KR100589680B1

KR100589680B1 - 이동통신 시스템의 신호 전송 방법 및 그 장치와, 수신방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR100589680B1
Application number: KR1020040058274A
Authority: KR
Inventors: 임광재; 임형수; 예충일; 이유로; 오종의; 권동승
Original assignee: 한국전자통신연구원; 에스케이 텔레콤주식회사; 주식회사 케이티프리텔; 삼성전자주식회사; 하나로텔레콤 주식회사; 주식회사 케이티
Priority date: 2004-07-26
Filing date: 2004-07-26
Publication date: 2006-06-19
Also published as: KR20060009616A; JP4740948B2; US7757155B2; WO2006011699A1; JP2008507935A; US20070296616A1

Abstract

본 발명은 이동통신 시스템의 신호 전송 방법 및 그 장치와, 수신 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

본 발명의 한 특징인 이동통신 시스템의 신호 전송 방법은, 각 비트의 중요도에 기초하여 각 비트들이 서로 다른 수신 품질을 갖도록 하기 위한 UEP(uneqaul error protection) 비율을 결정한다. 그리고 결정된 UEP 비율에 따라 각 비트를 반복하여 특정 개수의 비트로 구성되는 반복 비트열을 생성하고, 생성된 반복 비트열에 대한 인터리빙(interleaving)을 수행한다. 그런 다음에 인터리빙된 비트열에 대한 심볼 매핑을 수행하여 전송 심볼열을 생성하고 생성된 전송 심볼열을 수신 장치로 전송한다.

이와 같이 하면, 이동통신 시스템에서 메시지를 구성하는 각 비트의 중요도가 서로 다를 경우에 중요도에 따라 서로 다른 수신 품질을 갖도록 메시지를 구성하여 전송할 수 있으므로 채널 품질 보고에 따른 오차를 줄일 수 있다.

UEP, 이동 통신, 비트 반복, CQI, 인터리빙, 심볼

Description

이동통신 시스템의 신호 전송 방법 및 그 장치와, 수신 방법 및 그 장치{SENDING METHOD AND SENDING APPARATUS, RECEIVING METHOD AND RECEIVING APPARATUS FOR SIGNAL OF MOBILE TELECOMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 IEEE 802.16d의 OFDMA 규격에서 정의된 CQI 메시지를 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 비균일 오류 보호 특성을 갖는 신호 전송 장치 및 그 동작 과정을 나타낸 도면이다.

도 3은 도 2에 도시된 심볼 매핑부에서 매핑된 N 개의 전송 심볼 그룹의 전송을 나타낸 도면이다.

도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 비균일 오류 보호 특성을 갖는 신호 전송 장치 및 그 동작 과정을 나타낸 도면이다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 비균일 오류 보호 특성을 갖는 신호 수신 장치 및 그 동작 과정을 나타낸 도면이다.

도 6은 도 5에 도시된 합성부의 비트 합성 동작 과정을 나타낸 도면이다.

본 발명은 이동통신 시스템에서 신호 전송 방법 및 그 장치와, 수신 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 특히 각 비트의 중요도가 서로 다르게 구성된 메시지에 대해 서로 다른 수신 품질을 갖도록 하여 메시지를 전송하는 방법과 그 메시지를 수신하는 방법에 관한 것이다.

이동통신 시스템에서 전송률 또는 주파수 효율을 높이기 위해서는 채널 상황과 수신 신호 품질에 따라 적절한 변조 및 부호화 방식(전송 방식)을 선택 적용하는 적응형 전송(adaptive transmission)이 필수적이다. 이러한 적응형 전송 기법에 있어, 단말은 현재의 채널 상황에 따른 채널 품질을 추정하여 기지국에 보고함으로써 기지국이 적절한 적응형 방식을 선택할 수 있도록 하는 채널 품질 보고(channel quality report)는 매우 중요한다.

일반적으로 채널 품질로 신호 대 간섭 및 잡음 비(signal-to-interference-and-noise ratio, 이하 ‘SINR’이라 함)를 사용하여 보고한다. 일정 SINR 값의 범위를 일정 간격으로 나누고, 추정된 SINR 값에 해당되는 이진 비트로 구성되는 CQI(channel quality indicator)를 전송함으로써 보고가 이루어진다.

IEEE 802.16d의 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access;직교 주파수 분할 다중 방식) 규격에서는 도 1과 같이 -2dB에서 26dB의 SINR 범위를 2dB 간격으로 나누고, 16개의 SINR 값을 4비트로 구성되는 CQI 메시지를 정의하고 있다.

예를 들어, 단말에서 측정된 SINR 값이 2.5dB일 경우 해당 SINR 값이 속한 범위에 대응되는 CQI 메시지 “0011”를 기지국에 보고한다. 이 때, 기지국에서 CQI 메시지를 검출할 때 채널 상황에 따라 오류가 발생할 수 있으며, 오류에 의해 “1011”이 검출되었을 경우 기지국은 보고된 SINR 값으로 정상적인 CQI 메시지가 지시하는 2dB∼4dB가 아닌 18dB∼20dB로 인식하게 되어 높은 SINR에 적절한 전송 방식을 선택하여 단말에 데이터를 전송한다. 그런데, 단말은 실질적으로 채널 품질이 낮기 때문에 기지국이 전송한 데이터를 성공적으로 수신할 수 없게 된다.

