KR101124908B1

KR101124908B1 - 이중 모드 공유 ｏｆｄｍ 방법, 송신기, 수신기 및 시스템

Info

Publication number: KR101124908B1
Application number: KR1020107026386A
Authority: KR
Inventors: 지안글레이 마; 웬 통; 밍 지아; 페잉 즈후; 동-셍 유
Original assignee: 노오텔 네트웍스 리미티드
Priority date: 2002-06-27
Filing date: 2003-06-16
Publication date: 2012-03-27
Anticipated expiration: 2023-06-16
Also published as: KR101140591B1; AU2003232555A1; EP1520385A1; CN102647266A; CN101951359A; HK1175046A1; KR20050013626A; DE60318851D1; KR20110002104A; HK1112354A1; WO2004004269A1; KR101140513B1; CN101951359B; CN1663213B; US7551546B2; US20040001429A1; DE60318851T2; CN1663213A; CN102647266B; KR20110002105A

Abstract

새로운 업링크 OFDM 프로토콜을 구현하기 위한 무선 단말 및 네트워크 단말이 제공된다. 이 새로운 프로토콜에서, 무선 단말은 OFDM 대역의 제1 주파수 대역에서 저 레이트(low rate) 모드 OFDM 전송을 생성하고 송신하기 위한 제1 송신 체인과; OFDM 대역의 제2 주파수 대역에서 버스트(burst) 모드 OFDM 전송을 생성하고 송신하기 위한 제2 송신 체인을 구비하고, 상기 제1 주파수 대역은 상기 제2 주파수 대역과 다르다. 다른 사용자들의 저 레이트 모드 전송들 위에 오버레이되는 액세스 채널이 제공된다.

Description

이중 모드 공유 ＯＦＤＭ 방법, 송신기, 수신기 및 시스템{DUAL-MODE SHARED OFDM METHODS/TRANSMITTERS, RECEIVERS AND SYSTEMS}

본 발명은 일반적으로 무선 통신에 관한 것으로, 구체적으로는, 무선 통신 네트워크에서 사용되는 업링크 무선 인터페이스(uplink air interface)에 관한 것이고, 더욱 구체적으로는, 이중 모드 공유 OFDM 방법, 송신기, 수신기 및 시스템에 관한 것이다.

무선 네트워크는 전형적으로 액세스 포인트(access point)를 포함하고, 이를 통해서 사용자 장치(UE: User Equipment)가 무선 네트워크에 액세스할 수 있다. 각각의 액세스 포인트는 전형적으로 커버리지 영역으로 알려져 있는 부드럽게 묘사된 지리적 영역(softly delineated geographic area)에 서비스하고, 이 커버리지 영역 내에서 UE는 특정 액세스 포인트와 무선 링크를 설정하도록 이용될 수 있다. 즉, 액세스 포인트에 대응하는 커버리지 영역 내에서 UE는 전형적으로 그 대응하는 액세스 포인트와 무선으로 통신(신호들을 송수신)할 수 있을 것으로 기대할 수 있다.

일반적으로, 하나 이상의 UE들로부터 발신되어 액세스 포인트에 송신되는 전송들은 총괄하여 (해당 액세스 포인트에의) 업링크로 알려져 있다. 이것은 다대일(many-to-one) 통신 시스템의 예로서, 이러한 시스템에서는 다수의 UE들이 공통 무선 채널에의 액세스를 공유해야 한다. 서로 다른 UE들로부터 발신되는 각각의 전송들은 실제 상황에서 용이하게 동기화될 수 없기 때문에 공통 무선 채널에의 다중-사용자 액세스를 관리하는 것은 어렵다. 구체적으로, 셀룰러 네트워크에서, 업링크는 다수의 점대점(point-to-point) 전송들로 이루어지는데, 이 다수의 점대점 전송들은 모두가 하나의 기지국(액세스 포인트)으로 향하는 것이고 그 기지국에 의해 서비스를 받는 셀(커버리지 영역) 내에서 동작하는 각각의 UE들로부터 발신되는 것들이다.

공통 무선 채널이 다수의 UE들에 의해 효과적으로 공유되도록 무선 통신 네트워크 내의 각각의 UE가 액세스 포인트들(예를 들면, 기지국들)에 신호들을 송신하는 방법을 제어하기 위하여 통상적으로 업링크 무선 인터페이스로 알려져 있는 액세스 방식이 규정되고 준수되어야 한다. 셀룰러 네트워크에서 업링크 무선 인터페이스는 동일 셀 내에서 동작하는 다수의 UE들로부터의 전송들뿐만 아니라 인접 셀들에서 동작하는 UE들로부터의 전송들도 고려해야 한다. 즉, 무선 통신들이 유효하기 위해서는, 각각의 UE가 얼마간의 적당한 시간량 동안 공통 무선 채널의 어떤 부분에의 전송 액세스를 얻을 수 있도록, 채널화(channelization)로도 알려져 있는, 공통 무선 채널을 분할하는 방법이 적용되어야 한다.

업링크 무선 인터페이스를 위해서 셀룰러 네트워크에서 여러 가지의 다중-사용자 액세스 방식들이 개발되어 사용되고 있다. 그러한 다중-사용자 액세스 방식들의 예로는, i) 주파수 분할; ii) 시분할; 및 iii) 코드 분할에 기초한 채널화를 포함한다. 주파수 분할 다중 액세스(FDMA)에 따르면 공통 무선 채널이 서브채널들로 분할되고, 각각의 서브 채널은 단일 UE에게 전용 할당(dedicate)될 수 있다. 다른 한편으로, 기본적인 시분할 다중 액세스(TDMA)은 다수의 사용자들이 한 번에 하나씩 전체 공통 무선 채널에 송신하도록 허용한다. 코드 분할 다중 액세스(CDMA)은 각각의 UE에게 다른 UE들에게 할당된 모든 다른 확산 코드들에 대해 직교(orthogonal)인 고유 확산 코드(커버)를 각각 할당함으로써 다수의 UE들이 동시에 전체 공통 무선 채널에 송신하도록 허용한다. 즉, 확산 코드들(커버)은 UE들의 각각의 전송들 각각에 포함되는 식별자들 또는 커버들로서 역할을 한다.

전술한 방식들 각각에 대한 업링크 전송과 관련된 최대 데이터 레이트(data rate)는 제한된다. 예를 들면, CDMA에 기초한, 3G(즉, 3세대) 셀룰러 네트워크에서는, CDMA 고유의 다중 액세스 간섭(multiple-access interference)이 데이터 레이트를 2Mbps로 제한한다. 더욱이, 서로 다른 UE들은 전형적으로 신호들을 동시에 송신하지 않기 때문에 저마다 할당된 확산 코드들에 의해 제공된 서로 다른 UE들로부터의 전송들 간의 직교성을 유지하기가 곤란하다. 일단 서로 다른 UE들로부터의 전송들 간의 직교성이 손상되면 다중 액세스 간섭이 도입되고, 이것이 최대 업링크 데이터 레이트를 제한한다. 일반적으로, 셀룰러 네트워크에서 전체 다중 액세스 간섭은 셀내(intra-cell) 및 셀간(inter-cell) 다중 액세스 간섭으로 구성될 수 있다.

유럽식 디지털 오디오 방송 서비스들 및 일부 WLAN(무선 근거리 통신망) 업링크 액세스 방식들은 직교 주파수 분할 변조(OFDM: Orthogonal Frequency Division Modulation)로 알려져 있는 변조 기법을 사용한다. OFDM은 또한 디지털 텔레비전에도 적용되고, 종래의 전화 회선들을 능가하는 고속 디지털 데이터 전송을 획득하는 방법으로 간주되고 있다. 유리하게도, OFDM은 브로드캐스트 환경 및 단일 점대점 통신들에서 분산적인 채널 왜곡(dispersive channel distortions)과 대항하는 간단한 처리 및 고속 데이터 레이트 전송을 가능케 한다. OFDM의 단점은 이것이 브로드캐스트 및 단일 점대점 통신에 대해 매우 효과적임에도 불구하고 본래부터 다중-사용자 액세스를 제공하지 않는다는 것이다.

OFDM은 다중-사용자 액세스를 필요로 하는 시스템들에서 시분할 다중화(TDM: Time Division Multiplexing)와 결합되어 왔다. 예를 들면, 일부 WLAN 네트워크에서 OFDM은 TDM과 결합되어 다중 액세스 능력을 제공한다. 즉, OFDM은 한 번에 한 사용자로부터의 업링크 전송들을 위해 이용되고, 다중-사용자 액세스는 TDM 방식으로 배열된다. 그러나, 이런 타입의 업링크 액세스 방식은 셀룰러 네트워크에서 요구되는 서비스 품질 및 특징들을 제공하지 않기 때문에 셀룰러 네트워크 전개(deployment) 및 이동성(mobility)을 효과적으로 지원할 수 없다. 게다가, 이런 방식들은 음성(voice)과 같은 회로 데이터 서비스(circuitry data services)를 지원하지 않는다.

하나의 태양에 따르면, 본 발명은 공유 OFDM 대역을 통하여 통신하기 위한 무선 단말을 제공하고, 이 무선 단말은, 상기 OFDM 대역의 제1 주파수 대역에서 저 레이트 모드 OFDM 전송을 생성하고 송신하기 위한 제1 송신 체인; 및 상기 OFDM 대역의 제2 주파수 대역에서 버스트 모드 전송을 생성하고 송신하기 위한 제2 송신 체인을 포함하고, 상기 제1 주파수 대역은 상기 제2 주파수 대역과 다르다.

일부 실시예들에서, 상기 제1 송신 체인은 전력 제어되고 상기 제2 송신 체인은 레이트 제어된다.

다른 태양에 따르면, 본 발명은 공유 OFDM 대역을 통하여 통신하기 위한 무선 단말을 제공하고, 이 무선 단말은, 상기 OFDM 대역의 제1 주파수 대역에서 저 레이트 모드 OFDM 전송을 생성하고 송신하기 위한 제1 송신 체인을 포함하고, 이 제1 송신 체인은 상기 제1 주파수 대역이 저 레이트 모드 OFDM 전송에 대해 할당된 상기 공유 OFDM 대역의 서브세트 내의 주파수에서 여기저기로 호핑(hop around)하게 하는 호핑 패턴 생성기를 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 제1 송신 체인은, 상기 저 레이트 모드 OFDM 전송으로서 각각의 OFDM 전송 인터벌 동안에 송신될 신호를 생성하기 위해 시공간 인코딩(space time encoding)을 수행하도록 구성된 시공간 인코더를 포함한다.

일부 실시예에서, 상기 무선 단말은 복수 N개(N은 2 이상)의 송신 안테나를 포함하고, 상기 제1 송신 체인은 상기 저 레이트 모드 OFDM 전송으로서 N개의 OFDM 전송 인터벌들의 각각의 세트 동안에 각각의 송신 안테나 상에서 송신될 N개의 전송 인터벌들 당 M개의 서브캐리어들에 대한 심벌들을 포함하는 각각의 STC 서브블록을 생성하기 위해 시공간 인코딩을 수행하도록 구성된 시공간 인코더를 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 제1 송신 체인은 상기 제1 주파수 대역이 저 레이트 모드 OFDM 전송에 대해 할당된 상기 공유 OFDM 대역의 서브세트 내의 주파수에서 호핑하게 하는 호핑 패턴 생성기를 포함하고, 상기 호핑 패턴은 상기 STC 블록들의 사이즈와 같은 호핑 단위를 갖는 호핑들(hops)을 생성한다.

일부 실시예들에서, 각각의 STC 서브블록은 파일럿 심벌들을 더 포함한다.

일부 실시예들에서, 각각의 STC 서브블록은 해당 STC 서브블록의 각각의 끝에 저마다의 단일 서브캐리어 상에 N개의 파일럿 심벌들을 더 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 제1 송신 체인은, 적어도 하나의 저 레이트 신호원과; 각각의 저 레이트 신호원에 대해, 상기 저 레이트 신호원의 각각의 심벌과 직교 확산 기능들의 세트로부터의 각각의 직교 확산 기능을 곱함으로써 각각의 심벌에 대한 각각의 확산 시퀀스를 생성하도록 구성된 적어도 하나의 별개의(distinct) 직교 확산 기능과; 상기 제1 주파수 대역을 이용하여 송신될 합성 시퀀스를 생성하기 위해 상기 확산 시퀀스들을 시간에서 합산하기 위한 결합기를 더 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 무선 단말은 복수 N개(N은 2 이상)의 송신 안테나를 포함하고, 상기 제1 송신 체인은 상기 저 레이트 모드 OFDM 전송으로서 N개의 OFDM 전송 인터벌들의 각각의 세트 동안에 각각의 송신 안테나 상에서 송신될 N개의 전송 인터벌들 당 서브캐리어들에 대한 M개의 심벌들을 포함하는 각각의 STC 서브블록을 생성하기 위해 시공간 인코딩을 수행하도록 구성된 시공간 인코더를 포함하고, 상기 합성 시퀀스는 상기 시공간 인코더에 입력된다.

일부 실시예들에서, 상기 직교 확산 기능들의 세트는 월시 코드들을 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 적어도 하나의 저 레이트 신호원은, DL(다운링크) 채널 컨디션(CQI/CLI) 피드백 채널과; DL ACK/NAK 시그널링 채널과; UL(업링크) 버퍼 상태 채널과; UL 송신 전력 마진 채널과; UL 레이트 표시자 채널과; UL 고정 데이터 레이트 전용 트래픽 채널 중 적어도 하나를 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 무선 단말은 필요한 데이터 레이트 및/또는 보호의 필요성에 따라서 상기 적어도 하나의 저 레이트 신호원에 가변 개수의 월시 코드 채널들을 적용하도록 더 구성된다.

