KR101119351B1 - 직교 주파수 분할 다중 시스템에서 정보의 송수신 방법 및 장치와 그 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 OFDM 기반의 무선 통신 시스템에서 송신기가 패킷 데이터 채널 및 여러 가지 종류의 공통 제어 채널 혹은 특정 사용자 지정의 제어 채널을 전송할 때 각 채널에 사용되는 다중화 방법이 서로 다른 시스템에서, 최소 일 비트의 정보만을 특정 사용자에게 전송하는 것을 특징으로 하는 채널들의 효율적인 전송 방법 및 송수신 장치에 관한 것이다. 본 발명에서는 ACK 채널과 같이 최소 일 비트의 정보만을 특정 사용자에게 전송하는 채널에 있어 다이버시티 이득을 최대한 얻도록 다중화 기술을 사용하여 주파수 및 시간 영역에서 최대한 퍼뜨려 송수신하는 방안을 제안한다. 본 발명의 송신기는 다수의 사용자에게 전송될 복수 비트들을 다중화한 시퀀스를 병렬 신호로 전환한 후, 유니터리(Unitary) 변환하여 시간 및 주파수 영역에서 널리 흩어 뿌려 전송한다. 상기와 같이 일 비트 정보를 특정 사용자에게 전송하는 경우 채널 코딩이나 다이버시티 이득을 얻기 어려운 채널의 전송을 적은 자원으로 효율적으로 수행하여 수신 신뢰도를 높일 수 있다.

일 비트 전송, 다이버시티, ACKCH, PCCH, 다중화

Description

직교 주파수 분할 다중 시스템에서 정보의 송수신 방법 및 장치와 그 시스템{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING/RECEIVING INFORMATION IN A ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING SYSTEM}

도 1은 OFDM 기반의 무선 통신 시스템에서 일반적인 송신기 구성을 도시한 블록도

도 2는 OFDM 기반의 무선 통신 시스템에서 일반적인 OFCDM 송신기 구성을 도시한 블록도

도 3 내지 도 5는 OFDM 과 OFCDM 전송 방식의 성능 비교에 관한 실험 결과를 도시한 도면

도 6은 OFDM 또는 OFCDM 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서 각각 부호화되지 않은 1 비트의 정보를 특정 사용자에게 전송하는 경우 수신 신뢰도의 실험 결과를 도시한 도면

도 7은 본 발명에 따른 직교 주파수 분할 다중 시스템에서 부호화되지 않는 정보를 송신하는 방법을 나타낸 순서도

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중 시스템에서 부호화되지 않는 정보를 송신하는 장치를 도시한 블록도

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중 시스템에서 부호화되지 않는 정보를 송신하는 장치를 도시한 블록도

도 10a 및 도 10b는 본 발명에 따라 매핑된 부반송파들의 일 예를 도시한 도면

도 11은 본 발명에 따른 직교 주파수 분할 다중 시스템에서 부호화되지 않는 정보를 수신하는 장치를 도시한 블록도

도 12는 본 발명에 따른 직교 주파수 분할 다중 시스템에서 부호화되지 않는 정보를 수신하는 방법을 나타낸 순서도

도 13은 본 발명에 따라 직교 주파수 분할 다중 시스템에서 부호화되지 않는 정보를 송신하는 경우 해당 채널 할당 과정과 시스템 파라미터 설정 과정을 나타낸 순서도

본 발명은 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing : 이하 OFDM) 기반의 무선 통신 시스템에서 각 채널의 정보 송수신 방법 및 장치에 대한 것으로서, 특히 부호화 과정이 요구되지 않는 채널의 정보를 효율적으로 송수신하는 방법 및 장치에 대한 것이다.

최근 이동 통신 시스템에서는 무선 채널에서 고속 데이터 전송에 유용한 방 식으로 OFDM 전송 방식이 활발히 연구되고 있다. 상기 OFDM 방식은 멀티-캐리어(Multi-Carrier)를 사용하여 데이터를 전송하는 방식으로 직렬로 입력되는 심벌(Symbol)열을 병렬 변환하여 이들 각각을 상호 직교성을 갖는 다수의 부반송파(sub-carrier)들 즉 다수의 부반송파 채널(sub-carrier channel)들로 변조하여 전송하는 멀티캐리어 변조(MCM : Multi Carrier Modulation) 방식의 일종이다. 또한 상기 OFDM 전송 방식에서는 OFDM 심벌 앞에 그 OFDM 심벌의 후반부를 복사한 순환 전치 심벌(Cyclic Prefix : CP)을 덧붙여 전송함으로써 이전 심벌로부터의 간섭 성분(InterSymbol interference : ISI)을 제거할 수 있으며, 이와 같은 다중 경로 페이딩 채널에 강한 특성은 OFDM 전송 방식을 광대역 고속 통신에 적합한 전송 방식이 되도록 한다.