따라서, 이러한 CQI 메시지의 검출 오류를 줄이기 위해서 CQI 메시지 전송을 위한 강력한 부호화 및 변조 방식이 요구된다. IEEE 802.16d의 OFDMA 규격의 경우 4비트의 CQI 메시지를 블록 부호화(block coding)와 8-ary 직교 변조(orthogonal modulation) 방식을 사용하여 48개의 부반송파를 통해 전송한다.

그런데 도 1을 보면 CQI 메시지를 구성하는 각 비트의 오류는 SINR 보고에 있어 서로 다른 오차를 발생시킨다. 예를 들면, 기지국이 마지막 비트(least significant bit, 이하 ‘LSB’라 함)에 오류가 발생하여 “0011”을 “0010”으로 검출한 경우, 단말에서 보고하고자 하는 SINR 값(2dB∼4dB)과 기지국에 보고된 SINR 값(0dB∼2dB)의 차이는 2dB 정도인 반면에, 첫 번째 비트(most significant bit, 이하 ‘MSB’라 함)에 오류가 발생하여 “0011”을 “1011”로 검출할 경우, 단말에서 보고하고자 하는 SINR 값(2dB∼4dB)과 기지국에 보고된 SINR 값(18dB∼20dB)의 차이는 16dB 정도로 그 차이가 매우 큰 것을 알 수 있다.

그러나 기존 IEEE 802.16d의 OFDMA 규격에서의 블록 부호화 방식은 각 비트의 서로 다른 중요도를 고려하고 있지 않기 때문에, MSB에서의 오류는 SINR 보고에 있어 심각한 오차를 유발한다는 문제점이 있다. 또한 강력한 블록 부호화와 직교 변조는 송신 장치와 수신 장치 구현에 있어 복잡도가 크다는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 메시지를 구성하는 각 비트의 중요도가 서로 다른 경우에 중요도에 따라 서로 다른 수신 품질을 갖도록 메시지를 전송하는 비균일 오류 보호 특성을 갖는 이동통신 시스템의 신호 전송 방법 및 수신 방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 복잡도가 작은 비균일 오류 보호 특성을 갖는 이동통신 시스템의 신호 전송 장치 및 수신 장치를 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.

본 발명의 한 특징에 따르면, 이동통신 시스템에서 각 비트의 중요도가 서로 다른 복수의 비트로 구성되는 메시지를 수신 장치로 전송하는 방법이 제공된다. 이 전송 방법은, a) 상기 각 비트의 중요도에 기초하여 상기 각 비트들이 서로 다른 수신 품질을 갖도록 하기 위한 UEP(uneqaul error protection) 비율을 결정하는 단계; b) 상기 결정된 UEP 비율에 따라 각 비트를 해당 UEP 비율만큼 반복하여 특정 개수의 비트로 구성되는 반복 비트열을 생성하는 단계; c) 상기 반복 비트열에 대한 인터리빙(interleaving)을 수행하는 단계; 및 d) 상기 인터리빙된 비트열에 대한 심볼 매핑을 수행하여 특정 개수의 심볼들로 구성되는 전송 심볼열을 생성하는 단계를 포함한다.

이 때, 상기 UEP 비율은, MSB(most significant bit)에서 LSB(least significant bit)의 순서에 따라 내림차순이 되도록 정할 수 있다.

또한, 본 발명의 특징에 따른 신호 전송 방법은, e) 상기 전송 심볼열로부터 특정 개수의 심볼로 구성되도록 그룹핑한 특정 개수의 심볼 그룹을 미리 정해진 주파수와 시간에서 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 특징에 따른 신호 전송 방법은, 상기 b)단계와 c)단계 사이에, 상기 생성된 반복 비트열에 대한 부호화를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 한 특징에 따르면, 이동통신 시스템의 신호 전송 장치로부터 전송된 심볼열을 수신하는 방법이 제공된다. 이 수신 방법은, a) 상기 심볼열―여기서, 심볼열은 각 비트의 중요도가 서로 다른 복수의 비트로 구성된 메시지를 각 비트의 중요도에 따라 서로 다른 수신 품질을 갖도록 결정된 UEP(uneqaul error protection) 비율에 따라 각각 각 비트를 해당 UEP 비율로 반복하여 생성된 반복 비트열을 인터리빙하고 심볼 매핑하여 생성된 특정 개수의 심볼을 포함하는 심볼열임―로부터 비트열을 검출하는 단계; b) 상기 검출된 비트열에 대한 역인터리빙(de-interleaving)을 수행하는 단계; c) 상기 UEP 비율에 기초하여 상기 역인터리빙된 비트열에 대해 반복된 비트 수만큼 합성하는 단계; 및 d) 상기 합성된 비트열로부터 각 비트를 판별하여 복수의 비트로 구성되는 메시지를 복원하는 단계를 포함한다. 이 때, 상기 a)단계의 비트열 검출 단계는, 상기 심볼열에 대한 각 심볼 그룹별로 해당 심볼을 검출하는 단계; 및 상기 각 심볼 그룹―여기서, 심볼 그룹은 상기 신호 전송 장치에 의해 상기 심볼열을 다시 특정 개수의 심볼을 포함하는 특정 개수의 전송 심볼 그룹으로 분할된 전송된 것임―별로 검출된 심볼로부터 복수 의 데이터 비트를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.