일부 실시예들에서, 상기 무선 단말은 상기 저 레이트 모드 OFDM 전송들과 관련하여 전력 제어 커맨드들을 수신하기 위한 제어 채널 수신기와; 상기 전력 제어 커맨드들에 따라서 상기 저 레이트 모드 OFDM 전송들에 송신 전력 조정을 적용하도록 구성된 전력 제어 기능을 더 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 무선 단말은 업링크 액세스 채널 상에서 초기 액세스 시도를 송신하고; 다운링크 채널을 통하여 수신된 신호의 장기간(long term) 추정된 다운링크 전력 측정치를 결정하고 상기 추정된 다운링크 전력 측정치에 따라서 결정된 송신 전력으로 상기 저 레이트 모드 OFDM 전송을 초기 송신하도록 구성된 전력 제어 기능과; 상기 초기 액세스 시도 후에 상기 저 레이트 모드 OFDM 전송의 송신 전력을 증가/불변/감소시키기 위한 전력 제어 커맨드들을 수신하기 위한 제어 채널 수신기를 더 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 무선 단말은 상기 저 레이트 모드 OFDM 전송들을 어느 주파수에서 그리고 어느 시간에서 송신할지에 대한 식별을 가능케 하는 채널 할당 정보를 수신하기 위한 제어 채널 수신기를 더 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 무선 단말은 상기 저 레이트 모드 OFDM 전송들을 어느 주파수에서 그리고 어느 시간에서 송신할지에 대한 식별을 가능케 하는 채널 할당 정보를 수신하기 위한 제어 채널 수신기를 더 포함하고, 상기 채널 할당 정보는 상기 무선 단말이 한 세트의 직교 호핑 패턴들 중 하나에 따라서 호핑을 수행하는 것을 가능케 하는 호핑 패턴 식별자를 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 무선 단말은 모든 저 레이트 모드 OFDM 전송들을 생성하는 데에 셀 특정 커버 코드를 적용하도록 구성된 커버 코드 생성기를 더 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 무선 단말은 STC 블록들을 형성하기 전에 저 레이트 신호원들에 채널 코딩을 적용하도록 구성된 적어도 하나의 채널 코더를 더 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 채널 코더들은 다이버시티 이득 및 셀간 간섭 평균화를 달성하기 위해 수 개의 호핑들을 커버하는 블록 사이즈를 갖는다.

일부 실시예들에서, 상기 STC 블록 사이즈는 N×M에 파일럿 캐리어들을 더한 것(N×M plus pilot carriers)이고, 여기서 M은 상기 블록 사이즈가 코히어런스 대역폭(coherence bandwidth)보다 작게 되는 수이다.

일부 실시예들에서, 상기 무선 단말은 프레임을 포함하는 복수의 슬롯들로부터 선택된 랜덤하게 선택된 슬롯을 점유하는 OFDM 액세스 신호를 생성하도록 구성된 액세스 채널 송신 체인을 더 포함하고, 각각의 슬롯은 소정 블록의 OFDM 시간-주파수를 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 무선 단말은 커버리지 영역에서 사용하기 위한 복수의 시그너처 정의의 식별자를 수신하기 위한 제어 채널 수신기를 더 포함하고, 상기 무선 단말은 상기 복수의 시그너처들 중 하나를 랜덤하게 선택하고 그 시그너처를 상기 액세스 시도를 생성하는 데에 적용한다.

일부 실시예들에서, 각각의 슬롯은 4개의 OFDM 심벌들을 포함하고, 16개의 서로 다른 가능한 시그너처들이 있다.

일부 실시예들에서, 상기 무선 단말은 페아노-힐베르트 평면 필링 곡선(Peano-Hilbert plane filling curve)에 기초하여 상기 시그너처를 OFDM 캐리어들 상에 매핑하도록 더 구성된다.

일부 실시예들에서, 상기 액세스 채널은 다른 무선 단말들의 저 레이트 모드 OFDM 전송들 위에 오버레이된다.

일부 실시예들에서, 상기 무선 단말은 활동(active) 및 대기(standby) 상태에서 기능하도록 구성되고, 상기 대기 상태에 진입할 때 시스템 액세스 채널 할당을 수신하기 위한 제어 채널 수신기를 더 포함하고, 상기 시스템 액세스 채널 할당은 시스템 액세스 채널로서 사용될 특정 서브캐리어들 및 OFDM 심벌들과 관련되고, 상기 무선 단말은 상기 대기 상태에 있는 동안에 파일럿 및 시스템 액세스 요구들을 송신하기 위해 상기 시스템 액세스 채널을 사용하도록 더 구성된다.

일부 실시예들에서, 상기 시스템 액세스 채널은 어떤 특정한 주기적인 OFDM 심벌들 동안에 할당된 2개 이상의 서브캐리어들을 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 시스템 액세스 채널은 스케줄링될 저 레이트 모드 및/또는 버스트 모드 용량에 대한 요구를 나타내는 적어도 하나의 상태를 포함하는 다르게(differentially) 인코딩된 액세스 요구들을 송신하기 위해 사용된다.

일부 실시예들에서, 상기 무선 단말은 OFDM 주파수-시간에서 할당된 공간을 점유하는 버스트 모드 OFDM 전송 송신들을 생성하고 송신하기 위한 제2 송신 체인을 더 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 제2 송신 체인은 상기 버스트 모드 OFDM 전송으로서 복수의 OFDM 전송 인터벌들 동안에 송신될 신호를 생성하기 위해 시공간 인코딩을 수행하도록 구성된 시공간 인코더를 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 무선 단말은 복수 N개(N은 2 이상)의 송신 안테나를 포함하고, 상기 제2 송신 체인은 복수의 할당된 STC 서브블록 전송 주파수-시간 위치들 각각에 대해 각각의 송신 안테나 상에서 송신될 각각의 STC 서브블록을 생성하기 위해 시공간 인코딩을 수행하도록 구성된 시공간 인코더를 포함한다.

일부 실시예들에서, 각각의 STC 서브블록은 해당 STC 서브블록의 각각의 끝에 저마다의 단일 OFDM 서브캐리어 상에 N개의 파일럿 심벌들을 더 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 무선 단말은 버스트 모드 전송을 위한 명령들을 포함하는 다운링크 시그널링 채널을 수신하기 위한 제어 채널 수신기를 더 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 명령들은 코딩/변조 프리미티브(coding/modulation primitive) 및 상기 할당된 STC 서브블록 전송 주파수-시간 공간의 정의를 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 명령들은 레이트 제어 커맨드들을 더 포함하고, 상기 무선 단말은 상기 레이트 제어 커맨드들에 따라서 상기 코딩/변조 프리미티브를 변경하도록 구성된다.

일부 실시예들에서, 상기 무선 단말은 서빙 송신기로부터의 장기간 전력 강도를 측정하고 멀티레벨 점진적 코딩(multi-level progressive coding) 및 변조 피드 포워드 전송(modulation feed forward transmission)을 이용하여 코딩/변조를 설정하도록 더 구성된다.

일부 실시예들에서, 상기 제2 송신 체인은 상기 할당된 STC 서브블록 전송 주파수-시간 위치들이 버스트 모드 트래픽에 대해 할당된 상기 공유 OFDM 대역의 서브세트 내의 주파수에서 여기저기로 호핑하도록 상기 할당된 STC 서브블록 전송 주파수-시간 위치들을 정의하는 호핑 패턴 생성기를 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 무선 단말은 활동 및 대기 상태에서 기능하도록 구성되고, 상기 대기 상태에 진입할 때 시스템 액세스 채널 할당을 수신하기 위한 제어 채널 수신기를 더 포함하고, 상기 시스템 액세스 채널 할당은 시스템 액세스 채널로서 사용될 특정 서브캐리어들 및 OFDM 심벌들과 관련되고, 상기 무선 단말은 상기 대기 상태에 있는 동안에 파일럿 및 시스템 액세스 요구들을 송신하기 위해 상기 시스템 액세스 채널을 사용하도록 더 구성된다.

또 다른 태양에 따르면, 본 발명은 공유 OFDM 대역을 통하여 통신하기 위한 무선 단말을 제공하고, 이 무선 단말은 프레임을 포함하는 복수의 슬롯들로부터 선택된 랜덤하게 선택된 슬롯을 점유하는 OFDM 액세스 신호를 생성하도록 구성된 액세스 채널 송신 체인을 포함하고, 각각의 슬롯은 소정 블록의 OFDM 시간-주파수를 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 무선 단말은 페아노-힐베르트 평면 필링 곡선에 기초하여 상기 시그너처를 OFDM 캐리어들 상에 매핑하도록 더 구성된다.

일부 실시예들에서, 상기 시스템 액세스 채널은 스케줄링될 저 레이트 모드 및/또는 버스트 모드 용량에 대한 요구를 나타내는 적어도 하나의 상태를 포함하는 다르게 인코딩된 액세스 요구들을 송신하기 위해 사용된다.

일부 실시예들에서, 상기 무선 단말은 OFDM 주파수-시간에서 할당된 공간을 점유하는 버스트 모드 OFDM 전송을 생성하고 송신하기 위한 제2 송신 체인을 더 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 명령들은 코딩/변조 프리미티브 및 상기 할당된 STC 서브블록 전송 주파수-시간 위치들의 정의를 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 무선 단말은 서빙 기지국으로부터의 장기간 전력 강도를 측정하고 멀티레벨 점진적 코딩 및 변조 피드 포워드 전송을 이용하여 코딩/변조를 설정하도록 더 구성된다.

또 다른 태양에 따르면, 본 발명은 공유 OFDM 대역을 통하여 통신들을 수신하기 위한 네트워크 단말을 제공하고, 이 네트워크 단말은, 상기 공유 OFDM 대역의 제1 서브세트를 통하여 버스트 모드 OFDM 전송들을 수신하고 상기 공유 OFDM 대역의 제2 서브세트를 통하여 저 레이트 모드 OFDM 전송들을 수신하기 위한 수신기를 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 네트워크 단말은 상기 제1 서브세트로부터 다수의 무선 단말들의 버스트 모드 OFDM 전송들을 추출하고 상기 제2 서브세트로부터 다수의 무선 단말들의 저 레이트 모드 OFDM 전송들을 추출하도록 더 구성된다.

일부 실시예들에서, 상기 네트워크 단말은 무선 단말들이 그들의 저 레이트 모드 전송들을 송신하게 되어 있는 주파수-시간 위치들을 제어하기 위한 제어 채널 출력을 더 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 제어 채널은 각각의 무선 단말에게 저 레이트 모드 OFDM 전송을 위한 각각의 직교 호핑 패턴을 식별해준다.

일부 실시예들에서, 상기 네트워크 단말은 저 레이트 모드 OFDM 전송들을 송신하는 각각의 무선 단말에 대해 저 레이트 모드 OFDM 전송들의 품질을 결정하고 저 레이트 모드 OFDM 전송들을 송신하는 각각의 무선 단말에 대해 상기 저 레이트 모드 OFDM 전송들과 관련하여 전력 제어 신호들을 생성하도록 구성된 전력 제어 기능을 더 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 네트워크 단말은 각각의 대기 상태의 무선 단말에 대해 각각의 시스템 액세스 채널을 할당하고 제어 채널을 통하여 상기 각각의 시스템 액세스 채널의 식별자를 송신하도록 더 구성되고, 상기 네트워크 단말은 상기 대기 상태의 무선 단말들로부터의 용량 요구들을 확인하기 위해 상기 시스템 액세스 채널들을 모니터하도록 더 구성된다.

일부 실시예들에서, 상기 네트워크 단말은 상기 대기 상태의 무선 단말들에 대한 상기 시스템 액세스 채널들을 이용하여 타이밍 및 동기화를 유지하도록 더 구성된다.

일부 실시예들에서, 상기 용량 요구들은 버스트 모드 또는 저 레이트 모드 용량에 대한 요구들일 수 있다.

일부 실시예들에서, 상기 네트워크 단말은 어느 무선 단말들이 버스트 모드 OFDM 전송들을 송신할 것인지를 제어하기 위한 제어 채널 출력을 더 포함한다.

일부 실시예들에서, 제어 채널 출력은 각각의 무선 단말이 버스트 모드 OFDM 전송을 어느 주파수에서 송신할지와 상기 버스트 모드 OFDM 전송을 어느 시간에 송신할지를 식별해준다.

일부 실시예들에서, 상기 네트워크 단말은 상기 버스트 모드 전송에 대하여 적응적 레이트 제어(adaptive rate control)를 수행하도록 더 구성된다.

일부 실시예들에서, 상기 네트워크 단말은 랜덤 액세스 채널을 모니터하도록 구성되고, 상기 랜덤 액세스 채널은 복수의 슬롯들을 포함하고, 각각의 슬롯은 복수의 OFDM 심벌 인터벌들을 포함하고, 각각의 슬롯마다 복수 M개의 시그너처들을 포함하여 하나의 슬롯 동안에 M개의 액세스 시도들이 수신될 수 있고, 상기 슬롯들은 활동 상태의 무선 단말들의 전송들 위에 오버레이된다.

일부 실시예들에서, 상기 네트워크 단말은 상기 랜덤 액세스 채널 상에서 이용하기 위한 상기 시그너처들의 식별자를 송신하도록 더 구성된다.