도 1은 OFDM 기반의 무선 통신 시스템에서 일반적인 송신기 구성을 도시한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 채널 부호화기(101)는 소정 정보 비트열을 입력받아 채널 부호화를 수행한다. 일반적으로 상기 채널 부호화기(101)는 길쌈 부호기(Convolutional encoder), 터보 부호기(Turbo encoder) 또는 LDPC(Low Density Parity Check) 부호기 등이 사용될 수 있다. 상기 채널 부호화기(101)로부터 부호화된 정보 비트열은 변조기(103)로 입력되어 QPSK, 8 PSK 또는 16 QAM 등 미리 정해진 변조 방식에 따라 변조된다. 그리고 도시되지는 않았으나 상기 채널 부호화기(101)와 변조기(103) 사이에는 반복(repetition) 및 천공(Puncturing) 등을 기능을 수행하는 레이트 매칭(rate matching) 블록이 추가로 들어갈 수 있음은 자명한 사 실이다.

상기 변조기(103)의 출력은 직렬 대 병렬 변환기(Serial to parallel converter)(105)를 통해 병렬 신호로 변환된 후, 역고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform : 이하 "IFFT")(107)로 입력되어 IFFT 연산되고, 다시 병렬 대 직렬 변환기(Parallel to serial converter)(109)를 통해 직렬 신호로 변환된다. 그리고 CP 삽입기(111)는 상기 변환된 직렬 신호(심볼)에 간섭 방지를 위한 상기 CP를 삽입하여 출력하고, CP가 삽입된 OFDM 심볼열은 RF 부(113)와 안테나(115)를 통해 무선망으로 송출된다.

한편 상기와 같은 통상의 OFDM 송신기의 송신 동작 시 변형된 형태의 다중화(multiplexing) 방법으로 하나의 변조 심볼을 하나의 부반송파에 직접적으로 실어서 보내는 대신 OFDM 송신기에서 전송하고자 하는 변조 심볼들을 주파수 영역에서 하다마드 변환(Hardamard Transform)하여 전송하는 방법이 있다. 이러한 방법을 MC-CDM(Multi-carrier Code Domain Multiplexing) 혹은 OFCDM (Orthogonal Frequency Code Domain Multiplexing)이라 칭한다. 이하에서는 상기 MC-CDM 혹은 OFCDM 방식을 포괄적으로 OFCDM 방식이라 칭하기로 한다.

도 2는 OFDM 기반의 무선 통신 시스템에서 일반적인 OFCDM 송신기 구성을 도시한 블록도로서, 도 2의 OFCDM 송신기는 OFDM 전송에 CDM 전송 방식을 적용하도록 도 1의 송신기 구성에서 잘 알려진 하다마드 변환기(210)를 추가하여 구성된 것이다.

도 2를 참조하면, 채널 부호화기(201)는 소정 정보 비트열을 입력받아 컨벌 루션 코딩, 터보 코딩 또는 LDPC 등 일반적인 채널 부호화를 수행한다. 상기 채널 부호화기(101)로부터 부호화된 정보 비트열은 변조기(103)로 입력되어 미리 정해진 변조 방식에 따라 변조된다. 상기 변조된 신호(심볼열)은 하다마드 변환기(210)의 심볼 역다중화기(205)를 통해 N 개의 출력으로 역다중화되고, 각 출력은 다수의 왈시 커버부(Cover with walsh function 0 ~ N)(207)를 통해 미리 정해진 왈시 코드로 왈시 커버링된다. 합산기(209)는 상기 왈시 커버링된 신호들을 합산하여 직렬 대 병렬 변환기(211)로 출력하고, 직렬 대 병렬 변환기(211)의 출력은 IFFT(213), 병렬 대 직렬 변환기(215), CP 삽입기(217) 및 RF 부(219)를 경유하여 안테나(221)를 통해 무선망으로 송출된다.

위에서 소개한 두 가지 다중 전송 기술, 즉 OFDM 방식과 OFCDM 방식의 성능은 그 중 하나가 언제나 나머지 하나보다 우수한 것이 아니라, 여러 가지 요인에 따라 상대적으로 성능이 달라진다. 각 방식에서 성능이 달라지는 주요한 원인으로는 전송 데이터의 부호율(Code rate), 채널의 주파수 선택도(frequency selectivity) 등이 있다. 상술한 바와 같이 부호율과 채널의 주파수 선택도 등에 따른 OFDM 과 OFCDM 전송 방식의 성능 비교에 관한 실험 결과를 도 3 내지 도 5에 도시하였다. 도 3 내지 도 5에서 가로축은 전송 데이터의 수신 시 신호 대 잡음비(Eb/Nt)이고, 세로축은 패킷 오류 비율(Packet Error Rate : PER)을 의미하며, EG는 균등 이득 경로(Equal Gain paths)를 나타내며 UE는 비균등 이득 경로(Unequal Gain paths)를 의미한다.

그리고 도 3은 예를 들어 전송 데이터의 부호율이 1/4 일 때, 도 4는 전송 데이터의 부호율이 1/2 일 때, 도 5는 전송 데이터의 부호율이 4/5 일 때를 가정하여 OFDM 방식과 OFCDM 방식의 성능 비교 결과를 도시한 것이다. 먼저 도 3, 4과 같이 전송 데이터의 부호율이 낮을 때(1/4, 1/2), OFDM 방식이 OFCDM(MC CDM) 방식 보다 상대적으로 우수한 성능을 보임을 알 수 있다. 또한 성능 차이의 정도는 주파수 선택도가 달라지는 경우에도 즉 상기 이득 경로 수의 차이에 따라서도 발생됨을 알 수 있다. 반면 도 5와 같이 전송 데이터의 부호율이 높을 때(4/5)에는 OFCDM 방식이 OFDM 방식 보다 성능이 상대적으로 우수함을 알 수 있다.

