KR100874264B1

KR100874264B1 - Ｓｃ－ｆｄｍａ 시스템에서의 다중 코드 워드 송수신 방법및 장치

Info

Publication number: KR100874264B1
Application number: KR1020070057886A
Authority: KR
Inventors: 이희수; 서방원; 정현규
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2006-12-01
Filing date: 2007-06-13
Publication date: 2008-12-16
Also published as: US8761114B2; US20130308657A1; US8520610B2; KR20080050221A; US20090231990A1

Abstract

본 발명은 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)를 사용하는 통신 시스템에서 다중 코드 워드를 사용하여 데이터를 송수신하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 송신기에서 사용자의 데이터에 대해서 다중 코드 워드를 생성시켜 송신하고, 수신기에서 다중 코드 워드를 수신받아 순차적으로 디코딩과 SIC(Successive Interference Cancellation)을 적용하여 수신 처리하도록 함으로써, PAPR(Peak to Average Power Ratio)을 최소화함과 동시에, 주파수 선택적 페이딩 환경에서 심볼 간의 간섭을 상당히 줄일 수 있다.

SC-FDMA, 다중 코드 워드, 디코딩, SIC

Description

ＳＣ－ＦＤＭＡ 시스템에서의 다중 코드 워드 송수신 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSCEIVING MULTI-CODE WORD IN SC-FDMA SYSTEM}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 시스템에서의 다중 코드 워드 송신 장치를 나타낸 구성 블록도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 SC-FDMA 시스템에서의 다중 코드 워드 송신 방법을 나타낸 순서도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 DFT(Discrete Fourier Transform) 매퍼(Mapper)에서의 매핑 방법에 대해서 M=L인 경우의 한 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 DFT 매퍼에서의 매핑 방법에 대해서 M=L인 경우의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 DFT 매퍼에서의 매핑 방법에 대해서 M=L/2인 경우의 한 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 DFT 매퍼에서의 매핑 방법에 대해서 M=L/2인 경우의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 SC-FDMA 시스템에서의 다중 코드 워드 수신 장치를 간략하게 나타낸 구성 블록도이다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 사용자(k)에 대한 SC-FDMA 시스템에서의 다중 코드 워드 수신 장치를 나타낸 구성 블록도이다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 SC-FDMA 시스템에서의 다중 코드 워드 수신 방법을 나타낸 순서도이다.

본 발명은 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 시스템에서의 다중 코드 워드 송수신 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 SC-FDMA를 사용하는 통신 시스템에서 다중 코드 워드를 사용하여 데이터를 송수신하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

기존의 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식은 다중사용자를 위하여 부반송파를 분할하여 사용하는 방식으로, 유무선 채널에서 고속 데이터 송수신에 적합한 방식이다. OFDMA 방식에서는 상호 직교성을 갖는 복수의 반송파를 사용하므로 주파수 이용효율이 높아지고, 송수신단에서 이러한 복수의 반송파를 변복조하는 과정은 각각 IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform)와 DFT(Discrete Fourier Transform)를 수행한 것과 같은 결과가 되어 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)와 FFT(Fast Fourier Transform)를 사용하여 고속으로 구현할 수 있다.

이러한 OFDMA 방식이 고속 데이터 송수신에 적합하기 때문에, IEEE 802.11a와 HIPELAN/2의 고속 무선 LAN(Local Area Network), IEEE 802.16의 광대역 무선 액세스(Broadband Wireless Access: BWA), 디지털 오디오 방송(Digital Audio Broadcasting: DAB)과 디지털 지상 텔레비전 방송(Digital Terrestrial Television Broadcasting: DTTB), ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)과 VDSL(Very High-data Rate Digital Subscriber Line)의 표준방식으로 채택되었다.

그러나 OFDMA 방식은 PAPR(Peak to Average Power Ratio)이 높다는 단점을 가지고 있다. 이를 극복하기 위하여 SC-FDE(Single Carrier with Frequency Domain Equalization)를 부반송파 분할 방식으로 확장시킨 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)의 사용이 제안되었다.

이러한 SC-FDMA 방식은 주파수 직교성을 유지하면서 동시에 단일 반송파의 성격을 가지도록 하기 위하여, 기존의 OFDMA 형태의 구성에 DFT-스퍼레딩(Spreading) 구성을 추가하여 구현한다.

이에, SC-FDMA 방식은 기존 OFDMA의 장점인 주파수 영역 직교성을 이용한 다중 접속 방식을 가능케 함과 동시에 기존 OFDMA의 가장 큰 단점으로 알려진 PAPR을 줄여준다. 그런데, SC-FDMA는 주파수 선택적 페이딩 환경에서 송신 심볼 사이에 간섭이 존재하여 성능이 떨어지는 단점이 있다.

전술한 바와 같이, SC-FDMA 방식은 하나의 스트림만을 송수신하기 때문에 심볼 간의 간섭 제거 성능 개선에 한계가 있으며, 이에 주파수 선택적 페이딩 환경에서 송신 심볼 간에 간섭이 존재하여 성능이 떨어지는 단점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, SC-FDMA를 사용하는 통신 시스템에서 다중 코드 워드를 사용하여 데이터를 송수신하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 SC-FDMA를 사용하는 통신 시스템에서 PAPR을 최소화함과 동시에, 주파수 선택적 페이딩 환경에서 심볼 간의 간섭을 상당히 줄이도록 하는데, 그 목적이 있다.

이러한 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 SC-FDMA를 사용하는 통신 시스템에서 다중 코드 워드를 사용하여 데이터를 송수신하는 방법 및 그의 송수신기 구조를 제안한다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 사용자의 데이터 스트림을 다수 개의 부스트림으로 나누어 주고, 부스트림 각각에 대해서 독립적으로 채널코딩과 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 매핑을 수행하고, QAM 매핑된 신호를DFT(Discrete Fourier Transform) 인덱스로 매핑시켜 주고, DFT 인덱스로 매핑된 신호에 대해서 DFT를 적용하여 다중 코드 워드를 송신하도록 한 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 시스템에서의 다중 코드 워드 송신 방법을 제공한다.

이때, 다중 코드 워드 송신 과정은, DFT 인덱스로 매핑된 신호에 대해서 DFT를 적용하고, DFT를 적용한 결과 신호를 사용자에 해당되는 부반송파로 매핑하고, 부반송파로 매핑된 결과 신호에 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 적용하여 다중 코드 워드로 송신하도록 한다.

그리고 이 송신 방법은, 부스트림 각각에 대한 채널 상태 정보를 수신기로부터 피드백받고, 부스트림 각각에 대한 부호율과 모듈레이션 방법을 결정하여 채널코딩과 QAM 매핑 수행 과정에 적용하도록 한다. 다르게는, 이 송신 방법은, 수신기로부터 피드백된 정보를 이용하여 부스트림 각각에 대한 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)을 구하고, 구한 SINR에 따라 데이터 전송률을 결정하여 다중 코드 워드를 송신하도록 한다. 또한 다르게는, 이 송신 방법은, 수신기로부터 피드백된 데이터 전송률을 사용하여 채널코딩과 QAM 매핑 수행 과정에 적용하고, 수신기로부터 피드백된 첫 번째 부스트림의 송신전력과 송신전력 오프셋을 이용하여 각 부스트림별 송신전력을 결정하도록 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 다중 코드 워드를 수신받아 FFT(Fast Fourier Transform)를 수행하고, FFT에 의해서 나온 신호에 대해서 부반송파 디매핑을 수행하여 각 사용자에 해당되는 신호들을 추출하고, 각 사용자 신호들에 대해서 검파와 디코딩을 수행하여 각 사용자에 해당하는 신호들을 추정하도록 한 SC-FDMA 시스템에서의 다중 코드 워드 수신 방법을 제공한다.