일부 실시예들에서, 상기 네트워크 단말은 상기 랜덤 액세스 채널 상에서의 검출된 액세스 시도들에 기초하여 시스템 액세스를 승인(grant)하도록 더 구성된다.

또 다른 태양에 따르면, 본 발명은 각각의 무선 단말에 각각의 월시 코드가 할당된 복수의 무선 단말을 포함하고, 상기 무선 단말에 의해 생성된 각각의 사용자 데이터 요소(data element)가 다수의 OFDM 심벌들에 걸쳐서 시간적으로 확산된 각각의 서브캐리어 상에서 송신됨과 함께, 다수의 무선 단말들은 각각의 데이터 요소를 상기 동일한 서브캐리어 상에서 동시에 송신하는 시스템을 제공한다.

또 다른 태양에 따르면, 본 발명은 주어진 무선 단말에 대해 상기 무선 단말의 각각의 채널마다 적어도 하나의 월시 코드가 할당된 복수의 무선 단말을 포함하고, 임의의 무선 단말의 각각의 사용자 데이터 요소가 다수의 OFDM 서브캐리어들에 걸쳐서 주파수적으로 확산된 OFDM 심벌 서브대역 상에서 송신됨과 함께, 다수의 상기 무선 단말들은 상기 동일한 OFDM 심벌 서브대역 상에서 동시에 송신하는 시스템을 제공한다.

또 다른 태양에 따르면, 본 발명은 공유 OFDM 대역을 통하여 통신하는 방법으로서, 상기 OFDM 대역의 제1 주파수 대역에서 저 레이트 모드 OFDM 전송을 생성하고 송신하는 단계와; 상기 OFDM 대역의 제2 주파수 대역에서 버스트 모드 전송을 생성하고 송신하는 단계를 포함하고, 상기 제1 주파수 대역은 상기 제2 주파수 대역과 다른 방법을 제공한다.

일부 실시예들에서, 상기 방법은, 전력 제어 커맨드들을 수신하고 상기 전력 제어 커맨드들에 따라서 상기 저 레이트 모드 OFDM 전송의 송신 전력을 제어하는 단계와; 레이트 제어 커맨드들을 수신하고 상기 레이트 제어 커맨드들에 따라서 상기 버스트 모드 OFDM 전송의 전송 레이트를 제어하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 다른 양태들은 임의의 상기 요약된 무선 단말들 또는 기지국들에 의해 실행되는 송신/수신/제어 방법을 구현하도록 구성된 각각의 방법들을 제공한다.

본 발명의 다른 양태들은 일련의 임의의 상기 요약된 무선 단말들과 조합하여 일련의 임의의 상기 요약된 기지국들을 포함하는 각각의 시스템들을 제공한다.

본 발명의 다른 양태들은 임의의 상기 요약된 무선 단말들 또는 기지국들에 의해 실행되는 송신/수신/제어 방법을 실행하기 위한 명령들이 저장되어 있는 각각의 컴퓨터 판독 가능 매체를 제공한다.

본 발명의 다른 양태들 및 특징들은, 본 발명의 특정 실시예들에 대한 이하의 설명을 검토한 당업자에게는 명백할 것이다.

이제 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의해 제공된 OFDMA 시스템의 시스템도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공통 무선 채널 내의 시간-주파수 자원 할당의 예를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모드-1 업링크 신호를 생성하기 위해 사용될 수 있는 전송 신호 체인에 대한 블록도이다.
도 4는 단일 사용자의 모드-1 전송들에 대한 시간-주파수 도표의 예이다.
도 5는 다수 사용자들의 모드-1 전송들에 대한 시간-주파수 도표의 예이다.
도 6a 및 6b는 다수 사용자들의 모드-1 전송들에 대한 시간-주파수 도표의 또 다른 예이다.
도 7은 다수 사용자들의 모드-1 전송들이 STC 서브블록들보다는 직교 월시 코드들을 이용하여 분리됨과 함께, 주파수 차원에서 확산이 행해지는 예이다.
도 8은 다수 사용자들의 모드-1 전송들이 STC 서브블록들보다는 직교 월시 코드들을 이용하여 분리됨과 함께, 시간 차원에서 확산이 행해지는 예이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라서 RACH 슬롯들이 어떻게 정의되는지에 대한 예이다.
도 10a는 모드-1 주파수 공간에서 결합된 RACH 및 모드-1 채널들 양쪽 모두를 도시하는 송신기의 블록도이다.
도 10b는 도 10a의 송신기 설계와 유사하지만 서브블록들에 걸친 인코딩이 사용되는 송신기 설계의 다른 예이다.
도 11은 조인트 RACH 검출 및 업링크 동기화의 방법에 대한 흐름도이다.
도 12는 모드-2 동작의 예에 대한 OFDM 서브캐리어들의 할당을 도시하는 시간-주파수 도표의 예이다.
도 13은 모드-2 동작을 위한 송신기 예의 블록도이다.
도 14는 업링크 레이트 제어의 방법 예에 대한 흐름도이다.
도 15a는 모드-1 및 모드-2 신호들이 어떻게 결합되는지에 대한 예의 블록도이다.
도 15b는 모드-1 및 모드-2 신호들이 어떻게 결합되는지에 대한 주파수-시간에서의 예를 도시한다.

공통 무선 채널에서의 스팩트럼 효율성 및 높은 데이터 레이트 한계들이 증가되도록 다중 액세스 간섭을 저감시키기 위하여 업링크 다중-사용자 액세스를 위한 방법 및 장치가 제공된다. 여기에 개시된 방법 및 장치는 무선 통신 네트워크에서 사용될 수 있는 효과적인 업링크 다중-사용자 액세스 방식을 제공하도록 구성된 직교 주파수 분할 변조(OFDM)에 기초한다. 따라서, 여기서부터는 본 발명에 의해 제공된 OFDM 기반 업링크 다중-사용자 액세스를 간단히 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple-Access)로 호칭한다.

하기를 포함하는 전체 업링크 동작 설계가 제공된다:

업 링크 셋업;

다중 액세스 방식;

업링크 채널의 정의;

파일럿 구조;

동기화 전략;

코딩 변조 방식; 및

OFDMA 자원 할당 전략.

위에 소개된 요소들 중의 하나 또는 그 이상의 요소로부터 모든 요소까지의 임의의 서브조합을 특징으로 하는 본 발명의 실시예들이 구현될 수 있다고 예상된다.

OFDMA 의 기본 개념

이제 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의해 제공된 OFDMA 방식에 따라서 이루어진 시간-주파수 자원 할당의 예가 도시되어 있다.

OFDMA에서 사용된 변조 기법은 OFDM이다. OFDM은 데이터 세트가 OFDM 서브캐리어들의 세트에 매핑되는 디지털 변조 방법이다. 도 2에서의 각각의 원(그 중 하나(99)가 예로서 식별되어 있다)은 단일 OFDM 심벌 전송 기간 동안의 단일 서브캐리어의 전송을 나타낸다. 따라서, 도 2에서의 수평 축은 주파수를 나타내고, 수직 축은 시간을 나타내고, 시간은 페이지의 아래쪽으로 증가한다. 도시된 예에서는, OFDM 대역은 32개의 서브캐리어들을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 이것은 단지 예일 뿐이고 임의의 적당한 개수의 서브캐리어들이 사용될 수 있다는 것을 알아야 할 것이다. 그 개수는 1024개와 같이 상당히 클 수 있다. 그러나 서브캐리어들 각각과 관련된 실제 주파수 응답은 실질적으로 중첩한다는 점에서 이것은 간략화된 도면이다. 그러나, OFDM에서는, 각각의 서브캐리어에 변조된 데이터가 수신기에서 독립적으로 복원되도록 하기 위하여 각각의 서브캐리어의 주파수 응답은 각각의 다른 서브캐리어의 주파수 응답과 직교하도록 설계된다.

종래의 OFDM에서는, OFDM 심벌은 OFDM 채널을 정의하는 직교 서브캐리어들의 전체 세트 상에서의 동시 전송으로 이루어지는 것으로 정의된다는 점에 주목한다. OFDM 심벌은 단일 발신원(source)으로부터 행선지(destination)로 송신된다.

본 발명의 일 실시예에 의해 제공된 OFDMA 방식에 따르면, 전체 OFDM 대역 내에서 OFDM 전송 방식을 이용하여 공통 무선 채널(50)이 구현된다. 그러나, 전체 OFDM 대역을 단일 송신기에 전용 할당하기보다는, 주어진 심벌 기간 동안, OFDM 대역은 본 발명의 실시예들에 의해 제공된 2개의 상이한 OFDMA 모드들을 제공하도록 교환 가능하게(interchangeably) 사용될 수 있는 2개의 주파수 대역들(51, 53)로 분할된다. 이 2개의 상이한 OFDMA 모드들을 여기서는 일반적으로 각각 모드-1 및 모드-2로 호칭한다. 도면 범례에서, 모드-1용으로 사용되는 서브캐리어들은 일반적으로 60으로 표시되어 있고, 모드-2용으로 사용되는 서브캐리어들은 일반적으로 62로 표시되어 있다. 제1 주파수 대역(51)은 OFDM 대역(50)의 제1의 16개 서브캐리어들을 갖고, 제2 주파수 대역(53)은 OFDM 대역(50)의 제2의 16개 서브캐리어들을 갖는다. 모드-1 및 모드-2의 상세 사항에 대하여는 아래에서 개별적으로 더 설명하겠다. 모드-1은 바람직하게는 직교 코드 분리를 이용하여 동시에 다수 사용자들에게 저 레이트 회로 지향 접속성을 제공하기 위해 사용되는 한편, 모드-2는 보다 높은 레이트의 버스티(bursty) 패킷 접속성을 제공하기 위해 사용된다.

도 2는 시간에 따라서 변화하는 모드-1 및 모드-2에 대한 시간-주파수 자원 할당의 예를 도시한다. 심벌 기간 t_i 내지 t_i ₊₉ 동안, 제1 할당은 제1 주파수 대역(51)이 모드-2 트래픽에 할당되고 제2 주파수 대역(53)이 모드-1 트래픽에 할당된 것으로 도시되어 있다. 심벌 기간 t_i ₊₁₀, t_i ₊₁₁ 동안은, 전체 OFDM 대역(50)이 모드-1 트래픽에게 전용 할당된다. 마지막으로, 심벌 기간 t_i ₊₁₂이후 동안은, 제1 주파수 대역(51)이 모드-1 트래픽에 할당되고 제2 주파수 대역(53)이 모드-2 트래픽에 할당된다. 제1 및 제2 대역들(51, 53)의 사이즈가 시간에 따라 변하지 않는 것은 단지 이 예에서의 주파수 대역들이 서로 같기 때문임에 주목한다. 예를 들면, 10개의 서브캐리어들이 모드-1 트래픽에 할당되고 22개의 서브캐리어들이 모드-2 트래픽에 할당되었다면, 모드-1 트래픽과 모드-2 트래픽의 전환이 일어날 때, 2개의 대역들 간의 주파수의 경계점(55)이 이동할 것이다.

도시된 예에서, 주파수 대역들(51, 53) 간의 OFDM 대역(50)의 분할은 대역마다 16개의 서브캐리어로 같다. 일 실시예에서, 모드-1 및 모드-2에 대한 도 2에서의 예에 의해 도시된 시간-주파수 자원 할당(100)은 무선 네트워크에 걸쳐서 동일할 수 있고, 다수의 셀들에서 동일한 할당이 발생한다. 다른 실시예에서, (모드-1 및 모드-2에 대해 제공된) 시간-주파수 자원 할당은 셀에 따라(from cell to cell), 그리고 시간에 따라(from time to time) 변할 수 있다. 예를 들면, 네트워크 관리자 또는 개개의 기지국이 자원 할당을 동적으로 재구성할 수 있다. 즉, 모드-1 및 모드-2에 할당된 각각의 대역폭들은 같은 것으로 제한되지 않는다. 일부 실시예들에서, OFDM 대역(50)을 주파수 대역들(51, 53)로 분할하는 것은 정적인 것이다. 다른 실시예에서, OFDM 대역(50)을 주파수 대역들(51, 53) 사이에 분할하는 것은 무선 네트워크의 셀 내의 모드-1과 모드-2 간의 트래픽 부하 균형에 기초한다. 더욱이, 도시된 예에서는 2개의 주파수 대역들만이 도시되어 있지만, 모드-1 및 모드-2 트래픽 양쪽 모두에 대해 다수의 채널을 정의하기 위한 주파수 대역의 추가 분할이 있을 수 있다는 점에 주목한다. 모드-1 및 모드-2 할당 대역들의 서브대역들은 서로 다른 사용자들에 의해 동시에 송신하기 위해 사용된다.

OFDM 대역 내의 모드-1 및 모드-2의 주파수 호핑(frequency hopping)은 시간 및 주파수 차원 양쪽 모두에서의 깊은 페이드(deep fades)와 대항하는 데 도움을 주고, 아울러 트래픽 부하 및 전체 트래픽 컨디션에 기초하여 모드-1 및 모드-2의 추가적인 적응적 채널 자원 할당을 허용하도록 의도되어 있다.