그리고 상기 심볼 검출 이후의 모든 비트들은 0 또는 1의 정수값으로 표현될 수 있으며, 이 때, 상기 c)단계의 비트 합성 단계는, 해당 비트에서 0 또는 1의 개수에 따라 0 또는 1로 합성될 수 있다.

또한, 상기 d)단계에서 상기 비트 판별 이전의 비트들은 0 또는 1의 정수값이 아닌 실수의 값으로 표현될 수 있으며, 상기 c)단계의 비트 합성 단계는, 해당 비트들의 값을 합산하여 구해질 수 있다.

그리고 전술한 수신 방법은, 상기 심볼열이 부호화되어 수신된 경우, 상기 b)단계와 상기 c)단계 사이에, 상기 역인터리빙된 비트열에 대한 복호화를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 이동통신 시스템에서 각 비트의 중요도가 서로 다른 복수의 비트로 구성되는 메시지를 수신 장치로 전송하는 장치가 제공된다. 이 전송 장치는, 상기 각 비트의 중요도에 따라 서로 다른 수신 품질을 갖도록 UEP(uneqaul error protection) 비율을 결정하고, 상기 결정된 UEP 비율에 기초하여 각 비트를 해당 UEP 비율만큼 각각 반복하여 특정 개수의 비트로 구성되는 비트열을 생성하는 반복 비트열 생성부; 상기 생성된 반복 비트열에 대한 인터리빙(interleaving)을 수행하는 인터리빙부; 및 상기 인터리빙된 비트열에 대한 심볼 매핑을 수행하여 특정 개수의 심볼들로 구성되는 전송 심볼열을 생성하고, 상기 생성된 전송 심볼열을 특정 개수의 심볼을 포함하는 특정 개수의 전송 심볼 그룹으로 분할하여 미리 정해진 주파수 및 시간에서 상기 수신 장치로 전송하는 심볼 매핑부 를 포함한다.

그리고 이 전송 장치는, 상기 반복 비트열 생성부로부터 생성된 반복 비트열에 대한 부호화를 수행하여 상기 인터리빙부로 출력하는 부호화부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 이동통신 시스템의 신호 전송 장치로부터 전송된 심볼열을 수신하는 장치가 제공된다. 이 수신 장치는, 상기 심볼열―여기서, 심볼열은 각 비트의 중요도가 서로 다른 복수의 비트로 구성된 메시지를 각 비트의 중요도에 따라 서로 다른 수신 품질을 갖도록 결정된 UEP(uneqaul error protection) 비율에 따라 각 비트를 해당 UEP 비율로 반복하여 생성된 반복 비트열을 인터리빙하고 심볼 매핑하여 생성된 특정 개수의 심볼을 포함하는 심볼열임―로부터 비트열을 검출하는 심볼 검출부; 상기 검출된 비트열에 대한 역인터리빙(de-interleaving)을 수행하는 역인터리빙부; 상기 역인터리빙된 비트열에서 상기 UEP 비율과 동일한 수의 비트들에 대해 각각 합성을 수행하여 특정 개수의 비트로 구성되는 비트열을 생성하는 합성부; 및 상기 합성된 비트열로부터 각 비트를 판별하여 특정 개수의 비트로 구성되는 메시지를 복원하는 비트 판별부를 포함한다.

그리고 이 수신 장치는, 상기 심볼열이 부호화되어 상기 신호 전송 장치로부터 전송된 경우, 상기 역인터리빙된 비트열에 대한 복호화를 수행하여 상기 합성부로 출력하는 복호화부를 더 포함할 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상 세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 비균일 오류 보호 특성을 갖는 이동통신 시스템의 신호 전송 방법 및 그 장치와, 수신 방법 및 그 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다. 아래에서는 이동통신 시스템 중 OFDMA 방식을 사용하는 시스템에서 하향 링크에서의 적응형 전송을 위해 단말이 기지국으로 CQI 메시지를 전송하는 경우를 실시 예로 설명하였다.

먼저, 도 2 및 도 3을 참고로 하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 비균일 오류 보호 특성을 갖는 이동통신 시스템의 신호 전송 장치 및 신호 전송 방법에 대해서 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 비균일 오류 보호 특성을 갖는 이동통신 시스템의 신호 전송 장치 및 그 동작 과정을 나타낸 도면이다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 비균일 오류 보호 특성을 갖는 이동통신 시스템의 신호 전송 장치는, 반복 비트열 생성부(210), 인터리빙부(220) 및 심볼 매핑부(230)를 포함한다.

