로 하는 제어정보의 송신 방법.
제 4 항에 있어서,

상향링크로 전송할 데이터가 없고 제2 제어정보의 정보량이 상기 임계값보다 작거나 같은 경우, 상기 제2 제어정보를, 상기 제2 제어정보를 전송하는데 사용되는 적어도 하나의 시간 구간을 각각 나타내는 자원 블록(LB) 별로 순환 쉬프트된 ZC(Zadoff Chu) 시퀀스에 의해 확산하여, 상기 제1 주파수영역과 상이한 제2 주파수영역을 통해 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어정보의 송신 방법.
제 5 항에 있어서,

상향링크로 전송할 데이터가 있는 경우, 상기 데이터와 제3 제어정보를 시분할 다중화(Time-Division Multiplexing: TDM)하여 상기 제1 및 제2 주파수 영역들과 상이한 제3 주파수 영역을 통해 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어정보의 송신 방법.
단일 반송파 주파수 분할 다중접속(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access: SC-FDMA) 시스템에서 제어정보를 송신하는 단말 장치에 있어서,

전송하고자 하는 제1 제어정보를 포함하는 제어정보 심볼들을, 단말별로 할당된 인덱스를 가지는 직교코드에 의해 확산하는 제어채널 신호 생성기와,

상기 확산된 심볼들을 이산 퓨리에 변환(Discrete Fourier Transform: DFT)을 통해 변환하는 DFT 블록과,

상기 DFT 변환된 심볼들을 상기 제1 제어정보의 전송을 위해 할당된 제1 주파수영역에 매핑시켜 주파수 영역 신호를 생성하는 매핑 장치와,

상기 생성된 주파수 영역 신호를 역고속 퓨리에변환(Inverse Fast Fourier Transform:IFFT)을 통해 단일 반송파 주파수분할 다중접속(SC-FDMA) 심볼에 매핑시키는 IFFT 블록과,

상기 매핑된 SC-FDMA 심볼에, 심볼 간 간섭 방지를 위한 순환 프리픽스(Cyclic Prefix: CP)를 추가하여 기지국으로 전송하는 CP 삽입기를 포함하는 것을 특징으로 하고,

상기 인덱스와 상기 직교코드의 확산지수는 상기 기지국에 의해 결정되고, 상기 인덱스는 상기 제1 주파수 영역 내에서 단말 별로 할당됨을 특징으로 하는 단말 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 직교코드는,

OVSF(Orthogonal Variable Spreading Factor) 코드 혹은 왈시코드인 것을 특징으로 하는 단말 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 제어채널 신호 생성기는,

상기 확산된 심볼들을 셀 별로 상이한 스크램블링 코드에 의해 상기 DFT 이전에 스크램블링하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
제 7 항에 있어서,

상향링크로 전송할 데이터가 없고 상기 제1 제어정보의 정보량이 미리 정의된 임계값을 초과하는 경우 또는 상기 제1 제어정보가 여러 종류의 정보들을 포함하는 경우, 상기 제1 제어정보는 상기 직교코드에 의해 시간 영역에서 확산되는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
제 10 항에 있어서,

상기 제어채널 신호 생성기는, 상향링크로 전송할 데이터가 없고 제2 제어정보의 정보량이 상기 임계값보다 작거나 같은 경우, 상기 제2 제어정보를, 상기 제2 제어정보를 전송하는데 사용되는 적어도 하나의 시간 구간을 각각 나타내는 자원 블록(LB) 별로 순환 쉬프트된 ZC(Zadoff Chu) 시퀀스에 의해 확산하여 제어채널 신호를 생성하며,

상기 DFT 블록은, 상기 제어채널 신호를 DFT 변환하고,

상기 매핑 장치는, 상기 제어채널 신호의 DFT 변환된 신호를 상기 제1 주파수영역과 상이한 제2 주파수영역에 매핑시키는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
제 11 항에 있어서,

상향링크로 전송할 데이터가 있는 경우, 상기 데이터와 제3 제어정보를 시분할 다중화(Time-Division Multiplexing: TDM)하여 상기 DFT 블록으로 입력하는 다중화기를 더 포함하며,

상기 DFT 블록은, 상기 데이터와 상기 제3 제어정보의 다중화된 신호를 DFT 변환하고,

상기 매핑 장치는, 상기 다중화된 신호의 DFT 변환된 신호를 상기 제1 및 제2 주파수 영역들과 상이한 제3 주파수 영역에 매핑시키는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
단일 반송파 주파수 분할 다중접속(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access: SC-FDMA) 시스템에서 제어정보의 수신 방법에 있어서,

수신된 신호로부터, 심볼 간 간섭 방지를 위해 추가된 순환 프리픽스(Cyclic Prefix CP)를 제거하여 SC-FDMA 심볼을 추출하는 과정과,

상기 SC-FDMA 심볼을 고속퓨리에변환(Fast Fourier Transform: FFT)하는 과정과,

상기 SC-FDMA 심볼의 FFT 변환된 신호로부터, 제1 제어정보의 전송을 위해 할당된 제1 주파수영역에 매핑된 신호를 디매핑하는 과정과,

상기 디매핑된 신호를 역고속 퓨리에변환(Inverse Fast Fourier Transform: IFFT)을 통해 시간 영역 신호로 변환하는 과정과,

