KR101339507B1

KR101339507B1 - 부호어의 전송방법

Info

Publication number: KR101339507B1
Application number: KR1020070102728A
Authority: KR
Inventors: 천진영; 임빈철; 이욱봉; 이문일; 박성호
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2007-10-11
Filing date: 2007-10-11
Publication date: 2013-12-10
Anticipated expiration: 2027-10-11
Also published as: US8437413B2; WO2009048305A2; KR20090037203A; WO2009048305A3; US20100172434A1

Abstract

하나의 타일(tile)이 복수의 데이터 부반송파와 적어도 하나의 파일럿 부반송파를 포함하는 무선통신 시스템에서, 복수의 타일(tile)로 구성되는 서브채널을 통해 부호어(codeword)를 전송하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 각 타일내에서 상기 적어도 하나의 파일럿 부반송파에는 파일럿 심벌을 할당하고, 상기 복수의 데이터 부반송파 중 일부의 데이터 부반송파에는 제1 부호어 심벌을 할당하며, 나머지의 데이터 부반송파에는 제2 부호어 심벌을 할당하여 부호어를 생성하는 단계, 및 상기 부호어를 전송하는 단계를 포함한다. 서브채널로 전송되는 부호어(codeword)를 다중화함으로써, 주파수-시간축 자원을 효율적으로 이용할 수 있도록 한다.

부호어(codeword), 고속 피드백 채널, OFDM, SC-FDMA, 부호어 심벌, 타일(tile)

Description

부호어의 전송방법{Method for Transmitting Codeword}

본 발명은 무선 통신에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하나의 서브채널에서 부호어를 전송하는 방법에 관한 것이다.

최근 활발하게 연구되고 있는 차세대 멀티미디어 무선 통신시스템은 초기의 음성 위주의 서비스를 벗어나 영상, 무선 데이터 등의 다양한 정보를 처리하여 전송할 수 있는 시스템이 요구되고 있다.

OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)은 주파수 대역을 다수의 직교 부반송파로 분할하여 데이터를 전송하는 다중 반송파 변조 기법으로서 차세대 멀티미디어 무선 통신시스템에서 주목받고 있는 핵심기술 중 하나이다. OFDMA(orthogonal frequency division multiple access)는 OFDM에 FDMA(frequency division multiple access) 또는 TDMA(time division multiple access) 또는 CDMA(code division multiple access)를 결합하여 다중 사용자의 다중화를 제공하는 기법이다.

OFDMA 방식을 기반으로 하는 통신 시스템에서는 상향링크 데이터를 전송하기 위한 별도의 물리적 채널들이 존재하게 된다. 고속 피드백 채널(Fast Feedback Channel)은 상향링크 제어정보를 전송하기 위한 물리 채널로서, PUSC(Partial Usage of Subchannels) 자원 할당 방식을 이용한다. 고속 피드백 채널로 전송되는 제어 정보로는 채널 상태를 알려주는 채널품질정보(Channel Quality Information; CQI), 다중안테나 시스템에서의 프리코딩 행렬 정보(Precoding Matrix Information; PMI), 랭크 정보(Rank Information; RI) 등이 다양한 종류가 있다. 이러한 제어정보는 기지국과 단말 간의 원활한 통신을 위하여 주기적 또는 수시로 전송된다.

상향링크 제어정보가 전송되는 고속 피드백 채널에는 주파수-시간축 자원이 많이 할당되지 않는 것이 보통이다. 한정된 무선자원에서의 정보 전송으로는 상향링크 제어정보의 정확성(accuracy)이 보장되지 않고, 표현가능한 부호어(codeword)도 제한되므로 운용의 유연성(flexibility)이 부족하게 된다. 또한, 사용자가 고속 피드백 채널로 다수개의 상향링크 제어 정보를 보내야 하는 경우 다수의 서브채널이 할당되어야 하므로 오버헤드가 증가하게 된다.

따라서 하나의 상향링크 서브채널에서 전송되는 데이터의 양을 증가시키고, 하나의 서브채널로 다수의 상향링크 데이터를 전송할 수 있는 방법이 요구된다.

본 발명의 기술적 과제는 하나의 서브채널에서 부호어를 전송하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 하나의 타일(tile)이 복수의 데이터 부반송파와 적어도 하나의 파일럿 부반송파를 포함하는 무선통신 시스템에서, 복수의 타일(tile)로 구성되는 서브채널을 통해 부호어(codeword)를 전송하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 각 타일내에서 상기 적어도 하나의 파일럿 부반송파에는 파일럿 심벌을 할당하고, 상기 복수의 데이터 부반송파 중 일부의 데이터 부반송파에는 제1 부호어 심벌을 할당하며, 나머지의 데이터 부반송파에는 제2 부호어 심벌을 할당하여 부호어를 생성하는 단계, 및 상기 부호어를 전송하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 부호어 전송방법을 제공한다. 상기 방법은 인접하는 복수의 부반송파와 복수의 OFDM 심벌로 이루어진 타일(tile) 상에 제1 부호어 심벌과 제2 부호어 심벌을 실어 하나의 부호어를 생성하는 단계, 및 상기 하나의 부호어를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 제1 부호어 심벌이 맵핑되는 부반송파의 수와 상기 제2 부호어 심벌이 맵핑되는 부반송파의 수는 동일한 것을 포함한다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 하나의 빈(bin)이 복수의 데이터 부반송파와 적어도 하나의 파일럿 부반송파를 포함하는 무선통신 시스템에서, 복수의 빈 으로 구성되는 서브채널을 통해 부호어를 전송하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 각 빈내에서 상기 적어도 하나의 파일럿 부반송파에는 파일럿 심벌을 할당하고, 상기 복수의 데이터 부반송파 중 일부의 데이터 부반송파에는 제1 부호어 심벌을 할당하며, 나머지의 데이터 부반송파에는 제2 부호어 심벌을 할당하여 부호어를 생성하는 단계, 및 상기 부호어를 전송하는 단계를 포함한다.