상기와 같이 OFDM을 근간으로 하는 무선 통신 시스템은 전송 채널의 부호율 혹은 부호화 여부에 따라 성능 차이가 발생되므로 이러한 차이를 고려하여 효율적인 데이터 전송을 수행할 수 있는 송수신 방안이 요구된다.

본 발명의 목적은 무선 채널을 이용하여 각종 제어 정보를 전송하는 직교 주파수 분할 다중 시스템에서 부호화되지 않는 정보를 송수신하는 방법과 장치 및 그 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 무선 채널을 이용하여 각종 제어 정보를 전송하는 직교 주파수 분할 다중 시스템에서 일 비트의 정보를 송수신하는 방법과 장치 및 그 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 무선 채널을 이용하여 각종 제어 정보를 전송하는 직교 주파수 분할 다중 시스템에서 다수의 사용자마다 일 비트의 정보를 전송하는 경우 다이버시티 이득을 향상시킬 수 있는 송수신 방법과 장치 및 그 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 무선 채널을 이용하여 각종 제어 정보를 전송하며 채널들의 종류에 따라 다중화 방법이 상이한 직교 주파수 분할 다중 시스템에서 특정 사용자에게 부호화되지 않은 제어 정보를 송수신하는 방법과 장치 및 그 시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 송신 방법은 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 기지국으로부터 정보를 송신하는 방법에 있어서, 제어 채널의 정보를 CDM 변환하는 과정과, 상기 CDM 변환된 정보의 다이버시티 이득을 높이도록 부반송파 매핑을 수행하는 과정과, 상기 부반송파 매핑된 정보들 다른 채널의 정보들과 함께 다중화하여 전송하는 과정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수신 방법은 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 단말에서 정보를 수신하는 방법에 있어서, 무선 채널로부터 제어 채널의 정보를 수신하는 과정과, 상기 수신한 상기 제어 채널의 정보를 CDM 역변환하는 과정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 송신 장치는 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 기지국으로부터 정보를 송신하는 장치에 있어서, 제어 채널의 정보를 CDM 변환하는 CDM 변환기와, 상기 CDM 변환된 상기 제어 채널의 정보의 다이버시티 이득을 높이도록 부반송파 매핑을 수행하는 부반송파 매핑기와, 상기 부반송파 매핑된 상기 제어 채널의 정보를 다른 채널의 정보들과 함께 다중화하여 전송하는 다중화기와, 상기 부반송파 매핑기를 제어하는 제어기를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수신 장치는 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 정보를 수신하는 장치에 있어서, 무선 채널로부터 제어 채널의 정보를 수신하는 수신 모듈과, 상기 수신된 상기 제어 채널의 정보를 CDM 역변환하는 CDM 역변환기와, 상기 CDM 역변환기의 동작을 제어하는 제어기를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시스템은 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 정보를 송수신하는 시스템에 있어서, 제어 채널의 정보를 CDM 변환하고 상기 CDM 변환된 정보의 다이버시티 이득을 높이도록 부반송파 매핑을 수행하며 상기 부반송파 매핑된 정보를 다른 채널의 정보들과 함께 다중화하여 전송하는 송신기와, 무선 채널로부터 지정된 수신 경로로 상기 제어 채널의 정보를 수신하여 역다중화하고 상기 제어 채널의 정보를 CDM 역변환하는 수신기를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

먼저 본 발명의 설명에 앞서 본 발명의 기본 개념을 간략히 설명하기로 한다.

무선 통신 시스템에서 다수의 서로 다른 종류의 채널들, 예를 들어 패킷 데이터 채널, 공통 제어 채널 혹은 특정 사용자 지정의 제어 채널들을 구성할 때 특정한 다중화 방법만을 사용하게 되면, 전술한 바와 같이 전송 방법에 따라 수신 성능이 저하될 수 있다. 이러한 수신 성능의 저하는 특히 특정 사용자에게 전송되는 Ack/Nack 정보를 전송하는 채널과 전력 제어 비트를 전송하는 채널과 같이 최소 1 비트의 정보를 전송하거나 부호화되는 않는 정보를 전송하는 경우 발생될 수 있다. 일반적으로 상기 1 비트의 제어 정보는 부호화되지 않은 정보로 전송된다.

즉 도 6은 OFDM 또는 OFCDM 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서 각각 부호화되지 않은 1 비트의 정보를 특정 사용자에게 전송하는 경우 수신 신뢰도의 실험 결과를 나타낸 도면이다. 먼저 도 3 내지 도 5의 실험 결과에서 OFDM 및 OFCDM 방식의 상대적인 수신 성능 우위는 상황에 따라 다르며, 패킷 데이터 채널의 경우 전송 패킷의 부호율이 높은 경우 OFCDM 방식의 성능이 좋고, 부호율이 낮은 경우에는 OFDM 방식이 성능이 더 좋음을 알 수 있다. 그리고 특히 도 6과 같이 부호화되 지 않은 1 비트의 정보를 전송하는 경우(Uncoded BER) OFCDM 방식의 수신 성능이 더욱 우수해짐을 알 수 있다.