이때, 신호 추정 과정은, 각 사용자 수신 신호들에 대해서 하나의 부스트림에 대한 검파를 수행하고, 부스트림을 구성하는 다수 개의 검파 출력 신호를 이용하여 디코딩을 수행하고, 디코딩된 신호를 이용하여 부스트림에 대한 송신 신호를 결정하고, 송신 신호에 채널 값을 곱하여 부스트림에 대한 수신 신호를 만들고, 사 용자 수신 신호로부터 부스트림에 대한 수신 신호를 빼 변형된 사용자 수신 신호를 만들어 내고, 부스트림 외의 다른 부스트림 각각에 대해서도 검파 수행 과정부터 변형된 사용자 신호 생성 과정까지 반복 수행하도록 한다. 또한, 신호 추정 과정은, 디코딩된 신호에 대해서 CR(Cyclic Redundancy) 값을 체크하여 CR 값이 올바른지를 확인하고, CR 값이 올바른 경우에 송신 신호 결정 과정을 수행하도록 한다.

그리고 이 수신 방법은, 모든 부스트림에 대한 채널을 추정한 다음에, 각 부스트림에 대하여 SIC(Successive Interference Cancellation)를 고려한 포스트-검파 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)을 계산하고, 계산된 SINR을 송신기로 피드백하도록 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 사용자의 데이터 스트림을 다수 개의 부스트림으로 나누어 주는 디멀티플렉서, 각 부스트림에 대해서 독립적으로 채널코딩을 수행하는 다수 개의 인코더, 채널코딩된 각각의 신호에 대해서 독립적으로 QAM 매핑을 수행하는 다수 개의 QAM 매퍼, QAM 매핑된 신호들을 DFT 인덱스로 매핑시켜 주는 DFT 매퍼, DFT 인덱스로 매핑된 신호에 대해서 DFT를 적용하는 DFT, DFT를 적용한 결과 신호를 사용자에 해당되는 부반송파로 매핑하는 부반송파 매퍼, 그리고 부반송파로 매핑된 결과 신호에 IFFT를 적용하여 다중 코드 워드로 송신하는 IFFT을 포함한 SC-FDMA 시스템에서의 다중 코드 워드 송신 장치를 제공한다.

그리고 이 송신 장치는, 부스트림 각각에 대한 채널 상태 정보를 수신기로부터 피드백받아 부스트림 각각에 대한 부호율과 모듈레이션 방법을 결정하여 각 인코더과 각 QAM 매퍼에 각각 적용하는 레이트 제어기를 더 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 다중 코드 워드를 수신받아 FFT를 수행하는 FFT, FFT에 의해서 나온 신호에 대해서 부반송파 디매핑을 수행하여 각 사용자에 해당되는 신호들을 추출하는 부반송파 디매퍼, 그리고 각 사용자 신호들에 대해서 검파와 디코딩을 수행하여 상기 각 사용자에 해당하는 신호들을 추정하도록 하는 다수 개의 검파기 및 디코더를 포함한 SC-FDMA 시스템에서의 다중 코드 워드 수신 장치를 제공한다.

그리고 이 수신 장치는, 디코딩된 신호를 이용하여 부스트림에 대한 송신 신호를 생성하는 신호 재생기, 그리고 송신 신호에 채널 값을 곱하여 부스트림에 대한 수신 신호를 만든 후에, 부스트림에 대한 수신 신호를 사용자 수신 신호로부터 빼 변형된 사용자 수신 신호를 얻는 SIC를 더 포함한다. 또한, 이 수신 장치는, 디코딩된 신호에 대해서 CR 값을 체크하여 CR 값이 올바른지를 확인하며, CR 값이 올바른 경우에 이를 신호 재생기에게 통보하는 CRC(Cyclic Redundancy Check)를 더 포함한다. 다르게는, 이 수신 장치는, 부스트림에 대한 채널 상태 정보 값을 구하여 송신기로 피드백하는 채널상태정보 생성기를 더 포함한다.

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

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 SC-FDMA 시스템(즉, SC-FDMA를 사용하는 통신 시스템)에서의 다중 코드 워드 송수신 방법 및 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 SC-FDMA 시스템에서의 다중 코드 워드 송수신 장치는, SC-FDMA 시스템에서 사용자의 데이터에 대해서 다중 코드 워드를 생성시켜 송신하는 송신단 구조와, 송신단으로부터 다중 코드 워드를 수신받아 순차적으로 디코딩과 순차적 간섭 제거 기법(Successive Interference Cancellation: SIC)을 적용하여 수신 처리하는 수신단 구조를 포함하여 이루어진다. 여기서, 송신단에 대한 전체적인 구조는 도 1에 나타낸 것과 같고, 수신단에 대한 전체적인 구조는 도 7에 나타낸 것과 같다.

송신단 구조에서는 사용자의 데이터를 M개의 부스트림으로 나누어 주며, 각 부스트림에 대해서 독립적으로 채널코딩과 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 매핑을 수행하며, QAM 매핑된 신호를 DFT 인덱스로 매핑시켜 주며, DFT 인덱스로 매핑된 신호에 대해서 DFT를 적용하여 다중 코드 워드를 송신하는 역할을 수행한다.

수신단 구조에서는 송신단으로부터 다중 코드 워드를 수신받아 각 부스트림에 대해서 순차적으로 검파기와 디코더를 적용하며, 디코딩된 부스트림 신호에 대 한 수신 신호를 발생시킨 후 수신받은 다중 코드 워드 신호로부터 그 부스트림에 대한 수신 신호를 빼 주는 역할을 수행한다.

그리고 본 발명의 실시예에 따른 SC-FDMA 시스템에서의 다중 코드 워드 송수신 장치는, 송신단에서 한 사용자의 신호를 여러 개의 부스트림으로 만든 후 여러 개의 부스트림을 동시에 전송하며, 수신단에서 디코딩된 부스트림을 이용한 순차적 간섭 제거 기법을 적용함으로써, 하나의 스트림을 전송하는 방법보다 심볼 간의 간섭 제거에 효과적이다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 SC-FDMA 시스템에서의 다중 코드 워드 송수신 장치는, PAPR을 최소화함과 동시에, 주파수 선택적 페이딩 환경에서 심볼 간의 간섭을 상당히 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 SC-FDMA를 사용하는 통신 시스템에서 다중 코드 워드를 적용한 송신 장치를 나타낸 구성 블록도이다. 특히, 도 1은 SC-FDMA를 위해 새로 제안하는 다중 코드 워드를 송신하는 방식에 의한 임의의 사용자(k)에 대한 송신기 구조를 나타내고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 SC-FDMA를 사용하는 통신 시스템의 송신 장치(이하, 'SC-FDMA 송신기'라고 함)는, 디멀티플렉서(De-multiplexer)(110)와, 다수 개의 인코더(Encoder)(130-1 ~ 130-M)와, 다수 개의 QAM 매퍼(Mapper)(140-1 ~ 140-M)와, DFT 매퍼(150)와, L-포인트(Point) DFT(160)와, 부반송파 매퍼(Sub-carrier Mapper)(170)와, N-포인트 IFFT(180)를 포함하여 이루어진다. 다르게는, 본 발명의 실시예에 따른 SC-FDMA 송신기는, 레이트 제어기(Rate Controller)(120)를 더 포함하여 이루어진다.