본 발명은 다양한 데이터 또는 제어정보 전송을 위해, 하나의 서브채널로 전송되는 부호어(codeword)를 다중화함으로써, 주파수-시간축 자원을 효율적으로 이용할 수 있도록 한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위하여, 이 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 설명하기로 한다. 그러나 본 실시예가 이하에서 개시되는 실시예에 한정할 것이 아니라 서로 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서의 요소의 형상등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위하여 과장되게 표현된 부분이 있을 수 있으며, 도면상에서 동일 부호로 표시된 요소는 동일 요소를 의미한다.

도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다. 무선통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.

도 1을 참조하면, 무선통신 시스템은 단말(10; User Equipment, UE) 및 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다. 단말(10)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 일반적으로 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드-B(Node-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 하나의 기지국(20)에는 하나 이상의 셀이 존재할 수 있다.

이하에서 하향링크(downlink)는 기지국(20)에서 단말(10)로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink)는 단말(10)에서 기지국(20)으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 전송기는 기지국(20)의 일부분일 수 있고, 데이터 수신장치는 단말(10)의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 전송기는 단말(10)의 일부분일 수 있고, 데이터 수신장치는 기지국(20)의 일부분일 수 있다.

하향링크와 상향링크 전송을 위한 다중 접속 방식은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 하향링크는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)를 사용하고, 상향링크는 SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access)를 사용할 수 있다.

무선통신 시스템에 적용되는 다중 접속 기법에는 제한이 없다. CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA(Single-Carrier FDMA), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 또는 공지된 다른 변조 기 술들과 같은 다중 접속 기법들에 기초할 수 있다. 이들 변조 기법들은 통신 시스템의 다중 사용자들로부터 수신된 신호들을 복조하여 통신 시스템의 용량을 증가시킨다.

무선 통신시스템은 OFDM/OFDMA 기반 시스템일 수 있다. OFDM은 다수의 직교 부반송파(subcarrier)를 이용한다. OFDM은 IFFT(inverse fast Fourier Transform)과 FFT(fast Fourier Transform) 사이의 직교성 특성을 이용한다. 송신기에서 데이터는 IFFT를 수행하여 전송한다. 수신기에서 수신신호에 대해 FFT를 수행하여 원래 데이터를 복원한다. 송신기는 다수의 부반송파들을 결합하기 위해 IFFT를 사용하고, 다중 부반송파들을 분리하기 위해 수신기는 대응하는 FFT를 사용한다.

도 2는 프레임 구조의 일예를 나타낸다. 프레임은 물리적 사양에 의해 사용되는 고정된 시간 동안의 데이터 시퀀스이다. 이는 OFDMA 프레임일 수 있다.

도 2를 참조하면, 프레임은 하향링크 프레임과 상향링크 프레임을 포함한다. 시간 분할 이중(Time Division Duplex)은 상향링크와 하향링크 전송이 동일 주파수를 공유하지만 서로 다른 시간에 일어나는 방식이다. 하향링크 프레임은 상향링크 프레임보다 시간적으로 앞선다. 하향링크 프레임에는 프리앰블(preamble), FCH(Frame Control Header), DL(Downlink)-MAP, UL(Uplink)-MAP, 하향링크 버스트(DL burst) 영역이 포함된다. 상향링크 프레임은 상향링크 버스트(UL burst) 영역이 포함된다.

상향링크 프레임과 하향링크 프레임을 구분하기 위한 보호시간(guard time)이 프레임의 중간 부분(하향링크 프레임과 상향링크 프레임 사이)과 마지막 부분 (상향링크 프레임 다음)에 삽입된다. TTG(transmit/receive transition gap)는 다운링크 버스트와 계속되는(subsequent) 상향링크 버스트 사이의 갭이다. RTG(receive/transmit transition gap)는 상향링크 버스트와 계속되는 하향링크 버스트 사이의 갭이다.

프리앰블은 기지국과 단말 간의 초기 동기, 셀 탐색, 주파수 오프셋 및 채널 추정에 사용된다. FCH는 DL-MAP 메시지의 길이와 DL-MAP의 코딩 방식(coding scheme) 정보를 포함한다. DL-MAP은 DL-MAP 메시지가 전송되는 영역이다. DL-MAP 메시지는 하향링크 채널의 접속을 정의한다. DL-MAP 메시지는 DCD(Downlink Channel Descriptor)의 구성 변화 카운트 및 기지국 ID(identifier)를 포함한다. DCD는 현재 맵에 적용되는 하향링크 버스트 프로파일(downlink burst profile)을 기술한다. 하향링크 버스트 프로파일은 하향링크 물리 채널의 특성을 말하며, DCD는 DCD 메시지를 통해 주기적으로 기지국에 의해 전송된다.

UL-MAP은 UL-MAP 메시지가 전송되는 영역이다. UL-MAP 메시지는 상향링크 채널의 접속을 정의한다. UL-MAP 메시지는 UCD(Uplink Channel Descriptor)의 구성 변화 카운트, UL-MAP에 의해 정의되는 상향링크 할당의 유효 시작 시각을 포함한다. UCD는 상향링크 버스트 프로파일(uplink burst profile)을 기술한다. 상향링크 버스트 프로파일은 상향링크 물리 채널의 특성을 말하며, UCD는 UCD 메시지를 통해 주기적으로 기지국에 의해 전송된다.

