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KR101449031B1 - 미드앰블의 전송방법 - Google Patents

미드앰블의 전송방법 Download PDF

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KR101449031B1
KR101449031B1 KR1020080032937A KR20080032937A KR101449031B1 KR 101449031 B1 KR101449031 B1 KR 101449031B1 KR 1020080032937 A KR1020080032937 A KR 1020080032937A KR 20080032937 A KR20080032937 A KR 20080032937A KR 101449031 B1 KR101449031 B1 KR 101449031B1
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Abstract

상향링크와 하향링크의 주파수대역이 분리된 시스템에서, 다중 안테나의 채널 추정을 위한 미드앰블(midamble)을 전송하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 하향링크 프레임(frame)내에 미드앰블이 존재함을 알려주는 미드앰블 정보를 단말로 전송하는 단계, 및 상기 하향링크 프레임에 속하는 적어도 하나의 하향링크 서브프레임(subframe) 중 하나의 하향링크 서브프레임 또는 공용영역상에서 상기 미드앰블을 다중 안테나를 이용하여 상기 단말로 전송하는 단계를 포함한다. 상기 미드앰블은 상기 하나의 하향링크 서브프레임의 마지막 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심벌에 위치한다. 상기 공용 영역은 모든 단말이 수신 가능한 영역이다. FDD 또는 H-FDD 시스템에서 하나의 하향링크 프레임에서 전송되는 미드앰블의 횟수를 줄임으로서 기지국의 스케줄링 부담 및 오버헤드를 줄이고, 한정된 무선자원을 효율적으로 사용할 수 있다.

Description

미드앰블의 전송방법{A Method of Transmitting Midamble}
본 발명은 무선통신에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미드앰블의 전송방법에 관한 것이다.
무선통신 시스템은 다양한 종류의 통신을 제공하기 위해 널리 사용되고 있다. 예를 들어, 음성 및/또는 데이터가 무선통신 시스템에 의해 제공되고 있다. 일반적인 무선통신 시스템은 다중 사용자에게 하나 또는 그 이상의 공유 자원을 제공한다. 예를 들어 무선통신 시스템은 CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access) 및 FDMA(Frequency Division Multiple Access)와 같은 다양한 다중 접속 기법을 사용할 수 있다.
IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 표준은 광대역 무선 접속(broadband wireless access)을 지원하기 위한 기술과 프로토콜을 제공한다. 1999년부터 표준화가 진행되어 2001년 IEEE 802.16-2001이 승인되었다. 이는 'WirelssMAN-SC'라는 단일 반송파(single carrier) 물리계층에 기반한다. 이후 2003년에 승인된 IEEE 802.16a 표준에서는 물리계층에 'WirelssMAN-SC'외에 'WirelessMAN-OFDM'과 'WirelessMAN-OFDMA'가 더 추가되었다. IEEE 802.16a 표준이 완료된 후 개정된(revised) IEEE 802.16-2004 표준이 2004년 승인되었다. IEEE 802.16-2004 표준의 결함(bug)과 오류(error)를 수정하기 위해 'corrigendum'이라는 형식으로 IEEE 802.16-2004/Cor1 이 2005년에 완료되었다.
종래 IEEE 802.16 표준 기반의 시스템 프로파일(profile)은 TDD(time division duplex) 방식만을 지원한다. TDD 방식은 상향링크 전송과 하향링크 전송이 동일한 주파수 대역을 차지하면서 서로 다른 시간에 이루어지는 것을 말한다. TDD 방식은 상향링크 채널의 특성과 하향링크 채널의 특성이 거의 상보적(reciprocal)이기 때문에 주파수 선택적 스케줄링이 간편한 장점이 있다.
그런데, IEEE 802.16 표준에 FDD(frequency division duplex) 및/또는 H-FDD(half-duplex FDD) 방식이 도입되려고 하고 있다. FDD 방식의 단말은 상향링크 전송과 하향링크 전송을 서로 다른 주파수 대역상에서 수행하고, 동시에 수행할 수 있다. H-FDD 방식의 단말은 상향링크 전송과 하향링크 전송을 서로 다른 주파수 대역상에서 수행하면서, 동시에 수행할 수 없다. 따라서, H-FDD 시스템에서는 어느 하나의 그룹에 속한 단말들이 상향링크 전송을 수행할 때, 기지국은 다른 그룹에 속한 단말들을 위해 하향링크 전송을 수행한다. 즉, 상향링크와 하향링크는 주파수 분할되어 있고, 각 그룹이 서로 시간을 분할하여 사용한다.
미드앰블(midamble)은 다수의 안테나를 이용하는 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 시스템에서 안테나별 채널상태를 얻기 위하여 기지국이 전송하는 채널 추정을 위한 신호이다. 단말은 미드앰블을 수신하여 기지국의 안테나별 채널상태를 추정할 수 있다. TDD 방식의 프레임 구조상에서 미드앰블이 전송되는 위치 는 시공간부호(Spatial Time Code; STC) 영역에서의 1번째 OFDM(Othogonal Frequency Division Multiplexing) 심벌(symbol)로서 정의되어 있다. 그러나 FDD 또는 H-FDD 방식의 프레임 구조에서는 기지국이 미드앰블을 그룹별로 매번 전송하는 것은 한정된 무선자원의 낭비이다.
따라서, 미드앰블의 전송을 위해 사용하는 무선자원을 최소화할 수 있는 미드앰블의 전송방법이 요구된다.
