KR101498059B1

KR101498059B1 - 파일롯 서브캐리어 할당을 사용하는 복수개의 송신 안테나를 갖는 무선 통신 시스템

Info

Publication number: KR101498059B1
Application number: KR1020090009390A
Authority: KR
Inventors: 최진수; 한종영; 조한규; 정재훈
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2008-07-22
Filing date: 2009-02-05
Publication date: 2015-03-03
Anticipated expiration: 2029-02-05
Also published as: EP2301214A1; WO2010011018A1; EP2301214B1; CN103763079A; CN101990750B; CN103763079B; JP2011517516A; EP2301214A4; JP5280463B2; US8340201B2; CN101990750A; US20120106487A1; US8139665B2; KR20100010463A; US20100020890A1

Abstract

직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 변조를 사용하여 복수개의 송신 안테나를 갖는 광대역 무선 이동 통신 시스템을 위해, 자원 블록 내에 파일롯 서브캐리어들을 할당하는 방법이 공개된다. 이 방법에서, 파일롯 서브캐리어들이 5개 또는 7개의 OFDM 심볼로 구성된 자원 블록에 할당되어, 이 자원블록의 오직 4개의 OFDM 심볼만이 파일롯 서브캐리어에 할당된다.

파일롯(Pilot), 서브캐리어(Subcarrier), 자원 블록(Resource Block)

Description

파일롯 서브캐리어 할당을 사용하는 복수개의 송신 안테나를 갖는 무선 통신 시스템{WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM WITH MULTIPLE TRANSMISSION ANTENNAS USING PILOT SUBCARRIER ALLOCATION}

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 다중 안테나(Multiple-Input Multiple-Output; MIMO) 시스템을 포함하는 무선 이동 통신 시스템에서 파일롯 서브캐리어를 할당하는 방법에 관한 것이다.

IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 표준은 광대역 무선 접속 및 프로토콜을 지원하는 기술을 제공한다. 이 표준화는 1999년부터 진행되어 왔으며, IEEE 802.16-2001은 2001년에 승인되었다. IEEE 802.16-2001은 'WirelessMAN-SC'라고 불리우는 단일 캐리어 물리 계층(single carrier physical layer)을 기초로 수립되었다. 2003년에 승인된 IEEE 802.16a에서, 'WirelessMAN-SC'에 더불어 'WirelessMAN-OFDM' 및 'WirelessMAN-OFDMA'가 물리 계층에 추가되었다. IEEE 802.16a 표준이 완성된 이후, 개정된 IEEE 802.16-2004가 2004년에 승인되었다. IEEE 802.16-2004의 버그(bug) 및 오류를 수정하기 위해, 2005년에 수정본(corrigendum)의 형태로 IEEE 802.16-2004/Cor1이 완성되었다.

MIMO 안테나 기술은 복수의 송신 안테나 및 복수의 수신 안테나를 사용함으로써 데이터의 전송/수신 효율을 향상시킨다. MIMO 기술은 IEEE 802.16a 표준에 도입되어 계속하여 갱신되어 왔다.

MIMO 기술은 공간 다중화 방법(spatial multiplexing method) 및 공간 다이버시티 방법(spatial diversity method)로 구분된다. 공간 다중화 방법에서는 서로 다른 데이터가 동시에 전송되기 때문에, 시스템의 대역폭을 증가시키지 않더라도 데이터가 높은 속도로 전송될 수 있다. 공간 다이버시티 방법에서는 다이버시티 이득을 얻기 위해 복수의 전송 안테나를 통해 동일한 데이터가 전송되므로 데이터의 신뢰성이 증대된다.

수신기는 송신기로부터 송신되는 데이터를 복구하기 위해 채널을 추정할 필요가 있다. 채널 추정은, 페이딩(fading)에 의한 급격한 환경 변화에 의해 발생하는 신호의 왜곡을 보상하며 전송 신호(transmission signal)를 복구하는 처리과정을 말한다. 일반적으로, 채널 추정을 위해 전송기와 수신기는 파일롯을 알 필요가 있다.

MIMO 시스템에서 신호는 각 안테나에 대응하는 채널을 겪는다. 따라서, 복수의 안테나를 고려하여 파일롯을 배열할 필요가 있다. 안테나의 개수가 증가함에 따라 파일롯의 개수가 증가하는 한편, 데이터 전송률을 증가시키기 위해 안테나의 개수를 증가시키는 것은 불가능하다.

종래 기술에 있어서, 퍼뮤테이션(permutation) 방법(예컨대, 분산(dispersion)/AMC/PUSC/FUSC)에 따라 서로 다른 파일롯 할당 구조가 디자인되어 사용되어왔다. 이는 퍼뮤테이션 방법들이 IEEE 802.16e 시스템에서 시간축을 따라 서로 분리되어 있어서, 퍼뮤테이션 방법에 따라 그 구조들이 서로 다르게 최적화될 수 있었기 때문이다. 그러나, 만일 퍼뮤테이션 방법들이 어떤 시점에 공존한다면, 단일화된(unified) 기본 데이터 할당 구조가 필요할 것이다.

종래 기술에서는, 많은 파일롯 오버헤드(overhead)가 발생하기 때문에, 전송률(transfer rate)이 감소한다. 또한, 동일한 파일롯 구조가 서로 인접하는 셀(cell) 또는 섹터(sector)에 적용되기 때문에, 셀 간 또는 섹터 간에 충돌(collision)이 발생할 수 있다. 따라서, MIMO 시스템에서 파일롯 서브캐리어를 효과적으로 할당하는 방법이 필요하다.

본 발명의 목적은, 업링크/다운링크(uplink/downlink) 및 특정 퍼뮤테이션(permutation) 방식에 상관 없이 MIMO 시스템을 포함하는 무선 통신 시스템에서 파일롯 서브캐리어를 효율적으로 할당하는 방법을 제공하는 것이다. 특히, 본 발명은 5개 또는 7개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 서브프레임을 지원하는 통신 시스템에서 채널 추정 성능을 향상시키기 위한 것이다. 본 발명은 IEEE 802.16m과 같은 새로운 무선 통신 시스템에 적용 가능하다.

본 발명의 목적은 후술하는 본 발명의 다양한 양상에 의해 달성될 수 있다.

본 발명의 일 양상에 따른, OFDMA 변조를 사용하는 복수개의 송신 안테나를 갖는 광대역 무선 이동 통신 시스템을 위한 자원 블록에서 파일롯 서브캐리어를 할당하는 방법은, 위의 자원 블록 중 오직 4개의 OFDMA 심볼들만이 파일롯 서브캐리어를 위해 할당되도록 파일롯 서브캐리어들을 위의 자원 블록에게 할당하는 단계를 포함하는데, 여기서 위의 자원 블록은 7개의 OFDMA 심볼을 갖는다.

바람직하게는, 위의 4개의 OFDMA 심볼들에 대한 한 세트의 OFDMA 심볼 인덱스 넘버는, 인덱스 넘버 세트 (o, p, q, r)가 상기 자원 블록 내의 (o+1)번째 OFDMA 심볼, (p+1)번째 OFDMA 심볼, (q+1)번째 OFDMA 심볼, 및 (r+1)번째 OFDMA 심볼을 나타낸다고 할 때에, (0, 1, 5, 6), (0, 1, 4, 5), 및 (1, 2, 5, 6) 중 어느 하나이다. 바람직하게는, 위의 복수개의 송신 안테나는 4개의 송신 안테나로 구성 되며, 위의 자원 블록은 18개의 서브캐리어로 구성되며, 그리고 파일롯 서브캐리어에 대해 할당되는 위의 OFDMA 심볼들은 각각 위의 4개의 송신 안테나 중 첫 번째 송신 안테나를 위한 파일롯 서브캐리어, 두 번째 송신 안테나를 위한 파일롯 서브캐리어, 세 번째 송신 안테나를 위한 파일롯 서브캐리어, 및 네 번째 송신 안테나를 위한 파일롯 서브캐리어를 포함한다. 바람직하게는, 위의 복수개의 송신 안테나는 2개의 송신 안테나로 구성되며, 위의 자원 블록은 18개의 서브캐리어로 구성되며, 그리고 파일롯 서브캐리어에 대해 할당되는 위의 OFDMA 심볼들은 각각 위의 2개의 송신 안테나 중 첫 번째 송신 안테나를 위한 파일롯 서브캐리어, 및 두 번째 송신 안테나를 위한 파일롯 서브캐리어를 포함한다. 바람직하게는 위의 자원 블록은 4개의 서브캐리어 또는 6개의 서브캐리어로 구성된다.

본 발명의 다른 양상에 따른, OFDMA 변조를 사용하는 복수개의 송신 안테나를 갖는 광대역 무선 이동 통신 시스템을 위한 자원 블록에서 파일롯 서브캐리어를 할당하는 방법은, 위의 자원 블록 중 오직 4개의 OFDMA 심볼들만이 파일롯 서브캐리어를 위해 할당되도록 파일롯 서브캐리어들을 위의 자원 블록에게 할당하는 단계를 포함하는데, 여기서 위의 자원 블록은 5개의 OFDMA 심볼을 갖는다.