아울러 본 발명에서는 상기와 같이 1 비트의 정보 및/또는 부호화되지 않는 정보를 특정 사용자에게 전송하는 경우 다이버시티(Diversity) 이득을 최대한 얻을 수 있도록 다수의 사용자에게 전송되는 1 비트 정보들을 하다마드(Hardamard) 또는 FFT 등과 같은 유니터리(Unitary) 변환 기법을 사용하여 주파수 및 시간 영역에서 최대한 퍼뜨려 송수신하는 기술을 제안한다.

이하 편의상 부호화되지 않은 1 비트의 정보를 전송하는 채널로 ACK 채널의 예를 들어 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 상술한 바와 같이 ACK 채널과 유사한 특징을 갖는, 즉 특정 사용자에게 1 비트가 전송되는 특징을 갖는 다른 채널이나 부호화되지 않는 채널(예컨대, 전력 제어비트가 전송되는 채널)에도 하기 설명되는 본 발명의 송수신 방법과 장치가 적용될 수 있음은 자명한 사실이다.

도 7은 본 발명에 따른 직교 주파수 분할 다중 시스템에서 부호화되지 않는 정보를 송신하는 방법을 나타낸 순서도이다.

본 발명의 송신 방법이 적용되는 기지국 등은 701 단계에서 각 채널의 정보 전송 시 해당 채널이 부호화되는 채널인지 부호화되지 않는 채널인지 판단한다. 상기 701 단계에서 ACK 채널과 같이 부호화되지 않는 채널로 판정된 경우 기지국 등은 703 단계에서 다수의 사용자에게 전송되는 1 비트 정보들을 하다마드 변환 또는 FFT 등을 사용하여 유니터리 변환한다. 상기 유니터리 변환된 정보들은 705 단계에 서 최대 다이버시티 이득을 얻도록 부반송파 매핑(mapping)된 후, 707 단계에서 다른 채널 정보들과 다중화되어 시간 및 주파수 상에서 흩어 뿌려진다. 한편 상기 701 단계에서 부호화되는 채널로 판정된 경우 기지국 등은 도 1과 같은 송신기 구성을 이용하여 해당 채널의 정보들을 OFDM 방식으로 전송한다. 여기서 상기 OFDM 방식으로 전송되는 정보들은 상기 ACK 채널과는 다른 특성을 갖는 각 사용자에게 공통으로 전송해야 하는 제어 정보가 실리는 제어 채널 혹은 데이터 채널의 정보가 될 수 있다.

도 13은 본 발명에 따라 직교 주파수 분할 다중 시스템에서 부호화되지 않는 정보를 송신하는 경우 해당 채널 할당 과정과 시스템 파라미터 설정 과정을 나타낸 순서도로서, 상기 부호화되지 않는 정보의 예로 ACK/NACK 비트를 들어 설명한 것이다.

도 13의 1301 단계에서 기지국 등은 하나의 전송 단위 내에서 하나의 ACK 채널이 시간 및 주파수 영역에서 점유하는 부반송파들이 매핑되도록 후술할 송신기내 부반송파 매핑기를 제어한다. 1303 단계에서 기지국 등은 이용되는 유니터리 변환기의 종류에 따라 ACK 채널의 시스템 파라미터를 설정한다. 예를 들어 유니터리 변환기로 하다마드 변환기를 사용하는 경우 시스템 파라미터로는 확산계수(spreading factor(SF_ACKCH))를 설정하고, FFT를 사용하는 경우 FFT 사이즈를 설정한다. 이후 1305 단계에서 기지국 등은 호 셋업(Call setup) 시에 각 단말에 대한 ACK 채널 인덱스를 할당한다. 또한 유니터리 변환기로 하다마드 변환기를 사용하는 경우 각 단말에 대한 왈쉬 코드 인덱스가 할당되며, FFT를 사용하는 경우 각 단말에 대한 FFT 입력단의 위치를 할당한다.

이후 1307 단계에서 기지국 등은 해당 영역내 단말의 개수가 시스템 파라미터 값을 초과하는 지 확인하여 단말의 수가 상기 확산계수 또는 FFT 사이즈를 초과하는 경우 1309 단계로 진행하여 ACK 채널을 추가로 할당한다. 여기서 ACK 채널의 추가 할당은 단말의 수가 상기 시스템 파라미터 값을 초과할 때 마다 수행된다. 예를 들어, 상기 확산계수(SF_ACKCH)가 16인 경우 하나의 ACK 채널이 지원할 수 있는 단말의 수는 16 개이므로 단말의 수가 16 개를 넘을 때는 또 하나의 ACK 채널을 할당해야 한다는 의미이다. 그리고 1311 단계에서 기지국 등은 상기와 같이 할당된 ACK 채널을 통해 각 단말에게 ACK/NACK 비트를 전송한다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중 시스템에서 부호화되지 않는 정보를 송신하는 장치를 도시한 블록도로서, 이는 기지국 등에 구비된다.