상향링크 프레임의 일부에는 패스트 피드백 영역(fast feedback region)이 포함된다. 패스트 피드백 영역은 일반적인 상향링크 데이터에 비해 보다 신속한 상 향링크 전송을 위해 할당되는 영역으로, CQI나 ACK/NACK 신호 등이 실릴 수 있다. 패스트 피드백 영역은 링크 프레임 어디에도 위치할 수 있으며, 반드시 도시된 위치나 크기에 한정되지 않는다.

이하에서, 슬롯(slot)은 최소한의 가능한 데이터 할당 유닛으로, 시간과 서브채널(subchannel)로 정의된다. 상향링크에서 서브채널은 다수의 타일(tile)로 구성될 수 있다(construct). 서브채널은 6 타일로 구성되고, 상향링크에서 하나의 버스트는 3 OFDM 심벌과 1 서브채널로 구성될 수 있다. PUSC(Partial Usage of Subchannels) 순열(permutation)에 있어서, 각 타일은 3 OFDM 심벌 상에서 4 인접하는 부반송파를 포함할 수 있다. PUSC의 부반송파는 8개의 데이터 부반송파와 4개의 파일럿 부반송파를 포함할 수 있다. 즉, 타일은 시간과 주파수축을 포함하는 2차원의 자원구조를 가진다.

이하에서, 연속되는 OFDM 심벌상에서 인접하는 복수의 부반송파로 이루어진 2차원의 자원구조를 타일이라고 정의한다. 물론, 상기 타일은 2차원의 자원구조를 가진 어떠한 다른 용어로 혼용되어 쓰일 수 있다.

선택적인(optional) PUSC 순열에 있어서, 각 타일은 3 OFDM 심벌 상에서 3 인접하는 부반송파를 포함할 수 있다. 선택적인 PUSC의 부반송파는 8개의 데이터 부반송파와 1개의 파일럿 부반송파를 포함할 수 있다. 서브채널에 포함되는 타일은 전 대역에 분산되어 배치된다. 빈(bin)은 OFDM 심벌 상에서 9 인접하는(contiguous) 부반송파를 포함한다. 밴드(band)는 빈의 4 행(row)의 그룹을 말하고, AMC(Adaptive modulation and Coding) 서브채널은 동일한 밴드에서 6 인접하는 빈들로 구성된다.

도 3은 데이터를 적재하는 타일의 일 예를 도시한 예시도이다.

도 3을 참조하면, 하나의 서브채널이 6 타일로 구성되는 PUSC 순열에 있어서, 각 타일은 3개의 OFDM 심벌 상에서 4개의 인접하는 부반송파를 포함할 수 있다. PUSC의 부반송파는 8개의 데이터 부반송파와 4개의 파일럿 부반송파를 포함할 수 있다. 데이터 부반송파에는 데이터가 실린다. 데이터는 사용자 데이터와 제어정보로 구분될 수 있다. 파일럿 부반송파에는 파일럿 신호외에 다른 정보나 'Null'이 실릴 수 있다. 즉, 하나의 서브채널은 48개의 데이터 부반송파를 포함하고, 48개의 데이터 부반송파로 데이터를 실을 수 있다.

이하에서 하나의 서브채널상에서 6비트의 부호어(codeword)를 전송하는 방법, 상기 부호어를 복수의 UE에 대해 다중화하는 방법, 및 데이터와 파일럿을 타일의 부반송파에 배치하는 방법에 관하여 설명한다. 상기 하나의 상향링크 서브채널 은 사용자 데이터를 전송하는 상향링크 채널이 될 수 있거나, 또는 제어정보를 전송하는 고속 피드백 채널이 될 수 있다.

<하나의 서브채널상에서 부호어를 전송하는 방법>

하나의 서브채널은 복수의 타일을 포함하고, 하나의 타일은 복수의 데이터 부반송파와 적어도 하나의 파일럿 부반송파를 포함한다. 설명을 명확히 하기 위해, 하나의 서브채널은 6 타일을 포함하고, 하나의 타일은 PUSC 순열로 8 데이터 부반송파와 적어도 하나의 파일럿 부반송파로 구성되는 것으로 가정한다. 타일의 데이터 부반송파에 실리는 심벌을 부호어 심벌이라 하고, 파일럿 부반송파에 실리는 심벌을 파일럿 심벌이라 한다.

전송기는 하나의 타일에 포함되는 복수의 데이터 부반송파 중 일부에는 제1 부호어 심벌을 할당하고, 나머지에는 제2 부호어 심벌을 할당한다. 예를 들어, 전송기는 3개의 데이터 부반송파에 제1 부호어 심벌을 할당하고, 5개의 데이터 부반송파에 제2 부호어 심벌을 할당할 수 있다. 또한, 전송기는 데이터 부반송파를 절반씩 나누어 절반의 데이터 부반송파에는 제1 부호어 심벌을 할당하고, 나머지 절반의 데이터 부반송파에는 제2 부호어 심벌을 할당할 수 있다. 즉, 하나의 타일내에서 4개의 데이터 부반송파는 제1 부호어 심벌을 전송하고, 다른 4개의 데이터 부반송파는 제2 부호어 심벌을 전송한다.

상기 방법은, 하나의 타일에 포함되는 모든 데이터 부반송파에 2가지의 부호어 심벌만을 할당하고, 이러한 타일이 6개를 조합함으로써 6비트의 부호어 64 개(000000 내지 111111)를 모두 표현할 수 있다.(설명의 명확성을 위해 타일에 포함되는 파일럿 부반송파는 생략하도록 한다.)

표 1은 6비트의 부호어에 대응하는 각 타일의 제1 및 제2 부호어 심벌 조합의 일 예를 나타낸다. 제1 및 제2 부호어 심벌 조합을 가진 타일 6개가 하나의 6비트 부호어에 대응한다. 부호어의 크기는 6비트이므로, 총 2⁶개, 즉 서로 다른 64개의 부호어가 생성될 수 있다.