바람직하게는, 위의 4개의 OFDMA 심볼들에 대한 OFDMA 심볼 인덱스 넘버는 0, 1, 3, 4이다. 여기서, 인덱스 넘버 p는 상기 자원 블록 내의 (p+1)번째 OFDMA 심볼을 나타낸다. 바람직하게는, 위의 복수개의 송신 안테나는 4개의 송신 안테나로 구성되며, 위의 자원 블록은 18개의 서브캐리어로 구성되며, 그리고 파일롯 서브캐리어에 대해 할당되는 위의 OFDMA 심볼들은 각각 위의 4개의 송신 안테나 중 첫 번째 송신 안테나를 위한 파일롯 서브캐리어, 두 번째 송신 안테나를 위한 파일롯 서브캐리어, 세 번째 송신 안테나를 위한 파일롯 서브캐리어, 및 네 번째 송신 안테나를 위한 파일롯 서브캐리어를 포함한다. 바람직하게는, 위의 복수개의 송신 안테나는 2개의 송신 안테나로 구성되며, 위의 자원 블록은 18개의 서브캐리어로 구성되며, 그리고 파일롯 서브캐리어에 대해 할당되는 위의 OFDMA 심볼들은 각각 위의 2개의 송신 안테나 중 첫 번째 송신 안테나를 위한 파일롯 서브캐리어, 및 두 번째 송신 안테나를 위한 파일롯 서브캐리어를 포함한다. 바람직하게는 위의 자원 블록은 4개의 서브캐리어 또는 6개의 서브캐리어로 구성된다.

본 발명의 다른 양상에 따른, OFDMA 변조를 사용하는 복수개의 송신 안테나를 갖는 무선 통신 시스템은, MIMO 안테나, 위의 MIMO 안테나에 작동 가능하게 연결된 OFDMA 변조기, 및 위의 OFDMA 변조기에 작동 가능하게 연결된 프로세서를 포함한다. 여기서 위의 프로세서는, 위의 자원 블록 중 오직 4개의 OFDMA 심볼만이 파일롯 서브캐리어를 위해 할당되도록 파일롯 서브캐리어들을 자원 블록에 할당하도록 되어 있고, 여기서, 위의 자원 블록은 7개의 OFDMA 심볼을 가지며, 위의 4개의 OFDMA 심볼에 대한 한 세트의 OFDMA 심볼 인덱스 넘버는, 인덱스 넘버 세트 (o, p, q, r)가 상기 자원 블록 내의 (o+1)번째 OFDMA 심볼, (p+1)번째 OFDMA 심볼, (q+1)번째 OFDMA 심볼, 및 (r+1)번째 OFDMA 심볼을 나타낸다고 할 때에, (0, 1, 5, 6), (0, 1, 4, 5), 및 (1, 2, 5, 6) 중 어느 하나이다.

본 발명의 다른 양상에 따른, OFDMA 변조를 사용하는 복수개의 송신 안테나를 갖는 무선 통신 시스템은, MIMO 안테나, 위의 MIMO 안테나에 작동 가능하게 연 결된 OFDMA 변조기, 및 위의 OFDMA 변조기에 작동 가능하게 연결된 프로세서를 포함한다. 여기서 위의 프로세서는, 위의 자원 블록 중 오직 4개의 OFDMA 심볼만이 파일롯 서브캐리어를 위해 할당되도록 파일롯 서브캐리어들을 자원 블록에 할당하도록 되어 있고, 여기서, 위의 자원 블록은 5개의 OFDMA 심볼을 가지며, 인덱스 넘버 p가 (p+1)번째 OFDMA 심볼을 나타낸다고 할 때에 위의 4개의 OFDMA 심볼에 대한 OFDMA 심볼 인덱스 넘버는 0, 1, 3, 4이다.

본 발명에 의하면, 새로운 무선 이동 통신 시스템에 대한 파일롯 할당이 종래의 무선 이동 통신 시스템의 파일롯 할당에 대해 후방 호환성(backwards compatibility)을 가지며, 동시에 상호 운용성(interoperablility)의 복잡성이 감소된다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시형태들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시되는 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 돕기 위해 구체적인 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 알 것이다. 예를 들어, 이하의 설명에서 일정 용어를 중심으로 설명하나, 이들 용어에 한정될 필요는 없으며 임의의 용어로서 지칭되는 경우에도 동일한 의미를 나타낼 수 있다. 또한, 본 명세서 전 체에서 동일하거나 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.

후술하는 기술은 다양한 무선 통신 시스템에 사용될 수 있다. 음성 및 패킷 데이터(packet)와 가은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위한 무선 통신 시스템이 제공된다. 본 기술은 다운링크 또는 업링크에서 사용될 수 있다. 일반적으로, 다운링크는 기지국(Base Station; BS)으로부터 사용자 기기(User Equipment; UE)로의 통신을 일컬으며, 업링크는 UE로부터 BS로의 통신을 일컫는다. BS는 보통 UE와 통신하는 고정된 국(station)을 지칭하며, 또한 노드-B(node-B), 기지 송수신 시스템(Base Transceiver System; BTS), 또는 액세스 포인트(access point)라고 불리울 수 있다. UE는 고정되어 있거나 이동될 수 있으며, 이동국(Mobile Station; MS), 사용자 단말(User Terminal; UT), 가입국(Subscriber Station; SS) 또는 무선 기기라고 불리울 수 있다.

이제 새로운 시스템을 위한 효율적인 파일롯 구조가 기술될 것이다. 새로운 시스템은, IEEE 802.16m 시스템을 중심으로 기술될 것이지만, 본 발명의 원리는 다른 시스템에도 적용될 수 있다.

통신 시스템은 복수-입력 복수-출력 시스템(Multiple-Input Multiple-Output system; MIMO system) 또는 복수-입력 단일-출력 시스템(Multiple0Input Single-Output system; MISO system)일 수 있다. MIMO 시스템은 복수의 송신 안테나 및 복수의 수신 안테나를 사용한다. MISO 시스템은 복수의 송신 안테나와 하나의 수신 안테나를 사용한다.

도 1은 복수의 안테나를 갖는 송신기의 블록도를 나타낸다. 도 1을 참조하면, 송신기(100)는 채널 인코더(120) (channel encoder 120), 매퍼(130) (mapper 130), MIMO 프로세서(140), 서브캐리어 할당기(150) 및 직교 주파수 분할 다중화 변조기(160) (Orthogonal Frequency Division Multiplexing modulator 160)을 포함한다. 채널 인코더(120), 매퍼(130), MIMO 프로세서(140), 서브캐리어 할당기(150)는 서로 다른 구성요소(component)에서 구현되거나 또는 송신기(100)의 단일 프로세서 내에서 조합되어 구현될 수 있다.

채널 인코더(120)는 미리 결정된 코딩 방식에 따라 입력 스트림(stream)을 인코딩하여 코딩된 워드(coded word)를 생성한다. 매퍼(130)는 이 코딩된 워드를 신호 성상(signal constellation)의 위치로 표현하는 심볼에 매핑(map)한다. 매퍼(130)의 변조 방식(modulation scheme)은 m-위상 쉬프트 키(m-Phase Shift Keying; m-PSK) 방식 또는 m-쿼드러쳐 크기 변조(m-Quadrature Amplitude Modulation) 방식을 포함하수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.

MIMO 프로세서(140)는 복수의 송신 안테나(190-1, ..., 및 190-Nt)를 사용하는 MIMO 방법에 의해 입력 심볼을 처리한다. 예를 들어, MIMO 프로세서(140)는 코드북(codebook)을 기초로 프리코딩(precoding)을 수행할 수 있다.

서브캐리어 할당기(150)는 서브캐리어에 입력 심볼 및 파일롯을 할당한다. 파일롯들은 송신 안테나(190-1, ..., 및 190-Nt)에 따라 배열된다. 파일롯 및 이에 대응하는 파일롯 위치는 송신기(100) 및 수신기(200)이 모두 알고 있다(도 2 참조). 파일롯은 채널 추정 또는 데이터 복조(demodulation)를 위해 사용되며 기준 신호(reference signal)로 불리기도 한다.

OFDMA 변조기(160)는 입력 심볼을 변조하여 OFDMA 심볼을 출력한다. OFDMA 변조기(160)는 입력 심볼에 대하여 역 패스트 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform; IFFT)을 수행할 수 있고, IFFT를 수행한 이후에는 순환 전치(Cyclic Prefix; CP)를 더 삽입할 수 있다. OFDMA 심볼들은 송신 안테나(190-1, ..., 및 190-Nt)를 통해 전송된다.

도 2는 복수개의 안테나를 갖는 수신기의 블록도이다. 도 2를 참조하면, 수신기(200)는 OFDMA 복조기(210) (demodulator 210), 채널 추정기(220) (channel estimator 220), MIMO 사후 처리기(230) (MIMO post-processor 230), 디매퍼(240) (demapper 240), 및 채널 디코더(250) (channel decoder 250)를 포함하며, 이러한 각 기능부는 서로 다른 구성요소 상에서 구현되거나 또는 수신기(200)의 단일 처리기 내에서 서로 조합되어 구현될 수 있다.