디멀티플렉서(110)는 사용자(k)의 데이터를 디멀티플렉싱하여 M개의 부스트림으로 나눈 후 각각의 부스트림을 각 인코더(130-1 ~ 130-M)에 각각 입력한다.

레이트 제어기(120)는 본 발명의 실시예에 따른 SC-FDMA를 사용하는 통신 시스템의 수신 장치(이하, 'SC-FDMA 수신기'라고 함)로부터 피드백된 정보(즉, 채널 상태 정보(CQI₁ ~ CQI_M))를 이용하여 각각의 부스트림에 대하여 데이터 전송률을 결정한다. 또한, 레이트 제어기(120)는 SC-FDMA 수신기로부터 피드백되어 오는 M개의 부스트림에 대한 각각의 채널 상태 정보(CQI₁ ~ CQI_M)를 이용하여 각각의 부스트림에 대한 부호율과 모듈레이션 방법을 결정한 후, 결정된 각각의 부호율을 각 인코더(130-1 ~ 130-M)에 입력함과 동시에, 결정된 각각의 모듈레이션 방법을 각 QAM 매퍼(140-1 ~ 140-M)에 입력한다. 다르게는, 레이트 제어기(120)는 SC-FDMA 수신기로부터 피드백된 정보를 이용하여 각각의 부스트림에 대한 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)을 구하고, 구한 각 부스트림별 SINR에 따라 데이터 전송률을 결정한다. 또한 다르게는, 레이트 제어기(120)는 SC-FDMA 수신기로부터 피드백되어 오는 데이터 전송률(또는, SINR)을 가지고 각 부스트림의 채널코딩 및 QAM 심볼 매핑을 수행하도록 각 인코더(130-1 ~ 130-M)와 각 QAM 매퍼(140-1 ~ 140-M)를 제어하며, SC-FDMA 수신기로부터 피드백되어 오는 첫 번째 부스트림의 송신전력(P₁)과 송신전력 오프셋(

)을 가지고 각 부스트림별 송신전력을 결정한다.

각 인코더(130-1 ~ 130-M)는 디멀티플렉서(110)로부터 입력되는 각각의 부스트림에 대해서 독립적으로 채널코딩을 수행한다. 다르게는, 각 인코더(130-1 ~ 130-M)는 레이트 제어기(120)로부터 결정된 각각의 부호율을 입력받고, 입력받은 각각의 부호율을 적용하여 디멀티플렉서(110)로부터 입력되는 각각의 부스트림에 대해서 각각 채널코딩을 수행한 후, 채널코딩된 각각의 부스트림을 각 QAM 매퍼(140-1 ~ 140-M)로 각각 입력한다.

각 QAM 매퍼(140-1 ~ 140-M)는 각 인코더(130-1 ~ 130-M)로부터 입력되는 각각의 부스트림에 대해서 독립적으로 QAM 매핑을 수행한다. 다르게는, 각 QAM 매퍼(140-1 ~ 140-M)는 레이트 제어기(120)로부터 결정된 각각의 모듈레이션 방법을 입력받고, 입력받은 각각의 모듈레이션 방법을 적용하여 각 인코더(130-1 ~ 130-M)로부터 입력되는 각각의 부스트림에 대해서 각각 QAM 매핑을 수행한 후, QAM 매핑된 각각의 부스트림(1 ~ M)을 DFT 매퍼(150)로 입력한다.

DFT 매퍼(150)는 각 QAM 매퍼(140-1 ~ 140-M)로부터 QAM 매핑된 M개의 부스트림(1 ~ M)을 입력받고, 입력받은 M개의 부스트림(1 ~ M)을 DFT 인덱스(Index)로 매핑한 후, 매핑된 DFT 인덱스를 L-포인트 DFT(160)로 입력한다. 이때, DFT 매퍼(150)는 각 QAM 매퍼(140-1 ~ 140-M)로부터 입력되는 각각의 부스트림(1 ~ M)에 고정된 DFT 인덱스들을 할당시켜 준다. 다르게는, DFT 매퍼(150)는 각 QAM 매퍼(140-1 ~ 140-M)로부터 입력되는 각각의 부스트림(1 ~ M)에 할당된 DFT 인덱스들을 시간에 따라 변화시켜 주어 모든 DFT 인덱스를 거의 동일한(또는, 유사한) 비율로 할당시켜 준다.

L-포인트 DFT(160)는 DFT 매퍼(150)로부터 매핑된 DFT 인덱스를 입력받고, 입력받은 DFT 인덱스에 대해서 L-포인트 DFT를 수행한 후, L-포인트 DFT에 의해서 나온 신호들을 부반송파 매퍼(170)로 입력한다.

부반송파 매퍼(170)는 L-포인트 DFT에 의해서 나온 신호들을 L-포인트 DFT(160)로부터 입력받고, 입력받은 신호들을 사용자(k)에 해당되는 부반송파들로 다시 매핑한 후, 매핑된 부반송파들을 N-포인트 IFFT(180)로 입력한다.

N-포인트 IFFT(180)는 부반송파 매퍼(170)로부터 매핑된 부반송파들을 입력받고, 입력받은 부반송파들에 대해서 N-포인트 IFFT를 수행한 후, N-포인트 IFFT에 의해서 나온 신호들을 송신 안테나를 통해서 전송한다.

아래에서는 본 발명의 실시예에 따른 SC-FDMA를 사용하는 통신 시스템에서 다중 코드 워드를 적용한 송신 방법에 대해서 도 2 내지 도 6을 참고하여 상세하게 설명한다. 여기서, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 SC-FDMA를 사용하는 통신 시스템에서 다중 코드 워드를 적용한 송신 방법을 나타낸 순서도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 DFT 매퍼에서 M=L인 경우의 매핑 방법에 대한 한 예를 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 DFT 매퍼에서 M=L인 경우의 매핑 방법에 대한 다른 예를 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 DFT 매퍼에서 M=L/2인 경우의 매핑 방법에 대한 한 예를 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 DFT 매퍼에서 M=L/2인 경우의 매핑 방법에 대한 다른 예를 나타낸 도면이다.

SC-FDMA를 사용하는 통신 시스템의 SC-FDMA 송신기에 있어서, 디멀티플렉서(110)에서는 사용자(k)의 데이터 스트림을 M개의 부스트림으로 나누어 준다(S210). 이때, 디멀티플렉서(110)는 사용자(k)의 데이터를 디멀티플렉싱시켜 M개 의 부스트림으로 나눈 후, 각각의 부스트림을 각 인코더(130-1 ~ 130-M)에 각각 입력하게 된다.