본 발명의 기술적 과제는 미드앰블의 전송방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 상향링크와 하향링크의 주파수대역이 분리된 시스템에서, 다중 안테나의 채널 추정을 위한 미드앰블(midamble)을 전송하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 하향링크 프레임(frame)내에 미드앰블이 존재함을 알려주는 미드앰블 정보를 단말로 전송하는 단계, 및 상기 하향링크 프레임에 속하는 적어도 하나의 하향링크 서브프레임(subframe) 중 하나의 하향링크 서브프레임 또는 공용 영역상에서 상기 미드앰블을 다중 안테나를 이용하여 상기 단말로 전송하는 단계를 포함한다. 상기 미드앰블은 상기 하나의 하향링크 서브프레임의 마지막 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심벌에 위치한다. 상기 공용 영역은 모든 단말이 수신 가능한 영역이다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 상향링크와 하향링크의 주파수대역이 분리된 시스템에서, 다중 안테나의 채널 추정을 위한 미드앰블을 수신하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 하향링크 프레임내에 미드앰블이 존재함을 알려주는 미드앰블 정보를 기지국으로부터 수신하는 단계, 및 상기 하향링크 프레임에 속하는 적어도 하나의 하향링크 서브프레임 중 하나의 하향링크 서브프레임 또는 공용 영역상에서 상기 미드앰블을 상기 기지국으로부터 수신하는 단계를 포함한다. 상기 미드앰블은 상기 하나의 하향링크 서브프레임의 마지막 OFDM 심벌에 위치한다. 상기 공용 영역 은 모든 단말이 수신 가능한 영역이다.
FDD 또는 H-FDD 시스템에서 하나의 하향링크 프레임에서 전송되는 미드앰블의 횟수를 줄임으로서 기지국의 스케줄링 부담 및 오버헤드를 줄이고, 한정된 무선자원을 효율적으로 사용할 수 있다. 할당되는 서브프레임이 자신이 속한 그룹별로 서로 다른 단말들은 미드앰블의 전송 위치를 정확히 알 수 있고, 미드앰블의 존재여부를 알려주는 시그널링(signaling)도 줄일 수 있다.
도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸 블록도이다. 무선 통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.
도 1을 참조하면, 무선 통신 시스템은 단말(10; Mobile Station, MS) 및 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다. 단말(10)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), 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, 노드B(NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 하나의 기지국(20)에는 하나 이상의 셀이 존재할 수 있다.
하향링크(downlink; DL)는 기지국(20)에서 단말(10)로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink; UL)는 단말(10)에서 기지국(20)으로의 통신을 의미한다.
무선 통신 시스템은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) /OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 기반 시스템일 수 있다. OFDM은 다수의 직교 부반송파(subcarrier)를 이용한다. OFDM은 IFFT(inverse fast Fourier Transform)와 FFT(fast Fourier Transform) 사이의 직교성 특성을 이용한다. 전송기에서 데이터는 IFFT를 수행하여 전송한다. 수신기에서 수신신호에 대해 FFT를 수행하여 원래 데이터를 복원한다. 전송기는 다중 부반송파들을 결합하기 위해 IFFT를 사용하고, 다중 부반송파들을 분리하기 위해 수신기는 대응하는 FFT를 사용한다.
이하에서, 슬롯(slot)은 최소한의 가능한 데이터 할당 유닛으로, 시간과 서브채널(subchannel)로 정의된다. 서브채널의 수는 FFT 크기와 시간-주파수 맵핑에 종속한다. 서브채널은 복수의 부반송파를 포함하고, 서브채널 당 부반송파의 수는 순열(permutation) 방식에 따라 따르다. 순열은 논리적인 서브채널을 물리적인 부반송파로 맵핑을 의미한다.
도 2는 단말의 요소를 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 단말(50)은 프로세서(processor, 51), 메모리(memory, 52), RF부(RF unit, 53), 디스플레이부(display unit, 54), 사용자 인터페이스부(user interface unit, 55)를 포함한다. 프로세서(51)는 물리계층(physical layer) 또는 MAC(Medium Access Control) 데이터의 전송 및 수신을 담당한다. 이하의 데이터 송신 및 수신 방법은 프로세서(51)를 통해 구현될 수 있다. 메모리(52)는 프로세서(51)와 연결되어, 단말 구동 시스템, 애플리케이션 및 일반적인 파일을 저장한다. 디스플레이부(54)는 단말의 여러 정보를 디스플레이하며, LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등 잘 알려진 요소를 사용할 수 있다. 사용자 인터페이스부(55)는 키패드나 터치스크린 등 잘 알려진 사용자 인터페이스의 조합으로 이루어질 수 있다. RF부(53)는 프로세서와 연결되어, 무선 신호(radio signal)를 송신 및/또는 수신한다.
이하에서 FDD와 H-FDD에 관하여 설명된다. FDD 또는 H-FDD 시스템에서, 상향링크 채널과 하향링크 채널은 서로 분리된(segregated) 주파수 대역에 위치한다. 하향링크 데이터와 상향링크 데이터는 버스트(burst) 단위로 전송될 수 있다. 하향링크 채널과 상향링크 채널은 시간축상에서 그 시작과 끝이 동일한, 고정된 길이의 프레임을 사용한다. 이러한 고정된 길이의 프레임의 사용은 대역폭 할당의 알고리즘을 단순화할 수 있다. 프레임의 길이는 제한이 없으며, 5ms, 2.5ms, 또는 1.25ms 일 수 있다.