표 1을 참조하면, P(*)는 성상도(constellation map)에서의 부호어 심벌의 위상을 나타내며, 수학식 1에 의하여 구해진다. 하나의 부호어 심벌은 8PSK(Phase Shift Keying) 변조 심벌이다. 8PSK이므로 8개의 다른 부호어 심벌을 얻을 수 있다.

부호어 생성방법에 관하여, 부호어 000000을 표현하는 타일 0 내지 타일 5를 예로 설명한다.

부호어 000000에 대하여, 타일 0이 전송하는 제1 부호어 심벌은 P(8)이고, 제2 부호어 심벌은 P(5)이다. 타일 1이 전송하는 제1 부호어 심벌은 P(8)이고, 제2 부호어 심벌은 P(1)이다. 타일 2가 전송하는 제1 부호어 심벌은 P(7)이고, 제2 부호어 심벌은 P(1)이다. 타일 3이 전송하는 제1 부호어 심벌은 P(3)이고, 제2 부호어 심벌은 P(3)이다. 타일 4가 전송하는 제1 부호어 심벌은 P(7)이고, 제2 부호어 심벌은 P(4)이다. 타일 5가 전송하는 제1 부호어 심벌은 P(4)이고, 제2 부호어 심벌은 P(3)이다.

이와 같이, 각 부호어는 타일 0 내지 5의 조합에 맵핑되며, 각 타일은 각각 제1 및 제2 부호어 심벌을 전송한다. 각 타일이 전송하는 제1 및 제2 부호어 심벌의 조합은 타일마다 다를 수 있다. 또한 64개의 타일 0 내지 5에 속하는 부호어의 조합이 64개의 부호어에 각각 맵핑되는 규칙은 반드시 표 1과 같이 될 필요는 없으며, 어떠한 방식으로든 상기 부호어의 조합 각각이 64개의 부호어에 하나씩 맵핑될 수 있으면 족하다.

타일 0에서 4개의 부반송파는 P(8)를 전송하고, 다른 4개의 부반송파는 P(5)를 전송한다. 타일 1에서 4개의 부반송파는 제1 부호어 심벌인 P(8)을 전송하고, 다른 4개의 부반송파는 제2 부호어 심벌인 P(1)을 전송한다. 동일한 방법으로, 타일 5에서 4개의 부반송파는 제1 부호어 심벌인 P(4)를 전송하고, 다른 4개의 부반송파는 제2 부호어 심벌인 P(3)을 전송한다.

이렇게 64개의 부호어 000000 내지 111111는 제1 부호어 심벌과 제2 부호어 심벌로 구성된 타일 6개에 의해 표현할 수 있으며, 이러한 방법으로 6비트의 부호어가 하나의 서브채널에서 생성될 수 있다.

표 2는 6비트의 부호어에 대응하는 각 타일의 제1 및 제2 부호어 심벌 조합의 다른 예를 나타낸다.

표 2를 참조하면, P(*)는 아래의 수학식 2에 의하여 구해진다. 하나의 부호어 심벌은 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 변조 심벌이다. QPSK이므로 4개의 다른 부호어 심벌을 얻을 수 있다.

표 2는 QPSK를 사용하므로 4개의 다른 심벌을 얻을 수 있다는 점에서 표 1과 다를 뿐, 부호어가 생성하는 방법은 표 1에서의 방식과 동일하다. 또한 64개의 타일 0 내지 5에 속하는 부호어의 조합이 64개의 부호어에 각각 맵핑되는 규칙은 반드시 표 2와 같이 될 필요는 없으며, 어떠한 방식으로든 상기 부호어의 조합 각각이 64개의 부호어에 하나씩 맵핑될 수 있으면 족하다.

수신기가 표 1 또는 표 2의 부호어를 수신하고 수신된 신호가 어떤 부호어인지를 검출(detection)하기 위해서 ML(maximum likelihood)방식을 사용한다. ML방식은 64개의 부호어에 대응되는 각 심벌의 조합을 모두 수신신호와 비교하여 수신신호를 검출하는 방법으로서, 임의의 기준(criterion)에 가장 적합한(optimal) 값을 제공하는 부호어를 선택한다.

ML방식은 모든 부호어를 수신신호와 비교해야하므로 계산량이 많다. 따라서, 계산량을 줄이기 위해 64개의 부호어를 다음과 같이 생성할 수도 있다.

부호어 64개를 4개의 그룹으로 분류한다. 즉, 부호어 0 내지 15(000000 내지 001111)는 제1 그룹에 속하고, 부호어 16 내지 31(010000 내지 011111)은 제2 그룹에 속하며, 부호어 32 내지 47(100000 내지 101111)은 제3 그룹에 속하고, 부호어 48 내지 63(110000 내지 111111)은 제4 그룹에 속한다. 각 그룹은 특정한 위상패턴 을 가진 변조(modulation)를 이용한다.

좀더 자세히 설명을 위해, 제1 그룹에 해당하는 부호어(0~15)에 대한 변조를 w0 내지 w15라고 하고, 제2 그룹에 해당하는 부호어(16~31)에 대한 변조를 각각 w16 내지 w31, 제3 그룹에 해당하는 부호어(32~47)에 대한 변조를 각각 w32 내지 w47, 제4 그룹에 해당하는 부호어(48~63)에 대한 변조를 각각 w48 내지 w63이라 하면, 각 그룹의 변조는 다음과 같은 관계를 가진다.