도 8에서 왈쉬 커버부(801)는 다수의 사용자(user#1~user#N)에게 각각 전달되어야 하는 ACK/NACK 비트를 입력받아 각 사용자에 할당된 왈쉬 코드(혹은 왈쉬 함수)로 커버링(혹은 확산) 시킨다. 여기서 상기 왈쉬 코드(혹은 왈쉬 함수)는 기지국과 각 사용자의 단말간에 L3 시그널링 등을 이용하여 약속된 코드를 사용하는 것으로 가정한다. 상기 왈쉬 코드로 커버링된 ACK/NACK 비트들은 합산기(803)를 통해 더해진 후, 부반송파 매핑기(807)로 입력된다. 여기서 상기 왈쉬 커버부(801)와 합산기(803)는 유니터리 변환을 수행하는 하다마드 변환기(805)를 구성한다.

상기 부반송파 매핑기(807)는 제어기(808)의 제어에 따라 시간 및 주파수 상 에서 최대 다이버시티 이득을 얻도록 ACK/NACK 비트가 전송되는 부반송파를 예컨대, 도 10a와 같이 매핑한다. 또한 상기 제어기(808)는 도 13에서 설명한 ACK/NACK 비트 전송을 위한 채널 할당 과정과 시스템 파라미터 설정 과정을 제어한다.

도 10a는 상기 매핑된 부반송파들(11 : 빗금친 영역들)의 일 예를 도시한 것으로서, 도 10a와 같이 매핑된 부반송파들은 ACK/NACK 비트를 시간 및 주파수 축 상에서 다이어시티 이득이 최대가 되도록 흩어 전송한다. 상기 부반송파 매핑기(807)는 하나의 OFDM 심볼 단위로 동작하는 것이 아니라 다수의 OFDM 심볼들에 걸쳐 동작한다는 점에 유의해야 한다. 그리고 도 10a에 도시된 하나의 ACKCH #1의 모양, 즉 하나의 전송 단위에서의 부반송파들의 주파수 및 시간상에서의 위치는 도 13의 ACK 채널 인덱스 등을 통해 미리 정의되며, 단말과 기지국간에 약속되어 있다고 가정한다. 그리고 도 10a와 같은 부반송파 할당 패턴이 하나의 ACK 채널을 구성한다고 가정하면, 각각의 서로 다른 패턴은 도 13에서 설명한 ACK 채널 인덱스를 통해 구별되며 지시된다.

상기 부반송파 매핑기(807)의 출력은 다중화기(815)를 통해 다른 제어 채널의 정보와 다중화되어 출력된다. 여기서 상기 다른 제어 채널이란 상기 ACK 채널과 다른 특성을 갖는 제어 채널, 다시 말해 부호화되지 않는 채널들 혹은 한 비트의 정보가 아닌 복수 비트의 제어 정보를 전송하는 채널들을 의미한다. 상기 다른 제어 채널의 전송은 도 1에서 설명한 OFDM 전송 방식을 따르며, 도 8의 채널 부호화기(809), 변조기(11) 및 직렬 대 병렬 변환기(813)는 상기 다른 제어 채널의 정보를 전송하기 위한 블록들이다.

즉 상기 다른 제어 채널의 정보들(복수 비트의 채널 정보)은 채널 부호화기(809)를 통해 부호화된 후, 변조기(811)를 통해 변조되며, 직렬 대 병렬 변환기(813)를 통해 병렬 신호로 전환된 후, 상기 부반송파 매핑기(807)의 출력과 함께 다중화되어 IFFT(817)로 입력된다. IFFT 연산된 신호는 도시되지 않은 병렬 대 직렬 변환기를 통해 직렬 신호로 변환된 후, CP 삽입기(819)를 통해 간섭 방지를 위한 상기 CP가 삽입되어 RF 부(821)와 안테나(823)를 통해 무선망으로 송출된다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중 시스템에서 부호화되지 않는 정보를 송신하는 장치를 도시한 블록도로서, 이는 기지국 등에 구비된다. 아울러 도 9의 구성에서 FFT(901)를 제외한 나머지 구성들(903~919)은 도 8의 대응되는 구성들과 동일한 동작을 수행하므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 9의 실시 예는 상기 유니터리 변환을 수행하는 구성으로 도 8의 하다마드 변환기(805)를 대신하여 FFT(901)를 이용한 것이다. 따라서 상기 FFT(901)를 통해 유니터리 변환된 다수의 사용자(user#1~user#N)의 ACK/NACK 비트들은 부반송파 매핑된 후, 복수 비트의 채널 정보를 전달하는 다른 제어 채널의 정보들과 함께 MUX(911)를 통해 다중화되어 무선망으로 송출된다.

한편 도 8 및 도 9의 실시 예에서는 하다마드 변환기(805)나 FFT(901)와 같은 유니터리 변환기를 사용하였으나 준 유니터리 특성을 갖는 변환기 즉, 특정한 다수의 셋(set)을 가지면서 동일한셋의 원소들끼리는 직교(orthogonal)하고 서로 다른 셋의 원소들끼리는 크로스 토크(cross-talk)가 최소화되는 특징을 가지는 변 환기들이 사용될 수도 있다.