더욱이, 모드-1 및 모드-2의 주파수 호핑은 무선 네트워크에 걸쳐서 그리고 단일 셀 내의 시간에 걸쳐서 동일한 모드-1 및 모드-2 분할의 필요성을 저감시킨다. 그 결과 UE 트래픽 분포에 의해 결정되는 바와 같이 무선 네트워크의 서로 다른 영역들에서 모드-1 또는 모드-2의 어느 한쪽이 우세할 수 있다(즉, 더 많은 대역폭이 할당될 수 있다). 사실상, 2개의 OFDMA 모드들인 모드-1 및 모드-2의 하나 또는 양쪽 모두가 주어진 순간에 무선 네트워크의 모든 영역들에서 존재하지 않을 수 있다. 그러나, 모드-1은 무선 네트워크 동작을 유지하기 위해 사용되는 저 레이트 시그널링 채널들을 더욱 용이하게 지원하기 때문에, 모드-1은 무선 네트워크에서 항상 존재하는 것이 바람직하다.

모드-1 및 모드-2 동작 양쪽 모두에 대하여, 주어진 심벌 기간 동안에, 해당 기간 동안의 각각의 특정 UE의 동작 모드 및 해당 기간 동안의 매핑 패턴에 기초하여 서로 다른 UE들로부터의 동시(그러나 반드시 동기일 필요는 없음) 전송들이 주파수 대역들(51, 53) 중 하나 또는 양쪽 모두에 매핑된다.

일단 주어진 사용자에게 주파수 대역 및 동작 모드가 할당되면, 실제로 데이터를 대역에 매핑하기 위한 다수의 서로 다른 방법들이 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 매핑 패턴은 시간-주파수 차원에서 시공간 코딩된 서브블록들(STC-SB: Space-Time Coded Sub-Blocks)의 각각의 세트를 정의한다. STC-SB는 시간 및 주파수 차원들 양쪽 모두를 갖는 무선 채널에의 데이터의 매핑이다. 즉, 단일 STC-SB는 다수의 서브캐리어들 및 다수의 심벌 기간들에 걸쳐 있다(span).

단일 STC-SB(80)의 예가 도 2에 도시되어 있다. STC-SB는 주파수 차원에서 제한된 개수(도시된 예에서는 10개)의 연속 OFDM 서브캐리어들을 포함하고 시간 차원에서 하나 이상의 OFDM 심벌 기간들(도시된 예에서는 2개)을 포함한다.

코히어런트 검출을 지원하기 위하여, STC-SB들에 파일럿 심벌들이 포함된다. 예를 들면, STC-SB(80)는 그 주파수 차원의 각 끝에 2개의 파일럿 심벌들(82)을 갖고 이 파일럿 심벌들 간의 대역폭에 걸친 주파수에서의 보간(interpolation)을 가능케 한다. 나머지 서브캐리어들은 데이터용으로 사용된다. STC-SB의 최대 사이즈는 전형적으로 주파수 코히어런스 대역폭에 의해 제한된다. 코히어런스 대역폭보다 더 많이 분리된 파일럿들 간의 보간은 유효 채널 추정치를 산출하지 않을 것이다. 이것은 수신기들이 간단한 채널 추정 방법들을 이용하는 것을 가능케 한다.

주파수 코히어런스 대역폭은 전형적으로 주파수 대역들(51 및 53)의 대응하는 대역폭들보다 작다는 것에 주목해야 한다. 따라서 각각의 주파수 대역(51 및 53)은 유리하게 더욱 세분할(sub-divide)될 수 있어서 다수의 STC-SB들이 주파수 영역에서 중첩하지 않고 동시에 각각의 주파수 대역(51 및 53) 내에 송신될 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, STC 서브블록은 OFDMA에 의해 제공된 최소 업링크 전송 단위로 간주될 수 있다. STC-SB는 또한 시간-주파수 호핑 단위로서 사용될 수도 있다. OFDMA는 동시에 송신된 STC-SB들 모두를 동일 UE에 속하도록 강제하는 제약이 없기 때문에 다중-사용자 액세스에 상당히 용이하게 적용된다. 이하의 설명에서는, STC 서브블록이 모드-1 및 모드-2 동작 양쪽 모두에 대한 최소 업링크 전송 단위인 것으로 가정한다. 그러나, 일단 각각의 대역들이 정의되면, 모드-1 및 모드-2에 대한 다른 데이터 매핑 방법들이 사용될 수 있다는 것을 알아야 할 것이다.

업링크 송신 전력 측정을 지원하기 위하여, 일부 실시예들에서는 각각의 UE로부터의 파일럿들은 코딩된 시퀀스로부터 생성되고 전력 증대(power boost)된다. 셀내 사용자들의 파일럿 심벌 위치들은 바람직하게는 주파수 방향으로 또는 시간 방향으로 서로로부터 오프셋된다. 이 파일럿 채널 구현에서는 프리앰블이 필요하지 않다.

도 2의 주파수 대역(50) 내에서는, 서로 다른 UE들로부터의 STC-SB들이 모드-1 및 모드-2 동작 양쪽 모두에 대해 동일 셀/섹터 내에서 시간에서 또는 주파수에서 중첩하지 않도록 매핑이 행해진다. 이것은 셀내 간섭을 상당히 저감시키는 효과를 갖는다. 더욱이, 일부 실시예들에서는, 시간-주파수 다이버시티를 또한 제공하는 직교 매핑 패턴들이 각 사용자에 대해 사용된다. 모드-1에 대한 상세 설명과 관련하여 모드-1 또는 모드-2 전송들을 위해 사용될 수 있는 직교 호핑(매핑) 패턴들에 대해 상술하는 논의가 아래에서 더 제공된다. 셀내 간섭 및 셀간 간섭 양쪽 모두를 저감시키는 직교 호핑 패턴들에 대하여 설명한다.

셀 특정 커버링 코드

일부 실시예들에서는, STC-SB 매핑(호핑)이 수행되기 전에 특정 셀 내의 모든 UE들로부터의 전송들에 셀 특정 커버링 코드가 적용된다. 만일 셀 특정 확산 코드들이 전체 무선 네트워크에 걸쳐서 사용된다면, 그 결과 모든 셀마다 동일 세트의 월시 코드들을 사용할 수 있게 된다. 위에서 지적한 바와 같이, 직교 호핑(매핑) 패턴들은 이런 목적으로도 사용되고 이에 대해서는 아래에서 더 설명하겠다.

주파수 영역 확산의 이점은 주파수 영역에서의 간섭 완화 및 최적/부최적 MAP(optimum/sub-optimum Maximum a posteriori probability) 수신기의 간단한 구현 및/또는 성능을 상당히 증가시키는 주파수 영역에서의 다중-사용자 검출이다.

MIMO 동작 모드

각종 사용자 구성들을 이용한 OFDMA가 사용될 수 있다. 가장 간단한 실시예는 각각의 UE가 하나의 안테나를 갖고 각각의 기지국이 하나의 안테나(섹터화되었다면 섹터마다 하나의 안테나)를 갖는 것이다. 다른 실시예에서는, 단일 송신 안테나 및 다수 수신 안테나를 갖는 SIMO(단일 입력, 다수 출력) 방식이 사용된다. 또 다른 실시예에서는, 다수 송신 안테나 및 다수 수신 안테나를 특징으로 하는 MIMO(다수 입력, 다수 출력) 방식이 사용된다. 또 다른 실시예에서는, MISO(다수 입력, 단일 출력) 구성이 사용된다. 또 다른 실시예에서는, 모드-1 및 모드-2 전송들에 대해 사용된 안테나 구성이 서로 다르다. 예를 들면, 전력을 절약하기 위하여 UE가 모드-1에 대해서는 SIMO를 적용하고 모드-2에 대해서는 MIMO를 적용한다.

2개의 안테나 MIMO 전송을 지원하기 위하여 STC-SB는 시간 영역에서 적어도 2개의 OFDM 연속 심벌들을 포함해야 한다. 보다 일반적으로, N×M 시스템에서는, STC-SB 내에 적어도 N개의 OFDM 연속 심벌들이 있어야 한다. STC-SB 내의 연속 OFDM 서브캐리어들의 개수는 다시 공통 무선 채널의 주파수 코히어런스 대역폭에 의해 결정될 수 있다.

전송 모드

위에서 지적한 바와 같이, 업링크 전송은 2개의 모드들로 분류된다. 모드-1은 실시간 서비스, 업링크 시그널링 및 간단한 메시징을 지원하기 위해 고정 데이터 레이트를 갖는 사용자 전용 채널들의 제공을 지원한다. 모드-2는 고속 데이터 버스트들의 전송을 지원한다. 이들 2개의 모드간에 시간-주파수 자원을 분할하는 것은 바람직하게는 무선 네트워크에서의 2개의 모드간의 트래픽 부하 균형에 기초한다.

모드 -1 설명

위에서 논한 바와 같이, 모드-1 동작은 전체 OFDM 대역의 주파수 대역 내에서 일어난다. 이하의 설명은 주어진 순간에 모드-1 대역이 할당될 때 모드-1 대역의 동작에 대한 것이다. 앞에서 지적한 바와 같이, 이 대역에는 정적으로 또는 동적으로 고정 또는 가변 사이즈가 할당될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 모드-1은 사용자마다 수 개의 동시 송신된 (병렬) 전송 채널들을 지원하도록 설계된다. 이들 동시 송신된 병렬 전송 채널들 중 하나 또는 그 이상이 대역폭 요건에 따라서 활동 상태의 UE마다 할당될 수 있다. 이들 전송 채널들은 (음성과 같은) 실시간 서비스, 업링크 시그널링 및 간단한 메시징을 지원하기 위해 대응하는 데이터 레이트들을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 대응하는 데이터 레이트들은 전력 제어 및 적응적 변조를 이용함으로써 유지된다.

보다 구체적으로, 모드-1은 고정 레이트 회로 데이터, 저 지연 회로 데이터 또는 고속 패킷 데이터를 운반하는 UE마다의 병렬 전송 채널들을 제공하기 위해 개방 또는 폐쇄 전력 제어 루프에서 동작한다.

UE마다의 토대로(on a per UE basis), 모드-1 신호들은 단일 UE에 속하는 전송 채널들을 분리시키기 위해 사용되는 하나 또는 그 이상의 직교 확산 코드들을 포함한다. 따라서, 모드-1에 대한 변조 기법은 "멀티코드(MC)-OFDMA"로 불릴 수 있다. 단일 UE는 코드 분리된 전송 채널들을 동기적으로 송신할 수 있기 때문에 코드 분리된 전송 채널들의 직교성은 무선 채널을 통하여 보증된다.

멀티코드-OFDMA(MC-OFDMA)는 OFDMA에 의해 생성된 "주파수 및 시간 분할"의 위에 코드 다중화를 도입한다.

다수의 병렬 전송 채널들은 네트워크 유지관리를 위해 필요한 시그널링 채널들일 수 있고 혹은 실시간 서비스를 필요로 하는 음성 채널들일 수 있다. 업링크에 포함될 수 있는 각종 시그널링 채널들의 예들이 아래에서 더 제공된다.

도 3을 참조하면, 단일 UE에 대한 모드-1 업링크 신호를 생성하기 위해 사용될 수 있는 전송 신호 체인(200)의 개략도가 도시되어 있다. 전송 신호 체인(200)은 적절히 구성된 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어의 조합을 이용하여 구현될 수도 있음을 알아야 할 것이다.

전송 신호 체인(200)은 다수의 병렬 전송 채널들 TC₁(100), TC₂(200), ..., TC_N(110)를 포함한다. 채널의 개수는 시스템 설계 및 대역폭 고려 사항들에 의해 지정된다. 최소한, 모드-1에서 동작하기를 원하는 사용자는 적어도 하나의 그러한 전송 채널을 필요로 할 것이다. 각각의 전송 채널 TC₁(100), TC₂(200), ..., TC_N(110)은 각각의 직교 코드 확산 기능(120, 122, ..., 130)에 직렬로 결합된다. 확산 기능들(120, 122, ..., 130) 각각의 출력은 그렇게 확산된 시퀀스들을 합산하는 가산기(35)에 결합된다. 가산기(35)의 출력은 파일럿 및 시공간(ST) 인코더(30)에 결합되고, 이 파일럿 및 시공간 인코더(30)는 2개의 병렬 출력을 호핑 패턴 생성기들(HPG)(31 및 32)에 각각 제공한다. 호핑 패턴들은 2개의 안테나에 대해 동일하다. HPG들(31 및 32)은 각각 IFFT(고속 푸리에 역변환) 기능들(33, 34)에 결합되고 이 IFFT 기능들(33, 34)은 대응하는 안테나들(21 및 22)에 접속되는 출력들을 갖는다. 호핑이 없는 실시예들에서는 HPG들(31, 32)이 생략될 것이다.

동작 시에 각각의 전송 채널(100, 102, ..., 110)은 변조된 데이터 심벌들을 한 번에 하나씩 각각의 직교 코드 확산 기능(120, 122, ..., 130)에 전달한다. 예를 들면, 주어진 순간에 도 3에 도시된 바와 같이, 전송 채널들(100, 102, ..., 110)은 각각의 심벌들(S₁, S₂, .., S_N)을 대응하는 직교 코드 확산 기능(120, 122, ..., 130)에 제공하는 것으로 도시되어 있다. 각각의 변조된 데이터 심벌을 변조하기 위해 사용되는 변조 기법은 예를 들면 QAM, 16 QAM 또는 64 QAM일 수 있다. 더욱이, 전송 채널들이 동일한 심벌 변조 기법을 사용해야 할 필요가 없다.