제2 내지 제4 그룹에 속하는 부호어에 대한 변조는 모두 제1 그룹에 속하는 부호어에 대한 변조로 표현이 가능하다. 즉, w_i ₊₁₆=-w_i , w_i ₊₃₂=jw_i ,w_i ₊₄₈=-jw_i ( i=0,1,2,...,15) 이다. 따라서, w16=-w0, w17=-w1,..., w31=-w15, w32=jw0, w33=jw1,..., w47=jw15, w48=-jw0, w49=-jw1,..., w62=-jw15, w63=-jw15 이다.

표 3은 64개의 부호어를 변조에 따라 4개의 그룹으로 구분하여 생성하는 방법의 일 예이다.

표 3을 참조하면, P(*)는 표 2의 수학식 2와 동일한 방법에 의하여 구해진다. 하나의 부호어 심벌은 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 변조 심벌이다. QPSK이므로 4개의 다른 부호어 심벌을 얻을 수 있다.

부호어 000000(w0)과 부호어 010000(w16)을 비교하면, 부호어 000000에 대응하는 타일 0의 제1 부호어 심벌은 P(4)이고, 부호어 010000에 대응하는 타일 0의 제1 부호어 심벌은 P(2)이므로, P(2)=-P(4)이다. 마찬가지로, 부호어 000000에 대응하는 타일 0의 제2 부호어 심벌은 P(1)이고, 부호어 010000에 대응하는 타일 0의 제1 부호어 심벌은 P(3)이므로, P(3)=-P(1)이다.

표 4는 64개의 부호어를 변조에 따라 4개의 그룹으로 구분하여 생성하는 방법의 다른 예이다.

표 4를 참조하면, 제1 그룹에 해당하는 부호어(0~15)를 나타낸다. 제2 내지제4 그룹에 해당하는 부호어는 제1 그룹에 해당하는 부호어로써 얻어질 수 있다. 즉, 000000 내지 001111에 대한 변조를 w0 내지 w15라고 하고, 제2 그룹에 해당하는 부호어(16~31)에 대한 변조를 각각 w16 내지 w31, 제3 그룹에 해당하는 부호어(32~47)에 대한 변조를 각각 w32 내지 w47, 제4 그룹에 해당하는 부호어(48~63)에 대한 변조를 각각 w48 내지 w63이라 하면, 각 그룹의 변조는 상기 수학식 3과 같은 관계를 가진다.

제2 내지 제4 그룹에 속하는 부호어에 대한 변조는 모두 제1 그룹에 속하는 부호어에 대한 변조로 표현이 가능하다. 즉, w_i ₊₁₆=-w_i , w_i ₊₃₂=jw_i ,w_i ₊₄₈=-jw_i (i=0,1,2,...,15) 이다. 따라서, w16=-w0, w17=-w1,..., w31=-w15, w32=jw0, w33=jw1,..., w47=jw15, w48=-jw0, w49=-jw1,..., w62=-jw15, w63=-jw15 이다. 제2 내지 제4 그룹에 속하는 부호어는 표 4에서 생략되었다.

이렇게 각 그룹간에 맵핑 규칙을 정하면, 수신기가 ML방식으로 수신신호를 검출할 때에 하나의 특정 그룹에 속하는 부호어만 ML방식으로 검출하고, 나머지 그룹에 속하는 부호어는 상기 하나의 특정 그룹에 대한 검출 결과에 대한 실수값(real value), -실수값(-real value), 허수값(imaginary value), -허수값(-imaginary value)의 크기를 구하여 검출할 수 있다.

수신기가 수신신호를 모든 부호어에 대해 ML방식으로 검출할 필요가 없어 수신신호 검출에 따른 계산량을 줄일 수 있다.

<부호어를 복수의 UE에 대해 다중화하는 방법>

이하에서, 6비트의 부호어를 4개의 UE에 대해 다중화하는 방법에 관하여 설명한다.

상술한 바와 같이, 하나의 부호어를 나타내는 타일은 6개이고, 각 타일의 8개의 데이터 부반송파 중 4개의 데이터 부반송파는 제1 부호어 심벌을 전송하고, 다른 4개의 데이터 부반송파는 제2 부호어 심벌을 전송한다. 동일한 부호어 심벌을 4개의 데이터 부반송파에 할당할 때, 미리 정해진 직교코드중 어느 하나에 의해 상기 데이터 부반송파의 위상을 변환하여 확산함으로써, 부호어를 다중화할 수 있다. 이러한 방법으로 부호어를 다중화하는 것을 DFT 확산(Discrete Fourier Transform Spreading)이라고 한다.

데이터 부반송파가 4개의 요소로 구성된 직교코드에 의해 확산되면 4개의 데이터 부반송파를 얻을 수 있다. 예를 들어, 제1 직교코드에 의해 얻어진 4개의 데이터 부반송파와 제2 직교코드에 의해 얻어진 4개의 데이터 부반송파가 동일한 부호어 심벌을 전송하더라도 합쳐지면 0이 된다. 직교코드 행렬 C는 수학식 4와 같다. 각 열은 직교코드이고, 각 직교코드는 4개의 요소(element)로 이루어진다. 예를 들어 제1 열은 요소 1,1,1,1로 이루어진다.

예를 들어, 상기 표 1의 부호어 000000을 UE1은 행렬 C의 제1 열(column)을 이용하고, UE2는 행렬 C의 제2 열을 이용하여 DFT 확산을 한다고 하자. 부호어 000000이 맵핑되는 타일 0의 제1 및 제2 부호어 심벌은 각각 P(8)과 P(5)이다

UE1에 있어서, 타일 0의 4개의 데이터 부반송파가 전송하는 제1 부호어 심벌은 P(8), P(8), P(8), P(8)이고, 다른 4개의 데이터 부반송파가 전송하는 제2 부호어 심벌은 P(5), P(5), P(5), P(5)이다. 타일 n(0≤n≤5)의 복수의 부반송파가 전송하는 제1 부호어 심벌과 제2 부호어 심벌도 동일한 방법으로 구할 수 있다.