수신 안테나(290-1, ..., 및 290-Nr)를 통해 수신된 신호는 OFDMA 복조기(210)에 의해 패스트 푸리에 변환(Fast Fourier Transform; FFT) 된다. 채널 추정기(220)는 파일롯을 이용하여 채널을 추정한다. 채널 추정을 하기 이전에, 복조기(210)과 채널 추정기(220) 사이의 다른 디바이스(device), 채널 추정기(220), 또는 복조기(210)에서 파일롯 심볼이 검출된다. MIMO 사후 처리기(230)는 MIMO 프로세서(140)에 대응되는 사후-처리(post-process)를 수행한다. 디매퍼(240)는 입력된 심볼을 코딩된 워드로 디매핑(demap)한다. 채널 디코더(250)는 코딩된 워드를 디코딩하여 원래 데이터를 복원(restore)한다.

도 3은 프레임 구조의 일예를 나타낸 것이다. 프레임은 물리 기술서(physical specification)에서 사용되는, 특정 시구간에서의 데이터 시퀀스(data sequence)이다. 여기서 상기 물리 기술서는 IEEE 표준 802.16-2004 "Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems"의 섹션 8.4.4.2를 가리킨다. 이하, 상기 물리 기술서는 '참조 문헌 1'로 지칭될 수 있으며, 그 모든 내용은 참조에 의해 이 문서에 결합된다.

도 3을 참조하면, 도 3의 프레임은 다운링크 프레임(DownLink frame, DL 프레임) 및 업링크 프레임(UpLink frame, UL 프레임)을 포함한다. 시 분할 이중화(Time Division Duplex; TDD) 방식에 의하면 업링크 및 다운링크 송신은 시간 영역에서 서로 분리되지만 동일한 주파수를 공유한다. 보통, 다운링크 프레임은 업링크 프레임보다 앞선다. 다운링크 프레임은 프리앰블(Preamble), 프레임 제어 헤더(Frame Control Header; FCH), 다운링크 맵(Downlink MAP; DL MAP), 업링크 맵(Uplink MAP; UL MAP) 및 버스트 영역(burst region) (예컨데, DL 버스트 #1~5, UL 버스트 #1~5)의 순서로 시작한다. 다운링크 프레임 및 업링크 프레임을 분리하는 가드 타임(guard time)은 프레임의 중간 영역(intermediate portion) 및 프레임의 마지막 부분(last portion) 모두에 삽입된다. 상기 중간 영역은 다운링크 프레임 및 업링크 프레임 사이를 말하며, 상기 마지막 영역은 업링크 프레임 이후에 존재한다. 송신/수신 전환 갭(transmit/receive transition gap; TTG)은 업링크 버스트 및 후속하는(subsequent) 다운링크 버스트 사이에 존재한다.

프리앰블은 BS 및 UE 간의 초기 동기화, 셀 검색, 주파수 오프셋 추정 및 채 널 추정에 사용된다. FCH는 DL-MAP의 코딩 방식(coding scheme) 및 DL-MAP의 길이에 관한 정보를 포함한다. DL-MAP은 DL-MAP 메시지가 송신되는 영역이다. DL-MAP 메시지는 다운링크 채널의 액세스(access)를 정의한다. DL-MAP 메시지는 BS 식별자(BS identifier; BS ID) 및 다운링크 채널 기술자(Downlink Channel Desciptor; DCD)의 구성 변화 카운트(configuration change count)를 포함한다. DCD는 현재 프레임에 적용되는 다운링크 버스트 프로파일(downlink burst profile)을 기술한다. 다운링크 버스트 프로파일은 다운링크 물리 채널의 특성을 나타내며, DCD는 DCD 메시지를 통해 BS에 의해 주기적으로 송신된다.

UL-MAP은 UL-MAP 메시지가 송신되는 영역이다. UL-MAP 메시지는 업링크 채널의 액세스를 정의한다. UL-MAP 메시지는 업링크 채널 기술자(Uplink Channel Desciptor; UCD)의 구성 변화 카운트 및 UL-MAP에 의해 정의되는 업링크 할당의 실제 시작 시간을 포함한다. UCD는 업링크 버스트 프로파일을 기술한다. 업링크 버스트 프로파일은 업링크 물리 채널의 특성을 나타내고, UCD는 UCD 메시지를 통해 BS에 의해 주기적으로 송신된다.

이하, '슬롯'은 최소 데이터 할당 유닛(minimum data allocation unit)을 나타내며, 시간 및 서브채널(subchannel)에 의해 정의된다. 서브채널의 개수는 FFT 크기 및 시간-주파수 매핑에 종속된다. 서브채널은 복수의 서브캐리어를 포함하고, 서브채널 당 서브캐리어의 개수는 퍼뮤테이션 방법에 따라 변화한다. '퍼뮤테이션'은 논리 서브채널(logical subchannel)을 물리 서브캐리어에 매핑하는 방법을 일컫는다. FUSC의 경우에 서브채널은 48개의 서브캐리어를 포함하고, PUSC의 경우 에 서브채널은 24개 또는 16개의 서브캐리어를 포함한다. '세그먼트'는 하나 이상의 서브채널 세트를 나타낸다.

데이터를 물리 계층의 물리 서브캐리어에 매핑하기 위해, 일반적으로 2개의 단계가 수행된다. 첫 번째 스텝에서, 데이터는 하나 이상의 논리 서브채널(logical subchannel) 상의 하나 이상의 데이터 슬롯에 매핑된다. 두 번째 단계에서, 논리 서브채널은 물리 서브채널에 매핑된다. 이를 퍼뮤테이션이라고 부른다. 상술한 참조 문서 1은 FUSC, PUSC, 최적-FUSC(Optimal-FUSC; O-FUSC), 최적-PUSC(Optimal-PUSC; O-PUSC) 및 적응적 변조 및 코딩(Adaptive Modulation and Coding; AMC)과 같은 퍼뮤테이션 방법을 공개한다. 동일한 퍼뮤테이션 방법을 사용하는 한 세트의 OFDMA 심볼들은 퍼뮤테이션 존(permutation zone)이라고 불리우며, 하나의 프레임은 적어도 하나의 퍼뮤테이션 존을 포함한다.

FUSC 및 O-FUSC는 다운링크 전송을 위해서만 사용된다. FUSC는 모든 서브채널 그룹을 포함하는 하나의 세그먼트로 구성된다. 서브채널들은 모든 물리 채널들을 통해 분산된 물리 서브캐리어들에게 매핑된다. 매핑은 OFDMA 심볼에 따라 변경된다. 슬롯은 하나의 OFDMA 심볼 상의 하나의 서브채널로 구성된다. O-FUSC 및 FUSC에서 파일롯을 할당하는 방법은 서로 다르다.

PUSC는 다운링크 전송 및 업링크 전송에 모두 사용된다. 다운링크에서, 각 물리 채널은, 2개의 OFDMA 심볼 상의 14개의 연속적인 서브캐리어를 포함하는 클러스터(cluster)들로 분할된다. 물리 채널은 6개의 그룹 단위로 매핑된다. 각 그룹에서, 파일롯들은 고정된 위치에서 클러스터들에게 할당된다. 업링크에서, 서브캐 리어들은, 3개의 OFDMA 심볼들 상의 4개의 연속적인 물리 서브캐리어들로 구성된 타일(tile)들로 분할된다. 서브채널은 6개의 타일을 포함한다. 파일롯들은 타일들의 코너(corner)에 할당된다. O-PUSC는 업링크 전송만을 위해 사용되며, 타일은 3개의 OFDMA 심볼들 상의 3개의 연속적인 물리 서브캐리어들로 구성된다. 파일롯들은 타일들의 중심(center)에 할당된다.

도 4 및 도 5는 각각 PUSC 및 FUSC에 있어서, 2개의 송신 안테나에 대한 종래의 파일롯 배열(arrangement)을 나타낸다. 도 6 및 도 7은 각각 PUSC 및 FUSC에 있어서, 4개의 송신 안테나에 대한 종래의 파일롯 배열을 나타낸다. 이들은 각각 IEEE 표준 802.16-2004/Cor1-2005 "Part 16: Air Interface for Fixed and Mobile Broadband Wireless Access Systems; Amendment 2: Physical and Medium Access Control Layers for Combined Fixed and Mobile Operation in Licensed Bands and Corrigendum 1"의 섹션 8.4.8.1.2.1.1, 섹션 8.4.8.1.2.1.2, 섹션 8.4.8.2.1, 및 섹션 8.4.8.2.2을 참조하면 된다. 위의 문서는 이하, 참조 문서 2라고 지칭될 것이며, 그 모든 내용은 여기에 참조로서 포함된다.

도 4 내지 도 7을 참조하면, 서브캐리어의 할당이 PUSC 또는 FUSC에 의해 수행되면 파일롯 오버헤드가 크다. 특히, 송신 안테나 당 파일롯 오버헤드를 고려할 때에, 적어도 2개의 송신 안테나가 사용되는 경우에 비하여 하나의 송신 안테나가 사용되는 경우에 오버헤드가 크다.