한편 도 8 및 도 9의 실시 예에서 부반송파 매핑기(807, 903)는 기본적으로 유니터리 변환된 ACK/NACK 비트들의 다이버시티 이득이 최대가 되도록 도 10a과 같이 부반송파들을 매핑하였으나 도 10b와 같이 특정 서브 대역(13)내에서 높은 다이버시티 이득을 갖도록 부반송파들을 매핑하는 것도 가능하다. 도 10b와 같이 특정 서브 대역에서 다이버시티를 얻는 것이 도움이 될 수도 있는 이유는 단말이 특정 서브 대역을 선호하는 경우, 다시 말해 특정 서브 대역의 채널 상태가 좋고 나머지 대역에서는 채널이 좋지 않다라는 것을 기지국 송신기가 알고 있는 경우, 유용할 수 있다.

이하에서는 도 11과 도 12를 참조하여 본 발명에 따른 수신기를 설명하기로 한다. 그리고 하기 수신기의 실시 예에서도 편의상 ACK/NACK 비트를 수신하는 동작을 예로 들기로 한다.

도 11은 본 발명에 따른 직교 주파수 분할 다중 시스템에서 부호화되지 않는 정보를 수신하는 장치를 도시한 블록도로서, 이는 사용자의 단말 등에 구비된다.

도 11의 수신기 구성에서 역다중화기(DEMUX)(1109), 유니터리 역변환기(1119) 그리고 제어기(1121)를 제외한 나머지 구성들(1101~1109, 1113~1117)은 일반적인 OFDM 수신기와 동일한 구성을 이용한다. 도 11에서 안테나(1101), RF 부(1103)를 통해 수신된 OFDM 심볼은 ACK/NACK 비트를 포함한다. CP 제거기(1105)는 수신된 OFDM 심볼에서 CP를 제거하고, CP가 제거된 신호는 직렬 대 병렬 변환기(1107)를 통해 병렬 신호로 변환되어 FFT(1109)로 입력된다. 상기 FFT(1109)의 출 력은 수신된 채널의 종류에 따라 역다중화기(1111)를 통해 미리 정해진 경로로 역다중화되어 출력된다.

즉 복수 비트의 제어 정보를 전달하는 채널들의 경우 병렬 대 직렬 변환기(1113)와 연결된 제1 경로로 수신 경로가 설정되어 일반적인 OFDM 수신 동작에 따라 복조 및 채널 복호된다. 반면 ACK/NACK 비트와 같이 부호화되지 않은 1 비트의 정보를 전달하는 채널들의 경우 유니터리 역변환기(1119)와 연결된 제2 경로로 수신 경로가 설정되고 제어기(1121)의 제어 하에 하다마드 역변환 또는 IFFT 연산된 후, ACK/NACK 비트 등을 출력하게 된다.

상기 유니터리 역변환기(1119)로 하다마드 역변환기를 사용하는 경우 상기 하다마드 역변환기는 예를 들어, 왈쉬 디커버링(Walsh Decovering)을 수행하는 파트로 구성될 수 있다. 이 경우 상기 제어기(1121)는 해당 단말에게 할당된 왈시 코드를 이용해 왈쉬 디터커링 파트가 동작하도록 제어한다.

도 12는 본 발명에 따른 직교 주파수 분할 다중 시스템에서 부호화되지 않는 정보를 수신하는 방법을 나타낸 순서도로서, 이는 단말 등에서 수신 동작을 나타낸 것이다.

1201 단계에서 단말 등은 무선망을 통해 특정 채널의 정보를 수신한 경우 1203 단계에서 수신된 채널의 종류에 따라 역다중화기(1111)를 통해 미리 정해진 경로로 수신된 채널 정보를 역다중화한다. 이때 1205 단계에서 수신된 채널이 ACK/NACK 비트와 같이 부호화되지 않은 정보를 전송하는 채널인 경우 단말 등은 1207 단계에 따라 수신된 정보를 유니터리 역변환하여 출력하고, 복수 비트를 전송 하는 부호화된 채널인 경우 단말 등은 1209 단계에 따라 수신된 정보를 OFDM 수신 동작에 따라 처리한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허 청구의 범위뿐만 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, OFDM 기반의 무선 통신 시스템에서 부호화되지 않은 정보 또는 1 비트의 정보를 무선 채널을 통해 사용자에게 전송하는 경우 효율적인 송수신 방법 및 장치를 제공하여 해당 채널들에 대한 수신 신뢰도를 높일 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 직교 주파수 분할 다중 시스템에서 특히 다수의 사용자 마다 일 비트의 제어 정보를 전송하는 경우 다이버시티 이득을 향상시킬 수 있다.