FDD 단말(Full Duplex-FDD UE)은 데이터의 송신과 데이터의 수신을 동시에 수행할 수 있다. H-FDD 단말(Half Duplex-FDD UE)은 데이터의 송신 및 데이터의 수신 중 어느 하나의 동작만을 수행하고, 이를 동시에 수행할 수 없다. 만약 H-FDD 단말이 사용되면, 대역폭 할당 제어기(bandwidth controller)는 하향링크 채널상에서 데이터를 수신할 시점과 동일한 시점에 상향링크 대역폭을 할당하지 않는다. 하향링크 데이터가 버스트 단위로 전송되는 것은 시스템이 각 버스트마다 서로 다른 변조방법(modulation)을 사용할 수 있게 하고, FDD 단말과 H-FDD 단말을 하나의 프레임내에서 모두 지원할 수 있게 한다.
도 3은 FDD 또는 H-FDD 프레임 구조에서 미드앰블 위치의 일 예를 설명하는 설명도이다.
도 3을 참조하면, 프레임은 하향링크(DL) 프레임과 상향링크(UL) 프레임을 포함한다. 하향링크 서브프레임과 상향링크 서브프레임은 서로 다른 주파수 대역을 사용한다. 하향링크 프레임은 2개의 하향링크 서브프레임(DL subframe)을 포함한다. 상향링크 프레임은 2개의 상향링크 서브프레임(UL subframe)을 포함한다. 하향링크 서브프레임 1은 프리앰블(preamble), FCH(Frame Control Header), MAP 1, 적어도 하나의 버스트 영역(burst) 및 미드앰블(midamble)을 포함한다. 하향링크 서브프레임 2는 FCH(Frame Control Header), MAP 2 및 적어도 하나의 버스트 영역(burst)을 포함한다. 상향링크 서브프레임은 적어도 하나의 버스트 영역을 포함한다. 이 경우 프리앰블 영역, 미드앰블 영역, 및 하향링크 버스트 영역은 시간축상에서 상향링크 버스트와 겹치지 않는다. 왜냐하면 H-FDD 단말들은 프리앰블 또는 미드앰블을 수신함과 동시에 상향링크 전송을 못하기 때문이다.
각 서브프레임의 시간영역에서의 길이는 고정적이지 않다. 따라서 각 서브프레임마다 그 길이가 서로 상이할 수 있다. 하나의 프레임에 포함되는 서브프레임의 개수도 반드시 2개일 필요는 없고 더 적거나 많을 수 있다.
H-FDD 단말에 있어서, 그룹 1은 MAP 1에 따라 하향링크 버스트 1에서 데이터를 수신하고, 상향링크 버스트 2에서 데이터를 기지국으로 전송하는 단말의 집합이다. 그리고, 그룹 2는 MAP 2에 따라 상향링크 버스트 1에서 데이터를 기지국으로 전송하고, 하향링크 버스트 2에서 데이터를 수신하는 단말의 집합이다. 이는 전술 된 바와 같이 H-FDD 단말이 데이터의 송신과 수신을 동시에 수행할 수 없기 때문이다. 단말은 속한 그룹에 따라 프레임내에서 사용할 수 있는 하향링크 버스트와 및 상향링크 버스트가 다르다.
하향링크 서브프레임 1과 2는 그룹별로 사용할 수 있는 영역을 구분짓는 개념은 아니다. 본 발명에서의 하향링크 서브프레임은 FCH와 MAP 그리고 적어도 하나의 버스트 영역과 같은 기본적인 영역을 포함하는 작은 프레임을 정의하기 위해 사용된 개념이다. 따라서, 프리앰블 또는 미드앰블이 하향링크 서브프레임 1에 포함되어 있더라도 그룹 1의 단말 뿐만 아니라 그룹 2의 단말들도 프리앰블과 미드앰블을 수신할 수 있다.
단말의 그룹핑(grouping)은 기지국이 임의로 지정해서 단말들에게 알려줄 수 있으며, 단말이 지정해서 기지국에게 요청함으로써 이루어질 수도 있다. 그룹핑은 각 단말이 필요로 하는 무선자원의 양, MBS(multicast and broadcast service) 이용 여부, MBS의 종류 등을 기준으로 하여 이루어질 수 있다.
TTG(Transmit Transition Gap)은 단말이 수신모드에 있다가 송신모드로 전환되는데 필요한 구간이다. RTG(Receive Transition Gap)은 단말이 송신모드에 있다가 수신모드로 전환되는데 필요한 구간이다.
프리앰블은 기지국과 단말간의 초기 시간 동기 및 주파수 동기(synchronization)를 맞추기 위한 수단으로 사용되며, 셀 탐색, 주파수 오프셋으로도 사용된다. 프레임내에서 프리앰블의 위치나 개수는 다양할 수 있다. 프레임의 맨 앞에 하나만 올 수도 있고, 두 번째 하향링크 서브프레임 앞에 하나 더 존재할 수 있다. 또는 복수의 프레임마다 하나씩 존재할 수도 있다. 프리앰블에는 전체 부반송파가 할당되어 변조되고, 일정 간격으로 삽입되어 있어서 전체 시간의 기준점이 된다. 기지국과 단말이 주고 받는 모든 신호는 프리앰블을 기준으로 삽입되기 때문에 프리앰블의 획득은 데이터를 주고 받기 위한 가장 기초적이면서도 중요한 작업이다.
FCH는 하향링크 프레임 프리픽스(DL frame prefix)가 전송되는 영역이다. 하향링크 프레임 프리픽스는 DL-MAP 메시지의 길이와 DL-MAP의 코딩 방식(coding scheme) 정보를 포함한다.