그리고 M개의 인코더(130-1 ~ 130-M)와 M개의 QAM 매퍼(140-1 ~ 140-M)에서는 M개의 부스트림 각각에 대해서 독립적으로 채널코딩과 QAM 매핑을 수행하게 된다(S220). 이때, SC-FDMA 수신기로부터 피드백되어 오는 M개의 부스트림에 대한 채널 상태 정보(CQI₁ ~ CQI_M)를 이용하여 각각의 부스트림에 대한 부호율과 모듈레이션 방법을 결정하게 된다.

다시 말해서, 레이트 제어기(120)에서는 SC-FDMA 수신기로부터 피드백되어 오는 M개의 부스트림에 대한 각각의 채널 상태 정보(CQI₁ ~ CQI_M)를 이용하여 각각의 부스트림에 대한 부호율과 모듈레이션 방법을 결정한 후, 결정된 각각의 부호율을 각 인코더(130-1 ~ 130-M)에 입력함과 동시에, 결정된 각각의 모듈레이션 방법을 각 QAM 매퍼(140-1 ~ 140-M)에 입력하게 된다.

이에, 각 인코더(130-1 ~ 130-M)는 레이트 제어기(120)로부터 입력받은 각각의 부호율을 적용하여 디멀티플렉서(110)로부터 입력되는 각각의 부스트림에 대해서 각각 채널코딩을 수행한 후, 채널코딩된 각각의 부스트림을 각 QAM 매퍼(140-1 ~ 140-M)로 각각 입력하게 된다. 이에 따라, 각 QAM 매퍼(140-1 ~ 140-M)는 레이트 제어기(120)로부터 입력되는 각각의 모듈레이션 방법을 적용하여 각 인코더(130-1 ~ 130-M)로부터 입력되는 각각의 부스트림에 대해서 각각 QAM 매핑을 수행한 후, QAM 매핑된 각각의 부스트림(1 ~ M)을 DFT 매퍼(150)로 입력하게 된다.

그런 다음에, DFT 매퍼(150)를 이용하여 각 QAM 매퍼(140-1 ~ 140-M)에서 QAM 매핑된 M개의 부스트림(1 ~ M)을 DFT 인덱스로 매핑시켜 준다(S230). 즉, DFT 매퍼(150)는 각 QAM 매퍼(140-1 ~ 140-M)로부터 QAM 매핑된 M개의 부스트림(1 ~ M)을 입력받고, 입력받은 M개의 부스트림(1 ~ M)을 DFT 인덱스로 매핑한 후, 매핑된 DFT 인덱스를 L-포인트 DFT(160)로 입력하게 된다. 이때, QAM 매핑된 신호를 DFT 인덱스로 매핑시켜 주는 단계 S230에서, 각각의 부스트림(1 ~ M)에 항상 고정된 DFT 인덱스들을 할당시켜 주도록 한다. 다르게는, QAM 매핑된 신호를 DFT 인덱스로 매핑시켜 주는 단계 S230에서, 각각의 부스트림(1 ~ M)에 할당된 DFT 인덱스들을 시간에 따라 변화시켜 주어 모든 DFT 인덱스를 거의 동일한(또는, 비슷한) 비율로 할당시켜 주도록 한다.

그리고 DFT 매퍼(150)에서 DFT 인덱스로 매핑된 신호에 대해서 DFT를 적용하게 된다(S240). 이때, L-포인트 DFT(160)는 DFT 매퍼(150)로부터 매핑된 DFT 인덱스를 입력받고, 입력받은 DFT 인덱스에 대해서 L-포인트 DFT를 수행한 후, L-포인트 DFT에 의해서 나온 신호들을 부반송파 매퍼(170)로 입력하게 된다.

이에 따라, DFT를 적용한 결과 신호들을 다시 부반송파 매퍼(170)를 이용하여 사용자(k)에 해당되는 부반송파들로 매핑하게 된다(S250). 이때, 부반송파 매퍼(170)는 L-포인트 DFT에 의해서 나온 신호들을 입력받고, 입력받은 신호들을 사용자(k)에 해당되는 부반송파들로 다시 매핑한 후, 매핑된 부반송파들을 N-포인트 IFFT(180)로 입력하게 된다.

그러면, 부반송파 매퍼(170)에서 부반송파 매핑된 결과 신호들에 IFFT를 적 용한 후에 송신 안테나를 통해서 전송하게 된다(S260). 이때, N-포인트 IFFT(180)는 부반송파 매퍼(170)로부터 매핑된 부반송파들을 입력받고, 입력받은 부반송파들에 대해서 N-포인트 IFFT를 수행한 후, N-포인트 IFFT에 의해서 나온 신호들을 송신 안테나를 통해서 전송하게 된다.

한편, 상술한 단계 S230에서 DFT 매퍼(150)에서의 매핑 방법에 대해 살펴보면 다음과 같다.

우선, 사용자(k)의 m번째 부스트림에 대한 QAM 매퍼(140-M)의 결과 신호(

)를 아래의 수학식 1과 같이 정의한다. 이때, 하나의 부스트림은 Q개의 QAM 신호로 구성된다고 가정한다.

이에, n번째 전송 시간에 대한 L-포인트의 DFT 매퍼(150)의 출력 신호(s_k(n))는 아래의 수학식 2와 같이 정의된다.

이때,

을 s_k(n)으로 매핑하는 방법은 여러 가지가 있을 수 있다. 매핑하는 한 가지 예는 다음과 같다. M=L이면,

을 s_k(n)을 구성하 는 L개의 원소 중에 하나로 매핑하고, M=L/P(여기서, P는 양의 정수)이면,

을 구성하는 Q개의 원소 중 P개의 원소를 s_k(n)을 구성하는 L개의 원소 중 P개의 원소로 매핑하는 것이다.

도 3 및 도 4는 M=L이고, L=4, Q=6인 경우에 대한 DFT 매퍼(150)의 매핑 방법의 예를 그림으로 나타낸 것이다. 도 3은 하나의 부스트림을 하나의 DFT 인덱스로 매핑하는 경우에 대한 예를 나타낸 것이고, 도 4는 하나의 부스트림을 시간에 따라 다른 DFT 인덱스로 매핑하는 경우에 대한 예를 나타낸 것이다. 또한, 도 5 및 도 6은 M=L/2이고, L=4, Q=6인 경우에 대한 DFT 매퍼(150)의 매핑 방법에 대한 예를 나타낸 것이다. 물론, 본 발명의 실시예에서는 상술한 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6에서 제시한 매핑 방법에 대해서만 설명하였지만, 본 발명은 이에 국한된 것이 아니라, 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6에서 제시한 매핑 방법 외에도 여러 가지의 다른 방법들이 존재할 수 있음을 잘 이해해야 한다.

이에 따라, DFT 매퍼(150)의 출력 신호(s_k(n))에 대해서 L-포인트 DFT를 수행한 후에 L-포인트 DFT(160)로부터 출력되는 신호(x_k(n))는 아래의 수학식 3과 같이 정의된다.

여기서, 'V=[v₁ v₂ ... v_L]'은 DFT 행렬로서, (l, m)번째 원소([V]_l,m)은 아래의 수학식 4와 같이 주어진다.