Claims (49)

1. 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 기지국으로부터 정보를 송신하는 방법에 있어서,

   제어 채널의 정보를 직교코드로 CDM 변환하는 과정과,

   상기 CDM 변환된 정보의 다이버시티 이득을 높이도록 부반송파 매핑을 수행하는 과정과,

   상기 부반송파 매핑된 정보를 다른 채널의 정보들과 함께 다중화하여 전송하는 과정을 포함하는 정보 송신 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 CDM 변환은 하다마드(Hadamard) 변환임을 특징으로 하는 정보 송신 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제어 채널이 ACK(acknowledgement) 채널이면, 시스템 파라미터로 확산계수를 사용하는 상기 ACK 채널을 할당하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 정보 송신 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 기지국의 서비스 영역 내의 단말의 수가 상기 시스템 파라미터의 허용 범위를 넘는 경우, 상기 ACK 채널을 추가로 할당하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 정보 송신 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 CDM 변환은 고속 푸리에 변환(FFT; Fast Fourier Transform)임을 특징으로 하는 정보 송신 방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 제어 채널이 ACK(acknowledgement) 채널이면, 시스템 파라미터로 FFT 사이즈를 사용하는 상기 ACK 채널을 할당하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 정보 송신 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 기지국의 서비스 영역 내의 단말의 수가 상기 시스템 파라미터의 허용 범위를 넘는 경우, 상기 ACK 채널을 추가로 할당하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 정보 송신 방법.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어 채널은 최소 1 비트 정보를 전송하는 ACK(acknowledgement) 채널임을 특징으로 하는 정보 송신 방법.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어 채널은 단말에 대한 전력 제어 정보를 전송하는 채널임을 특징으로 하는 정보 송신 방법.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 부반송파 매핑을 수행하는 과정은 상기 부반송파를 특정 서브 대역 내에 매핑하는 과정임을 특징으로 하는 정보 송신 방법.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 다른 채널의 정보들은 부호화된 채널의 정보임을 특징으로 하는 정보 송신 방법.
12. 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 기지국으로부터 정보를 송신하는 장치에 있어서,

    제어 채널의 정보를 직교코드로 CDM 변환하는 CDM 변환기와,

    상기 CDM 변환된 상기 제어 채널의 정보의 다이버시티 이득을 높이도록 부반송파 매핑을 수행하는 부반송파 매핑기와,

    상기 부반송파 매핑된 상기 제어 채널의 정보를 다른 채널의 정보들과 함께 다중화하여 전송하는 다중화기와,

    상기 부반송파 매핑기를 제어하는 제어기를 포함하는 정보 송신 장치.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 CDM 변환은 하다마드(Hadamard) 변환임을 특징으로 하는 정보 송신 장치.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 제어 채널이 ACK(acknowledgement) 채널이면, 상기 ACK 채널을 할당하기 위한 시스템 파라미터는 확산계수임을 특징으로 하는 정보 송신 장치.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 기지국의 서비스 영역 내의 단말의 수가 상기 시스템 파라미터의 허용 범위를 넘는 경우, 상기 제어기는 상기 ACK 채널을 추가로 할당함을 특징으로 하는 정보 송신 장치.
16. 제 12 항에 있어서,

    상기 CDM 변환은 고속 푸리에 변환(FFT; Fast Fourier Transform)임을 특징으로 하는 정보 송신 장치.
17. 제 16 항에 있어서,

    상기 제어 채널이 ACK(acknowledgement) 채널이면, 상기 ACK 채널을 할당하기 위한 시스템 파라미터는 FFT 사이즈임을 특징으로 하는 정보 송신 장치.
18. 제 17 항에 있어서,

    상기 기지국의 서비스 영역 내의 단말의 수가 상기 시스템 파라미터의 허용 범위를 넘는 경우, 상기 제어기는 상기 ACK 채널을 추가로 할당함을 특징으로 하는 정보 송신 장치.
19. 제 12 항에 있어서,

    상기 제어 채널은 최소 1 비트 정보를 전송하는 ACK(acknowledgement) 채널임을 특징으로 하는 정보 송신 장치.
20. 제 12 항에 있어서,

    상기 제어 채널은 단말에 대한 전력 제어 정보를 전송하는 채널임을 특징으로 하는 정보 송신 장치.
21. 제 12 항에 있어서,

    상기 다른 채널의 정보들은 부호화된 채널의 정보임을 특징으로 하는 정보 송신 장치.
22. 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 단말에서 정보를 수신하는 방법에 있어서,

    무선 채널로부터 제어 채널의 정보를 수신하는 과정과,

    상기 수신한 상기 제어 채널의 정보를 직교코드로 CDM 역변환하는 과정을 포함하는 정보 수신 방법.
23. 제 22 항에 있어서,

    상기 CDM 역변환은 하다마드(Hadamard) 역변환임을 특징으로 하는 정보 수신 방법.
24. 제 22 항에 있어서,

    상기 CDM 역변환은 역 고속 푸리에 변환(IFFT; Inverse Fast Fourier Transform)임을 특징으로 하는 정보 수신 방법.
25. 제 22 항에 있어서,

    상기 제어 채널은 최소 1 비트 정보를 전송하는 ACK(acknowledgement) 채널임을 특징으로 하는 정보 수신 방법.
26. 제 22 항에 있어서,