MAP은 DL-MAP, UL-MAP으로 구성된다. MAP의 유형에는 제한이 없고, 압축(compressed) MAP 또는 서브(Sub) MAP, HARQ(hybrid automatic repeat request) MAP 등일 수도 있다. 하향링크 버스트는 기지국이 단말에게 보내는 데이터가 전송되는 영역이고, 상향링크 버스트는 단말이 기지국에 보내는 데이터가 전송되는 영역이다. DL-MAP은 DL-MAP 메시지가 전송되는 영역이다. DL-MAP 메시지는 하향링크 채널의 접속을 정의한다. 이는 DL-MAP 메시지는 하향링크 채널에 대한 지시 및/또는 제어정보를 정의함을 의미한다. UL-MAP은 UL-MAP 메시지가 전송되는 영역이다. UL-MAP 메시지는 상향링크 채널에의 접속을 정의한다. 이는 UL-MAP 메시지는 상향링크 채널에 대한 지시 및/또는 제어정보를 정의함을 의미한다.
미드앰블(midamble)은 데이터 전송을 위해 다수의 안테나를 이용하는 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템에서, 하향링크 채널 추정을 위해 기지국이 단말로 전송하는 기준 신호(reference signal)이다. 미드앰블은 채널 추정 신호이므로, 기준신호(reference signal), 파일롯(pilot), MIMO 미드앰블 등 이와 동일한 역할을 수행하는 다른 용어로 대체될 수 있다. 단말은 미드앰블을 수신하여 기지국의 안테나별 채널정보를 추정하고, 추정된 채널정보로부터 가중치(weight)를 구하여 기지국으로 피드백한다. 기지국은 피드백된 가중치를 데이터 전송에 적용함으로써 보다 정확한 데이터 전송을 수행할 수 있다.
미드앰블은 하향링크 서브프레임 1의 마지막 OFDM 심벌(symbol)을 이용하여 전송되고, 하향링크 서브프레임 2에서는 전송되지 않는다. 즉, 미드앰블은 매 프레임마다 어느 하나의 하향링크 서브프레임을 통해 한 번씩만 전송된다. 이는 미드앰블의 잦은 전송으로 인한 오버헤드를 줄이기 위함이다. 프리앰블과 미드앰블 영역은 반드시 도 3과 같이 어느 하나의 하향링크 서브프레임에 속하지 않을 수 있다. 프리앰블과 미드앰블 영역은 모든 그룹의 단말들이 수신할 수 있는 공용 영역(도면에 미표시)일 수도 있다.
이하에서 각 그룹이 미드앰블을 수신하는 방법에 관하여 설명된다. 일 예로서, 그룹 1에 속한 단말들은 프리앰블부터 시작하여 FCH, MAP, 하향링크 버스트 1 및 미드앰블까지 수신모드(Rx mode)로 동작한다. 그룹 1에 속한 단말들이 미드앰블까지 수신하면, 송신모드(Tx mode)로 전환(switching)되어 상향링크 버스트 2를 기지국으로 전송한다. 반면, 그룹 2에 속한 단말들은 수신모드가 되어 프리앰블을 수신하면, 송신모드로 전환되어 상향링크 버스트 1을 기지국으로 전송한다. 이후 미드앰블부터 수신모드로 전환되어 미드앰블, FCH, MAP, 하향링크 버스트 2 및 프리앰블까지 수신한 후, 송신모드로 전환된다. 물론, 그룹별로 프리앰블을 수신하는 방법은 이외에도 다양하게 변경될 수 있다.
미드앰블이 하나의 프레임마다 한 번씩만 전송되더라도, 미드앰블이 하향링크 서브프레임 1과 2 사이에서 위치하면, 각 그룹에 속한 단말들은 별도의 송신/수신 전환 오버헤드없이 미드앰블을 수신할 수 있다. 이로 인해 한정된 무선자원을 좀더 효율적으로 이용할 수 있다.
도 4는 FDD 또는 H-FDD 프레임 구조에서 미드앰블 위치의 다른 예를 설명하는 설명도이다.
도 4를 참조하면, 미드앰블이 하향링크 프레임 2의 마지막 OFDM 심벌에 위치하는 점에서 도 3과 차이가 있을 뿐 나머지 부분은 동일하다. 동일한 하향링크 프레임에 속하더라도, 속한 그룹이 다르면, 각 단말들이 미드앰블을 수신하는 방법이 다를 수 있다.
일 예로서, 그룹 1에 속한 단말들은 미드앰블부터 시작하여 프리앰블, FCH, MAP, 하향링크 버스트 1까지 수신모드(Rx mode)로 동작한다. 그룹 1에 속한 단말들이 하향링크 버스트 1까지 수신하면, 송신모드(Tx mode)로 전환(switching)되어 상향링크 버스트 2를 기지국으로 전송한다. 반면, 그룹 2에 속한 단말들은 송신모드가 되어 상향링크 버스트 1을 기지국으로 전송한 후, 수신모드로 전환되어 FCH, MAP, 하향링크 버스트 2, 미드앰블 및 프리앰블까지 수신한다.
미드앰블이 하나의 프레임마다 한 번씩만 전송되더라도, 미드앰블이 하향링크 서브프레임 2의 마지막 OFDM 심벌을 이용하여 기지국으로부터 전송되면, 각 그룹에 속한 단말들은 별도의 송신/수신 전환 오버헤드없이 미드앰블을 수신할 수 있 다.