표 1은 각각의 퍼뮤테이션 방법에 있어서 송신 안테나의 개수에 따른 파일롯 오버헤드를 나타낸다.

파일롯 오버헤드는, 파일롯들에 할당되는 서브캐리어의 개수를 사용되는 모든 서브캐리어의 개수로 나눈 값이다. 표 1의 괄호 안의 값은 송신 안테나 당 파일롯 오버헤드를 나타낸다. 또한, 참조 문서 2에 따르면, 만일 3개 또는 4개의 송신 안테나가 사용되면, 데이터를 서브채널로 매핑하는 것은 채널 부호화된 데이터에 대하여 펑쳐링(puncturing)하거나 또는 절단(truncation)한 후에 수행된다.

종래의 파일롯 할당 방법에 있어서, 파일롯들은 6개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 표준 서브프레임에 대해 할당된다. 이 표준 서브프레임은 정규 서브프레임(regular subframe)이라고 지칭될 수 있다. 종래 기술에서, 5개 또는 7개의 OFDMA 심볼들로 구성된 비정규 서브프레임(irregular subframe)이 존재할 수 있지만, 그 안에는 아무런 파일롯도 할당되지 않는다.

도 8 내지 도 11은 6개의 OFDMA 심볼로 구성되는 표준 서브프레임에 대해 2개의 송신 안테나를 갖는 통신 시스템에서 파일롯을 할당하는데 사용되는 종래의 구조의 예를 나타낸 것이다. 도 12는 6개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 표준 서브프레임에 대해 4개의 송신 안테나를 갖는 통신 시스템에서 파일롯을 할당하는데 사용되는 종래의 구조의 예를 나타낸 것이다. 도 8 내지 도 12를 참조하면, 수평축(인덱스 'j')은 시간 영역에서의 한 세트의 OFDMA 심볼들을 나타내고, 수직축(인덱스 'i')은 주파수 영역에서의 서브캐리어들을 나타낸다. 또한, P0, P1, P2, 및 P3은 각각 안테나 1, 안테나 2, 안테나 3, 및 안테나 4에 대응하는 파일롯 서브캐리어들을 나타낸다.

도 8은 18개의 서브캐리어들과 6개의 OFDMA 심볼들을 나타내는 18*6 크기의 행렬 구조를 갖는 기본 자원 블록(unit resource block)에 대한 종래의 파일롯 할당 방법의 한 예를 나타낸다.

도 9는 6개의 서브캐리어들과 6개의 OFDMA 심볼들을 나타내는 6*6 크기의 행렬 구조를 갖는 타일(tile)에 대한 종래의 파일롯 할당 방법의 한 예를 나타낸다.

도 10 및 도 11은 각각 4개의 서브캐리어들과 6개의 OFDMA 심볼들을 나타내는 4*6 크기의 행렬 구조를 갖는 타일에 대한 종래의 파일롯 할당 방법의 첫 번째 예과 두 번째 예를 나타낸 것이다.

도 12는 18개의 서브캐리어들과 6개의 OFDMA 심볼들을 나타내는 18*6 크기의 기본 자원 블록에 대한 종래의 파일롯 할당 방법의 일 예를 나타낸다.

종래의 파일롯 할당 방법들은 6개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 표준 서브프레임만을 지원한다. 그러나, IEEE 802.16m의 새로운 버전(version)에서는 5개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 서브프레임(이하 '축소 서브프레임(reduced subframe)'이라고 지칭될 수 있다) 또는 7개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 서브프레임(이하, '비정규 서브프레임(irregular subframe)' 또는 '확장 서브프레임(extended subframe)'으로 지칭될 수 있다)이 정의된다. 따라서, 새로운 통신 시스템에서 채널 추정 성능을 최적화하기 위한 새로운 파일롯 할당 방법들이 제공될 필요가 있다.

지금부터, 6개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 표준 서브프레임이 아닌 5개의 OFDMA 심볼들 또는 7개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 서브프레임을 위한 본 발명의 실시예들에 따른 효율적인 파일롯 할당 구조들이 기술된다. 후술하는 실시예들에 있어서, 수평축(인덱스 'j')은 시간 영역에서의 한 세트의 OFDMA 심볼들을 나타내고, 수직축(인덱스 'i')은 주파수 영역에서의 서브캐리어들을 나타낸다. 또한, P0, P1, P2, 및 P3은 각각 안테나 1, 안테나 2, 안테나 3, 및 안테나 4에 대응하는 파일롯 서브캐리어들을 나타낸다. 이 안테나들에 대한 파일롯들의 위치는 서로 교환될 수 있으며, 이러한 교환이 본 발명의 사상에 어긋나는 것은 아니다. 또한, 본 발명은 유니캐스트(unicast) 서비스 시스템뿐만 아니라 멀티캐스트 브로드캐스트 시스템(Multicast Broadcast System; MBS)에도 적용될 수 있다.

2 Tx 시스템을 위한 실시예들

후술하는 실시예 1 내지 실시예 6은 2 Tx 시스템을 위한 것이다.

2개의 송신 안테나들을 갖는 통신 시스템에 있어서, 본 발명에 따른 상술한 확장/축소 서브프레임들에 대한 파일롯 할당 방법들은, 위에 도시된 표준 서브프레임에 대한 파일롯 할당 방법들로부터 변형된 것이다. 만일 통신 시스템이 많은 수의 채널 추정 방법들과 모듈들을 동시에 지원한다면, 불필요한 오버헤드가 발생하게 된다. 따라서, 표준 서브프레임을 위한 파일롯 할당 방법들을 크게 변경하지 않고도 확장/축소 서브프레임들에 대한 파일롯 할당 방법을 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면, 서브프레임이 6개의 OFDMA 심볼이 아닌 다른 개수의 OFDMA 심볼로 구성된다면, 상기 확장/축소 서브프레임에 대한 파일롯 할당 방법은, 표준 서브프레임의 파일롯 할당 구조에 "OFDMA 심볼 열(column)"을 하나 추가함으로써, 또는 표준 서브프레임의 파일롯 할당 구조에서 "OFDMA 심볼 열(column)"을 하나 삭제함으로써 수행될 수 있다(이하, "OFDMA 심볼 열"은 파일롯 할당을 위한 자원 블록내의 하나의 OFDMA 심볼의 한 세트의 서브캐리어들을 지칭한다). 즉, 7개의 OFDMA 심볼들로 구성된 서브프레임(즉, 확장 서브프레임)의 경우에 있어서, 하나의 "OFDMA 심볼 열"이 표준 서브프레임에 추가된다는 점을 제외하고는, 표준 서브프레임에 대한 종래의 파일롯 할당이 확장 서브프레임에 적용된다. 5개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 서브프레임(즉, 축소 서브프레임)의 경우에 있어서, 하나의 "OFDMA 심볼 열"이 표준 서브프레임에서 제거된다는 점을 제외하고는, 표준 서브프레임에 대한 종래의 파일롯 할당이 축소 서브프레임에 적용된다. 이하, 편의를 위해 위의 "OFDMA 심볼 열" 이라는 단어 대한 '열(column)'이라는 단어가 사용될 것이다.

7개의 OFDMA 심볼들로 구성된 서브프레임(즉, 확장 서브프레임)을 생성하기 위해서, 본 발명에 따른 일 실시예에 의한 파일롯 할당 방법은, 표준 서브프레임의 파일롯 할당 구조로부터 파일롯 서브캐리어들에 대해 할당되는 '열'을 복사하는 단계, 및 위의 복사된 '열'을 표준 서브프레임의 파일롯 할당 구조의 첫 번째 OFDMA 심볼 앞에 또는 마지막 OFDMA 심볼 뒤에 추가하는 단계를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 위의 복사를 위해 위의 첫 번째 열 또는 마지막 열이 선택되지 않는다. 왜냐하면, 만일 첫 번째 열 또는 마지막 열이 복사되어 첫 번째 OFDMA 심볼 앞에 또는 마지막 OFDMA 심볼 뒤에 추가된다면, 두 개의 파일롯 서브캐리어가 동일한 서브캐리어에서 시간 축을 따라 연속적으로 할당되기 때문이다. 따라서, 바람직하게는, 두 번째 OFDMA 심볼 또는 다섯 번째 OFDMA 심볼이 복사를 위해 선택된다.

7개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 서브프레임(즉, 확장 서브프레임)을 생성하기 위해, 본 발명에 따른 일 실시예에 의한 파일롯 할당 방법은, 표준 서브프레임의 파일롯 할당 구조로부터 파일롯 서브캐리어를 위해 할당되지 않은 하나의 '열'을 복사하는 단계, 및 위의 복사된 '열'을 표준 서브프레임의 파일롯 할당 구조의 첫 번째 OFDMA 심볼 앞에 또는 마지막 OFDMA 심볼 뒤에 추가하는 단계를 포함할 수 있다.