각각의 직교 확산 기능(120, 122, ..., 130)은 전송 채널로부터 수신된 각각의 심벌을 각각의 직교 코드의 다수의 칩들과 곱한다. 바람직한 실시예에서, 이 직교 코드들은 길이 L=16의 월시 코드들이고 그에 따라서 각각의 전송 채널은 확산 후에 16개의 칩을 생성한다. 다른 사이즈의 월시 코드들, 및 다른 타입의 직교 코드들이 사용될 수 있음을 알아야 할 것이다.

각각의 직교 코드 확산기로부터의 대응하는 칩들은 가산기(35)를 이용하여 합산된다. 가산기(35)의 출력은 L개 칩들의 시퀀스이고, 각각의 칩은 각각의 전송 채널에 대한 정보를 포함한다. 가산기(35)의 출력은 파일럿 및 ST(시공간)-인코더(30)에 제공된다. 다수의 송신 안테나를 갖는 실시예들에서, 파일럿 및 ST 인코더(30)는 2개의 역할을 갖는다. 우선, 2개의 안테나 시스템(또는 N개의 안테나 시스템)에서, 그것은 칩들의 시퀀스를 처리하여, 2개(N개)의 심벌 기간들 동안에 각각의 안테나 상에서의 전송을 위해 하나씩, 2개(N개)의 시퀀스의 칩들을 생성한다. 일 실시예에서, 이 처리는 STBC이다. 2개(N개)의 시퀀스를 생성하는 다른 메커니즘들이 사용될 수 있음은 물론이다. 예를 들면 S.M. Alamouti의 "A Simple Transmit Diversity Technique for Wireless Comminications"(IEEE J. Select. Areas Commun., 제16권, 제8호, 1451-1458 페이지, 1998년 10월호), 및 V. Tarokh, H. Jafarkhani, 및 A.R. Calderbank의 "Space-time Block Codes from Orthogonal Designs"(IEEE Trans. Inform. Theory, 1999년 7월호)를 참조한다. 예를 들면, 16개 칩 신호는 시공간 인코더에 의해 처리되어, 각각의 안테나마다 하나씩, 2개의 8×2 STC 서브블록들을 생성할 수 있다. 다른 기능은 L개의 합성 칩들로부터 생성된 STC-SB의 양쪽에 UE 특정 파일럿 심벌들을 생성하여 부가하는 것이다. 이 결과 파일럿 심벌들(140) 및 STC 심벌들(142)을 갖고 일반적으로 16으로 예시된 10×2 블록이 각각의 안테나마다 생성된다. 각각의 안테나마다, 이것은 각각의 HPG(31, 32)에 전달된다. HPG들(31, 32)은 모드-1 FFT 대역폭의 어느 서브대역이 그 특정 전송을 위해 사용될 것인지를 결정하고, IFFT 기능들(33, 34)은 주파수 대 시간 변환을 수행한다.

임의의 주어진 순간에 HPG들(31 및 32)은 그들이 수신한 STC-SB들을 모드-1 전송을 위해 현재 사용되고 있는 모드-1 OFDM 대역의 서브대역에 매핑한다. 모드-1 전송에서, 호핑 패턴들은 셀/섹터 내의 단일 UE에 고유하고 의사 랜덤(pseudo-random)일 수 있다. 각각의 사용자의 매핑은 바람직하게는 시간-주파수 다이버시티를 달성하기 위하여 랜덤 호핑 패턴을 이용하여 시간-주파수 차원에 걸쳐서 확산된다. 호핑 단위는 바람직하게는 STC 서브블록이다. 호핑 패턴들에 대해서는 아래에서 더욱 상세히 논의한다.

고속 이동성 및 노매딕 전개(nomadic deployment) 시나리오 양쪽 모두에 대하여 최적화된 MC-OFDMA 사용자 매핑 설계가 제공된다. 서브대역 매핑은 채널 전파 특성에 의해 지정된다.

도 4는 사용자의 모드-1 신호의 시간 및 주파수에서의 전송의 예를 제공한다. 이번에도, 수평축은 주파수를 나타내고 수직축은 시간을 나타낸다. 이 예에서, 모드-1 주파수 대역은 3개의 서브대역으로 분할되고, 이 3개의 서브 대역들 각각은 도 3의 서브블록(16)의 형태로 STC 서브블록을 운반하도록 사이즈가 정해진다. 모드-1 대역은 또한 이 예에서 SACH 서브캐리어들(131, 133)을 포함한다. 이들에 대해서는 아래에서 더 설명한다. 각각의 심벌 기간 동안, 사용자는 이 3개의 서브대역 중 하나에서 송신하고, 사용되는 서브대역은 여기저기로 호핑(hops around)한다는 것을 알 수 있다. 따라서, 도시된 심벌 기간들 t₁, ..., t₉ 동안에, 사용자는 순차적으로 서브대역들(130, 134, 132, 130, 134, 132, 130, 134, 132) 각각에서 STC 서브블록을 송신한다.

서브대역들 각각은 모드-1 전송을 위한 채널을 정의한다. 바람직하게는, 섹터 내의 2명의 사용자에게 동시에 동일 채널이 할당되지 않는다. 따라서, 도 4의 예에서, 사용자의 모드-1 전송에 의해 점유되지 않은 시간 및 주파수 위치들에서는, 다른 사용자의 모드-1 전송들이 송신된다. 이런 방식으로, 사용자들은 셀 내에서 주파수에서 분리된다. 다른 실시예에서, 사용자들 간에 매우 양호한 동기화가 달성될 수 있다면, 사용자들이 서로 다른 직교 확산 코드들을 사용하는 한, 사용자들에게 중첩하는 대역들이 할당될 수 있다.

그러한 MC-OFDMA 기반 모드-1 링크는 음성과 같은 저지연(low delay) 및 고정 데이터 레이트 회로 데이터, 간단한 메시지 및 시그널링과 아울러 고속 패킷 데이터 서비스를 지원할 수 있다. 시뮬레이션에서, MC-OFDMA는 CDMA를 이용하는 3G 무선 시스템보다 5-10배의 스펙트럼 효율성을 갖는 것으로 확인되었다. 게다가, 시뮬레이트된 MC-OFDMA 시스템은 또한 시스템 용량 및 업링크 데이터 레이트에서 각각 CDMA를 이용하는 3G 무선 시스템보다 한 자리수 더 큰 크기의 증가를 제공하는 것으로 확인되었다. 이 결과들은 모든 구현이 그처럼 효과적일 것이라는 것을 의미하지는 않는다.

도 3의 전송 채널들은 바람직하게는 채널 코딩(도시되지 않음)을 포함한다. 채널 코딩 블록 스팬(span)은 바람직하게는 다이버시티 이득 및 셀간 간섭 평균화를 달성하기 위해 한 사용자에 대해 수 개의 호핑을 커버한다.

도 5는 모드-1 대역이 어떻게 점유될 수 있는지에 대한 다른 예이다. 이 예는 수직축에 시간을 나타내고, 수평축에 STC 서브블록들을 나타낸다. 사용자 1에 할당된 STC 서브블록들은 일반적으로 182로 표시되고, 사용자 2에 대해서는 183으로 표시되고, 사용자 3에 대해서는 184로 표시된다. 이 경우, 이 3명의 사용자에게 동일 전송 레이트 R이 할당되고, 따라서 이들 3명의 사용자에 대한 STC 서브블록들의 분포는 사용자마다 동일 개수의 서브블록들을 할당한다. 후술되는 동기 2차 합동 코드들(synchronous quadratic congruence codes)을 사용하여 특정 호핑 패턴들이 생성되었다는 것에 주목한다.

MC-OFDMA 시스템에서, 코드 분할은 동일 STC 서브블록에서의 단일 UE의 데이터의 동시 전송을 위하여 사용된다. 각각의 STC 서브블록은 섹터 내의 단일 사용자에게만 독점적으로(exclusively) 할당되기 때문에, 각각의 STC 서브블록에서 사용자간 간섭은 없지만, 페이딩 채널에 의해 야기되는 직교성의 손실로 인해, 사용자 내부 자체 간섭(intra-user self-interference)(코드간 간섭)은 존재한다. MC-OFDMA는, 직교 코드들의 정확한 동기 특성으로 인해, 업링크에서 직교 확산 코드들을 적절히 이용하여 자체 간섭을 줄일 수 있고, MC-OFDMA 시스템은 또한, 모든 월시 코드들이 동일 전파 채널을 통하여 송신되기 때문에, 낮은 복잡성의 채널 추정 및 간단한 선형 멀티코드 채널 검출을 가능하게 한다.

적응적 ( Adaptive ) SF MC - CDMA

전송 채널들 각각에서의 확산 계수는 가변적일 수 있고 바람직하게는 트래픽 부하 및 채널 컨디션에 따라서 설정된다. 확산된 후에, 하나의 심벌은 K개 심벌로 표현된다. 이 K의 수는 "확산 계수"(spreading factor)로서 정의된다. K개 심벌들은 OFDM 시스템에서 K개 서브캐리어들을 취할 것이라는 점에 주목하자. 확산 계수의 변경은 확산 코드에 의해 커버된 STC 서브블록 단위들의 매핑을 변경함으로써 실현된다.

따라서, 일부 실시예들에서, 확산 계수는 특정 UE에 대한 트래픽 부하 및 채널 컨디션에 따라서 기지국의 스케줄러에 의해 제어된다. 기지국은 보다 높은 보호 및 보다 높은 데이터 레이트를 필요로 하는 회로 데이터 채널에 2 이상의 월시 채널을 할당할 수 있다. 모드-1에서, 신호는 전력 제어된다. 즉, 각각의 월시 채널에 의해 운반될 수 있는 데이터 부하는 고정된다. 그러므로, 하나의 특정 사용자에게 월시 코드들이 많을수록, 데이터 레이트는 높아진다. 게다가, 주어진 사용자에 의해 사용되는 코드 레이트가 낮을수록 보호는 더 나아질 것이다.

이제 도 6a 및 6b를 참조하여 모드-1 대역폭이 어떻게 할당되는지에 대한 2개의 또 다른 예들을 설명하겠다. 도 6a는 2명의 사용자가 있는 시스템에서 호핑이 어떻게 일어날 수 있는지를 도시한다. 여기서, 제1 사용자인 사용자 #1에게는 레이트 R이 할당되고, 제2 사용자인 사용자 #2에게는 레이트 2R이 할당되어 있다. 이것은 제1 사용자에게 할당되는 것보다 제2 사용자에게 할당되는 STC 서브블록들이 2배로 많을 필요가 있다는 것을 의미한다. 사용자 #1에게 할당된 서브블록들은 일반적으로 180'으로 표시되고 사용자 #2에게 할당된 서브블록들은 일반적으로 181'로 표시되어 있다. 사용자 #1에게 할당된 것보다 사용자 #2에게 할당된 서브블록들이 2배로 많이 있다는 것을 알 수 있다.

도 6b에 도시된 또 다른 예에서는, 4명의 사용자가 있고, 사용자 #1에게는 레이트 R이 할당되고, 사용자 #2에게는 레이트 R이 할당되고, 사용자 #3에게는 레이트 R/2가 할당되고, 사용자 #4에게는 레이트 R/2가 할당되어 있다. 사용자 #1에게 할당된 이 서브블록들은 일반적으로 185로 표시되고, 사용자 #2에 대해서는 186으로 표시되고, 사용자 #3에 대해서는 187로 표시되고, 사용자 4에 대해서는 188로 표시되어 있다. 사용자 #1 및 #2에게는 사용자 #3 및 #4보다 2배로 많은 블록들이 할당되어 있다는 것을 알 수 있다. 모든 STC 전송 기간마다 사용자 #1 및 #2 각각에 대해 하나의 서브블록을 포함하는 반면, 하나 걸러 하나마다의(every second) STC 전송 기간만이 사용자 #3 및 #4 각각에 대해 하나의 서브블록을 포함한다.

전력 제어( Power Controlled ) MC - OFDMA

모드-1 동작은 저속(slow) 트래픽 채널의 전송을 위하여 이용된다. 일부 실시예들에서는, 후술되는 RACH에 대해 동일 대역이 사용된다. 일부 실시예들에서, 저속 트래픽 채널은 개루프(open-loop) 전력 제어 MC-OFDMA 기술을 적용한다. RACH에 대한 설명과 함께 아래에서 전력 제어 해법의 예를 제시한다.

시스템 액세스 채널( SACH )

일부 실시예들에서, 기지국과 UE 양쪽 모두에서 MAC 상태 천이를 위하여 기지국에게 신호하기 위해 고속(quick) 업링크 페이징 채널로서 사용하기 위한 시스템 액세스 채널이 제공된다. 시스템에 액세스한, 즉 파워 온 상태에 있는 UE는, 대기 상태에서는 모드-1 또는 모드-2의 어느 것으로도 송신하지 않는다. 바람직하게는, SACH 시그널링은 2가지 상태, 즉 활동(active) 상태와 비활동(not-active) 상태를 갖는다. SACH 신호는 모든 비활동 상태의 UE들로부터 주기적으로 송신되어 기지국이 UE 타이밍을 추적하고 UE 비활동 모드 동안에 동기화를 유지하는 것을 가능케 한다.