다음으로 본 발명의 실시예에 따른 SC-FDMA를 사용하는 통신 시스템을 위한 SC-FDMA 수신기에 대해서 도 7 및 도 8을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 SC-FDMA 수신기의 구조를 나타낸다. 본 발명의 실시예에 따른 SC-FDMA 수신기는, 수신 신호에 대해서 N-포인트 FFT를 수행하고, 각 사용자 신호들을 분리하기 위해서 부반송파 디매핑을 수행하며, 그런 후에 각 사용자 신호에 대해서 검파기와 디코더를 적용하여 각 사용자에 대한 신호를 추정한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 SC-FDMA 수신기는, N-포인트 FFT(710)와, 부반송파 디매퍼(De-mapper)(720)와, 다수 개의 검파기 및 디코더(Detector and Decoder)(730-1 ~ 730-J)를 포함하여 이루어진다. N-포인트 FFT(710)는 수신 안테나를 통해서 신호를 수신받아 수신 신호에 대해서 N-포인트 FFT를 수행한 후, N-포인트 FFT에 의해서 나온 신호들을 부반송파 디매퍼(720)로 입력한다. 부반송파 디매퍼(720)는 N-포인트 FFT(710)로부터 입력되는 신호들에 대해서 부반송파 디매핑을 수행하여 각 사용자 신호들을 분리하며, 분리된 각 사용자 신호들을 각각의 검파기 및 디코더(730-1 ~ 730-J)로 각각 입력한다. 각 검파기 및 디코더(730-1 ~ 730-J)는 부반송파 디매퍼(720)로부터 입력되는 각 사용자 신호들에 대해서 검파 및 디코딩을 각각 수행하여 각 사용자에 대한 신호를 각각 추정하도록 한다.

그리고 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 사용자(k)에 대한 SC-FDMA 수신기의 구조를 나타낸다. 특히, 도 8은 임의의 사용자(k)에 대한 검파 및 디코딩 구조에 대해서 자세히 설명해 주기 위한 도면이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 사용자(k)에 대한 SC-FDMA 수신기는, N-포인트 FFT(810)와, 부반송파 디매퍼(820)와, 검파기(830)와, 디코더(840)와, CRC(Cyclic Redundancy Check)(850)와, 신호 재생기(Signal Regenerator)(860)와, SIC(870)를 포함하여 이루어진다. 다르게는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 사용자(k)에 대한 SC-FDMA 수신기는, 채널상태정보 생성기(880)를 더 포함하여 이루어진다. 여기서, N-포인트 FFT(810)와 부반송파 디매퍼(820)는 도 7에 도시된 N-포인트 FFT(710)와 부반송파 디매퍼(720)의 구조와 각각 동일하므로 그 설명을 생략한다.

검파기(830)는 부반송파 디매퍼(820)로부터 입력되는 각 사용자 신호에 대해서 채널 추정 후에 검파를 수행하여 하나의 부스트림을 구성하는 Q개의 검파 출력 신호들을 디코더(840)로 입력한다.

디코더(840)는 검파기(830)로부터 입력되는 Q개의 검파 출력 신호들을 이용하여 디코딩한 후 디코딩된 신호(Decoded Bits)를 CRC(850)로 입력한다.

CRC(850)는 디코더(840)로부터 디코딩된 신호를 입력받아 CR(Cyclic Redundancy) 값을 조사(Check)하며, 조사한 CR 값이 맞으면 하나의 부스트림에 대한 신호가 옳게 디코딩된 것으로 간주하고 이를 신호 재생기(860)에게 통보하며, 반면에 조사한 CR 값이 맞지 않으면 하나의 부스트림에 대한 신호가 제대로 디코딩되지 않은 것으로 간주하고 재 전송을 요청하는 신호를 SC-FDMA 송신기로 보내도록 한다.

신호 재생기(860)는 CRC(850)의 통보를 입력받아 하나의 부스트림에 대한 원래의 송신 신호를 다시 만들어 SIC(870)로 입력한다.

SIC(870)는 신호 재생기(860)로부터 입력되는 송신 신호에 채널 값을 곱하여 하나의 부스트림에 의한 수신 신호를 발생시키고, 부스트림의 수신 신호를 사용자 수신 신호로부터 빼 변형된 사용자 수신 신호를 얻은 후, 변형된 사용자 수신 신호를 다시 검파기(830)로 입력하여 다른 부스트림들의 신호를 검출한다.

채널상태정보 생성기(880)는 M개의 부스트림에 대한 채널 상태 정보 값을 구하여 SC-FDMA 송신기로 피드백한다. 이때, 사용자(k)의 부스트림 M에 대한 채널 상태 정보 값은, 순차적 간섭 제거를 고려하여 검파기(830)를 적용한 결과 신호의 SINR 값을 구함으로써 얻게 된다. 다르게는, 채널상태정보 생성기(880)는 첫 번째 부스트림(1)의 송신전력(P₁), 송신전력 오프셋(Ω)과 송신 데이터 전송률(R)을 계산하고, 계산된 첫 번째 부스트림(1)의 송신전력(P₁), 송신전력 오프셋(Ω)과 송신 데이터 전송률(R)을 SC-FDMA 송신기에게 피드백한다.

아래에서는 본 발명의 실시예에 따른 SC-FDMA를 사용하는 통신 시스템에서 다중 코드 워드를 적용한 수신 방법에 대해서 도 9의 순서도를 참고하여 상세하게 설명한다.

SC-FDMA를 사용하는 통신 시스템의 SC-FDMA 수신기에 있어서, 수신 신호에 대해서 FFT를 적용하게 된다(S910). 이때, N-포인트 FFT(810)에서는 수신 안테나를 통해서 수신받은 신호에 대해서 N-포인트 FFT를 수행한 후, N-포인트 FFT에 의해서 나온 신호들을 부반송파 디매퍼(720)로 입력하게 된다.

그런 다음에, N-포인트 FFT(810)에서의 FFT 결과 신호로부터 각 사용자에 해당되는 신호들을 추출해 내기 위하여 부반송파 디매핑을 수행하게 된다(S920). 이때, 부반송파 디매퍼(820)는 N-포인트 FFT(810)로부터 입력되는 신호들에 대해서 부반송파 디매핑을 수행하여 각 사용자 신호를 분리하며, 분리된 각 사용자 신호를 검파기(830)로 입력하게 된다.

그리고 부반송파 디매퍼(820)에서 분리된 각 사용자 신호에 대해서 하나의 부스트림에 대한 검파를 적용하게 된다(S930). 이때, 검파기(830)는 부반송파 디매퍼(820)로부터 입력되는 각 사용자 신호에 대해서 검파를 수행하여 하나의 부스트림을 구성하는 Q개의 검파 출력 신호들을 디코더(840)로 입력하게 된다.

이에, 하나의 부스트림을 구성하는 Q개의 검파 출력 신호들을 이용하여 디코딩을 수행하게 된다(S940). 이때, 디코더(840)는 검파기(830)로부터 입력되는 Q개의 검파 출력 신호들을 이용하여 디코딩을 수행한 후, 디코딩된 신호를 CRC(850)로 입력하게 된다.

상술한 단계 S930과 단계 S940에서 임의의 사용자(k)에 대한 검파 및 디코딩 을 수행하는 방법에 대해서 보다 자세히 설명하면 다음과 같다.