반복 비트열 생성부(210)는 각 비트에 대한 비균일 오류 보호(uneqaul error protection, 이하 ‘UEP’라 함) 비율

을 정하고 UEP 비율에 따 라 MSB 부터 LSB 까지 차례대로

비트씩 반복하여 총 R 비트로 구성되는 반복 비트열을 생성한다. 여기서, 각 반복 회수는 양의 정수이다.

이 때, MSB 에 더 많은 비트 에너지를 할당하기 위해 UEP 비율은 수학식 1을 만족하며, 반복 비율의 총 합은 수학식 2와 같다.

수학식 1 및 2를 만족하도록 반복 회수를 조절하게 되면 다양한 UEP 기능을 실현할 수 있다. 예를 들면, CQI 메시지가 4 비트로 구성되어 있고 R=10 일 때,

또는

등의 다양한 UEP 비율을 설정할 수 있다. 이와 같이 오류로 인해 큰 오차를 발생시키는 MSB를 가장 많은 회수로 반복함으로써 중간에 비트 에러가 나더라도 완벽하게 복구할 수가 있으므로 MSB에서의 오류로 인한 심각한 오차를 방지할 수 있게 된다.

인터리빙부(220)는 반복 비트열 생성부(210)로부터 생성된 반복 비트열의 순서를 재배열하는 인터리빙(interleaving)을 수행한다. 도 2에서와 같이 전송 프레임에서 CQI 메시지를 전송하기 위해 심볼 매핑을 통해 생성된 총 N(P+L) 개의 심볼을 가지는 전송 심볼열에서 각 심볼들의 위치가 서로 다른 채널 특성으로 가질 것으로 기대되는 그룹으로 나누었을 때 N 개의 전송 심볼 그룹으로 나뉘고, 각 전송 심볼 그룹은 L 개의 데이터 심볼과 P 개의 기준 심볼들로 구성될 경우, 인터리빙은 수학식 3과 같은 비트 인덱스 매칭 규칙에 의해 수행된다.

여기서, x 는 반복 비트열에서 비트의 위치를 나타내는 인덱스

이고, y 는 인터리빙된 비트열에서 비트의 위치를 나타내는 인덱스

이며, L 은 전송 심볼 그룹에서 전송되는 데이터 심볼의 수(L=R/N)이고, R 은 반복 비트열 또는 인터리빙된 비트열의 수(R=NL)이며, N 은 전송 심볼 그룹의 수이다.

이와 같은 인터리빙은 기지국에서 동일 비트에 대해 반복된 비트들을 합성 수신할 때, 최대한의 다이버서티를 얻게 하기 위해 동일 비트에 대해 반복된 비트들을 독립적인 채널 특성을 갖는 각 그룹에 고르게 위치시키고자 하는 목적에 의해 수행된다.

심볼 매핑부(230)는 인터리빙부(220)로부터 인터리빙된 비트열에 대해 비동위상(non-coherent) 복조가 가능한 차동 PSK(differential phase shiftkeying, 이하 ‘DPSK’라 함) 또는 파일롯 심볼을 포함한 동위상(coherent) 복조 방식인 이진 PSK(binary PSK, 이하 ‘BPSK’라 함)에 따라 심볼 매핑을 수행하여 N(P+L) 개의 심볼들로 구성되는 전송 심볼열을 생성한다. 전송 심볼열은 다시 (P+L) 개의 심볼씩 그룹화하여 N 개의 전송 심볼 그룹으로 나누고, OFDMA 전송 프레임에서 각 그룹에 해당되는 특정 주파수 및 시간에서 전송한다. 이렇게 하면, N 개의 전송 심볼 그룹을 통해 총 N(P+L) 개의 심볼들이 전송된다.

심볼 매핑을 위해, DPSK 방식을 사용할 경우 각 그룹에서 하나의 기준 심볼은 각 첫 번째 비트에 대한 차동 위상 변조를 위한 기준 위상으로 사용된다. 이 때, 각 그룹에서 기준 심볼의 수(P)는 1 이다. 이 경우, 각 전송 심볼 그룹에서 L 개의 데이터 심볼을 전송하기 위해 1 개의 기준 심볼이 추가적으로 전송된다. 한편, 심볼 매핑을 위해, BPSK 방식을 사용할 경우 기준 심볼은 파일롯 심볼의 역할을 수행하여 기지국에서의 채널 추정과 이에 따른 동위상 복조를 가능하게 한다. 그리고 채널 추정과 동위상 복조 성능의 개선을 위해 하나 이상의 P 개의 기준 파일롯 심볼을 사용할 수 있다. 이 경우, 각 전송 심볼 그룹에서 L 개의 데이터 심볼을 전송하기 위해 P 개의 파일롯 심볼이 추가적으로 전송된다. DPSK 와 BPSK 방식에 의한 심볼 매핑은 이미 널리 알려진 기술이므로 본 발명에서 자세한 설명은 생략하기로 하며, 도 2에서 각 전송 심볼 그룹은 P=1 개의 기준 심볼과 L=8 개의 데이터 심볼을 전송하는 것으로 도시하였다.