    상기 제어 채널은 단말에 대한 전력 제어 정보를 전송하는 채널임을 특징으로 하는 정보 수신 방법.
27. 제 22 항에 있어서,

    상기 제어 채널의 정보를 상기 수신하는 과정은,

    지정된 수신 경로로 상기 제어 채널의 정보를 수신하는 과정과,

    상기 수신된 상기 제어 채널의 정보를 역다중화하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 정보 수신 방법.
28. 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 정보를 수신하는 장치에 있어서,

    무선 채널로부터 제어 채널의 정보를 수신하는 수신 모듈과,

    상기 수신된 상기 제어 채널의 정보를CDM 역변환하는 CDM 역변환기와,

    상기 CDM 역변환기의 동작을 제어하는 제어기를 포함하는 정보 수신 장치.
29. 제 28 항에 있어서,

    상기 CDM 역변환은 하다마드(Hadamard) 역변환임을 특징으로 하는 정보 수신 장치.
30. 제 28 항에 있어서,

    상기 CDM 역변환은 역 고속 푸리에 변환(IFFT; Inverse Fast Fourier Transform)임을 특징으로 하는 정보 수신 장치.
31. 제 28 항에 있어서,

    상기 제어 채널은 최소 1 비트 정보를 전송하는 ACK(acknowledgement) 채널임을 특징으로 하는 정보 수신 장치.
32. 제 28 항에 있어서,

    상기 제어 채널은 단말에 대한 전력 제어 정보를 전송하는 채널임을 특징으로 하는 정보 수신 장치.
33. 제 28 항에 있어서,

    상기 제어 채널의 정보를 지정된 수신 경로로 수신하며, 상기 수신된 상기 제어 채널의 정보를 역다중화하는 역다중화기를 더 포함함을 특징으로 하는 정보 수신 장치.
34. 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 정보를 송수신하는 시스템에 있어서,

    제어 채널의 정보를 CDM 변환하고 상기 CDM 변환된 정보의 다이버시티 이득을 높이도록 부반송파 매핑을 수행하며 상기 부반송파 매핑된 정보를 다른 채널의 정보들과 함께 다중화하여 전송하는 송신기와,

    무선 채널로부터 지정된 수신 경로로 상기 제어 채널의 정보를 수신하여 역다중화하고 상기 제어 채널의 정보를 CDM 역변환하는 수신기를 포함함을 특징으로 하는 정보 송수신 시스템.
35. 제 34 항에 있어서,

    상기 제어 채널은 ACK(acknowledgement) 채널임을 특징으로 하는 정보 송수신 시스템.
36. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 채널은 반복 부호화 된 것임을 특징으로 하는 정보 송신 방법.
37. 제 1 항에 있어서, 상기 부반송파 매핑은,

    상기 CDM 변환된 정보의 다이버시티 이득을 높이도록 주파수 영역에서 최대한 흩어져서 매핑하는 것을 특징으로 하는 정보 송신 방법.
38. 제 1 항에 있어서, 상기 부반송파 매핑은,

    상기 CDM 변환된 정보를 시간 영역에서 최대한 흩어져서 매핑하는 것을 특징으로 하는 정보 송신 방법.
39. 제 12 항에 있어서, 상기 제어 채널은 반복 부호화 된 것임을 특징으로 하는 정보 송신 장치.
40. 제 12 항에 있어서, 상기 부반송파 매핑은,

    상기 CDM 변환된 정보의 다이버시티 이득을 높이도록 주파수 영역에서 최대한 흩어져서 매핑하는 것을 특징으로 하는 정보 송신 장치.
41. 제 12 항에 있어서, 상기 부반송파 매핑은,

    상기 CDM 변환된 정보를 시간 영역에서 최대한 흩어져서 매핑하는 것을 특징으로 하는 정보 송신 장치.
42. 제 22 항에 있어서, 상기 제어 채널은 반복 부호화 된 것임을 특징으로 하는 정보 수신 방법.
43. 제 22 항에 있어서, 상기 제어 채널의 정보는,

    주파수 영역에서 최대한 흩어져서 매핑되어 수신되는 것을 특징으로 하는 정보 수신 방법.
44. 제 22 항에 있어서, 상기 제어 채널의 정보는,

    시간 영역에서 최대한 흩어져서 매핑되어 수신되는 것을 특징으로 하는 정보 수신 방법.
45. 제 28 항에 있어서, 상기 제어 채널은 반복 부호화 된 것임을 특징으로 하는 정보 수신 장치.
46. 제 28 항에 있어서, 상기 제어 채널의 정보는,

    주파수 영역에서 최대한 흩어져서 매핑되어 수신되는 것을 특징으로 하는 정보 수신 장치.
47. 제 28 항에 있어서, 상기 제어 채널의 정보는,

    시간 영역에서 최대한 흩어져서 매핑되어 수신되는 것을 특징으로 하는 정보 수신 장치.
48. 제 34 항에 있어서, 상기 부반송파 매핑은,

    상기 CDM 변환된 정보의 다이버시티 이득을 높이도록 주파수 영역에서 최대한 흩어져서 매핑하는 것을 특징으로 하는 정보 송수신 시스템.
49. 제 34 항에 있어서, 상기 부반송파 매핑은,

    상기 CDM 변환된 정보를 시간 영역에서 최대한 흩어져서 매핑하는 것을 특징으로 하는 정보 송수신 시스템.

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