사용자(k)에 대한 신호를 추정해 내기 위하여, 검파기(830)에서 부반송파 디매퍼(820)로부터 사용자(k)에 대한 신호만을 추출해 내게 된다. 사용자(k)에 대한 추출된 신호를 'r_k(n)'이라고 하면, 이 추출 신호(r_k(n))는 아래의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.

여기서, 'H_k = diag(H_k _,0,H_k _,1,...,H_k _,L-1)'는 사용자(k)에 대한 주파수 영역 채널 특성을 나타내고, 'w_k(n)'는 평균이 '0'이고 분산이 '

'인 AWGN(Additive White Gaussian Noise) 신호를 나타낸다.

이때, 추출 신호(r_k(n))로부터 M개의 부스트림을 서로 분리해 내기 위해서, 검파기(830), 디코더(840) 및 SIC(850)를 적용하게 된다. 여기서, M개의 부스트림에 대해서 디코딩하는 부스트림 순서는, 설명의 편의상으로 부스트림 1, 2, ... M의 순서로 디코딩한다고 가정한다. 그러나 본 발명은 이에 국한된 것이 아님을 잘 이해해야 한다.

먼저, 부스트림 1을 디코딩하기 위하여 추출 신호(r_k(n))에 부스트림 1에 대한 검파기(830)를 적용한다. 본 발명은 어떠한 종류의 검파기도 사용할 수 있지만, 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의상으로 MMSE(Minimum Mean Square Error) 검파 기를 사용하는 경우에 대해서 살펴보도록 한다.

추출 신호(r_k(n))로부터 s_k(n)의 l번째 원소 s_k _,l(n)를 찾아내기 위한 MMSE 검파기는 아래와 같은 수학식 6으로 나타낼 수 있다. 여기서, 'v_l'은 DFT 행렬(v)의 l번째 열벡터를 나타낸다.

M=L이고 도 3과 같이 DFT 매핑된 경우, 부스트림 1을 검파하기 위해서는

을 적용하면 된다. 도 5의 (a)와 같이 DFT 매핑된 경우에는 부스트림 1을 검파하기 위해서

과

을 적용하면 되고, 도 5의 (b)와 같이 DFT 매핑된 경우에는 부스트림 1을 검파하기 위해서

과

을 적용하면 된다. SC-FDMA 송신기에서의 부스트림 1에 대한 DFT 매핑 방식에 맞게 부스트림 1에 해당되는 MMSE 검파기를 적용한 후, 부스트림 1을 구성하는 Q개의 결과 신호들을 이용하여 디코딩을 수행하게 된다.

이에, 디코더(840)에서 디코딩된 신호를 이용하여 그 부스트림에 대한 송신 신호를 결정하게 된다(S950). 이때, CRC(850)는 디코더(840)에서 디코딩된 결과에 대해 CR 값을 조사(Check)하고, 조사한 CR 값이 맞으면, 부스트림 1에 대한 신호는 옳게 디코딩된 것으로 간주하고, 이를 신호 재생기(860)에게 통보한다. 반면에, 조사한 CR 값이 맞지 않으면, CRC(850)는 부스트림 1에 대한 신호가 제대로 디코딩되 지 않은 것으로 간주하고, 재 전송을 요청하는 신호를 SC-FDMA 송신기로 보내게 된다.

그리고 부스트림 1에 대해서 디코딩이 올바르게 수행된 경우, 신호 재생기(860)는 부스트림 1에 대한 원래의 송신 신호를 다시 만들어 SIC(870)로 입력하게 된다.

이에 따라, 신호 재생기(860)에서 만들어진 송신 신호에 채널 값을 곱하여 그 부스트림에 대한 수신 신호를 만들게 된다(S960). 이때, SIC(870)는 신호 재생기(860)로부터 입력되는 송신 신호에 채널 값을 곱함으로써 부스트림 1에 의한 수신 신호를 발생시켜 준 후에, 검파 입력 신호(r_k(n))로부터 신호 재생기(860)에서 만들어진 수신 신호를 빼 줌으로써 변형된 검파 입력 신호(

)를 만들어 내게 된다(S970). 즉, SIC(870)에서는 신호 재생기(860)로부터 입력되는 수신 신호를 추출 신호(r_k(n))로부터 빼 줌으로써 변형된 신호(

)를 얻게 되며, 변형된 신호(

)를 다시 검파기(830)로 입력하게 된다.

그런 다음에, 부스트림 2를 디코딩하기 위하여, 부스트림 1에 대해서 적용했던 것과 유사한 방법(즉, 상술한 단계 S930에서부터 상술한 단계 S970까지의 동작)을

에 적용하여 부스트림 2를 디코딩하게 되며, 또한 부스트림 3, 4, ... M에 대해서도 동일한 방법(즉, 상술한 단계 S930에서부터 상술한 단계 S970까지의 동작)을 반복 적용하여 각각을 디코딩함으로써, 부스트림 2, 3, ... M도 추정해 내 게 된다.

다시 말해서, 상술한 단계 S930에서부터 상술한 단계 S970까지의 동작을 부스트림 M까지 반복 수행했는지를 확인하여(S980) 부스트림 M까지 수행되지 않은 경우에 다시 상술한 단계 S930부터 반복 수행하도록 함으로써, 부스트림 2, 3, ... M에 대해서도 상술한 단계 S930에서부터 상술한 단계 S970을 반복하여 부스트림 2, 3, ... M을 추정해 내도록 한다.

본 발명의 또 다른 측면은, SC-FDMA 수신기로부터 출력되는 피드백 정보의 내용을 제시하고, 이를 이용하여 SC-FDMA 송신기에서 부스트림별로 전송률 및 송신전력을 제어하는 방법을 제시하는데, 이 방법으로 데이터 전송 속도를 높일 수 있다. 또한, 본 발명은 각각의 부스트림에 대해서 SC-FDMA 수신기에서 포스트-검파(Post-detection) SINR을 피드백하고, 이를 기반으로 SC-FDMA 송신기에서 부스트림별로 독립적으로 채널코딩과 QAM 매핑을 적용함으로써, SIC 이득 및 채널 상태 적응 전송에 의한 데이터 전송률을 증가시킬 수 있게 된다.

이제 M개의 부스트림에 대한 채널 상태 정보(CQI₁ ~ CQI_M)를 SC-FDMA 송신기로 피드백하는 방법에 대해서 다음과 같이 살펴본다.

상술한 바와 같이 SC-FDMA 수신기에서 M개의 부스트림에 대한 채널을 추정한 다음에, 각 부스트림에 대하여 SIC를 고려한 포스트-검파 SINR을 계산하고, 계산된 각 부스트림별 SINR을 SC-FDMA 송신기에게 피드백하게 된다.

다시 말해서, 사용자(k)에 대해 부반송파 디매퍼(820)에서 추출한 신 호(r_k(n))로부터 부스트림 1, 2, ... M을 제거한 후의 변형된 신호를 '

'이라고 정의하고 '

'라고 정의한다. 채널 상태 정보 값으로는, 검파기(830)를 적용한 결과 신호의 SINR 값을 사용할 수 있다. 또한, 사용자(k)의 부스트림 M에 대한 채널 상태 정보 값은, 부스트림 M에 대한 검파기(830)를 변형 신호(

)에 적용한 결과 신호의 SINR 값을 구함으로써 얻을 수 있다. 이러한 SINR은 SIC를 고려한 포스트-검파 SINR이다. 이렇게 M개의 부스트림에 대한 채널 상태 정보 값을 구하고, SC-FDMA 송신기로 피드백하게 된다.