도 5는 FDD 또는 H-FDD 프레임 구조에서 미드앰블 위치의 또 다른 예를 설명하는 설명도이다. 이하에서, 슬롯(slot)은 최소한의 가능한 데이터 할당 유닛으로, 시간과 서브채널(subchannel)로 정의된다. 서브채널은 주파수 자원을 나누는 기본적인 단위로서, 서브채널은 복수의 부반송파를 포함한다. 하나의 슬롯에 포함되는 서브채널의 개수와 OFDM 심벌 개수는 순열(permutation) 방식에 따라 다르다. 순열은 논리적인 서브채널을 물리적인 부반송파로 맵핑하는 방식을 의미한다.
도 5를 참조하면, 하향링크 서브프레임 1은 프리앰블(preamble) 영역을 기점으로 시작하여 6개의 순열영역(permutation zone) 및 미드앰블(midamble) 영역을 포함한다. 프리앰블 영역의 바로 다음의 FCH와 DL-MAP을 포함하는 순열영역은 PUSC방식에 의해 부반송파로 맵핑되는 영역이다. 일부의 서브채널이 데이터 전송을 위해 할당되는 순열방식을 부분 서브채널 할당 방식(Partial Usage of the SubChannels; PUSC)이라 하고, 모든 서브채널이 데이터 전송을 위해 할당되는 순열방식을 전체 서브채널 할당 방식(Full Usage of the SubChannels; FUSC)이라 한다.
FCH는 PUSC영역에서 채널 부호화율 1/2인 필수 채널 부호화 방식, 4회 반복 부호화 방식(repetition coding scheme), 및 QPSK 변조방식으로 전송된다. FCH는 DL_Frame_Prefix를 포함하는데, 이는 바로 이어 전송되는 DL-MAP 메시지의 길이와 DL-MAP 메시지의 반복 부호화 방식을 정의한다. 프리앰블과 FCH와 DL-MAP을 포함하는 순열영역을 제외한 나머지 5개의 순열영역은 셀(cell) 상황에 따라 서로 다른 순열방식이 적용될 수 있다.
하향링크 서브프레임 2는 프리앰블을 제외하고, 하향링크 서브프레임 1과 그 구성이 동일하다. 상향링크 프레임(도면에 미표시)은 PUSC방식의 순열영역, 선택적 PUSC(Optional PUSC), 및 AMC(Adaptive Modulation and Coding)방식의 순열영역을 포함한다. 상향링크 프레임은 셀 상황에 따라 각 순열영역에 적용되는 순열방식이 다를 수 있다.
기지국의 스케줄러(scheduler)는 보고받은 채널상태를 기초로 DL-MAP의 영역 변경 IE(Zone Switch IE)를 통해 각 순열영역에 적용되는 순열방식을 변경할 수 있다. 여기서, AMC는 채널 선택성 이득(Channel Selectivity Gain)을 위한 국부적 할당(localized allocation)에 해당하고, AMC를 제외한 다른 순열방식은 모두 주파수 다이버시티 이득(frequency diversity gain)을 위한 분산적 할당(distributed allocation)에 해당한다.
하향링크 서브프레임은 선택적으로 STC(spatial time code) 영역을 포함할 수 있다. STC 영역에 있는 모든 하향링크 버스트들은 STC 부호화된다. STC 영역은 DL-MAP을 따로 포함할 수도 있고, 포함하지 않을 수도 있다. STC 영역이 DL-MAP을 따로 포함하는 경우, STC 영역은 STC 프리앰블과 STC 부호화된 FCH 및 버스트를 포함한다. STC 영역은 DL-MAP을 따로 포함하지 않는 경우, STC 영역은 STC 프리앰블과 STC 부호화된 버스트만을 포함한다.
미드앰블의 위치는 예시에 불과할 뿐, 도 4에서와 같이 미드앰블은 하향링크 서브프레임 2의 STC영역의 바로 뒤인 마지막 OFDM 심벌에 위치할 수도 있다.
이제 미드앰블 정보(midamble information)에 관하여 개시된다. 미드앰블 정보는 STC 영역 메시지(OFDMA_STC_DL_Zone IE)로서 DL-MAP에 포함된다. 메드앰블 정보에는 미드앰블의 존재여부(midamble presence)와 위치(midamble position), 및 미드앰블 부스팅(midamble boosting)이 있다. 미드앰블의 존재여부와 위치는 하향링크 프레임에서 미드앰블이 전송되는지 여부와, 전송된다면 그 위치는 어느 하향링크 서브프레임의 OFDM 심벌인지에 관한 정보이다. 미드앰블 부스팅은 미드앰블의 전송시 전송전력을 3dB만큼 올릴 때 사용하는 메시지이다.
표 1은 미드앰블 정보의 일 예이다.
Syntax Size(bit) Notes
Midamble presence 1 0: Not present
1: midamble present at the following position
a. In TDD, at the first OFDM symbol in STC zone.
b. In FDD, at the last OFDM symbol of the current group 1 DL subframe.
c. In H-FDD for group 1, at the last OFDM symbol of the current group 1 DL subframe.
d. In H-FDD for group 2, at the previous OFDM symbol of FCH in the next group 2 DL subframe.
Midamble boosting 1 0: No boost
1: Boosting(3dB)
표 1을 참조하면, 미드앰블의 존재여부와 위치는 1비트 정보로서, 0이면 미드앰블의 부존재를, 1이면 미드앰블의 존재를 가리킨다. 미드앰블의 존재여부가 결정되면, 시스템의 상향링크와 하향링크가 어떠한 듀플렉스 방식에 의해 나뉘어지는지에 따라 자동적으로 미드앰블의 위치가 결정된다.