일 실시예에서, 주어진 사용자에 대한 SACH는 어떤 특정한 주기적 OFDM 심벌들 동안에 할당된 2개 이상의 서브캐리어들이다. 바람직하게는, 이 서브캐리어들 중 하나는 파일럿 채널로써 인코딩되고, 나머지 서브캐리어들은 사용자가 스케줄링될 모드-1 및/또는 모드-2 용량을 요구하고 있음을 나타낼 적어도 하나의 상태를 포함하는 다르게(differentially) 인코딩된 액세스 요구들을 포함한다. 대기 상태의 사용자들에게만 SACH 채널이 할당된다. 일단 사용자가 활동 상태가 되면, SACH는 할당 해제(deallocate)되고 다른 사용자에게 할당 가능하게 된다. 기지국은 모든 SACH 채널들을 모니터하고, 그에 따라서 스케줄링을 수행하고, 대기 상태 동안에 타이밍 및 동기화를 유지할 수 있다.

도 4의 예에서는, 2개의 SACH 채널들(131, 133)이 도시되어 있다. 각각의 SACH(131, 133)는 3개 걸러 하나의(every fourth) OFDM 심벌 기간마다 한 쌍의 인접한 서브캐리어들을 점유한다. SACH 채널용으로 할당된 서브캐리어들은 도 4에 도시된 바와 같이 주파수 방향으로 있거나 또는 시간 방향으로 있을 수 있다.

바람직하게는, 도 4의 예에서와 같이, SACH 서브캐리어들은 셀 내의 임의의 사용자들의 모드-1 전송들과 중첩하지 않도록 할당된다. 일단 복수의 SACH 채널들이 정의되면, 이것들은 예를 들면 페이징 채널을 이용하여 셀 내의 UE들에게 할당될 수 있다. 만일 활동 상태의 UE에 대한 다운링크 트래픽이 없고 또한 얼마간의 시간 기간 동안 해당 UE로부터의 업링크 전송 요구도 없다면, 전형적으로 기지국은 해당 UE에 대한 전용 업링크 채널을 턴 오프하고 동시에 그것에 SACH 채널을 할당한다. 그 후 UE는 기지국으로부터 수신된 시그널링에 따라서 활동 상태에서 대기 상태로 천이한다. 그 후 UE는 업링크 전송을 개시하기를 원할 경우 그것의 전용 SACH를 이용하여 기지국에게 통지한다. 결국, 기지국은 UE가 얼마간의 시간 기간 동안 침묵을 유지할 경우 UE에게 대기 상태에서 유휴 상태(idle state)로 천이하라고 통지할 것이다. 일단 사용자가 유휴 상태에 있게 되면, 그 사용자는 다시 업링크 시스템에 액세스하기 위하여 후술되는 RACH를 사용해야 할 것이다.

업링크 시그널링 채널

바람직하게는, 네트워크 동작을 지원하기 위한 병렬 저지연 회로 데이터 시그널링 채널들의 세트가 모드-1 전송에서 제공된다. 이들 시그널링 채널의 정의는 다음과 같다.

1) DL 채널 컨디션(CQI/CLI) 피드백 - 기지국이 다중-사용자 스케줄링 및 적응적 코딩 변조 및 MIMO 모드 적응을 수행하도록 하기 위한 쇼트 블록 코딩된 다운 링크 채널 품질 표시자 및 MIMO 채널 표시자. 바람직하게는, 이 채널에 대해 2개의 데이터 레이트, 즉 고속 적응을 위한 고 데이터 레이트 및 저속 적응을 위한 저 데이터 레이트가 정의된다.

2) DL ACK/NAK 시그널링 - 다운 링크 패킷의 성공적/실패 수신의 확인(acknowledgement)을 나타내기 위한 확산 시그널링.

3) 업링크 버퍼 상태(버퍼 풀(buffer full)) - 기지국이 업링크 모드-2 데이터 버스트를 스케줄링하도록 허용하기 위한 UE 업링크 데이터 버퍼링 컨디션에 대한 쇼트 블록 코딩된 표시자. 모드-2에 대한 추가적인 상세 설명은 아래에서 제공된다.

4) 업링크 송신 전력 마진 - 기지국이 업링크 모드-2 데이터 버스트를 스케줄링하도록 허용하기 위한 UE 업링크 송신 전력 헤드 룸(head room)에 대한 쇼트 블록 코딩된 표시자.

5) 업링크 레이트 표시자 - 기지국 수신기 복조 및 디코딩을 위한 모드-1 및 모드-2 트래픽 데이터 채널 레이트 표시에 대한 쇼트 블록 코딩된 표시자. 모드-1에서, 이 레이트 표시는 UE 자율 스케줄링을 지원하기 위해 사용될 수 있다. 모드-2에서, 이 채널은 또한 UE MAC 식별을 표시하기 위해 사용될 수 있다.

업링크 트래픽 채널

앞에서 지적한 바와 같이, 2가지 타입의 업링크 트래픽 채널이 다음과 같이 정의된다.

고정 데이터 레이트 전용 트래픽 채널(모드-1)

이 모드-1 타입의 채널은 실시간 서비스, 대표적으로 음성을 지원하기 위해 고정 데이터 레이트를 갖는 사용자 전용 채널용으로 설계된다. 이 채널은 전력 제어되는데, 바람직하게는 기본 동작을 지원하기 위해 개루프 전력 제어가 적용되고, 선택적으로 폐루프 전력 제어가 적용될 수도 있다.

다수의 업링크 사용자들 사이에 STC 서브블록의 중첩하지 않는 할당은 사용자 셀내 간섭을 피할 수 있다. 서로 다른 사용자들에게 할당하기 위한 직교 호핑 패턴을 설계하는 것이 보다 바람직하다. 예를 들면 동기 2차 합동 코드들 y_k = QCS(a, α, β, k, p)는 다음과 같이 사용될 수 있다.

그러한 호핑 패턴은 셀내 사용자들의 제어에 사용될 수 있다. 셀간 사용자들에 대해서는, 셀간 사용자 호핑의 제어를 위하여 다음의 비동기 2차 합동 코드들이 사용될 수 있다.

OFDM에서의 시간-주파수 단위의 산발적인 할당(sporadic assignment)은 PARR(피크 대 평균 전력비: Peak-to-Average Power Ratio) 저감을 돕는다.

모드-1 전송에서는, 각각의 STC 블록에서, 각각의 사용자마다 하나/수 개의 STC 서브블록만이 송신이 허용되도록 랜덤 호핑 패턴을 배열하는 것이 보다 바람직하다. 이 경우, 각각의 사용자마다 각각의 OFDM 심벌에 대해 서브대역의 소부분(small fraction)만이 송신되고, 이것은 UE 송신 전력 효율성을 증가시키기 위해 H-무한 기반 톤 주입 방법(H-infinity based tone injection method) 또는 콘스털레이션 정형 방법(constellation shaping method) 등과 같은 수 개의 PARR 저감 기법이 사용되는 것을 가능케 한다.

도 6의 호핑 패턴은 이 방법을 사용하여 생성되었다.

업링크 전력 제어

모드-1 트래픽 채널의 전력 제어는 개루프 전력 제어일 수 있다. 일 실시예에서 전력 제어는 다음과 같이 달성된다.

1. UE는 장기간 추정된 DL C/I 측정치 및 RACH 시그너처 확산 계수에 반비례하는 전력으로 RACH(아래에서 상세히 설명함)를 송신한다(보다 일반적으로, 추정치가 감소할 때 RACH 전력은 증가한다).

2. 기지국은 UE로부터의 RACH의 전력을 측정하고 송신 전력을 증가/불변/감소시키기 위한 전력 제어 커맨드를 UE에게 역송신한다 - 이 전력 제어 전송은 또한 확인 응답(acknowledgement)으로서 해석될 수 있고, 확인 응답의 부재시에, 다른 액세스 시도는 증가된 전력으로 행해진다.

3. UE는 전용 저속 트래픽 채널을 통하여 전력 제어 커맨드에 기초하여 조정된 RACH의 전력에 기초한 전력으로 업링크 전송을 시작한다.

4. 기지국은 특정 UE로부터의 프레임 오류율에 기초하여 업링크 전력을 제어한다.

상술한 설명은 다수의 사용자들이 서브블록을 이용하여, 바람직하게는 서브블록 호핑(sub-block hopping)을 이용하여, 모드-1에서 분리되는 것을 가정하였다. 본 발명의 다른 실시예에서는, 셀 내의 여러 사용자들 간의 동기화가 충분히 정확한 정도로 달성될 수 있다면, 다수의 사용자들은 코드 분리를 이용하여 OFDM 서브캐리어들을 공유할 수 있다. 이것의 예가 도 7에 도시되어 있는데, 여기서는 UE-1(300), UE-2(302), UE-3(304), ..., UE-M(310)에 대한 신호들이 각각의 직교 코드들, 도시된 예에서는 월시 코드들, Walsh-1(320), Walsh-2(322), Walsh-3(342), ..., Walsh-M(326)에 의해 확산되는 것으로 도시되어 있다. 이 도면에서는 합산기가 도시되어 있지만, 이것은 이들 신호들이 무선 인터페이스 상에서 합산되고 수신기에서 가법으로(additively) 결합되는 것을 예시하기 위해 의도된 것이다. 이 실시예에서는, 전체 모드-1 대역폭이 모든 사용자들에 의해 동시에 공유될 수 있고, 또는 이전 실시예들에서와 같이 다수의 서브채널들이 정의될 수 있지만, 각각의 서브채널은 다수의 사용자들에 의해 점유된다. 이 실시예에 의하면, 개개의 사용자들에게 보다 많은 수 또는 보다 적은 수의 월시 코드들을 부여함으로써 그들에게 할당된 대역폭이 어떻게 변화될 수 있는지를 쉽게 알 수 있다.

또 다른 실시예에서, 슬로-페이딩(slow-fading) 환경에서, 또는 노매딕 전개(nomadic deployment) 시나리오에서는 시간 방향으로의 MC-CDMA가 실행 가능한 해법이다. 이런 구성(arrangement)에서는, 파일럿들이 각각의 사용자에 의해 주기적으로 삽입될 수 있는데, 파일럿들의 간격(spacing)은 정확한 채널 추정을 수행하기에 충분하다. 이 경우, 진정한 동기 CDMA 업링크가 달성될 수 있고 사용자간 간섭이 완전히 제거될 수 있다. 이것의 예가 도 8에 도시되어 있는데, 여기서는 도 7에서와 동일한 사용자들 및 월시 코드 확산이 도시되어 있다. 그러나, 이 경우에 전송은 일련의 연속 OFDM 심벌들에 대해 인접한 서브캐리어들을 통하여 송출된다. 따라서, 확산은 도 7의 경우와 같은 주파수 차원 대신에 시간 차원에서 행해진다.

따라서, RACH 전송 동안에, BTS는 RACH에 기초하여 전력 제어 커맨드들을 생성하고 이것들은 모드-1 트래픽 전송이 시작될 때 그것에 적용된다. 그 후 활동 상태의 모드-1 전송 동안에, 전력 제어 커맨드들은 모드-1 전송으로부터 직접, 예를 들면 FER에 기초하여 생성되고, 모드-1 전송들에 적용된다.

랜덤 액세스 채널( RACH )

본 발명의 또 다른 실시예는 특정 무선 네트워크에게 새로운 UE들이 시스템에 액세스하도록 하기 위한 랜덤 액세스 채널(RACH)을 제공한다. RACH 및/또는 SACH 대신에 다른 액세스 방식들이 사용될 수도 있음을 알아야 할 것이다. UE가 이제 막 턴 온되었거나 다른 무선 네트워크의 영역으로부터 특정 무선 네트워크에 의해 커버되는 영역으로 이동한 경우 그 UE는 그 특정 무선 네트워크에게 새로운 것으로 간주될 수 있다. 어느 경우든, 특정 무선 네트워크에게 새로운 UE는 기지국을 통하여 그 무선 네트워크에 액세스하여야 한다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 이 실시예는 전체 공통 무선 채널(50)의 상부에 오버레이되거나 또는 도 2에 도시된 2개의 대역(51 및 53) 중 하나 위에만 오버레이되는 RACH를 제공한다. 여기서 "오버레이된다"(overlaid)고 하는 것은 RACH가 다른 사용자들에 의한 다른 모드-1 신호들의 전송과 시간 및 주파수 양쪽 모두에서 동시에 송신된다는 것을 의미한다. 따라서 RACH는 다른 사용자들에게는 간섭의 한 형태이다.

RACH는 바람직하게는 긴(long) 확산 코드를 사용하여 구현되고 그 후 정의된 RACH 슬롯 내의 OFDM 심벌들에 매핑된다. RACH 슬롯은 시간에서의 OFDM 심벌 기간들의 세트로 정의되고, 바람직하게는 연속적이다. 도 9의 예에서, 각각의 RACH 슬롯은 4개의 OFDM 심벌 기간들로 이루어지고, 4개의 RACH 슬롯들, 즉 RACH 슬롯-1, RACH 슬롯-2, RACH 슬롯-3 및 RACH 슬롯-4가 도시되어 있다.

RACH 채널 구조는 바람직하게는 MC-OFDMA 위에 오버레이된, PN 확산에 기초한다. 각각의 RACH 슬롯마다, 복수의 의사 직교(Quasi-orthogonal) PN 코드들이 RACH 시그너처들의 세트를 정의한다. 이것은 각각의 슬롯 동안 병렬 직교 ALOHA 채널들의 세트의 정의를 가능케 한다. RACH 채널에 대해 논-코히어런트(non-coherent) 검출이 사용된다는 사실, 및 UE 피크 전력 제한 때문에, 보다 넓은 커버리지를 지원하기 위해서는, 확산 계수는 바람직하게는 매우 커야 한다. 예를 들면 2¹⁰ 내지 2¹⁴ 확산의 범위에 있어야 한다. 그러한 처리 이득에 의해, RACH 시그너처의 전력은 매우 낮은 상대 전력 레벨, 예를 들면, -16dB에서 송신되고, 이것은 트래픽 및 시그널링 채널들에 대해 매우 약한 간섭을 구성한다.