이에, SC-FDMA 송신기에서는 SC-FDMA 수신기로부터 피드백된 정보(즉, 채널 상태 정보)를 이용하여 각각의 부스트림에 대하여 데이터 전송률을 결정하게 된다.

상술한 DFT 매핑 방법에서는, 하나의 부스트림에 시간에 따라 다른 DFT 인덱스가 매핑되는 경우를 설명하였다.

반면에, 각각의 부스트림에 DFT 인덱스가 골고루 균일하게 매핑되는 경우에는, 인접 부스트림 간의 포스트-검파 SINR의 차가 비교적 일정하다. 즉, 부스트림 j의 포스트-검파 SINR을 'SINR _j '라 할 때, 부스트림 1, 2, ... M-1에 대하여 아래의 수학식 7을 만족한다.

그러므로 각각의 부스트림에 DFT 인덱스가 골고루 균일하게 매핑되는 경우, SC-FDMA 수신기에서는 첫 번째 부스트림(1)에 대하여 포스트-검파 SINR(SINR _j )과 부스트림 간의 SINR 오프셋(△)을 피드백할 수도 있다.

다시 말해서, 상술한 바와 같이 SC-FDMA 수신기에서 M개의 부스트림에 대한 채널을 추정한 다음에, 첫 번째 부스트림에 대하여 포스트-검파 SINR(SINR ₁ )을 계산하고, 부스트림 간의 SINR 오프셋(△)을 계산하고, 계산된 첫 번째 부스트림에 대한 포스트-검파 SINR(SINR ₁ )과, 계산된 SINR 오프셋(△)을 SC-FDMA 송신기에게 피드백하게 된다.

이러한 경우, SC-FDMA 송신기에서는 SC-FDMA 수신기로부터 피드백된 정보를 이용하여 각각의 부스트림에 대한 SINR을 구하는데, 이때 부스트림 j에 대한 SINR을 아래의 수학식 8과 같이 추정한다.

여기서, 'SINR _j '는 부스트림 j에 대한 순차적 간섭 제거를 고려한 포스트-검파 SINR이며, 상술한 바와 같이 구한 각 부스트림별 SINR에 따라 데이터 전송률을 결정하여 송신하게 된다.

지금까지는 모든 부스트림에 대하여 동일한 송신전력으로 송신하는 경우에 대한 채널 피드백 등을 설명하였다. 다음으로 SC-FDMA 송신기에서 각각의 부스트림에 동일한 데이터 전송률로 전송하고 송신 전력을 달리하는 경우에 대해서 설명한 다.

SC-FDMA 수신기에서는 두 가지 값을 SC-FDMA 송신기에 피드백하게 된다. 하나는 모든 부스트림에 동일하게 적용되는 데이터 전송률(또는, SINR)을 보내고 다른 하나는 송신전력 오프셋(Ω)을 보내는 것이다.

다시 말해서, 상술한 바와 같이 SC-FDMA 수신기에서 M개의 부스트림에 대한 채널을 추정한 다음에, 첫 번째 부스트림의 송신전력(P₁), 송신전력 오프셋(Ω)과 송신 데이터 전송률(R)을 계산하고, 계산된 첫 번째 부스트림의 송신전력(P₁), 송신전력 오프셋(Ω)과 송신 데이터 전송률(R)을 SC-FDMA 송신기에게 피드백하게 된다.

이에, SC-FDMA 송신기에서는 SC-FDMA 수신기의 데이터 전송률(또는, SINR)을 가지고 각 부스트림의 채널코딩 및 QAM 심볼 매핑을 수행하게 되고, 송신전력 오프셋(Ω)을 가지고 각 부스트림의 송신전력을 계산하여 송신하게 된다. 이때, SC-FDMA 송신기는 SC-FDMA 수신기로부터 피드백된 전송률(R)을 사용하여 채널코딩과 QAM 매핑을 수행하고, SC-FDMA 수신기로부터 피드백된 첫 번째 부스트림의 송신전력(P₁)과 송신전력 오프셋(Ω)을 이용하여 아래의 수학식 9와 같이 각 부스트림별 송신전력을 결정하게 된다.

여기서, 'P_j'는 부스트림 j의 송신전력이다.

이렇게 하여 부스트림 간의 송신전력을 달리하여 보내면 수신 에러율을 현저히 줄일 수 있게 된다.

본 발명의 실시예에서 설명한 구성요소는 적어도 하나의 DSP(digital signal processor), 프로세서, 컨트롤러, ASIC(application specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array) 등의 프로그램 가능한 논리 소자, 기타 전자 장치 또는 이들의 결합으로 이루어지는 하드웨어로 구현될 수 있다. 그리고 본 발명의 실시예에서 설명한 기능이나 처리 절차 중 적어도 일부는 소프트웨어로 구현될 수 있으며, 이러한 소프트웨어는 기록 매체에 기록되어 있을 수 있다. 또한 본 발명의 실시예에서 설명한 구성요소, 기능 및 처리 절차는 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수도 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 의하면, SC-FDMA를 사용하는 통신 시스템에서 PAPR을 최소화함과 동시에, 주파수 선택적 페이딩 환경에서 심볼 간의 간섭을 상당히 줄일 수 있다.

Claims

SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 시스템에서 다중 코드 워드를 송신하는 방법에 있어서,

사용자의 데이터 스트림을 다수 개의 부스트림으로 나누어 주는 단계,

상기 부스트림 각각에 대해서 독립적으로 채널코딩과 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 매핑을 수행하는 단계,

상기 QAM 매핑된 신호를 DFT(Discrete Fourier Transform) 인덱스로 매핑시켜 주는 단계, 그리고

상기 DFT 인덱스로 매핑된 신호에 대해서 DFT를 적용하여 다중 코드 워드를 송신하는 단계

를 포함하는 송신 방법.
제1항에 있어서,

상기 다중 코드 워드 송신 단계는,

상기 DFT 인덱스로 매핑된 신호에 대해서 DFT를 적용하는 단계,

상기 DFT를 적용한 결과 신호를 상기 사용자에 해당되는 부반송파로 매핑하는 단계, 그리고

상기 부반송파로 매핑된 결과 신호에 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 적용하여 상기 다중 코드 워드로 송신하는 단계

를 포함하는 송신 방법.
제1항에 있어서,

상기 DFT 인덱스로의 매핑 단계는, 상기 부스트림 각각에 고정된 DFT 인덱스들을 할당시켜 주는 송신 방법.
제1항에 있어서,

상기 DFT 인덱스로의 매핑 단계는, 상기 부스트림 각각에 할당된 DFT 인덱스들을 시간에 따라 변화시켜 주는 송신 방법.
제1항에 있어서,

상기 부스트림 각각에 대한 채널 상태 정보를 수신기로부터 피드백받는 단계, 그리고

상기 부스트림 각각에 대한 부호율과 모듈레이션 방법을 결정하여 상기 채널코딩과 QAM 매핑 수행 단계에 적용하는 단계

를 더 포함하는 송신 방법.
제1항에 있어서,

수신기로부터 피드백된 정보를 이용하여 상기 부스트림 각각에 대한 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)을 구하는 단계, 그리고