한편, 파일롯 서브캐리어를 위해 사용되지 않는 하나의 열을 단순히 추가하는 것으로도 상술한 구조와 동일한 구조를 만들어 낼 수 있다.

7개의 OFDMA 심볼들로 구성된 서브프레임(즉, 확장 서브프레임)을 만들기 위해서, 본 발명에 따른 일 실시예에 의한 파일롯 할당 방법은, 표준 서브프레임의 파일롯 할당 구조로부터 파일롯 서브캐리어를 위해 사용되지 않는 하나의 열을 복사하는 단계, 및 위의 복사된 하나의 열을 표준 서브프레임의 파일롯 할당 구조의 첫 번째 OFDMA 심볼 및 마지막 OFDMA 심볼 사이의 어떤 위치에 추가하는 단계를 포함할 수 있다.

한편, 파일롯 서브캐리어를 위해 사용되지 않는 하나의 열을 단순히 추가함으로써 위와 동일한 구조를 만들어 낼 수 있다는 것은 자명하다.

실시예 1 내지 실시예 3의 설명을 위해 6개의 서브캐리어들과 6개의 OFDMA 심볼들을 나타내는 6*6 크기의 행렬 구조로 된 "기본 타일(base tile)"이 정의된다. 도 9에 도시된 타일은 실시예 1 내지 실시예 3을 위한 기본 타일의 역할을 한다. 이 실시예들에 있어서, 기본 타일의 하나의 '열'이 복사되어 이 기본 타일에 추가되어 7개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 타일을 생성하거나, 그렇지 않으면, 기본 타일의 하나의 '열'이 제거되어 5개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 타일을 생성한다.

<실시예 1>

도 13은 5개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 타일(즉, 축소 타일(reduced tile))에 대한 파일롯 할당 구조를 나타낸다.

5개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 타일(즉, 축소 타일)을 생성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 파일롯 할당 방법은 상술한 6*6 크기의 기본 타일로부터 한 개의 열을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 이 경우, 세 번째 또는 네 번째 열이 위의 기본 타일로부터 제거될 수 있다.

도 13에 도시된 파일롯 할당 구조에서, 각 안테나에 대한 파일롯이 매핑되는 위치들은 다음과 같이 표현될 수 있다.

[도 13에 대한 파일롯 할당 인덱스]

안테나 1

s=0인 OFDMA 심볼: I(k)=6k

s=1인 OFDMA 심볼: I(k)=6k+5

s=3인 OFDMA 심볼: I(k)=6k

s=4인 OFDMA 심볼: I(k)=6k+5

안테나 2

s=0인 OFDMA 심볼: I(k)=6k+5

s=1인 OFDMA 심볼: I(k)=6k

s=3인 OFDMA 심볼: I(k)=6k+5

s=4인 OFDMA 심볼: I(k)=6k

여기서 I(k) (k=0, 1, ...)는 서브캐리어 인덱스를 나타내고, s = [OFDMA 심볼 인덱스 j] mod 5 이다(단, OFDMA 심볼 인덱스 j=0,1,2,...).

<실시예 2>

도 14는 7개의 OFDMA 심볼들로 구성된 타일(즉, 확장 타일)에 대한 파일롯 할당 구조를 나타낸다.

7개의 OFDMA 심볼들로 구성된 타일(즉, 확장 타일)을 생성하기 위해, 본 발명이 일실시예에 따른 파일롯 할당 방법은, 6*6 크기의 기본 타일의 두 번째 OFDMA 심볼과 다섯 번째 OFDMA 심볼 사이의 임의의 위치에 파일롯 서브캐리어를 위해 사용되지 않는 하나의 '열'을 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.

도 14에 도시된 파일롯 할당 구조에서, 각 안테나에 대한 파일롯이 매핑되는 위치들은 다음과 같이 표현될 수 있다.

[도 14에 대한 파일롯 할당 인덱스]

안테나 1

s=0인 OFDMA 심볼: I(k)=6k

s=1인 OFDMA 심볼: I(k)=6k+5

s=5인 OFDMA 심볼: I(k)=6k

s=6인 OFDMA 심볼: I(k)=6k+5

안테나 2

s=0인 OFDMA 심볼: I(k)=6k+5

s=1인 OFDMA 심볼: I(k)=6k

s=5인 OFDMA 심볼: I(k)=6k+5

s=6인 OFDMA 심볼: I(k)=6k

여기서 I(k) (k=0, 1, ...)는 서브캐리어 인덱스를 나타내고, s = [OFDMA 심볼 인덱스 j] mod 7 이다(단, OFDMA 심볼 인덱스 j=0,1,2,...).

<실시예 3>

도 15 및 도 16은 7개의 OFDMA 심볼들로 구성된 타일(즉, 확장 타일)에 대한 파일롯 할당 구조를 나타낸다.

7개의 OFDMA 심볼들로 구성된 타일(즉, 확장 타일)을 생성하기 위해, 본 발명의 일실시예에 따른 파일롯 할당 방법은, 파일롯 서브캐리어가 매핑되지 않는 하나의 '열'을, 6*6 크기의 기본 타일의 파일롯 할당 구조의 마지막 OFDMA 심볼 뒤에 추가하거나(도 15), 또는 6*6 크기의 기본 타일의 첫 번째 OFDMA 심볼 앞에 추가하는(도 16) 단계를 포함할 수 있다.

다르게는, 상기 파일롯 할당 방법은 6*6 크기의 기본 타일의 파일롯 할당 구조로부터 파일롯 서브캐리어가 매핑되지 않은 하나의 '열'을 복사하는 단계, 및 이 복사된 하나의 '열'을, 6*6 크기의 기본 타일의 파일롯 할당 구조의 마지막 OFDMA 심볼 뒤에 추가하거나(도 15), 또는 6*6 크기의 기본 타일의 첫 번째 OFDMA 심볼 앞에 추가하는(도 16) 단계를 포함할 수 있다.

도 15 및 도 16에 도시된 파일롯 할당 구조에서, 각 안테나에 대한 파일롯이 매핑되는 위치들은 다음과 같이 표현될 수 있다.

[도 15에 대한 파일롯 할당 인덱스]

안테나 1

s=0인 OFDMA 심볼: I(k)=6k

s=1인 OFDMA 심볼: I(k)=6k+5

s=4인 OFDMA 심볼: I(k)=6k

s=5인 OFDMA 심볼: I(k)=6k+5

안테나 2

s=0인 OFDMA 심볼: I(k)=6k+5

s=1인 OFDMA 심볼: I(k)=6k

s=4인 OFDMA 심볼: I(k)=6k+5

s=5인 OFDMA 심볼: I(k)=6k

[도 16에 대한 파일롯 할당 인덱스]

안테나 1

s=1인 OFDMA 심볼: I(k)=6k

s=2인 OFDMA 심볼: I(k)=6k+5

s=5인 OFDMA 심볼: I(k)=6k

s=6인 OFDMA 심볼: I(k)=6k+5

안테나 2

s=1인 OFDMA 심볼: I(k)=6k+5

s=2인 OFDMA 심볼: I(k)=6k

s=5인 OFDMA 심볼: I(k)=6k+5

s=6인 OFDMA 심볼: I(k)=6k

요약하면, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3은 도 9에 도시된 종래의 파일롯 할당 방식이 향상된 것이다.

실시예 4 내지 실시예 6의 설명을 위하여, 4개의 서브캐리어와 6개의 OFDMA 심볼들을 나타내는 4*6 행렬 구조를 갖는 표준 서브프레임이 정의된다. 도 10 및 도 11에 도시된 서브프레임은 실시예 4 내지 실시예 6에 대한 표준 서브프레임이다. 이 실시예들에 있어서, 표준 서브프레임의 하나의 '열'이 복사되어 이 표준 서브프레임에 추가되어 7개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 서브프레임(즉, 확장 서브프레임)을 생성하거나, 그렇지 않으면, 표준 서브프레임의 하나의 '열'이 제거되어 5개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 서브프레임(즉, 축소 서브프레임)을 생성한다.

<실시예 4>

도 17 및 도 18은 5개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 서브프레임(즉, 축소 서브프레임)에 대한 파일롯 할당 구조를 나타낸다.

5개의 OFDMA 심볼들로 구성된 서브프레임(즉, 축소 서브프레임)을 생성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 파일롯 할당 방법은 상술한 표준 서브프레임으로부터 한 개의 '열'을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 이 경우, 표준 서브프레임의 세 번째 열 또는 네 번째 열이 제거된다. 도 17에 도시된 파일롯 할당은 도 10에 도시된 파일롯 할당으로부터 생성된 것이고, 도 18에 도시된 파일롯 할당은 도 11에 도시된 파일롯 할당으로부터 생성된 것이다.

도 17에 있어서, 'l'이 5개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 서브프레임에서의 OFDMA 심볼 인덱스를 나타낸다고 가정하면, i번째 안테나, OFDMA 심볼 인덱스 'l', 및 s번째 타일에 할당되는 파일롯 서브캐리어는 다음과 같이 정의된다.