TDD 시스템에서, 미드앰블은 STC 영역이 시작하는 1번째 OFDM 심벌에 위치한다. FDD 시스템에서, 미드앰블은 그룹 1에 속한 단말이 데이터를 수신하는 서브프레임의 마지막 OFDM 심벌에 위치한다. H-FDD 시스템에서 미드앰블의 위치는 도 6과 같이 동일한 하향링크 프레임에 속하더라도 그룹에 따라 서로 다른 하향링크 서브프레임의 미드앰블을 가리킬 수 있다.
도 6은 H-FDD 시스템에서 미드앰블의 위치를 판단하는 방법의 일 예를 나타내는 설명도이다.
도 6을 참조하면, 하향링크 프레임 2는 하향링크 서브프레임 3과 하향링크 서브프레임 4를 포함한다. 그룹 1의 단말들은 하향링크 서브프레임 3의 MAP에 있는 미드앰블 정보를 읽고, 그룹 2의 단말들은 하향링크 서브프레임 4의 MAP에 있는 미드앰블 정보를 읽는다. 미드앰블이 존재하는 경우, 그룹 1의 단말들은 수신할 미드앰블의 위치를 DL서브프레임 3의 마지막 OFDM 심벌로 판단한다. 반면, 그룹 2의 단말들은 수신할 미드앰블의 위치를 다음 하향링크 프레임 3의 하향링크 서브프레임 5의 마지막 OFDM 심벌(또는 하향링크 서브프레임 6의 FCH의 바로 전 OFDM 심벌)로 판단한다.
표 2는 미드앰블 정보의 다른 예이다.
Syntax Size(bit) Notes
Midamble presence 1 0: Not present
1: midamble present at the following position
a. In TDD, at the first OFDM symbol in STC zone.
b. In FDD, at the last OFDM symbol of the current group 2 DL subframe.
c. In H-FDD for group 1, at the previous OFDM symbol of next preamble.
d. In H-FDD for group 2, at the last OFDM symbol of the current group 2 DL subframe.
Midamble boosting 1 0: No boost
1: Boosting(3dB)
표 2를 참조하면, 표 1과 비교하여 H-FDD인 경우 미드앰블의 위치를 판단하는 방법(c와 d)에 차이가 있고 나머지 부분은 동일하다. H-FDD 시스템에서 그룹이 다르더라도 같은 하향링크 프레임에 속하면 미드앰블의 위치는 동일한 것으로 판단한다. 도 7을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 7은 H-FDD 시스템에서 미드앰블의 위치를 판단하는 방법의 다른 예를 나타내는 설명도이다.
도 7을 참조하면, 하향링크 프레임 1는 하향링크 서브프레임 1과 하향링크 서브프레임 2를 포함한다. 그룹 1의 단말들은 하향링크 서브프레임 1의 MAP에 있는 미드앰블 정보를 읽고, 그룹 2의 단말들은 하향링크 서브프레임 2의 MAP에 있는 미드앰블 정보를 읽는다. 미드앰블이 존재하는 경우, 그룹 1의 단말들은 수신할 미드앰블의 위치를 다음 프리앰블의 바로 이전 OFDM 심벌로 판단한다. 또한, 그룹 2의 단말들은 수신할 미드앰블의 위치를 하향링크 서브프레임 2의 마지막 OFDM 심벌로 판단한다. 각 그룹별로 해석의 상대적인 차이만 있을 뿐, 그룹 1과 2는 모두 실질적으로 동일한 위치의 미드앰블을 수신한다.
채널상태에 관한 피드백 정보를 이용하는 다중 안테나 시스템에서, 채널상태가 안정한 경우까지 미드앰블을 매번 전송하는 것은 한정된 무선자원의 낭비이다. 따라서, STC 영역 메시지(OFDMA_STC_DL_Zone IE)에 다음의 표 3의 미드앰블 정보를 더 포함시키면 자원을 더 효율적으로 운용할 수 있다. 표 3의 미드앰블 정보는 상기 STC 영역 메시지에서 사용되지 않고 남는(reserved) 4비트 정보일 수 있다.
표 3은 미드앰블 정보의 또 다른 예이다.
Syntax Size(bit) Notes
Duration(d) 2 Maintain given DL STC information for 2d frames
Midamble period(p) 2 If Midamble presence==1
then, Midamble shall be transmitted every 2p frames
표 3을 참조하면, 지속기간(duration; d)은 이미 주어진 STC 영역 메시지(OFDMA_STC_DL_Zone IE)가 일정한 시간동안 유지됨을 나타내는 정보이다. 예를 들어, d=1이면 주어진 STC 영역 메시지가 21=2 frames 동안 유지됨을 나타낸다. 지속기간은 2비트 정보이므로, 최대 22=4 frames까지 STC 영역 메시지를 전송하지 않을 수 있다. 이러한 방법으로 기지국은 수개 프레임 주기마다 한번씩만 STC 영역 메시지를 전송할 수도 있다.