도 3은 도 2에 도시된 심볼 매핑부에서 매핑된 N 개의 전송 심볼 그룹의 전송을 나타낸 도면이다. 도 3에서는 OFDMA 프레임에서 미리 정하여진 주파수 및 시간에 N 개의 심볼 그룹이 전송되는 것으로 도시하였다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 각 전송 심볼 그룹은 서로 떨어진 주파수에서 전송됨으로써 주파수 선택적 페이딩 채널에서 서로 다른 채널 응답의 영향을 받게 된다. 서로 다른 채널 응답은 기지국에서 CQI 메시지를 복조할 때 다이버서티 이득으로 반영된다.

그리고 본 발명의 제1 실시 예에 따른 비균일 오류 보호를 갖는 신호 전송 장치는 반복 비트열 생성부(210)로부터 생성된 반복 비트열에 대해 곧바로 인터리빙을 수행하였지만, 이와 다르게 할 수도 있다. 아래에서는 이러한 실시 예에 대해서 도 4를 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 비균일 오류 보호 특성을 갖는 이동통신 시스템의 신호 전송 장치 및 그 동작 과정을 나타낸 도면이다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 비균일 오류 보호 특성을 갖는 이동통신 시스템의 신호 전송 장치는, 반복 비트열 생성부(210), 부호화부(240), 인터리빙부(220) 및 심볼 매핑부(230)를 포함한다. 즉, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 신호 전송 장치는, 부호화부(encoding)(240)를 더 포함한다는 점을 제외하면 본 발명의 제1 실시 예에 따른 신호 전송 장치와 동일하다.

부호화부(240)는 반복 비트열 생성부(210)로부터 생성된 반복 비트열에 대해서 부호화(encoding)를 수행한다. 부호화 방식으로는 블록 코딩, 콘볼루션 코딩(길쌈 부호화), 터보 코딩 등 여러 방식 중에서 하나를 선택하여 사용할 수 있다.

그리고 반복 비트열 생성부(210)로부터 생성된 반복 비트열의 길이는 수학식 4와 같고, 부호화율(code rate)은 r=R’/R 가 사용된다. 이 때, 부호화 이후의 비트열의 길이는 R 이 되고 이 후의 동작은 본 발명의 제1 실시 예와 동일하므로 생략한다.

일반적으로 특정 비트의 수신 품질을 높이기 위해서는 해당 비트에 할당되는 비트 에너지를 높여야 하며, 특정 비트를 위한 비트 에너지를 높이는 가장 간단한 방법으로는 해당 비트를 반복해서 전송하는 것이다.

따라서, 본 발명의 제1 및 제2 실시 예에 따른 비균일 오류 보호 특성을 갖는 이동통신 시스템의 신호 전송 장치는 각 비트의 중요도에 따라 UEP 비율을 정하고 해당 비율에 따라 각 비트를 반복하여 전송한다. 또한, 이동통신 시스템에서의 페이딩에 대한 대처를 위해 반복된 비트들을 인터리빙하여 가능한 한 서로 다른 채널 응답을 갖는 주파수나 시간에 흩어져 전송되도록 한다. 또한, 비동위상 복조를 위해 DPSK 방식을 사용하여 반복 비트 및 인터리빙된 비트를 DPSK 심볼에 매핑하여 전송한다.

다음으로,비균일 오류 보호 특성을 갖는 이동통신 시스템의 신호 전송 장치로부터 전송된 심볼열을 수신하는 비균일 오류 보호 특성을 갖는 이동통신 시스템의 신호 수신 장치 및 수신 방법에 대해서 도 5 및 도 6을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 비균일 오류 보호 특성을 갖는 이동통신 시스템의 신호 수신 장치 및 그 동작 과정을 나타낸 도면이고, 도 6은 도 5에 도시된 합성부의 비트 합성 동작을 나타낸 도면이다. 그리고 도 5에서는 본 발명의 제1 및 제2 실시 예에 따른 비균일 오류 보호 특성을 갖는 이동통신 시스템의 신호 전송 장치(단말)로부터 전송된 CQI 메시지를 기지국에서 수신하는 것으로 도시하였으며, 도 2 또는 도 4의 역과정으로 수행된다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 비균일 오류 보호 특성을 갖는 이동통신 시스템의 신호 수신 장치는, 심볼 검출부(510), 역인터리빙부(520), 합성부(540) 및 비트 판단부(550)를 포함한다. 그리고 도 4에서와 같이, 부호화가 수행되는 경우, 본 발명의 실시 예에 따른 비균일 오류 보호 특성을 갖는 이동통신 시스템의 신호 수신 장치는 복호화부(decoding)(530)를 더 포함할 수 있다.

심볼 검출부(510)는 전송 프레임에서 수신된 심볼열의 해당 N(P+L) 개의 수신 심볼들에 대해 각 수신 심볼 그룹별로 심볼 검출을 수행하여 각 그룹에 대해 L 개의 데이터 비트들을 검출한다. 이 때, 전송 프레임에서 N 개의 심볼 그룹이 전송되며, 각 심볼 그룹은 (P+L) 개의 심볼을 포함하며, P 는 기준 심볼이고 L 은 데이터 심볼이다. 따라서, 심볼 그룹이 N 개이고 각 심볼 그룹의 데이터 비트는 L 개이므로 R=NL 개의 데이터 비트들을 검출한다. 이 때, 검출된 비트들은 이후의 수신 과정에서 수신 성능 향상을 위해 0 또는 1 의 정수 값이 아닌 실수 값인 소프트 출력 값을 갖는다.