UE2에 있어서, 타일 0의 4개의 데이터 부반송파가 전송하는 제1 부호어 심벌은 P(8), jP(8), -P(8), -jP(8)이고, 타일 0의 다른 4개의 데이터 부반송파가 전송하는 제2 부호어 심벌은 P(5), jP(5), -P(5), -jP(5)이다.

UE1과 UE2가 부호어 000000을 동시에 전송할 때, UE1가 전송하는 부호어 심벌들과 UE2가 전송하는 부호어 심벌들은 서로 합해져 0이 되므로, 직교성을 유지한다. 이렇게 행렬 C를 이용하면 동일한 서브채널에서 4개의 UE에 대해 동일한 부호어를 다중화하여 전송할 수 있다. 물론, 각 타일에 포함되는 파일럿도 각 UE별로 동일하게 DFT 확산이 가능하다.

상기 행렬 C는 예시에 불과하고, 부호어를 다중화하는 행렬은 4×4이외에도 타일에 포함되는 데이터 부반송파의 개수에 따라 달라질 수 있으며, 직교성을 유지할 수 있는 어떠한 행렬을 사용가능함은 물론이다.

기지국이 각 UE로부터 다중화된 데이터를 수신하여 복호하기 위해서는 먼저 각 UE가 행렬 C의 몇 번째 열(column)을 이용하여 DFT 확산을 하였는지에 관한 정보(이하 직교코드 정보)를 알고 있어야 한다. 기지국이 사전에 직교코드 정보를 결정하고 이를 UE에게 알려줄 수도 있고, 또는 기지국과 UE간에 직교코드 정보를 결정하는 방법을 미리 정해놓고 파라미터값만을 통해 별도의 직교코드 정보를 알려주 지 않고도 바로 데이터를 복호를 할 수 있다.

데이터의 복호는 DFT 채널추정 방법을 이용할 수 있다. DFT 채널추정은 채널 추정을 위해 여러 UE의 신호가 섞여있는 파일럿의 채널값을 분리시키는 방식이다. 각 UE의 파일럿은 행렬 C의 특정 열(column)에 의해 DFT 확산된 신호로써 전송되므로, 기지국은 각 신호를 수신하여 그 합을 구하고 IDFT(Inverse DFT)를 수행하여 각 단말의 채널을 추정할 수 있다. 이렇게 얻어진 채널 추정값에 대해 채널 보상을 한 후 데이터를 복원하기 위해 ML 수신기를 이용할 수 있다.

<부호어 심벌과 파일럿 심벌을 타일의 부반송파에 할당하는 방법>

이하, 특정 UE가 행렬 C의 m번째 열을 이용하여 DFT 확산을 하여 각 타일의 부반송파에 부호어 심벌 또는 파일럿 심벌을 할당하는 방법을 설명한다. C(k,m)은 직교코드 행렬 C의 m번째 열을 이용하여 DFT 확산하여 얻은 k번째 부호어 심벌 또는 파일럿 심벌을 의미한다.

도 4는 본 발명의 일 예에 따른 부호어 심벌과 파일럿 심벌을 타일의 부반송파에 할당하는 방법을 나타낸다. 시간축은 OFDM 심벌 단위로 구분되며, 주파수 축은 부반송파 단위로 구분된다. 타일 구조는 4×3(부반송파개수×OFDM 심벌수)이다.

도 4를 참조하면, DFT 확산에 의해 파일럿 심벌 4개(C(1,m), C(2,m), C(3,m), C(4,m))가 타일의 코너(corner)에 위치한 파일럿 부반송파에 할당된다. 제1 부호어 심벌(P(8))이 행렬 C의 m번째 열을 이용하여 DFT 확산되어 제1 부호어 심벌 4개가 생성되고, 제1 부호어 심벌은 타일의 상부의 데이터 부반송파에 국부적으 로 밀집되어 할당된다.

DFT 확산에 의해 제2 부호어 심벌(P(5))도 4개가 생성되고, 제2 부호어 심벌은 타일의 하부의 데이터 부반송파에 국부적으로 밀집되어 할당된다. 이러한 방식으로 제1 및 제2 데이터 심벌이 하나의 타일 내에서 절반의 데이터 부반송파에 각각 할당되어 전송된다.

도 5는 본 발명의 다른 예에 따른 부호어 심벌과 파일럿 심벌을 타일의 부반송파에 할당하는 방법을 나타낸다. 시간축은 OFDM 심벌 단위로 구분되며, 주파수 축은 부반송파 단위로 구분된다. 타일 구조는 4×3(부반송파개수×OFDM 심벌수)이다.

도 5를 참조하면, 파일럿 심벌, 제1 부호어 심벌(P(8)) 및 제2 부호어 심벌(P(5))이 행렬 C의 m번째 열을 이용하여 DFT 확산된다. 첫번째 OFDM 심벌상에서 4개의 부반송파에 제1 부호어 심벌이 모두 할당된다. 두번째 OFDM 심벌상에서 4개의 부반송파에 파일럿 심벌이 모두 할당된다. 마지막으로 세번째 OFDM 심벌상에서 4개의 부반송파에 제2 부호어 심벌이 모두 할당된다.

도 6은 본 발명의 또 다른 예에 따른 부호어 심벌과 파일럿 심벌을 타일의 부반송파에 할당하는 방법을 나타낸다. 도 6은 상향링크에서의 다중접속방식으로서 SC-FDMA를 사용하는 경우에 적합한 타일의 구조이다. 시간축은 OFDM 심벌 단위로 구분되며, 주파수 축은 부반송파 단위로 구분된다. 타일 구조는 4×3(부반송파개수×OFDM 심벌수)이다.