Pilot _i (s,l) =4s + i mod 2, if l∈{0,3}

Pilot _i (s,l) =4s+ i mod 2 + 2, if l∈{1,4}

도 18에 도시된 파일롯 할당 구조에서, 각 안테나에 대한 파일롯이 매핑되는 위치는 다음과 같이 표현될 수 있다.

[도 18에 대한 파일롯 할당 인덱스]

안테나 1

s=0인 OFDMA 심볼: I(k)=4k

s=1인 OFDMA 심볼: I(k)=4k+2

s=3인 OFDMA 심볼: I(k)=4k+1

s=4인 OFDMA 심볼: I(k)=4k+3

안테나 2

s=0인 OFDMA 심볼: I(k)=4k+1

s=1인 OFDMA 심볼: I(k)=4k,+3

s=3인 OFDMA 심볼: I(k)=4k

s=4인 OFDMA 심볼: I(k)=4k+2

<실시예 5>

도 19 및 도 20은 7개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 서브프레임(즉, 확장 서브프레임)에 대한 파일롯 할당 구조를 나타낸다.

7개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 서브프레임(즉, 확장 서브프레임)을 생성하기 위해, 본 발명의 일실시예에 따른 파일롯 할당 방법은, 표준 서브프레임의 두 번째 OFDMA 심볼 및 다섯 번째 OFDMA 심볼 사이의 임의의 위치에 파일롯 서브캐리어를 위해 사용되지 않는 하나의 '열'을 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.

다르게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 파일롯 할당 방법은 표준 서브프레임의 파일롯 할당 구조로부터 파일롯 서브캐리어가 할당되지 않는 하나의 '열'을 복사하는 단계, 및 표준 서브프레임의 두 번째 OFDMA 심볼 및 다섯 번째 OFDMA 심볼 사이의 임의의 위치에 이 복사된 하나의 '열'을 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.

도 19에 도시된 파일롯 할당은 도 10에 도시된 파일롯 할당으로부터 생성된 것이고, 도 20에 도시된 파일롯 할당은 도 11에 도시된 파일롯 할당으로부터 생성된 것이다.

도 19에 있어서, 'l'이 5개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 서브프레임에서의 OFDMA 심볼 인덱스를 나타낸다고 가정하면, i번째 안테나, OFDMA 심볼 인덱스 'l', 및 s번째 타일에 할당되는 파일롯 서브캐리어는 다음과 같이 정의된다.

Pilot _i (s,l) =4s + i mod 2, if l∈{0,5}

Pilot _i (s,l) =4s+ i mod 2 + 2, if l∈{1,6}

도 20에 도시된 파일롯 할당 구조에서, 각 안테나에 대한 파일롯이 매핑되는 위치는 다음과 같이 표현될 수 있다.

[도 20에 대한 파일롯 할당 인덱스]

안테나 1

s=0인 OFDMA 심볼: I(k)=4k

s=1인 OFDMA 심볼: I(k)=4k+2

s=5인 OFDMA 심볼: I(k)=4k+1

s=6인 OFDMA 심볼: I(k)=4k+3

안테나 2

s=0인 OFDMA 심볼: I(k)=4k+1

s=1인 OFDMA 심볼: I(k)=4k+3

s=5인 OFDMA 심볼: I(k)=4k

s=6인 OFDMA 심볼: I(k)=4k+2

<실시예 6>

도 21 내지 도 24는 7개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 서브프레임(즉, 확장 서브프레임)에 대한 파일롯 할당 구조를 나타낸다.

7개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 서브프레임(즉, 확장 서브프레임)을 생성하기 위해, 본 발명의 일실시예에 따른 파일롯 할당 방법은, 파일롯 할당을 위해 사용되지 않는 하나의 '열'을, 표준 서브프레임의 파일롯 할당 구조의 마지막 OFDMA 심볼의 뒤에(도 21 또는 도 22) 또는 표준 서브프레임의 파일롯 할당 구조의 첫 번째 OFDMA 심볼의 앞에(도 23 또는 도 24) 추가하는 단계를 포함할 수 있다.

다르게는, 본 발명의 일실시예에 따른 파일롯 할당 방법은, 표준 서브프레임의 파일롯 할당 구조로부터 파일롯 서브캐리어를 위해 사용되지 않는 하나의 '열'을 복사하는 단계, 및 이 복사된 하나의 '열'을 표준 서브프레임의 파일롯 할당 구조의 마지막 OFDMA 심볼의 뒤에(도 21 또는 도 22) 또는 표준 서브프레임의 파일롯 할당 구조의 첫 번째 OFDMA 심볼의 앞에(도 23 또는 도 24) 추가하는 단계를 포함할 수 있다.

도 21 및 도 23에 도시된 파일롯 할당은 도 10에 도시된 파일롯 할당으로부터 생성된 것이고, 도 22 및 도 24에 도시된 파일롯 할당은 도 11에 도시된 파일롯 할당으로부터 생성된 것이다.

도 21에 있어서, 'l'이 7개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 서브프레임에서의 OFDMA 심볼 인덱스를 나타내는 것으로서 l∈{0,1,4,5}를 만족한다고 가정하면, i번째 안테나, OFDMA 심볼 인덱스 'l', 및 s번째 타일에 할당되는 파일롯 서브캐리어는 다음과 같이 정의된다.

Pilot _i (s,l) =4s + 2·(l mod 2) + i mod 2

도 22에 도시된 파일롯 할당 구조에서, 각 안테나에 대한 파일롯이 매핑되는 위치는 다음과 같이 표현될 수 있다.

[도 22에 대한 파일롯 할당 인덱스]

안테나 1

s=0인 OFDMA 심볼: I(k)=4k

s=1인 OFDMA 심볼: I(k)=4k+2

s=4인 OFDMA 심볼: I(k)=4k+1

s=5인 OFDMA 심볼: I(k)=4k+3

안테나 2

s=0인 OFDMA 심볼: I(k)=4k+1

s=1인 OFDMA 심볼: I(k)=4k+3

s=4인 OFDMA 심볼: I(k)=4k

s=5인 OFDMA 심볼: I(k)=4k+2

도 23에 있어서, 'l'이 7개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 서브프레임에서의 OFDMA 심볼 인덱스를 나타내는 것으로서 l∈{1,2,5,6}를 만족한다고 가정하면, i번째 안테나, OFDMA 심볼 인덱스 'l', 및 s번째 타일에 할당되는 파일롯 서브캐리어는 다음과 같이 정의된다.

[도 23에 대한 파일롯 할당 인덱스]

안테나 1

s=1인 OFDMA 심볼: I(k)=4k

s=2인 OFDMA 심볼: I(k)=4k+2

s=5인 OFDMA 심볼: I(k)=4k

s=6인 OFDMA 심볼: I(k)=4k+2

안테나 2

s=1인 OFDMA 심볼: I(k)=4k+1

s=2인 OFDMA 심볼: I(k)=4k+3

s=5인 OFDMA 심볼: I(k)=4k+1

s=6인 OFDMA 심볼: I(k)=4k+3

도 24에 도시된 파일롯 할당 구조에서, 각 안테나에 대한 파일롯이 매핑되는 위치는 다음과 같이 표현될 수 있다.

[도 24에 대한 파일롯 할당 인덱스]

안테나 1

s=1인 OFDMA 심볼: I(k)=4k

s=2인 OFDMA 심볼: I(k)=4k+2

s=5인 OFDMA 심볼: I(k)=4k+1

s=6인 OFDMA 심볼: I(k)=4k+3

안테나 2

s=1인 OFDMA 심볼: I(k)=4k+1

s=2인 OFDMA 심볼: I(k)=4k+3

s=5인 OFDMA 심볼: I(k)=4k

s=6인 OFDMA 심볼: I(k)=4k+2

요약하면, 도 17, 도 19, 도 21, 및 도 23에 도시된 본 발명의 실시예들은 도 10에 도시된 종래의 파일롯 할당으로부터 개선된 것이다. 그리고, 도 18, 도 20, 도 22, 및 도 24에 도시된 본 발명의 실시예들은 도 11에 도시된 종래의 파일롯 할당으로부터 개선된 것이다.

4 Tx 시스템에 대한 실시예

후술하는 실시예 7 내지 실시예 9는 4 Tx 시스템을 위한 것이다.

실시예 10 내지 실시예 12의 설명을 위해 18개의 서브캐리어들과 6개의 OFDMA 심볼들을 나타내는 18*6 행렬 구조를 갖는 표준 서브프레임이 정의된다. 도 12에 도시된 서브프레임은 실시예 7 내지 실시예 9에서 사용되는 표준 서브프레임이다. 이 실시예들에 있어서, 표준 서브프레임의 하나의 '열'이 복사되어 이 표준 서브프레임에 추가되어 7개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 서브프레임(즉, 확장 서브프레임)을 생성하거나, 그렇지 않으면, 표준 서브프레임의 하나의 '열'이 제거되어 5개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 서브프레임(즉, 축소 서브프레임)을 생성한다.

<실시예 7>

도 25는 5개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 서브프레임(즉, 축소 서브프레임)의 파일롯 할당 구조를 나타낸다.