상기 변환된 시간 영역 신호를 역다중화하여 제어채널 신호를 추출하는 과정과,

상기 추출된 제어채널 신호를, 단말별로 할당된 인덱스를 가지는 직교코드에 의해 역확산하여 상기 제1 제어정보를 획득하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하고,

상기 인덱스와 상기 직교코드의 확산지수는 기지국에 의해 결정되고, 상기 인덱스는 상기 제1 주파수 영역 내에서 단말 별로 할당됨을 특징으로 하는 제어정보의 수신 방법.
제 13 항에 있어서, 상기 직교코드는,

OVSF(Orthogonal Variable Spreading Factor) 코드 혹은 왈시코드인 것을 특징으로 하는 제어정보의 수신 방법.
제 13 항에 있어서,

상기 추출된 제어채널 신호를 상기 직교코드에 의해 역확산하기 이전에, 셀 별로 상이한 스크램블링 코드에 의해 디스크램블링하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어정보의 수송 방법.
제 13 항에 있어서,

상향링크로 수신되는 데이터가 없고 상기 제1 제어정보의 정보량이 미리 정의된 임계값을 초과하는 경우 또는 상기 제1 제어정보가 여러 종류의 정보들을 포함하는 경우, 상기 제1 제어정보는 상기 추출된 제어채널 신호를 상기 직교코드에 의해 역확산함으로써 획득되는 것을 특징으로 하는 제어정보의 수신 방법.
제 16 항에 있어서,

상향링크로 수신되는 데이터가 없고 제2 제어정보의 정보량이 상기 임계값보다 작거나 같은 경우, 상기 제1 주파수영역과 상이한 제2 주파수영역에 매핑된 신호를 ZC(Zadoff Chu) 시퀀스에 의해 역확산하여 상기 제2 제어정보를 획득하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어정보의 수신 방법.
제 17 항에 있어서,

상향링크로 수신되는 데이터가 있는 경우, 상기 제1 및 제2 주파수 영역들과 상이한 제3 주파수 영역에 매핑된 신호를 시분할 다중화하여, 제3 제어정보를 포함하는 신호를 추출하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어정보의 수신 방법.
단일 반송파 주파수 분할 다중접속(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access: SC-FDMA) 시스템에서 제어정보를 수신하는 기지국 장치에 있어서,

수신된 신호로부터, 심볼간 간섭 방지를 위해 추가된 순환 프리픽스(Cyclic Prefix: CP)를 제거하여 SC-FDMA 심볼을 추출하는 CP 제거기와,

상기 SC-FDMA 심볼을 고속퓨리에변환(Fast Fourier Transform: FFT)하는 FFT 블록과,

상기 SC-FDMA 심볼의 FFT 변환된 신호로부터, 제1 제어정보의 전송을 위해 할당된 제1 주파수영역에 매핑된 신호를 디매핑하는 디매핑 장치와,

상기 디매핑된 신호를 역고속 퓨리에변환(Inverse Fast Fourier Transform: IFFT)을 통해 시간 영역 신호로 변환하는 IFFT 블록과,

상기 변환된 시간 영역 신호를 역다중화하여 제어채널 신호를 추출하는 역다중화기와,

상기 추출된 제어채널 신호를, 단말별로 할당된 인덱스를 가지는 직교코드에 의해 역확산하여 상기 제1 제어정보를 획득하는 제어채널 신호 수신기를 포함하는 것을 특징으로 하고,

상기 인덱스와 상기 직교코드의 확산지수는 상기 기지국 장치에 의해 결정되고, 상기 인덱스는 상기 제1 주파수 영역 내에서 단말 별로 할당됨을 특징으로 하는 기지국 장치.
제 19 항에 있어서, 상기 직교코드는,

OVSF(Orthogonal Variable Spreading Factor) 코드 혹은 왈시코드인 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
제 19 항에 있어서, 상기 제어채널 신호 수신기는,

상기 추출된 제어채널 신호를 상기 직교코드에 의해 역확산하기 이전에, 셀 별로 상이한 스크램블링 코드에 의해 디스크램블링하는 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
제 19 항에 있어서,

상향링크로 수신되는 데이터가 없고 상기 제1 제어정보의 정보량이 미리 정의된 임계값을 초과하는 경우 또는 상기 제1 제어정보가 여러 종류의 정보들을 포함하는 경우, 상기 제1 제어정보는 상기 추출된 제어채널 신호를 상기 직교코드에 의해 역확산함으로써 획득되는 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
제 22 항에 있어서,

상기 디매핑 장치는, 상향링크로 수신되는 데이터가 없고 제2 제어정보의 정보량이 상기 임계값보다 작거나 같은 경우, 상기 제1 주파수영역과 상이한 제2 주파수영역에 매핑된 신호를 디매핑하며,

상기 제어채널 신호 수신기는, 상기 제2 주파수영역에 매핑된 신호를 ZC(Zadoff Chu) 시퀀스에 의해 역확산하여, 상기 제2 제어정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
제 23 항에 있어서,

상기 디매핑 장치는, 상향링크로 수신되는 데이터가 있는 경우, 상기 제1 및 제2 주파수 영역들과 상이한 제3 주파수 영역에 매핑된 신호를 디매핑하며,

상기 역다중화기는, 상기 제2 주파수영역에 매핑된 신호를 시분할 다중화하여, 제3 제어정보를 포함하는 신호를 추출하는 것을 특징으로 하는 기지국 장치.