한편, 미드앰블 주기(midamble period)는 미드앰블이 매 프레임마다 전송되지 않는 경우, 미드앰블이 전송되는 프레임 주기를 알려주는 미드앰블 정보이다. 만약 미드앰블이 존재하는 경우, p=2이면, 미드앰블은 매 22=4 frames마다 한번씩 전송된다. 이렇게 STC 영역 메시지 또는 미드앰블 존재여부를 매 프레임마다 전송하지 않는 경우, 기지국은 하향링크 제어정보에 사용될 자원을 줄일 수 있고, 단말은 STC 영역 메시지 또는 미드앰블 존재여부를 매번 수신하여 복호화하지 않아도 되므로 전력절감의 효과가 있다.
표 1 내지 3에서 미드앰블의 존재여부로 1비트, 지속기간으로 2비트, 및 미드앰블 주기로 2비트를 사용하였으나, 이는 예시에 불과하며 각 미드앰블 정보에 필요한 비트의 수는 이외에도 다양하게 설정될 수 있다.
도 8은 FUSC 에 있어서, 안테나가 4 개인 경우, 미드앰블에 상응하는 부반송(Subcarrier)파 할당 방법에 관한 설명도이다.
도 8을 참조하면, MIMO 미드앰블은 다중 안테나에 맵핑되는 하나의 OFDM 심벌로 구성된다. MIMO 미드앰블에 상응하는 부반송파를 할당하는 방법은 수학식 1 에 나타낸 바와 같다.
Figure 112008025480742-pat00001
수학식 1에서, n 은 매핑되는 안테나 인덱스, Nt 는 총 안테나의 개수, k 는 부반송파 인덱스, Nused 는 사용되는 전체 부반송파 개수를 의미한다.
수학식 1 을 참조하면, 기지국의 안테나가 2 개인 경우 (n=0,1)에 사용되는 부반송파는 -(Nused/ 2) + n + 2k 로 나타낼 수 있다. 한편, 기지국의 안테나가 3 개인 경우 (n=0,1,2) 사용되는 부반송파는 -(Nused/ 2) + n + 4k 이고, 기지국의 안테나가 4 개인 경우는 (n=0,1,2,3) 부반송파는 -(Nused/ 2) + n + 4k 로 선택 된다. PUSC의 경우에는, 14 개의 인접한 부반송파로 이뤄진 클러스터에 데이터 부 반송파 대신 안테나별 파일럿을 할당한다.
도 9는 PUSC 에 있어서, 안테나가 4 개인 경우, 미드앰블에 상응하는 부반송 파 할당 방법을 할당 방법에 관한 설명도이다.
도 9를 참조하면, 안테나별 파일럿을 할당하는 방법은 수학식 2 에 나타낸 바와 같다.
Figure 112008025480742-pat00002
수학식 1에서, n 은 매핑되는 안테나 인덱스, Nt 는 총 안테나의 개수, k 는 부반송파 인덱스, Nused 는 사용되는 전체 부반송파 개수를 의미한다. 수학식 2를 참조하면, 기지국의 안테나가 2 개인 경우 (n=0,1), 짝수 부반송파는 인덱스가 0인 안테나에게, 홀수 부반송파는 인덱스가 1인 안테나에게 할당한다. 기지국의 안테나가 3개인 경우에는 (n=0,1,2), 3k로, 기지국의 안테나가 4개인 경우 (n=0,1,2,3), 4k 로 선택한다.
도 10은 미드앰블을 전송하는 방법을 설명하는 순서도이다. 도 11의 설명을 위해 도 3 또는 도 4의 프레임의 구조가 사용된다고 가정한다.
도 10을 참조하면, 기지국은 프리앰블을 전송한다(S100). 프리앰블은 하향링크 동기를 맞추기 위해 사용되는 기준신호이다. 프리앰블은 일반적으로 하향링크 프레임이 시작되는 1번째 OFDM 심벌로 구성될 수 있다. 기지국은 다중안테나를 구비한 전송수단을 포함한다.
기지국은 미드앰블 정보(midamble information)를 전송한다(S110). 미드앰블 정보는 미드앰블의 존재여부를 알려주며, DL-MAP의 STC 영역 메시 지(OFDMA_STC_DL_Zone IE)에 포함되는 정보이다. 미드앰블 정보는 전술된 표 1 또는 표 2와 같을 수 있다. 기지국은 미드앰블 정보는 기본적으로 매 하향링크 프레임마다 한 번씩 전송된다.
기지국은 미드앰블을 전송한다(S120). 미드앰블은 기본적으로 매 하향링크 프레임마다 1회씩 전송된다. 다만, 전술된 표 3과 같이 미드앰블 주기가 주어진 경우, 수개의 하향링크 프레임마다 1회씩 전송될 수도 있다. 미드앰블의 위치는 도 3 또는 도 4의 경우에 따라 달라질 수 있다. 각 그룹에 속한 단말은 기지국이 전송한 상기 미드앰블을 그룹별 미드앰블 수신방법에 따라 각각 수신할 수 있다.
상술한 모든 기능은 상기 기능을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.
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 무선 통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 단말의 요소를 나타낸 블록도이다.
도 3은 FDD 또는 H-FDD 프레임 구조에서 미드앰블 위치의 일 예를 설명하는 설명도이다.
도 4는 FDD 또는 H-FDD 프레임 구조에서 미드앰블 위치의 다른 예를 설명하는 설명도이다.
도 5는 FDD 또는 H-FDD 프레임 구조에서 미드앰블 위치의 또 다른 예를 설명하는 설명도이다.
도 6은 H-FDD 시스템에서 미드앰블의 위치를 판단하는 방법의 일 예를 나타내는 설명도이다.
도 7은 H-FDD 시스템에서 미드앰블의 위치를 판단하는 방법의 다른 예를 나타내는 설명도이다.