일부 실시예들에서, 액세스하는 UE는 상술한 바와 같이 RACH 채널에서 송신한다. 게다가, 바람직하게는 전력 램핑 절차(power ramping procedure)가 적용되고, 따라서 RACH 채널은 최소화된 전력으로 송신되어 모드-1 트래픽 및 시그널링 채널들에 대한 채널간 간섭을 저감시킨다. 보다 구체적으로, 매우 낮은 전력으로 초기 시도가 행해진다. 기지국으로부터의 전력 제어 커맨드의 부재는 실패한 시도로서 해석되고 다음 시도는 약간 증가된 전력으로 행해진다.

RACH 채널은 다음 자원들에 매핑된다.

a) RACH 시그너처 특정 병렬(paralleled) ALOHA 채널들;

b) 시간-주파수 차원 RACH 슬롯 - 이 RACH 슬롯은 STC 서브블록 단위와는 다름-.

허용되는 병렬 ALOHA 채널들의 개수는 트래픽 부하 컨디션 또는 활동 상태의 사용자의 수에 기초하여 네트워크에 의해 동적으로 설정될 수 있다. 액세스하는 UE는 슬롯된 ALOHA 프로토콜에 기초하여 RACH 시그너처를 랜덤하게 선택한다. 이 RACH 시그너처들은 또한 비인접 기지국들에 의해 재사용될 수도 있다.

이 예에서의 RACH 채널 구조는 RACH 슬롯들로 이루어지고, 각각의 RACH 슬롯은 4개의 OFDM 심벌들로 이루어지고, 10ms 프레임 내에 15개의 RACH 슬롯들이 있다. 각각의 RACH 슬롯마다, 하나의 RACH 슬롯에서 16개의 동시 발생 RACH 액세스 시도들을 구성하기 위해 이용 가능한 16개의 RACH 시그너처들이 있다. 일부 실시예들에서, RACH 시그너처를 OFDM 서브캐리어들 상에 매핑하는 것은, 도 9에 도시된 바와 같이, 그 RACH 시그너처에 대해 보다 양호한 시간-주파수 다이버시티를 획득하기 위하여 페아노-힐베르트 평면 필링 곡선에 기초한다. 보다 낮은 피크 대 평균 전력비(PARR)를 위하여 골레이 시퀀스(Golay sequence)가 RACH 시그너처로서 사용될 수 있다.

신뢰성이 높고 유연성이 있는 랜덤 액세스 채널을 다수의 사용자들에게 제공하기 위하여, RACH는 바람직하게는 모드-1 전송 대역폭 상에 오버레이된다. 전용의 길고 복잡한 PN/골레이 코드 세트가 각각의 기지국의 RACH용으로 예비된다. 기지국은 전체 업링크 트래픽에 따라서 활동 상태의 RACH PN/골레이 코드 길이를 결정할 수 있고, 이 길이는 정적으로(statically) 정의될 수 있다. 기지국은 이 정보를 DL 시그널링 채널을 통하여 브로드캐스트할 수 있다.

도 10a는 RACH 및 모드-1 트래픽 채널을 생성하기 위한 다중화 방식의 예를 도시한다. Walsh-0(210)에 의해 확산되고 다중화기(220)를 이용하여 제1 긴 코드 PN-0에 의해 커버된 RACH 채널(200)이 도시되어 있다. 또한 Walsh-1, Walsh-2, Walsh-3 및 Walsh-4에 의해 각각 확산된 모드-1 채널들인 음성(202), CQI(204), ACK/NAK(206), 및 데이터(208)도 도시되어 있다(부가적인 및/또는 상이한 채널들이 사용될 수도 있다). 이 모드-1 채널들은 가산기(221)를 이용하여 결합되고 다중화기(222)를 이용하여 긴 코드 PN-1에 의해 커버된다. 가산기(224)는 RACH와 모드-1 신호들을 결합한다. 액세스를 위하여 RACH만 이용되는 경우에는, RACH 및 모드-1 신호들은 상호 배타적일 것이다.

하나의 UE에 대한 모드-1 트래픽 채널의 PN 커버링은 긴 PN 커버링 코드의 부분일 수 있다. 각각의 기지국에 대한 커버링 PN 코드는 이웃하는 기지국들의 것들과 상이하여 이들 기지국들로부터의 간섭은 평균화되어 백색화(whiten)될 수 있다. RACH PN 코드는 MC-OFDMA에 대한 확산 코드보다 훨씬 더 길기 때문에, RACH의 송신 전력은 저속 트래픽 채널의 송신 전력보다 훨씬 더 낮을 수 있다. RACH는 저속 트래픽 채널에 대한 그것의 영향을 줄이기 위하여 가능한 한 낮은 전력으로 송신되어야 한다.

기지국에서의 RACH 채널의 검출은 예를 들면 연속적인 간섭 소거 방법(successive interference cancellation approach)에 기초하여 수행될 수 있다. 다른 방법들이 사용될 수도 있다.

일부 실시예들에서, RACH는 초기 타이밍 및 동기화를 위해서도 사용된다. RACH 시그너처들 중 하나를 랜덤하게 선택한 후에, 액세스하는 UE는 전체 이용 가능한 액세스 대역 - 이는 바람직하게는 모든 모드-1 서브캐리어들을 포함함 - 을 이용하여 송신한다. 기지국은 이들 액세스 시도를 찾고, 동시에 타이밍 및 동기화를 수행하여 해당 UE에 대한 타이밍 오프셋을 결정하고, 이것은 사용자에게 그것의 OFDM 심벌 전송이 언제 시작되어야 하는지를 알려주어 모든 UE의 전송들이 기지국에서 다소간의 공통 OFDM 심벌 경계를 공유하게 될 것이다. 오프셋들은 기지국으로부터의 서로 다른 거리 때문에 서로 다를 수 있다.

조인트 RACH 검출에 대한 상세한 방법이 도 11의 흐름도에 요약되어 있다. 이들 단계는 다음과 같다.

단계 11-1: FFT 윈도 1 및 FFT 윈도 2를 따로따로 갖는 FFT에 의해 입력 데이터를 시간 영역으로부터 주파수 영역으로 전달.

단계 11-2: 디코딩 후에 모드-1 트래픽의 비트들을 복원.

단계 11-3: 복원된 비트들을 다시 인코딩하고, 다시 인터리빙하고, 다시 매핑함.

단계 11-4: 월시 재확산에 의해 모드-1 트래픽을 재생성.

단계 11-5: 모드-1 채널 페이딩을 부가하여 페이딩된 모드-1 트래픽을 획득(윈도 2가 사용될 때 부가적인 위상 조정이 요구됨).

단계 11-6: 모드-1 트래픽 간섭 소거(전체 주파수 영역 수신 신호로부터 복원된 페이딩된 모드-1 트래픽을 공제함).

단계 11-7: 간섭 소거 후에 수신된 RACH를 추출.

단계 11-8: 수신된 RACH Y_RACH를 모든 RACH 시그너처들과 상관시키고 최대치를 구함.

단계 11-9: Y_RACH와 대응하는 위상 벡터를 곱하여 새로운 Y_RACH를 획득함으로써 FFT 윈도를 동기 탐색 윈도(sync search window) 내로 이동시킴.

단계 11-10: 이 새로운 Y_RACH를 모든 RACH 시그너처들과 상관시키고 최대치를 구함.

단계 11-11: 동기 검색 윈도 내의 모든 국소적 최대치들(local maximums) 중에서 최종 최대치를 구함.

이 처리의 출력은 RACH 시그너처 인덱스 및 동기 위치이다(RACH 시그너처 및 FFT 윈도 위치는 최종 최대치에 대응함).

업링크 전송의 셋업

다음 단계들은 UE가 액세스 네트워크와의 접속을 개시하는 절차를 설명한다.

1) 파워 온 후에, UE는 기지국에 동기화하여 타이밍 및 주파수를 맞추고 이와 동시에, 예를 들면 다운링크 프리앰블의 검출을 통하여, 서비스하는 기지국을 선택한다.

2) UE는 DL 시그널링 채널을 청취하여 해당 셀/섹터에서 사용될 RACH PN 코드들을 식별하는 정보를 찾는다.

3) UE는 DL 장기간(long term) C/I를 측정한다.

4) UE는 ALOHA RACH 채널을 통하여 서비스하는 기지국의 코드 세트로부터 랜덤하게 선택된 RACH 코드를 송신한다. 송신 전력은 DL 장기간 C/I 측정치에 반비례하게 결정된다.

5) 만일 기지국이 RACH 코드를 성공적으로 검출하면, 기지국은 해당 UE의 시간 오프셋을 측정한 다음 그 시간 오프셋 정보뿐만 아니라 RACH 코드 인덱스와 함께 초기 전용 업링크 액세스 채널 승인(grant)을 송신한다. 그 후 UE는 DL 시그널링 채널을 통하여 액세스 승인을 식별하기 위한 그러한 시그너처를 검출한다.

6) UE는 그것의 타이밍을 조정하고 그것의 ID, 그것의 CQI 보고 정보, 및 업링크 데이터 전송을 시작하기를 원한다면 업링크 트래픽 부하 요구를, 예를 들면 앞에서 설명한 병렬 저지연 회로 데이터 채널들 중 하나인 초기 전용 업링크 시그널링 채널을 통하여 역송신한다.

7) 기지국은 모드-1 파일럿으로부터의 측정된 업링크 채널 컨디션, 및 서로 다른 활동 상태의 UE들로부터 보고된 트래픽 요건들에 기초하여 업링크 다중-사용자 액세스들을 스케줄링한다.

8) 서로 다른 UE에 대한 코딩/변조 프리미티브 및 채널 자원 할당은 DL 시그널링 채널을 통하여 신호된다.

UE가 새로운 업링크 접속을 필요로 할 때마다, UE는 SACH에 액세스함으로써 새로운 액세스 요구를 송신한다. 스펙트럼 효율성을 향상시키기 위하여, UE는 지연 허용 요차 내에서 얼마간의 짧은 메시지들을 버퍼링한 다음 그것들을 MC-OFDMA 방식을 이용하여 그것의 전용 저속 트래픽 채널 상에서 송신할 수 있다. 대안적으로는, UE가 새로운 접속 및 활동 상태로의 천이를 요구할 때마다, UE들이 기지국에게 상태 천이를 수행하도록 신호하기 위하여 TDM 동작 모드의 공통 업링크 링크 채널이 사용될 수 있다.

도 10b는 도 10a의 것과 유사한 다른 송신기 실시예의 블록도인데, 여기서는 코딩이 서브블록들에 걸쳐서 수행된다. 이 예에서는, N개의 전송 채널들(500, 502)(2개만 도시됨)이 있고, 이들 각각은 채널 코딩을 수행하는 각각의 터보 코더(504, 506)에 접속되어 있다. 코딩된 출력들은 인터리버 블록(508)에 입력되고 이 인터리버 블록은 인터리브된 출력들의 병렬 세트를 생성하고, 이 인터리브된 출력들은 바람직하게는 QAM 매핑을 수행하는 변조기(510)에 입력된다. QAM 매핑 변조기(510)의 출력은 변조된 심벌 스트림들의 세트이다. 이들은 모두 역다중화기(512)에 입력되고 이 역다중화기는 심벌들을 M개의 월시 시퀀스 확산 기능(514, 516)(2개만 도시됨) 중 어느 하나로 라우팅한다. N과 M은 반드시 같지는 않다. 각각의 월시 시퀀스 확산기는 가산기(동등하게 승산기)(518, 520)에 의해 데이터 시퀀스를 각각의 월시 시퀀스의 칩들의 시퀀스와 곱함으로써 역다중화기(512)의 각각의 출력을 확산시킨다. 전송 채널 콘텐트는 가산기(522)에 의해 집합적으로 가산되고 제1 긴 코드 커버가 524에서 적용된다. RACH 채널은 530으로 표시되어 있다. 이것은 Walsh-0 시퀀스에 의한 월시 확산을 겪는다. 보다 일반적으로, 다른 채널들에서 사용된 것 이외의 임의의 월시 시퀀스가 사용될 수 있다. 그러나, Walsh-0 시퀀스가 효과적으로 사용될 경우 어떠한 월시 확산도 사용되지 않고 RACH 채널은 직접 승산기(530)로 진행하고 거기서 제2 PM 커버가 적용된다. RACH 채널 콘텐트 및 나머지 콘텐트는 가산기(532)에서 결합된다. 도 10b의 나머지 구성 요소들은 이전에 도 3에서 설명한 것들과 동일하므로, 이에 대해서는 여기서 반복 설명하지 않겠다. 2개의 입력들이 가산기(532)에 도시되어 있지만, 전형적으로 이들 중 하나만이 단일 UE에 대해 주어진 순간에 활동 상태일 것이라는 점에 주목한다. RACH가 사용되고 있는 동안, 사용자는 비활동 상태에 있고 따라서 데이터 채널들에서 송신되고 있지 않다. 마찬가지로, 사용자가 데이터를 송신하고 있을 경우에는, RACH에 대한 필요가 없다. 이 실시예에서는, 다수의 전송 채널들(500, 502)의 콘텐트는 월시 코드 시퀀스들(514, 516)에 의해 확산되기 전에 코딩된 다음 인터리브된다는 것을 알 수 있다. 인코더들(504, 506)에서 선택된 적절한 블록 사이즈로써 유리하게 인코딩된 블록들이 다수의 서브블록들에 걸쳐서 확산될 것이고 이들 서브블록들은 호핑 패턴(32)의 결과로서 호핑된다.