5개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 서브프레임(즉, 축소 서브프레임)을 생성하기 위해서, 본 발명의 일실시예에 따른 파일롯 할당 방법은 상술한 표준 서브프레임으로부터 하나의 '열'을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 이 경우, 표준 서브프레임으로부터 세 번째 또는 네 번째 열이 제거된다.

도 25에 도시된 파일롯 할당 구조에서, 각 안테나에 대한 파일롯이 매핑되는 위치는 다음과 같이 표현될 수 있다.'l'이 5개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 서브프레임에서의 OFDMA 심볼 인덱스를 나타내는 것으로서 l∈{0,1,3,4}를 만족한다고 가정하면, i번째 안테나, OFDMA 심볼 인덱스 'l', 및 k번째 PRU(물리자원 유닛; Physical Resource Unit)에 할당되는 파일롯 서브캐리어는 다음과 같이 정의된다.

Pilot _i (k,l) = 18k +a _i

<실시예 8>

도 26은 7개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 서브프레임(즉, 확장 서브프레임)의 파일롯 할당 구조를 나타낸다.

7개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 서브프레임(즉, 확장 서브프레임)을 생성하기 위해서, 본 발명의 일실시예에 따른 파일롯 할당 방법은 상술한 표준 서브프레임의 두 번째 OFDMA 심볼과 다섯 번째 OFDMA 심볼 사이의 임의의 위치에 파일롯 서브캐리어를 위해 사용되지 않는 하나의 '열'을 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.

다르게는, 본 발명의 일실시예에 따른 파일롯 할당 방법은, 표준 서브프레임의 파일롯 할당 구조로부터 파일롯 서브캐리어를 위해 사용되지 않는 하나의 '열'을 복사하는 단계, 및 이 복사된 하나의 '열'을 표준 서브프레임의 두 번째 OFDMA 심볼과 다섯 번째 OFDMA 심볼 사이의 임의의 위치에 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.

도 26에 도시된 파일롯 할당 구조에서, 각 안테나에 대한 파일롯이 매핑되는 위치는 다음과 같이 표현될 수 있다.

'l'이 7개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 서브프레임에서의 OFDMA 심볼 인덱스를 나타내는 것으로서 l∈{0,1,5,6}를 만족한다고 가정하면, i번째 안테나, OFDMA 심볼 인덱스 'l', 및 k번째 PRU에 할당되는 파일롯 서브캐리어는 다음과 같이 정의된다.

Pilot _i (k,l) = 18k +a _i

<실시예 9>

도 27 및 도 28은 7개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 서브프레임(즉, 확장 서브프레임)의 파일롯 할당 구조를 나타낸다.

7개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 서브프레임(즉, 확장 서브프레임)을 생성하기 위해서, 본 발명의 일실시예에 따른 파일롯 할당 방법은, 파일롯 서브캐리어를 위해 사용되지 않는 하나의 '열'을, 상술한 표준 서브프레임의 파일롯 할당 구조의 마지막 OFDMA 심볼 뒤에(도 27), 또는 표준 서브프레임의 파일롯 할당 구조의 첫 번째 OFDMA 심볼 앞에(도 28) 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.

다르게는, 본 발명의 일실시예에 따른 파일롯 할당 방법은, 표준 서브프레임의 파일롯 할당 구조로부터 파일롯 서브캐리어를 위해 사용되지 않는 하나의 '열'을 복사하는 단계, 및 이 복사된 하나의 '열'을 표준 서브프레임의 파일롯 할당 구조의 마지막 OFDMA 심볼의 뒤에(도 27) 또는 표준 서브프레임의 파일롯 할당 구조의 첫 번째 OFDMA 심볼의 앞에(도 28) 추가하는 단계를 포함할 수 있다.

도 27 및 도 28에 도시된 파일롯 할당 구조에서, 각 안테나에 대한 파일롯이 매핑되는 위치는 다음과 같이 표현될 수 있다.

도 27에 대하여, 'l'이 7개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 서브프레임에서의 OFDMA 심볼 인덱스를 나타내는 것으로서 l∈{0,1,4,5}를 만족한다고 가정하면, i번째 안테나, OFDMA 심볼 인덱스 'l', 및 k번째 PRU에 할당되는 파일롯 서브캐리어는 다음과 같이 정의된다.

Pilot _i (k,l) = 18k +12·{( l+floor(i/2)) mod 2}+5·{(i + floor(l/4)) mod 2}

도 28에 대하여, 'l'이 7개의 OFDMA 심볼들로 구성되는 서브프레임에서의 OFDMA 심볼 인덱스를 나타내는 것으로서 l∈{1,2,5,6}를 만족한다고 가정하면, i번째 안테나, OFDMA 심볼 인덱스 'l', 및 k번째 PRU에 할당되는 파일롯 서브캐리어는 다음과 같이 정의된다.

Pilot _i (k,l) = 18k +12·{((l+1)+floor(i/2)) mod 2}+5·{(i + floor(l/5)) mod 2}

요약하면, 도 25 내지 도 28을 통해 도시된 본 발명의 실시예 7 내지 실시예 9는 도 12의 종래의 파일롯 할당이 개선된 것이다. 이러한 개선은 아내의 표 2에 요약되어 있다.

또한, 도 27의 파일롯 할당 구조는 도 26의 파일롯 할당구조보다 더 좋은 성능을 제공하는데, 이는 도 27에서의 파일롯 심볼들 사이의 거리가 도 26에 비해 더 짧아서 채널 추정 성능이 감소하지 않기 때문이다. 또한, 도 27의 파일롯 할당 구조는, 종래의 파일롯 할당과의 후방 호환성(backwards compatibility)에 관한 상호 운용성(interoperablility) 및/또는 감소된 복잡성의 측면에서, 도 28의 파일롯 할당 구조보다 구현하기가 더 용이하다.

상술한 본 발명의 모든 실시예에 대하여, 송신 안테나들을 위한 파일롯 서브캐리어들의 일 부분은 공통 파일롯(common pilot)을 위해 사용될 수 있고, 다른 부분은 전용 파일롯(dedicated pilot)을 위해 사용될 수 있다. 다르게는, 송신 안테나를 위한 파일롯 서브캐리어 모두가 공통 파일롯을 위해 사용될 수 있고, 그렇지 않으면, 송신 안테나를 위한 파일롯 서브캐리어 모두가 전용 파일롯을 위해 사용될 수 있다.

또한, 연속적으로 할당된 파일롯 서브캐리어들이 아닌 데이터 서브캐리어들을 사용함으로써, 이 데이터 서브캐리어들이 2의 배수로 연속적으로 짝을 이룰 수 있다. 그 결과, 공간 주파수 블록 코드(Space Frequency Block Code; SFBC)의 MIMO 방식이 쉽게 적용될 수 있고, 공통 파일롯들 및 전용 파일롯들이 효율적으로 적용된다. 즉, 상술한 실시예들 중 하나 이상에서 도시된 바와 같이 파일롯 심볼들을 서로 떨어트려 놓음으로써, SFBC 방식을 채택할 수 있게 된다. 또한, 시간 영역에서 파일롯 신호들을 짝수 개로 짝지어(pairing) 군집화(grouping)함으로써, 공간 시간 블록 코드(Space Time Block Code; STBC) 방식을 채택할 수 있게 된다.

상술한 논의는 OFDMA 변조를 중심으로 이루어졌다. 그러나, 본 발명은 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; OFDM) 시나리오에도 적용할 수 있다.

상술한 기능들은 이러한 기능들을 수행하기 위해 코딩된 ASIC (Application Specific Integrated Circuit), 마이크로프로세서, 콘트롤러, 또는 마이크로콘트롤러와 같은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 이를 위한 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 상세한 설명을 바탕으로 당업자에 의해 명백하게 실행될 수 있다.

본 발명에 따른 파일롯 서브캐리어 할당 방법은 IEEE 802.16m 시스템에 적용 가능하다. 상술한 바와 같이. 송신 전력을 안테나들에게 동일하게 할당하기 위한 파일롯 배역과 같은 기본 원리 또는 파일롯 쉬프트 패턴 세팅(pilot shift pattern setting)은 동일한 방법에 의해 다른 무선 통신 시스템에도 적용 가능하다.

본 발명의 사상에서 벗어남이 없이 본 발명에 대한 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게는 자명하다. 따라서, 본 발명으로부터 변형된 다양한 변형 발명들이 여기에 청구된 청구범위 및 그 균등범위에 속하는 한, 본 발명에 의해 보호되는 것을 의도하였다.

본 발명은 다중 안테나 및 복수개의 서브캐리어를 사용하는 무선 이동 통신 시스템에 사용되는 기기에서 이용할 수 있다.

도 1은 복수의 안테나를 갖는 송신기의 블록도이다.

도 2는 복수개의 안테나를 갖는 수신기의 블록도이다.

도 3은 프레임 구조이다.

도 4는 서브채널 부분 사용법(Partial Usage of SubChannles; PUSC)을 사용하는 방법으로써, 2개의 송신 안테나를 위한 종래의 파일롯 배열을 나타낸다.