도 8은 FUSC 에 있어서, 안테나가 4 개인 경우, 미드앰블에 상응하는 부반송(Subcarrier)파 할당 방법에 관한 설명도이다.
도 9는 PUSC 에 있어서, 안테나가 4 개인 경우, 미드앰블에 상응하는 부반송파 할당 방법을 할당 방법에 관한 설명도이다.
도 10은 미드앰블을 전송하는 방법을 설명하는 순서도이다.

Claims (10)

  1. 상향링크와 하향링크의 주파수대역이 분리된 시스템에서, 다중 안테나의 채널 추정을 위한 미드앰블(midamble)을 전송하는 방법에 있어서,
    하향링크 프레임(frame)내에 미드앰블이 존재함을 알려주는 미드앰블 정보를 단말로 전송하는 단계; 및
    상기 하향링크 프레임에 속하는 적어도 하나의 하향링크 서브프레임(subframe) 중 하나의 하향링크 서브프레임 또는 공용 영역상에서 상기 미드앰블을 다중 안테나를 이용하여 상기 단말로 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 미드앰블은 상기 하나의 하향링크 서브프레임의 마지막 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심벌에 위치하고, 상기 공용 영역은 모든 단말이 수신 가능한 영역이며,
    상기 다중 안테나에 대해, 상기 미드앰블의 전송을 위해 사용되는 OFDM 심벌에 상응하는 부반송파는 아래의 수학식
    Figure 112014039067802-pat00014
    에 따라 할당되며, n 은 맵핑되는 안테나 인덱스, Nt는 총 안테나의 개수, k는 부반송파 인덱스, Nused는 사용되는 전체 부반송파의 개수인 것을 특징으로 하는 미드앰블의 전송방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단말은 하향링크 서브프레임에서 데이터를 수신함과 동시에, 상기 하향링크 서브프레임과 동일한 시점의 상향링크 서브프레임에서 데이터를 전송할 수 없는 H-FDD(Half-duplex Frequency Division Duplex) 방식을 사용하는, 미드앰블의 전송방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나의 하향링크 서브프레임은 시공간부호화(Spatial Time Code;STC)된 버스트 영역을 포함하고, 상기 미드앰블은 상기 시공간부호화된 버스트 영역에서 전송되는, 미드앰블의 전송방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하향링크 프레임은 2개의 연속적인 하향링크 서브프레임을 포함하는, 미드앰블의 전송방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 하향링크 서브프레임은 데이터가 전송되는 버스트 영역(burst) 및 상기 버스트 영역의 자원할당을 알려주는 맵(MAP)을 포함하고, 상기 맵은 상기 미드앰블 정보를 포함하는, 미드앰블의 전송방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 하향링크 서브프레임에 포함된 각각의 미드앰블 정보는 상향링크와 하향링크의 듀플렉스(duplex) 방식에 따라 서로 다른 하향링크 서브프레임의 미드앰블을 가리키는, 미드앰블의 전송방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 버스트 영역은 부반송파 선택의 순열(permutation) 방식에 따라 구분되 는, 미드앰블의 전송방법.
  8. 삭제
  9. 상향링크와 하향링크의 주파수대역이 분리된 시스템에서, 다중 안테나의 채널 추정을 위한 미드앰블을 수신하는 방법에 있어서,
    하향링크 프레임 내에 미드앰블이 존재함을 알려주는 미드앰블 정보를 기지국으로부터 수신하는 단계; 및
    상기 하향링크 프레임에 속하는 적어도 하나의 하향링크 서브프레임 중 하나의 하향링크 서브프레임 또는 공용영역상에서 상기 미드앰블을 상기 기지국으로부터 수신하는 단계를 포함하되,
    상기 미드앰블은 상기 하나의 하향링크 서브프레임의 마지막 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심벌에 위치하고, 상기 공용 영역은 모든 단말이 수신 가능한 영역이며,
    상기 다중 안테나에 대해, 상기 미드앰블의 전송을 위해 사용되는 OFDM 심벌에 상응하는 부반송파는 아래의 수학식
    Figure 112014039067802-pat00015
    에 따라 할당되며, n 은 맵핑되는 안테나 인덱스, Nt는 총 안테나의 개수, k는 부반송파 인덱스, Nused는 사용되는 전체 부반송파의 개수인 것을 특징으로 하는 미드앰블의 수신방법.
  10. 무선 신호를 송신 및 수신하는 RF(radio frequency) 부; 및
    상기 RF 부와 연결되는 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는 하향링크 프레임 내에 미드앰블이 존재함을 알려주는 미드앰블 정보를 기지국으로부터 수신하고,
    상기 하향링크 프레임에 속하는 적어도 하나의 하향링크 서브프레임 중 하나의 하향링크 서브프레임 또는 공용 영역 상에서 상기 미드앰블을 상기 기지국으로부터 수신하도록 설정되며,
    상기 미드앰블은 상기 하나의 하향링크 서브프레임의 마지막 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심벌에 위치하고, 상기 공용 영역은 모든 단말이 수신 가능한 영역이며,
    다중 안테나에 대해, 상기 미드앰블의 전송을 위해 사용되는 OFDM 심벌에 상응하는 부반송파는 아래의 수학식
    Figure 112014039067802-pat00016
    에 따라 할당되며, n 은 맵핑되는 안테나 인덱스, Nt는 총 안테나의 개수, k는 부반송파 인덱스, Nused는 사용되는 전체 부반송파의 개수인 것을 특징으로 하는 단말.
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