모드 -2 설명

본 발명의 다른 실시예에서, 모드-2는, 바람직하게는 모드-1과 결합되어 동작되는 모드-2는, 집중화된 스케줄링 전송을 갖는 레이트 제어되는 고속 데이터 버스트를 제공한다. 바람직하게는, 모드-2에서 최대의 가능한 레이트로 송신하기 위하여 최대 전력이 사용되고, 그에 따라 처리율(throughput)이 최대화된다. 모드-2는 시분할 다중화(TDM: Time-Division Multiplex) 다중-사용자 서비스를 지원한다. 바람직하게는, 고속 데이터 버스를 지원하기 위해 적응적 코딩 및 변조가 사용될 수 있다.

레이트 제어되는 FDM/TDM-OFDMA가 다중-사용자 고속 데이터 버스트들의 전송을 위하여 사용된다. 채널 품질, QoS 및 각각의 UE에 대한 트래픽 부하를 기초로 하여, 기지국 스케줄러는, 각 개개의 UE에 대한 채널 자원 할당 및 코딩/변조 방식을 포함하여, 다수의 사용자들에 대한 액세스들을 스케줄링한다. 각각의 UE에는 STC 서브블록들의 그룹이 할당될 수 있다. 시간/주파수 다이버시티를 획득하기 위하여 각각의 UE에 대한 STC 서브블록들은 어떤 특정한 패턴에 따라서 시간-주파수 평면에서 호핑할 수 있다. 도 12는 3개의 UE들 간의 STC 서브블록 할당의 예를 보여준다. 그러나 서로 다른 UE 간의 주파수 동기화 요건을 줄이기를 원한다면, 특정 UE에 할당된 STC 서브블록들을 함께 그룹핑하여 서로 다른 UE들에 대한 STC 서브블록들 간의 사용자간 간섭을 줄여야 할 것이다. 할당된 STC 서브블록들은 전용 고속 트래픽 채널로서 간주될 수 있다.

도시된 예에서는, 3개의 STC 서브블록들에 대해 충분히 넓은 모드-2 동작을 위해 할당된 주파수 대역이 있다. 이 서브블록들은 모드-2 동작을 위하여 임의의 방식으로 할당될 수 있다. 그러나, 바람직하게는 그것들은 시간 및 주파수 양쪽 모두에서 연속하는(contiguous) 블록들로 할당된다. 따라서, 도시된 예에서는 시간에서의 4개의 STC 서브블록들 동안에 송신되는 주파수에서의 2개의 인접한 STC 블록들로 이루어진 STC 서브블록들의 제1 블록(84)이 도시되어 있다. 이것은 사용자 1 파일럿 서브캐리어들(93) 및 사용자 1 데이터 서브캐리어들(94) 용으로 이용된다. 마찬가지로, 사용자 2 파일럿들(95) 및 데이터(96)를 위한 블록(86)이 도시되어 있다. 이 경우, 블록은 주파수에서의 5개의 연속적인 STC 서브블록들 동안 송신되는 단일 STC 서브블록으로 이루어진다. 사용자 3을 위해 할당된 서브블록들의 블록은 사용자 3 파일럿 서브캐리어들(97) 및 데이터 서브캐리어들(98)을 갖고 88로 표시되어 있다. STC 서브블록들의 다른 그룹핑들은 90 및 92로서 도시되어 있다.

물론 모드-2 동작을 위해 할당되는 대역의 폭은 임의적이고, 상기한 개수의 STC 서브블록들이 그렇게 정의된 대역에 맞추어질 수도 있다는 것을 알아야 할 것이다. 서브블록들의 사이즈는 물론 가변적이지만, 바람직하게는 이것은 주파수에서의 코히어런스 대역폭에 의해 제한된다.

도 13은 모드-2 동작을 위한 송신기 기능에 대한 블록도이다. 이 예의 구조는 MAC 인터페이스(500)를 포함하고, 이를 통하여 모드-2에서 송신되는 패킷들이 수신된다. 그 후 패킷은 데이터 스크램블러(data scramber)(502), CRC 부가 블록(CRC adding block)(504), 터보 인코더(506), 레이트 매칭 블록(508), 비트 인터리버(510), OAM 매핑(512) 및 심벌 인터리버(514)에 의해 처리되고 그 출력은 A-STC 기능(516)에 입력되고 이것이 생성하는 출력은 518로 표시된 바와 같이 모드-1 데이터와 다중화된다. 이 도면은 매우 특정한 예이고 일반적으로는 이 블록들이 모두 요구되지 않을 수도 있다는 것을 알아야 할 것이다.

도 12에 주어진 모드-2에 대한 STC 서브블록들의 할당 예에서는, 주어진 사용자의 STC 서브블록들이 연속하여(contiguously) 할당된다. 바람직한 실시예에서, 모드-2 전송을 위한 STC 서브블록들은 주파수에서도 호핑된다. 이 경우, 사용자에게 모드-2 전송을 위한 기회가 할당될 때, 그 할당은 각각의 사용자가 시간 및 주파수에서 정확히 어디에서 그들의 패킷이 STC 서브블록을 이용하여 송신될 것인지를 식별할 수 있도록 호핑 정보를 식별하기 위한 충분한 정보를 포함할 필요가 있다.

도 15a는 모드-1 및 모드-2가 송신기 아키텍처에서 어떻게 결합되는지에 대한 예를 도시한다. 예를 들면 도 3 및 10b의 호핑 패턴의 출력에서 생성된, 일반적으로 550으로 표시된 모드-1 출력, 및 예를 들면 도 13의 모드-2 송신기 아키텍처에 의해 생성된, 일반적으로 552로 표시된 모드-2 출력은 양쪽 모두 IFFT(556)에 접속된 다중화기 기능(554)에 입력된다. 이 기능성은 각각의 안테나에 대해 구현될 것이다. 다중화가 어떻게 일어나는지에 대한 예가 도 15b에 도시되어 있다. 여기서, 다중화기(554)에의 모드-1 입력은 일반적으로 560으로 표시되고 다중화기(554)에의 모드-2 입력은 일반적으로 562로 표시되어 있다. 다중화 후에, MUX(554)에 의해 생성된 IFFT 기능(556)에의 입력은 일반적으로 564로 표시되어 있다.

업링크 레이트 제어

레이트 제어를 실현하기 위하여, 스케줄러는 모든 활동 상태의 UE들에 대한 C/I 정보를 필요로 한다. 그러나 간섭 가변성 때문에, 업링크 C/I를 측정하기가 곤란하다. 업링크에서의 모드-2 전송을 위한 코딩/변조 선택에서 새로운 레이트 제어 루프가 적용될 수 있다. 업링크 레이트 제어 및 구현의 예가 도 14의 흐름도에 도시되어 있다.

단계 14-1. 기지국이 모드-1 전송들로부터의 수신된 파일럿들에 기초하여 모든 활동 상태의 UE들의 신호 강도를 측정한다.

단계 14-2. 기지국이 이들 초기 측정에 따라서 초기 다중 UE들의 액세스를 스케줄링한다.

단계 14-3. 기지국이 전송 자원들 및 파라미터들을 UE에게 신호한다.

단계 14-4. UE가 다운링크 시그널링 채널을 청취하여 할당된 STC 서브블록들 및 코딩/변조 프리미티브를 포함하는 모드-2 전송의 지시를 확인하고, 그 후 모드-2 전송을 시작한다.

단계 14-5. 기지국이 UE로부터의 수신된 데이터의 블록 오류율을 검출한다. 만일 블록 오류율이 목표값보다 높거나/낮으면, 코딩-변조 프리미티브를 변경함으로써 송신 레이트를 저감/증가시키도록 해당 UE에게 커맨드를 송신한다.

단계 14-6. 기지국은 사용자들의 모드-2 전송들을 다시 스케줄링한다.

단계 14-7. 기지국들은 UE에게 새로운 레이트 제어 커맨드를 송신한다.

단계 14-8. UE는 레이트 제어 커맨드에 따라서 자신의 코딩-변조 프리미티브를 조정한다.

다른 실시예에서, UE는 서비스하는 기지국으로부터의 장기간 전력 강도를 측정하고, 멀티레벨 점진적 코딩 및 변조 피드 포워드 전송을 이용하여 변조를 설정할 수 있다. 다른 업링크 레이트 제어 방법들이 사용될 수 있다는 것을 알아야 할 것이다. 대안적으로, 모드-2 전송을 위해 각각의 사용자에게 정적 레이트가 할당될 수 있다.

이제 도 1을 참조하면, OFDMA 시스템에 대한 시스템도가 도시되어 있다. 일반적으로 600으로 표시된 OFDMA 수신기 및 2개의 OFDMA 송신기들(602, 604)이 도시되어 있다. OFDMA 수신기(600)는 전형적으로 기지국일 것이고, OFDMA 송신기(602, 604)는 이동국과 같은 무선 단말이다. 이들 디바이스에 사용되는 명칭은 구현 특정적인 경향이 있다. 네트워크 측에서 요구되는 기능은 "네트워크 단말들"로 불릴 수 있다. 이것은 기지국들, 노드-B들, 중계기들(repeaters), 또는 이 기능이 제공될 임의의 다른 시스템 디바이스를 포함할 것이다. 또한 OFDMA 수신기(600)로부터 제1 OFDMA 송신기(602)로의 다운링크 제어 채널(들)(652) 및 OFDMA 수신기(600)로부터 제2 OFDMA 송신기(604)로의 다운링크 제어 채널(들)(650)이 도시되어 있다. OFDMA 수신기(600)는 RACH 검출 기능(610), 모드-2 레이트 제어 기능(612), 모드-1 전력 제어 기능(614) 및 OFDMA 수신 기능(616)을 포함하는 것으로 도시되어 있고, 이것은 다수의 사용자들의 모드-1 및 모드-2 데이터를 수신하는 역할을 한다. 각각의 OFDMA 송신기(602, 604)는 각각의 모드-1 기능(618, 630), 각각의 모드-2 기능(620, 632), 각각의 RACH 기능(622, 634) 및 각각의 SACH 기능(624, 636)을 갖는다. OFDMA 수신기(600)에서는, 전형적으로 다수의 다른 기능들이 완전한 시스템에서 요구될 것이라는 것을 알아야 할 것이다. 또한, 도시되어 있는 기능들은 별개의 물리적 블록들로서 구현될 수도 있고, 혹은 단일 설계 구현된 소프트웨어 및/또는 하드웨어 및/또는 펌웨어로 통합될 수도 있다. OFDMA 송신기들(602, 604) 각각에 대해서도 마찬가지이다. 또한, 모든 실시예들이 도 1에 도시된 기능 블록들 모두를 필요로 하지는 않는다는 것을 알아야 할 것이다. 예를 들면, RACH를 사용하지 않는 실시예에서는, RACH 기능 블록들(622, 634 및 610)은 사용되지 않을 것이다. 다운링크 제어 채널들(650 및 652)의 상세한 구조는 제공되지 않았다는 것에 주목한다. 이 목적을 위해 임의의 적당한 다운링크 채널이 사용될 수 있다는 것을 알아야 할 것이다.

또한 OFDMA 수신기(600) 내에는 SACH 할당 및 모니터링 기능(617)이 도시되어 있다. 이에 대응하여, OFDMA 송신기들(602, 604) 내에는 각각의 SACH 생성기들(624, 636)이 있다. 각각의 OFDMA 송신기들(602, 604)은 또한 각각의 제어 채널 수신기(640, 642)를 갖는 것으로 도시되어 있다.

이상에서 설명한 것은 단지 본 발명의 원리의 응용을 예시한 것일 뿐이다. 당업자라면 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고서 다른 장치들 및 방법들을 구현할 수 있을 것이다. 상기 교시 내용들에 비추어서 본 발명의 다수의 변형 및 이형이 가능하다. 그러므로 첨부된 청구항들의 범위 내에서, 본 발명은 본 명세서에서 특정하게 설명한 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 알아야 할 것이다.

Claims

각각의 무선 단말에 각각의 월시 코드가 할당된 복수의 무선 단말을 포함하고, 무선 단말에 의해 생성된 각각의 사용자 데이터 요소(data element)가, 상기 무선 단말에 할당된 각각의 월시 코드로 다수의 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심벌들에 걸쳐서 시간적으로 확산된 각각의 서브캐리어 상에서 송신되고, 다수의 무선 단말들은 각각의 데이터 요소를 동일한 서브캐리어 상에서 동시에 송신하는 시스템.
복수의 무선 단말들을 포함하는 시스템으로서,
주어진 무선 단말에 대해 상기 무선 단말의 각각의 채널마다 적어도 하나의 월시 코드가 할당되고, 임의의 무선 단말의 각각의 사용자 데이터 요소가, 상기 무선 단말에 대한 각각의 채널을 위해 할당된 상기 적어도 하나의 월시 코드로 다수의 OFDM(Orthogonal Frequency Division Mutiplexing) 서브캐리어들에 걸쳐서 주파수적으로 확산된 OFDM 심벌 서브대역 상에서 송신되고, 상기 무선 단말들 중 다수의 단말들은 동일한 OFDM 심벌 서브대역 상에서 동시에 송신하는 시스템.