KR100918729B1

KR100918729B1 - 단반송파 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 역방향 제어정보와 데이터의 시간적 다중화 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100918729B1
Application number: KR1020060031632A
Authority: KR
Inventors: 곽용준; 이주호; 조준영; 조윤옥
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-01-09
Filing date: 2006-04-06
Publication date: 2009-09-24
Also published as: KR20070074431A

Abstract

본 발명은 단반송파(Single Carrier)를 사용하는 주파수 분할 다중 접속(FDMA) 무선 통신 시스템에 관한 것으로, FDMA 무선 통신 시스템에서 역방향 정보들의 송수신 방법 및 장치에 관한 것이다. 이때 역방향 데이터의 채널 추정을 위한 제1 파일럿 이외에, 역방향 시그널링 정보의 채널 추정을 위한 제2 파일럿이 추가적으로 전송되며, 상기 역방향 시그널링 정보 및 상기 제2 파일럿이 전송되는 주파수 자원의 위치는 주파수 호핑을 통해 결정될 수 있다.

SC-FDMA, ACK/NACK, CQI, Single carrier, TDM multiplexing

Description

단반송파 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 역방향 제어 정보와 데이터의 시간적 다중화 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TIME MULTIPLEXING PACKET DATA AND UPLINK CONTROL INFORMATION IN SINGLE CARRIER FREQUENCY DIVISION MULTIPLE ACCESS SYSTEM}

도 1은 통상적인 OFDM 시스템의 송신기 구조를 도시한 도면.

도 2는 통상적인 역방향 전송 방식으로 SC-FDMA를 사용하는 시스템의 송신기를 도시한 블록 구성도.

도 3은 도 2에 도시된 매핑기를 보다 상세히 도시한 블록 구성도.

도 4는 주파수 영역에서 IFDMA와 LFDMA를 위해 사용되는 부반송파들의 위치를 비교 도시한 도면.

도 5는 LTE 시스템의 역방향 전송 프레임 및 서브프레임의 구조를 도시한 도면.

도 6은 LTE 시스템에서 역방향 전송 단위의 주파수-시간 자원을 도시한 도면.

도 7은 기지국과 단말 사이의 송수신 절차를 도시한 도면.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주파수-시간 자원의 사용을 도시한 도면.

도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 역방향 시그널링 정보를 위한 추가적인 파일럿의 할당을 도면.

도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 송신기의 구조를 도시한 도면.

도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수신기의 구조를 도시한 도면.

도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 송신기의 동작을 나타낸 흐름도.

도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수신기의 동작을 나타낸 흐름도.

도 14는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따라 CQI를 위하여 추가적으로 사용되는 파일럿을 포함한 서브프레임의 구조를 나타낸 도면.

도 15는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따라 데이터와 CQI를 시간 다중화하기 위한 단말 송신기의 구조도.

도 16은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 송신기가 전송하는 무선 신호를 수신하기 위한 기지국 수신기의 구조도.

도 17은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 송신기의 동작을 나타낸 흐름도.

도 18은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 수신기의 동작을 나타낸 흐름도.

본 발명은 단반송파(Single Carrier : SC)를 사용하는 주파수 분할 다중 접속(Frequency Division Multiple Access: FDMA) 무선 통신 시스템에 관한 것으로, SC-FDMA 무선 통신 시스템에서 역방향 정보들의 송수신 방법 및 장치에 관한 것이다.

최근 이동통신 시스템에서는 무선 채널에서 고속데이터 전송에 유용한 방식으로 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiple Access; 이하 OFDM이라 함) 방식, 혹은 이와 비슷한 방식으로 단반송파 주파수 분할 다중 접속(Single Carrier - Frequency division Multiple Access: 이하 SC-FDMA 이라 함)이 활발하게 연구되고 있다.

OFDM 방식은 멀티-캐리어(Multi-Carrier)를 사용하여 데이터를 전송하는 방식으로서, 직렬로 입력되는 심볼(Symbol) 열을 병렬 변환하고 이들 각각을 상호 직교성을 갖는 다수의 서브 캐리어(sub-carrier)들, 즉 다수의 서브 캐리어 채널(sub-carrier channel)들로 변조하여 전송하는 멀티캐리어 변조(Multi Carrier Modulation) 방식의 일종이다.

도 1은 통상적인 OFDM 시스템의 송신기 구조를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, OFDM 송신기는 채널 부호화기(101)와 변조기(102)와 직/병렬 변환기(103)와 역 고속 퓨리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform: 이하 IFFT라 칭함) 블록(104)(혹은 디지털 퓨리에 변환(Digital Fourier Transform: 이하 DFT라 칭함) 블록)과 병/직렬 변환기(105)와 순환전치부호(Cyclic Prefix: 이하 CP라 칭함) 삽입기(106)를 포함하여 구성된다.