역인터리빙부(520)는 역인터리빙(de-interleaving)으로 수학식 3과 동일한 비트열 인덱스 관계식에 따라 수행된다. 역인터리빙의 경우, 수학식 3에서 y 는 검출된 R=NL 개의 데이터 비트열에서의 비트 인덱스가 되고, x 는 역인터리빙 후의 R=NL 개의 데이터 비트열에서의 비트 인덱스가 된다.

복호화부(530)는 도 4에서와 같이 신호 전송 장치에서 부호화가 수행된 경우에 복호화를 수행하여 R’개의 비트들로 구성되는 비트열을 생성한다. 그리고 도 2와 같이 신호 전송 장치에서 부호화가 수행되지 않은 경우에는 역인터리빙된 비트열은 디코딩 과정을 거치지 않고 곧바로 합성부(540)로 입력된다.

합성부(540)는 도 6에 나타낸 바와 같이 M 개의 비트로 구성되는 CQI 메시지의 각 비트에 해당되는 반복 회수

와 동일한 수의 비트들에 대해 합성을 수행하여 M 개의 수신 CQI 비트들을 생성한다. 이는 도 2 및 도 4에 도시된 반복 비트열 생성부(210)의 비트 반복 과정에 대한 역과정이다. 이 때, 역인터리빙된 각 비트들은 실수의 소프트 출력값을 가지며, 합성된 비트는 해당 반복 비트들의 소프트 출력값을 모두 더한 값이 된다.

한편, 심볼 검출 이후의 모든 비트들은 0 또는 1의 정수값으로 표현될 수도 있으며, 이 경우에 합성부(540)는 반복 비트에 대해 다수결 원칙에 따라 해당 비트들의 값이 1의 개수가 많으면 1로 판단하고 0의 개수가 많으면 0으로 판단하여 합성할 수도 있다.

비트 판단부(550)는 합성부(550)로부터 합성된 비트열에서 각 비트의 실수의 소프트 출력값으로부터 0 또는 1의 정수 비트 값으로 변환하여 M 개의 0 또는 1 의 값을 가지는 수신 CQI 메시지를 생성한다. 이는 수신 심볼에 대한 수신 과정의 마지막 과정에 해당된다.

그리고 수신 과정에서의 DPSK 또는 BPSK 방식에 의한 심볼 검출, 복호화, 비 트 판단 등의 각각의 과정은 이미 공지된 기술이므로 본 발명에서 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상술한 바와 같이 비균일 오류 보호 특성을 갖는 이동통신 시스템의 신호 수신 장치는 신호 전송 장치로부터 전송된 심볼열을 수신하여 신호 전송 과정의 역과정을 수행한다. 그리고 동일한 비트를 나타내면서 서로 다른 채널 응답을 통해 수신되는 여러 심볼을 합성 수신함으로써 페이딩에 대한 다이버서티 이득을 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예에서는 변조 방식으로 이진(binary) DPSK 방식을 중심으로 설명하였으나 파일롯 심볼을 포함한 동위상 변조 방식으로 BPSK 방식 등을 사용하여 전송할 수도 있으며, 이 외에 다른 변조 방식이 사용될 수도 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 OFDMA 방식을 사용하는 시스템에서 하향 링크에서의 적응형 전송을 위해 단말이 기지국으로 CQI 메시지를 전송하는 것으로 설명하였으나 중요도가 서로 다른 비트들로 구성되는 메시지를 전송하는 어떠한 신호 전송 방식에도 적용할 수 있으며, 상향 링크에서의 적응형 전송을 위해서도 사용될 수 있다.

이상의 실시예들은 본원 발명을 설명하기 위한 것으로, 본원 발명의 범위는 실시예들에 한정되지 아니하며, 첨부된 청구 범위에 의거하여 정의되는 본원 발명의 범주 내에서 당업자들에 의하여 변형 또는 수정될 수 있다.

본 발명에 의하면, 비균일 오류 보호(uneqaul error protection, UEP) 특성 을 이용하여 메시지를 구성하는 각 비트의 중요도가 서로 다른 경우에 중요도에 따라 서로 다른 수신 품질을 갖도록 하여 채널 품질 보고에 따른 오차를 줄일 수 있다.