상기 구한 SINR에 따라 데이터 전송률을 결정하여 상기 다중 코드 워드를 송신하도록 하는 단계

를 더 포함하는 송신 방법.
제1항에 있어서,

수신기로부터 피드백된 데이터 전송률을 사용하여 상기 채널코딩과 QAM 매핑 수행 단계에 적용하는 단계, 그리고

상기 수신기로부터 피드백된 첫 번째 부스트림의 송신전력과 송신전력 오프셋을 이용하여 각 부스트림별 송신전력을 결정하는 단계

를 더 포함하는 송신 방법.
SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 시스템에서 다중 코드 워드를 수신하는 방법에 있어서,

다중 코드 워드를 수신받아 FFT(Fast Fourier Transform)를 수행하는 단계,

상기 FFT에 의해서 나온 신호에 대해서 부반송파 디매핑을 수행하여 각 사용자에 해당되는 신호들을 추출하는 단계, 그리고

상기 각 사용자 신호들에 대해서 검파와 디코딩을 수행하여 상기 각 사용자에 해당하는 신호들을 추정하는 단계

를 포함하는 수신 방법.
제8항에 있어서,

상기 신호 추정 단계는,

각 사용자 수신 신호들에 대해서 하나의 부스트림에 대한 검파를 수행하는 단계,

상기 부스트림을 구성하는 다수 개의 검파 출력 신호를 이용하여 디코딩을 수행하는 단계,

상기 디코딩된 신호를 이용하여 상기 부스트림에 대한 송신 신호를 결정하는 단계,

상기 송신 신호에 채널 값을 곱하여 상기 부스트림에 대한 수신 신호를 만드는 단계,

상기 사용자 수신 신호로부터 상기 부스트림에 대한 수신 신호를 빼 변형된 사용자 수신 신호를 만들어 내는 단계, 그리고

상기 부스트림 외의 다른 부스트림 각각에 대해서도 상기 검파 수행 단계부터 상기 변형된 사용자 신호 생성 단계까지 반복 수행하는 단계

를 포함하는 수신 방법.
제9항에 있어서,

상기 신호 추정 단계는,

상기 디코딩된 신호에 대해서 CR(Cyclic Redundancy) 값을 체크하여 CR 값이 올바른지를 확인하는 단계, 그리고

상기 CR 값이 올바른 경우에 상기 송신 신호 결정 단계를 수행하도록 하는 단계

를 더 포함하는 수신 방법.
제10항에 있어서,

상기 신호 추정 단계는,

상기 CR 값이 올바르지 않는 경우에 상기 하나의 부스트림에 대한 신호가 제대로 디코딩되지 않은 것으로 간주하고 재 전송을 요청하는 신호를 송신기로 송신하는 단계

를 더 포함하는 수신 방법.
제8항에 있어서,

상기 모든 부스트림에 대한 채널을 추정한 다음에, 각 부스트림에 대하여 SIC(Successive Interference Cancellation)를 고려한 포스트-검파SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)을 계산하는 단계, 그리고

상기 계산된 SINR을 송신기로 피드백하는 단계

를 더 포함하는 수신 방법.
제8항에 있어서,

상기 모든 부스트림에 대한 채널을 추정한 다음에, 첫 번째 부스트림에 대하 여 포스트-검파 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)을 계산하는 단계,

부스트림 간의 SINR 오프셋을 계산하는 단계, 그리고

상기 계산된 SINR과, 상기 계산된 SINR 오프셋을 송신기로 피드백하는 단계

를 더 포함하는 수신 방법.
제8항에 있어서,

상기 모든 부스트림에 대한 채널을 추정한 다음에, 첫 번째 부스트림의 송신전력, 송신전력 오프셋과 송신 데이터 전송률을 계산하는 단계, 그리고

상기 계산된 첫 번째 부스트림의 송신전력, 송신전력 오프셋과 송신 데이터 전송률을 송신기로 피드백하는 단계

를 더 포함하는 수신 방법.
SC-FDMA 시스템(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)에서 다중 코드 워드를 송신하는 장치에 있어서,

사용자의 데이터 스트림을 다수 개의 부스트림으로 나누어 주는 디멀티플렉서,

상기 각 부스트림에 대해서 독립적으로 채널코딩을 수행하는 다수개의 인코더,

상기 채널코딩된 각각의 신호에 대해서 독립적으로 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 매핑을 수행하는 다수 개의 QAM 매퍼,

상기 QAM 매핑된 신호들을 DFT(Discrete Fourier Transform) 인덱스로 매핑시켜 주는 DFT 매퍼,

상기 DFT 인덱스로 매핑된 신호에 대해서 DFT를 적용하는 DFT,

상기 DFT를 적용한 결과 신호를 사용자에 해당되는 부반송파로 매핑하는 부반송파 매퍼, 그리고

상기 부반송파로 매핑된 결과 신호에 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 적용하여 다중 코드 워드로 송신하는 IFFT

를 포함하는 송신 장치.
제15항에 있어서,

상기 부스트림 각각에 대한 채널 상태 정보를 수신기로부터 피드백받아 상기 부스트림 각각에 대한 부호율과 모듈레이션 방법을 결정하여 상기 각 인코더과 상기 각 QAM 매퍼에 각각 적용하는 레이트 제어기를 더 포함하는 송신 장치.
SC-FDMA 시스템(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)에서 다중 코드 워드를 수신하는 장치에 있어서,

다중 코드 워드를 수신받아 FFT(Fast Fourier Transform)를 수행하는 FFT,

상기 FFT에 의해서 나온 신호에 대해서 부반송파 디매핑을 수행하여 각 사용자에 해당되는 신호들을 추출하는 부반송파 디매퍼, 그리고

상기 각 사용자 신호들에 대해서 검파와 디코딩을 수행하여 상기 각 사용자 에 해당하는 신호들을 추정하도록 하는 다수 개의 검파기 및 디코더

를 포함하는 수신 장치.
제17항에 있어서,

상기 디코딩된 신호를 이용하여 부스트림에 대한 송신 신호를 생성하는 신호 재생기, 그리고

상기 송신 신호에 채널 값을 곱하여 부스트림에 대한 수신 신호를 만든 후에, 상기 부스트림에 대한 수신 신호를 사용자 수신 신호로부터 빼 변형된 사용자 수신 신호를 얻는 SIC(Successive Interference Cancellation)

를 더 포함하는 수신 장치.
제18항에 있어서,

상기 디코딩된 신호에 대해서 CR(Cyclic Redundancy) 값을 체크하여 CR 값이 올바른지를 확인하며, CR 값이 올바른 경우에 이를 상기 신호 재생기에게 통보하는CRC(Cyclic Redundancy Check)를 더 포함하는 수신 장치.
제17항에 있어서,

상기 부스트림에 대한 채널 상태 정보 값을 구하여 송신기로 피드백하는 채널상태정보 생성기를 더 포함하는 수신 장치.