도 6을 참조하면, 파일럿 심벌, 제1 부호어 심벌(P(8)) 및 제2 부호어 심 벌(P(5))이 행렬 C의 m번째 열을 이용하여 DFT 확산된다. 첫번째 OFDM 심벌상에서 4개의 부반송파에 4개의 제1 부호어 심벌(C(1,m);P(8) 내지 C(4,m);P(8))이 모두 할당된다. 두번째 OFDM 심벌상에서 4개의 부반송파에 4개의 파일럿 심벌(w(1,m) 내지 w(4,m))이 모두 할당된다. 마지막으로 세번째 OFDM 심벌상에서 4개의 부반송파에 4개의 제2 부호어 심벌(C(1,m);P(5) 내지 C(4,m);P(5))이 모두 배치된다. 여기서 w는 채널 추정을 위한 파일럿 시퀀스(sequence)로서, CAZAC 시퀀스를 이용하여 파일럿 신호를 다중화할 수 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 예에 따른 부호어 심벌과 파일럿 심벌을 타일의 부반송파에 할당하는 방법을 나타낸다. 도 7은 상향링크에서의 다중접속방식으로서 SC-FDMA를 사용하는 경우에 적합한 타일의 구조이다. 시간축은 OFDM 심벌 단위로 구분되며, 주파수 축은 부반송파 단위로 구분된다. 타일 구조는 4×3(부반송파개수×OFDM 심벌수)이다.

도 7을 참조하면, 파일럿 심벌, 제1 부호어 심벌(P(8)) 및 제2 부호어 심벌(P(5))이 행렬 C의 m번째 열을 이용하여 DFT 확산된다. 첫번째 OFDM 심벌상에서 상부의 인접한 2개의 부반송파가 2개의 제1 부호어 심벌(C(1,m);P(8), C(2,m);P(8))을 전송하고, 하부의 인접한 2개의 부반송파가 2개의 제2 부호어 심벌(C(1,m);P(5), C(2,m);P(5))을 전송한다. 두번째 OFDM 심벌상에서 4개의 부반송파가 4개의 파일럿 심벌(w(1,m) 내지 w(4,m))을 전송한다. 마지막으로 세번째 OFDM 심벌상에서 인접한 상부의 2개의 부반송파가 2개의 제1 부호어 심벌(C(3,m);P(8) 내지 C(4,m);P(8))을 전송하고, 인접한 하부의 2개의 부반송파가 2개의 제2 부호어 심벌(C(3,m);P(5) 내지 C(4,m);P(5))을 전송한다.

도 8은 본 발명의 또 다른 예에 따른 부호어 심벌과 파일럿 심벌을 타일의 부반송파에 할당하는 방법을 나타낸다. 시간축은 OFDM 심벌 단위로 구분되며, 주파수 축은 부반송파 단위로 구분된다. 타일 구조는 3×3(부반송파개수×OFDM 심벌수)이다.

도 8을 참조하면, 도 4 내지 도 7과 달리 타일 구조가 3×3구조로서, 하나의 파일럿 부반송파가 타일의 중심(core)에 위치하고, 나머지 8개의 데이터 부반송파가 상기 하나의 파일럿 부반송파를 둘러싸는 구조이다. 8개의 데이터 부반송파 중 꼭지점에 해당하는 4개의 데이터 부반송파에는 제1 데이터 심벌이 할당되고, 상기 제1 데이터 심벌이 할당된 데이터 부반송파를 제외한 나머지 4개의 부반송파에는 제2 데이터 심벌이 할당된다.

도 9는 본 발명의 일예에 따른 부호어 심벌과 파일럿 심벌을 빈(bin)의 부반송파에 할당하는 방법을 나타낸다. 시간축은 하나의 OFDM 심벌이며, 주파수 축은 부반송파 단위로 구분된다. 빈 구조는 9×1(부반송파개수×OFDM 심벌수)이다.

도 9를 참조하면, 빈 1 및 2는 각각 5번째 부반송파가 파일럿 심벌에 할당되고, 나머지 8개의 부반송파 중 4개는 제1 부호어 심벌에, 다른 4개는 제2 부호어 심벌에 할당된다.

빈 1은 위로부터 4개의 연속적인 부반송파가 제1 부호어 심벌에 할당되고, 아래로부터 4개의 연속적인 부반송파가 제2 부호어 심벌에 할당된다. 빈 2는 위로부터 부반송파가 제1 및 제2 부호어 심벌에 번갈아 가면서 할당된다.

도 10은 본 발명의 일 예에 따른 DFT 및 IFFT(Inverse Fast Fourier Trnasform) 방법을 나타낸다. 서브채널 또는 자원블록을 구성하는 복수의 타일은 주파수 축상에서 물리적으로 서로 인접한다. 여기서 사용되는 다중접속방식은 SC-FDMA 또는 OFDMA이다.

도 10을 참조하면, 타일 0 내지 타일 N-1 이 주파수 축에서 연속적으로 인접한다. M은 각 타일의 하나의 OFDM 심벌상에 포함되는 부반송파의 개수이다. 각 타일은 도 6의 타일 구조이다. 전송기는 도 6의 타일 구조로 데이터를 각 타일의 부반송파에 할당한다.

SC-FDMA 방식을 사용할 경우, 인접하는 타일0 내지 타일 N-1에서 첫번째 OFDM 심벌상에 포함되는 부반송파의 개수는 모두 N×M이다. 따라서 전송기는 주어진 주파수 대역에서의 N×M 개의 부반송파를 한번에 DFT하여 주파수 영역의 신호로 변환하고, 이를 다시 전체 주파수 대역에 걸쳐 IFFT 하여 시간 영역의 신호로 변환한다.