Claims

이동통신 시스템에서 각 비트의 중요도가 서로 다른 복수의 비트로 구성되는 메시지를 수신 장치로 전송하는 방법에 있어서,

a) 상기 각 비트의 중요도에 기초하여 상기 각 비트들이 서로 다른 수신 품질을 갖도록 하기 위한 UEP(uneqaul error protection) 비율을 결정하는 단계;

b) 상기 결정된 UEP 비율에 따라 각 비트를 해당 UEP 비율만큼 반복하여 특정 개수의 비트로 구성되는 반복 비트열을 생성하는 단계;

c) 상기 반복 비트열에 대한 인터리빙(interleaving)을 수행하는 단계; 및

d) 상기 인터리빙된 비트열에 대한 심볼 매핑을 수행하여 특정 개수의 심볼들로 구성되는 전송 심볼열을 생성하는 단계

를 포함하는 이동통신 시스템의 신호 전송 방법.
제 1항에 있어서,

상기 UEP 비율은, MSB(most significant bit)에서 LSB(least significant bit)의 순서에 따라 내림차순이 되도록 정해지는 이동통신 시스템의 신호 전송 방법.
제 1항에 있어서,

e) 상기 전송 심볼열로부터 특정 개수의 심볼로 구성되도록 그룹핑한 특정 개수의 심볼 그룹을 미리 정해진 주파수와 시간에서 전송하는 단계

를 더 포함하는 이동통신 시스템의 신호 전송 방법.
제 1항에 있어서,

상기 b)단계의 상기 인터리빙 단계는, 다음의 관계식

여기서, x 는 반복 비트열에서 비트의 위치를 나타내는 인덱스
이고, y 는 인터리빙된 비트열에서 비트의 위치를 나타내는 인덱스
이며, L 은 전송 심볼 그룹에서 전송되는 데이터 심볼의 수(L=R/N)이고, R 은 반복 비트열 또는 인터리빙된 비트열의 수(R=NL)이며, N 은 전송 심볼 그룹의 수임.

에 의해 수행되는 이동통신 시스템의 신호 전송 방법.
제 3항에 있어서,

상기 e)단계는,

상기 전송 심볼열에 각각에 대해 특정 개수의 심볼을 포함하는 특정 개수의 전송 심볼 그룹으로 분할하는 단계; 및

상기 각 전송 심볼 그룹의 해당 심볼을 서로 이격된 주파수 채널에서 전송하는 단계

를 포함하는 이동통신 시스템의 신호 전송 방법.
제 3항에 있어서,

상기 심볼 매핑은 DPSK(differential phase shiftkeying) 방식을 사용하며,

상기 각 전송 심볼 그룹은, 1개의 기준 심볼과 복수의 데이터 심볼을 포함하는 이동통신 시스템의 신호 전송 방법.
제 3항에 있어서,

상기 심볼 매핑은 BPSK(binary phase shiftkeying) 방식을 사용하며,

상기 각 전송 심볼 그룹은, 복수의 파일롯 심볼과 복수의 데이터 심볼을 포함하는 이동통신 시스템의 신호 전송 방법.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 b)단계와 c)단계 사이에,

상기 생성된 반복 비트열에 대한 부호화를 수행하는 단계

를 더 포함하는 이동통신 시스템의 신호 전송 방법.
제 8항에 있어서,

상기 메시지는, 채널 상황이나 수신 신호 품질에 따른 적응형 전송을 위한 CQI(channel quality indicator) 메시지인 이동통신 시스템의 신호 전송 방법.
제 9항에 있어서,

상기 CQI 메시지는, 일정한 SINR 값의 범위를 특정 간격으로 나누고, 각 SINR(signal-to-interference-and-noise ratio) 값에 해당되는 이진 비트로 구성되는 이동통신 시스템의 신호 전송 방법.
이동통신 시스템의 신호 전송 장치로부터 전송된 심볼열을 수신하는 방법에 있어서,

a) 상기 심볼열―여기서, 심볼열은 각 비트의 중요도가 서로 다른 복수의 비트로 구성된 메시지를 각 비트의 중요도에 따라 서로 다른 수신 품질을 갖도록 결정된 UEP(uneqaul error protection) 비율에 따라 각각 각 비트를 해당 UEP 비율로 반복하여 생성된 반복 비트열을 인터리빙하고 심볼 매핑하여 생성된 특정 개수의 심볼을 포함하는 심볼열임―로부터 비트열을 검출하는 단계;

b) 상기 검출된 비트열에 대한 역인터리빙(de-interleaving)을 수행하는 단계;

c) 상기 UEP 비율에 기초하여 상기 역인터리빙된 비트열에 대해 반복된 비트 수만큼 합성하는 단계; 및

d) 상기 합성된 비트열로부터 각 비트를 판별하여 복수의 비트로 구성되는 메시지를 복원하는 단계

를 포함하는 이동통신 시스템의 신호 수신 방법.
제 11항에 있어서,

상기 a)단계의 비트열 검출 단계는,

상기 심볼열에 대한 각 심볼 그룹별로 해당 심볼을 검출하는 단계; 및

상기 각 심볼 그룹―여기서, 심볼 그룹은 상기 신호 전송 장치에 의해 상기 심볼열을 다시 특정 개수의 심볼을 포함하는 특정 개수의 전송 심볼 그룹으로 분할된 전송된 것임―별로 검출된 심볼로부터 복수의 데이터 비트를 검출하는 단계