도 5는 서브채널 전체 사용법(Full Usage of SubChannels; FUSC)을 사용하는 방법으로써, 2개의 송신 안테나를 위한 종래의 파일롯 배열을 나타낸다.

도 6은 PUSC을 사용하는 방법으로써, 4개의 송신 안테나를 위한 종래의 파일롯 배열을 나타낸다.

도 7은 FUSC를 사용하는 방법으로써, 4개의 송신 안테나를 위한 종래의 파일롯 배열을 나타낸다.

도 8 내지 도 11은 6개의 OFDMA 심볼로 구성되는 표준 서브프레임에 대해 2개의 송신 안테나를 갖는 통신 시스템에서 파일롯을 할당하는데 사용되는 종래의 구조의 예를 나타낸 것이다.

도 12는 18개의 서브캐리어들과 6개의 OFDMA 심볼로 구성된 표준 서브프레임에 대해4개의 송신 안테나를 갖는 통신 시스템에서 파일롯을 할당하는데 사용되는 종래의 구조의 예를 나타낸 것이다.

도 13은 본 발명의 일실시예에 따른, 5개의 OFDMA 심볼들로 구성된 타일에 대한 파일롯 할당 구조를 나타낸 것이다.

도 14는 본 발명의 일실시예에 따른, 7개의 OFDMA 심볼들로 구성된 타일에 대한 파일롯 할당 구조를 나타낸 것이다.

도 15 및 도 16은 본 발명의 일실시예에 따른, 7개의 OFDMA 심볼들로 구성된 타일에 대한 파일롯 할당 구조를 나타낸 것이다.

도 17 및 도 18은 본 발명의 일실시예에 따른, 5개의 OFDMA 심볼들로 구성된 서브프레임에 대한 파일롯 할당 구조를 나타낸 것이다.

도 19 및 도 20은 본 발명의 일실시예에 따른, 7개의 OFDMA 심볼들로 구성된 서브프레임에 대한 파일롯 할당 구조를 나타낸 것이다.

도 21 내지 도 24는 본 발명의 일실시예에 따른, 7개의 OFDMA 심볼들로 구성된 서브프레임에 대한 파일롯 할당 구조를 나타낸 것이다.

도 25는 본 발명의 일실시예에 따른, 5개의 OFDMA 심볼들로 구성된 서브프레임에 대한 파일롯 할당 구조를 나타낸 것이다.

도 26은 본 발명의 일실시예에 따른, 7개의 OFDMA 심볼들로 구성된 서브프레임에 대한 파일롯 할당 구조를 나타낸 것이다.

도 27 및 도 28은 본 발명의 일실시예에 따른, 7개의 OFDMA 심볼들로 구성된 서브프레임에 대한 파일롯 할당 구조를 나타낸 것이다.

Claims

무선 통신 기기와 통신하는 방법에 있어서,

상기 무선 통신 기기로부터 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access; OFDMA) 신호를 수신하는 단계; 및

4개의 스트림에 대응하는 4개의 파일럿 (pilot) 신호를 이용하여 채널 추정을 수행하는 단계를 포함하되,

상기 OFDMA 신호는 하나 이상의 자원 블록을 이용하여 수신되고, 각각의 자원 블록은 18개의 부반송파 (subcarrier)와 5개의 OFDMA 심볼 (symbol)로 구성된 18*5 행렬의 형태를 가지며,

상기 4개의 파일럿 신호는 상기 18*5 행렬 내에서 상기 5개의 OFDMA 심볼 중 첫번째, 두번째, 네번째 및 다섯번째 OFDMA 심볼에만 분포되고,

각각의 상기 첫번째, 두번째, 네번째 및 다섯번째 OFDMA 심볼 내에서, 제1 파일럿 부반송파와 제2 파일럿 부반송파는 4개의 부반송파 만큼 떨어져 있고, 상기 제2 파일럿 부반송파와 제3 파일럿 부반송파는 6개의 부반송파 만큼 떨어져 있고, 상기 제3 파일럿 부반송파와 제4 파일럿 부반송파는 4개의 부반송파 만큼 떨어져 있으며,

각각의 상기 첫번째, 두번째, 네번째 및 다섯번째 OFDMA 심볼 내에서, 상기 제1 파일럿 부반송파 내지 상기 제4 파일럿 부반송파는 상기 4개의 스트림에 대응되는, 방법.
제1항에 있어서,

상기 첫번째 OFDMA 심볼 내에서, 상기 제1 파일럿 부반송파는 P0, 상기 제2 파일럿 부반송파는 P1, 제3 파일럿 부반송파는 P3, 제4 파일럿 부반송파는 P4이며, 상기 P0, P1, P2 및 P3는 서로 다른 파일럿 부반송파인, 방법.
제2항에 있어서,

상기 두번째 OFDMA 심볼 내에서, 상기 제1 파일럿 부반송파는 P2, 상기 제2 파일럿 부반송파는 P3, 제3 파일럿 부반송파는 P0, 제4 파일럿 부반송파는 P1인, 방법.
제1항에 있어서,

상기 네번째 OFDMA 심볼 내에서, 상기 제1 파일럿 부반송파는 P1, 상기 제2 파일럿 부반송파는 P0, 제3 파일럿 부반송파는 P3, 제4 파일럿 부반송파는 P2인, 상기 P0, P1, P2 및 P3는 서로 다른 파일럿 부반송파인, 방법.
제4항에 있어서,

상기 다섯번째 OFDMA 심볼 내에서, 상기 제1 파일럿 부반송파는 P3, 상기 제2 파일럿 부반송파는 P2, 제3 파일럿 부반송파는 P1, 제4 파일럿 부반송파는 P0인, 방법.
제1항에 있어서,

상기 채널 추정 단계의 결과물을 다중 입력 다중 출력 (Multiple Input Multiple Output; MIMO) 후처리 하는 단계를 더 포함하는, 방법.
무선 통신 기기와 통신하는 단말에 있어서,

상기 무선 통신 기기로부터 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access; OFDMA) 신호를 수신하는 수신기; 및

4개의 스트림에 대응하는 4개의 파일럿 (pilot) 신호를 이용하여 채널 추정을 수행하는 채널 추정기를 포함하되,

상기 OFDMA 신호는 하나 이상의 자원 블록을 이용하여 수신되고, 각각의 자원 블록은 18개의 부반송파 (subcarrier)와 5개의 OFDMA 심볼 (symbol)로 구성된 18*5 행렬의 형태를 가지며,

상기 4개의 파일럿 신호는 상기 18*5 행렬 내에서 상기 5개의 OFDMA 심볼 중 첫번째, 두번째, 네번째 및 다섯번째 OFDMA 심볼에만 분포되고,

각각의 상기 첫번째, 두번째, 네번째 및 다섯번째 OFDMA 심볼 내에서, 제1 파일럿 부반송파와 제2 파일럿 부반송파는 4개의 부반송파 만큼 떨어져 있고, 상기 제2 파일럿 부반송파와 제3 파일럿 부반송파는 6개의 부반송파 만큼 떨어져 있고, 상기 제3 파일럿 부반송파와 제4 파일럿 부반송파는 4개의 부반송파 만큼 떨어져 있으며,

각각의 상기 첫번째, 두번째, 네번째 및 다섯번째 OFDMA 심볼 내에서, 상기 제1 파일럿 부반송파 내지 상기 제4 파일럿 부반송파는 상기 4개의 스트림에 대응되는, 단말.
제7항에 있어서,

상기 첫번째 OFDMA 심볼 내에서, 상기 제1 파일럿 부반송파는 P0, 상기 제2 파일럿 부반송파는 P1, 제3 파일럿 부반송파는 P3, 제4 파일럿 부반송파는 P4인, 상기 P0, P1, P2 및 P3는 서로 다른 파일럿 부반송파인, 단말.
제8항에 있어서,

상기 두번째 OFDMA 심볼 내에서, 상기 제1 파일럿 부반송파는 P2, 상기 제2 파일럿 부반송파는 P3, 제3 파일럿 부반송파는 P0, 제4 파일럿 부반송파는 P1인, 단말.
제7항에 있어서,

상기 네번째 OFDMA 심볼 내에서, 상기 제1 파일럿 부반송파는 P1, 상기 제2 파일럿 부반송파는 P0, 제3 파일럿 부반송파는 P3, 제4 파일럿 부반송파는 P2인, 상기 P0, P1, P2 및 P3는 서로 다른 파일럿 부반송파인, 단말.
제10항에 있어서,

상기 다섯번째 OFDMA 심볼 내에서, 상기 제1 파일럿 부반송파는 P3, 상기 제2 파일럿 부반송파는 P2, 제3 파일럿 부반송파는 P1, 제4 파일럿 부반송파는 P0인, 단말.
제7항에 있어서,

상기 채널 추정기와 연결된 다중 입력 다중 출력 (Multiple Input Multiple Output; MIMO) 후처리기를 더 포함하되,

상기 MIMO 후처리는 상기 채널 추정 단계의 결과물을 처리하는, 단말.
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