OFDMA 방식을 사용할 경우, 전송기는 상기 SC-FDMA 방식에서와 달리 DFT 과정없이 N×M 개의 부반송파를 바로 IFFT하여 시간 영역의 신호로 변환할 수 있다.

이러한 방식으로 OFDM 심벌마다 DFT 확산을 한 후에 IFFT를 수행하게 되면 낮은 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio) 특성을 유지할 수 있다. 상기 타일의 구조는 도 6뿐만 아니라, 도 7의 타일 구조가 될 수도 있으며, 이는 시스템에 따라 달리 설정될 수 있음은 물론이다.

도 11은 본 발명의 다른 예에 따른 DFT 및 IFFT 방법을 나타낸다. 도 11은 도 7의 타일 구조를 이용하는 DFT 및 IFFT 방법의 예이다. 도 11의 실시예에서의 DFT 및 IFFT 방법은 도 10의 실시예의 경우와 동일하며, 도 10의 실시예와 타일의 구조에 차이가 있는 것에 불과하다.

본 발명은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하기 위해 디자인된 ASIC(application specific integrated circuit), DSP(digital signal processing), PLD(programmable logic device), FPGA(field programmable gate array), 프로세서, 제어기, 마이크로 프로세서, 다른 전자 유닛 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하는 모듈로 구현될 수 있다. 소프트웨어는 메모리 유닛에 저장될 수 있고, 프로세서에 의해 실행된다. 메모리 유닛이나 프로세서는 당업자에게 잘 알려진 다양한 수단을 채용할 수 있다.

이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.

도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.

도 2는 프레임 구조의 일예를 나타낸다.

도 4는 본 발명의 일 예에 따른 부호어 심벌과 파일럿 심벌을 타일의 부반송파에 할당하는 방법을 나타낸다.

도 5는 본 발명의 다른 예에 따른 부호어 심벌과 파일럿 심벌을 타일의 부반송파에 할당하는 방법을 나타낸다.

도 6은 본 발명의 또 다른 예에 따른 부호어 심벌과 파일럿 심벌을 타일의 부반송파에 할당하는 방법을 나타낸다.

도 7은 본 발명의 또 다른 예에 따른 부호어 심벌과 파일럿 심벌을 타일의 부반송파에 할당하는 방법을 나타낸다.

도 8은 본 발명의 또 다른 예에 따른 부호어 심벌과 파일럿 심벌을 타일의 부반송파에 할당하는 방법을 나타낸다.

도 9는 본 발명의 일예에 따른 부호어 심벌과 파일럿 심벌을 빈(bin)의 부반송파에 할당하는 방법을 나타낸다.

도 10은 본 발명의 일 예에 따른 DFT 및 IFFT(Inverse Fast Fourier Trnasform) 방법을 나타낸다.

도 11은 본 발명의 다른 예에 따른 DFT 및 IFFT 방법을 나타낸다.

Claims

하나의 타일(tile)이 복수의 데이터 부반송파와 적어도 하나의 파일럿 부반송파를 포함하는 무선통신 시스템에서, 복수의 타일(tile)들로 구성되는 서브채널을 통해 부호어(codeword)를 전송하는 방법에 있어서,

상기 복수의 타일들 각각에서 상기 적어도 하나의 파일럿 부반송파에는 파일럿 심벌을 할당하고, 상기 복수의 데이터 부반송파 중 일부의 데이터 부반송파에는 제1 부호어 심벌을 할당하며, 나머지의 데이터 부반송파에는 제2 부호어 심벌을 할당하여 부호어를 생성하는 단계; 및

상기 부호어를 전송하는 단계를 포함하되,

상기 복수의 타일들 각각은 포함하는 상기 제1 부호어 심벌 및 상기 제2 부호어 심벌에 의해 구분되며,

상기 부호어의 비트값은 상기 복수의 타일들의 조합에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 부호어 전송방법.
제 1 항에 있어서,

상기 서브채널은 6개의 상기 타일로 구성되고, 상기 부호어의 크기가 6비트인 경우, 상기 6비트로 생성될 수 있는 64개의 비트값은 아래의 표와 같이 상기 제1 및 제 2 부호어 심벌로 구성되는 상기 6개 타일의 조합 64개에 맵핑되어 생성되고, 상기 제1 부호어 심벌과 상기 제2 부호어 심벌인 P(k)는 수학식
의해 얻어지는, 부호어 전송방법.
제 1 항에 있어서,

상기 서브채널은 6개의 상기 타일로 구성되고, 상기 부호어의 크기가 6비트인 경우, 상기 6비트로 생성될 수 있는 64개의 비트값은 아래의 표와 같이 상기 제1 및 제 2 부호어 심벌로 구성되는 상기 6개 타일의 조합 64개에 맵핑되어 생성되고, 상기 제1 부호어 심벌과 상기 제2 부호어 심벌인 P(k)는 수학식
에 의해 얻어지는, 부호어 전송방법.
제 1 항에 있어서,

상기 서브채널은 6개의 타일들로 구성되고, 상기 부호어의 크기는 6비트이며, 상기 부호어 000000 내지 111111에 대한 변조를 각각 w0 내지 w63이라 할 때, 아래의 수학식과 같은 관계가 성립하는, 부호어 전송방법.

w_i+16=-w_i , w_i+32=jw_i,w_i+48=-jw_i, i=0,1,2,...,15
제 1 항에 있어서,

상기 복수의 타일들 각각에서 상기 제1 부호어 심벌이 할당되는 상기 데이터 부반송파 수와 상기 제2 부호어 심벌이 할당되는 상기 데이터 부반송파의 수의 비율이 1:1인, 부호어 전송방법.
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