를 포함하는 이동통신 시스템의 신호 수신 방법.
제 12항에 있어서,

상기 심볼 검출 이후의 모든 비트들은 0 또는 1의 정수값으로 표현되며,

상기 c)단계의 비트 합성 단계는, 해당 비트에서 0 또는 1의 개수에 따라 0 또는 1로 합성되는 이동통신 시스템의 신호 수신 방법.
제 12항에 있어서,

상기 d)단계에서 상기 비트 판별 이전의 비트들은 0 또는 1의 정수값이 아닌 실수의 값으로 표현되며,

상기 c)단계의 비트 합성 단계는, 해당 비트들의 값을 합산하는 이동통신 시스템의 신호 수신 방법.
제 11항에 있어서,

상기 b)단계의 역인터리빙은, 다음의 관계식

여기서, x 는 역인터리빙된 비트열에서 비트의 위치를 나타내는 비트 인덱스
이고, y 는 검출된 수신 비트열에서 비트의 위치를 나타내는 비트 인덱스
이며, L 은 전송 심볼 그룹에서 전송되는 데이터 심볼의 수(L=R/N)이고, R 은 반복 비트열 또는 인터리빙된 비트열의 수(R=NL)이며, N 은 전송 심볼 그룹의 수임.

에 의해 수행되는 이동통신 시스템의 신호 수신 방법.
제 11항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 심볼열이 부호화되어 수신된 경우, 상기 b)단계와 상기 c)단계 사이에,

상기 역인터리빙된 비트열에 대한 복호화를 수행하는 단계

를 더 포함하는 이동통신 시스템의 신호 수신 방법.
제 16항에 있어서,

상기 메시지는, 적응형 전송을 위한 CQI(channel quality indicator) 메시지인 이동통신 시스템의 신호 수신 방법.
이동통신 시스템에서 각 비트의 중요도가 서로 다른 복수의 비트로 구성되는 메시지를 수신 장치로 전송하는 장치에 있어서,

상기 각 비트의 중요도에 따라 서로 다른 수신 품질을 갖도록 UEP(uneqaul error protection) 비율을 결정하고, 상기 결정된 UEP 비율에 기초하여 각 비트를 해당 UEP 비율만큼 각각 반복하여 특정 개수의 비트로 구성되는 비트열을 생성하는 반복 비트열 생성부;

상기 생성된 반복 비트열에 대한 인터리빙(interleaving)을 수행하는 인터리빙부; 및

상기 인터리빙된 비트열에 대한 심볼 매핑을 수행하여 특정 개수의 심볼들로 구성되는 전송 심볼열을 생성하고, 상기 생성된 전송 심볼열을 특정 개수의 심볼을 포함하는 특정 개수의 전송 심볼 그룹으로 분할하여 미리 정해진 주파수 및 시간에서 상기 수신 장치로 전송하는 심볼 매핑부

를 포함하는 이동통신 시스템의 신호 전송 장치.
제 18항에 있어서,

상기 UEP 비율은, MSB에 가장 높은 UEP 비율을 가지도록 하고, LSB에 가장 낮은 UEP 비율을 가지도록 결정되며,

상기 결정된 UEP 비율의 총 합은 상기 반복 비트열의 비트 수와 동일한 이동통신 시스템의 신호 전송 장치.
제 19항에 있어서,

상기 전송 심볼 그룹은 서로 이격된 주파수 채널에서 전송되는 이동통신 시스템의 신호 전송 장치.
제 18항 또는 제 20항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 반복 비트열 생성부로부터 생성된 반복 비트열에 대한 부호화를 수행하여 상기 인터리빙부로 출력하는 부호화부

를 더 포함하는 이동통신 시스템의 신호 전송 장치.
이동통신 시스템의 신호 전송 장치로부터 전송된 심볼열을 수신하는 장치에 있어서,

상기 심볼열―여기서, 심볼열은 각 비트의 중요도가 서로 다른 복수의 비트로 구성된 메시지를 각 비트의 중요도에 따라 서로 다른 수신 품질을 갖도록 결정된 UEP(uneqaul error protection) 비율에 따라 각 비트를 해당 UEP 비율로 반복하여 생성된 반복 비트열을 인터리빙하고 심볼 매핑하여 생성된 특정 개수의 심볼을 포함하는 심볼열임―로부터 비트열을 검출하는 심볼 검출부;

상기 검출된 비트열에 대한 역인터리빙(de-interleaving)을 수행하는 역인터리빙부;

상기 역인터리빙된 비트열에서 상기 UEP 비율과 동일한 수의 비트들에 대해 각각 합성을 수행하여 특정 개수의 비트로 구성되는 비트열을 생성하는 합성부; 및

상기 합성된 비트열로부터 각 비트를 판별하여 특정 개수의 비트로 구성되는 메시지를 복원하는 비트 판별부

를 포함하는 이동통신 시스템의 신호 수신 장치.
제 22항에 있어서,

상기 심볼열이 부호화되어 상기 신호 전송 장치로부터 전송된 경우,

상기 역인터리빙된 비트열에 대한 복호화를 수행하여 상기 합성부로 출력하는 복호화부

를 더 포함하는 이동통신 시스템의 신호 수신 장치.