채널 부호화기(101)는 입력 정보 비트(Information bits) 열을 입력으로 받아 채널 부호화를 수행한다. 일반적으로, 부호화기(101)로 길쌈 부호기(Convolutional encoder), 터보 부호기(Turbo encoder) 또는 LDPC(Low Density Parity Check) 부호기 등이 사용된다. 변조기(102)는 채널 부호화된 비트 열에 대해, QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 8PSK, 16QAM(16-ary Quadrature Amplitude Modulation), 64QAM, 256QAM 등의 변조(Modulation)를 수행한다. 한편, 도 1에서는 생략되었으나, 채널 부호화기(101)와 변조기(102) 사이에 반복(Repetition) 및 천공(Puncturing) 등을 수행하는 레이트 매칭(Rate matching) 블록이 추가로 들어갈 수 있음은 자명한 사실이다.

직/병렬 변환기(103)는 변조기(102)의 출력 데이터를 입력으로 받아 병렬 데이터로 변환한다. IFFT 블록(104)은 직/병렬 변환기(103)의 출력 데이터를 입력으로 받아 IFFT 연산을 수행한다. IFFT 블록(104)의 출력 데이터는 병/직렬 변환기(105)에 의해 직렬 데이터로 변환된다. CP 삽입기(106)에서는 병/직렬 변환기(105)로부터의 출력인 직렬 데이터에 순환전치부호(CP)를 삽입하여 전송을 위한 OFDM 심볼을 생성한다.

IFFT 블록(104)은 주파수 영역의 입력 데이터를 시간 영역의 출력 데이터로 변환한다. 통상의OFDM 시스템의 경우 입력 데이터가 주파수 영역에서 프로세싱되므로, IFFT 블록(104)에 의해 시간 영역으로 변환(Transform)되었을 경우 최대전력 대 평균전력 비(Peak to Average Power Ratio: 이하 PAPR라 칭함)가 커지는 단점이 있다.

PAPR은 역방향 전송에 있어서 고려되어야 하는 가장 중요한 요소 중 하나이다. PAPR이 커지게 되면, 셀 커버리지가 줄어들게 되고, 이에 따라 단말에서 요구되는 신호 전력이 증가하게 되므로, 역방향에서는 우선적으로PAPR을 줄이는 노력을 필요로 하게 된다. 따라서 OFDM 기반의 역방향 전송에 있어서는 통상의 OFDM 방식에서 변형된 형태로, SC-FDMA를 사용할 수 있다. 즉, 상기 SC-FDMA는, 주파수 영역에서 데이터에 대한 프로세싱(채널 부호화, 변조 등)을 수행하지 않고 시간 영역에서 프로세싱이 가능하도록 함으로써 상기 PAPR을 효과적으로 줄인다.

도 2는 통상적인 역방향 전송 방식인 SC-FDMA 시스템의 송신기를 보여주고 있다.

도 2를 참조하면, SC-FDMA 송신기는 채널 부호화기(201)와 변조기(202)와 직/병렬 변환기(203)와 고속퓨리에변환(Fast Fourier Transform: 이하 FFT라 칭함) 블록(204)과 부반송파 매핑기(205)와 IFFT 블록(206)과 병/직렬 변환기(207)와 CP 삽입기(208)를 포함하여 구성된다.

채널 부호화기(201)는 입력 정보 비트열을 입력으로 받아 채널 부호화를 수행한다. 변조기(202)는 상기 채널 부호화기(201)의 출력에 대해 QPSK, 8PSK, 16QAM, 64QAM, 256QAM 등의 변조를 수행한다. 채널 부호화기(201)와 변조기(202) 사이에 레이트 매칭 블록이 생략되었다.

직/병렬 변환기(203)는 변조기(202)의 출력 데이터를 입력으로 받아 병렬 데이터로 만들어 준다. FFT 블록(204)은 직/병렬 변환기(203)의 출력 데이터를 입력으로 받아 FFT 연산을 수행하여 주파수 영역의 데이터로 변환한다. 부반송파 매핑기(205)는 FFT 블록(204)의 출력 데이터를 IFFT 블록(206)의 입력에 매핑한다. IFFT 블록(206)은 상기 부반송파 매핑기(205)의 출력 데이터에 대해 IFFT 연산을 수행한다. IFFT 블록(206)의 출력 데이터는 병/직렬 변환기(207)에서 직렬 데이터로 변환된다. CP 삽입기(208)에서는 병/직렬 변환기(207)로부터의 출력인 직렬 데이터에 CP를 삽입하여, 전송을 위한 OFDM 심볼을 생성한다.

도 3은 도 2에 도시된 자원 매핑 구조(204, 205, 206)를 보다 상세히 도시한 블록 구성도로서, 이를 참조하여 부반송파 매핑기(205)의 동작을 살펴본다.

도 3을 참조하면, 채널 부호화 및 변조가 이루어진 데이터 심볼들(301)이 FFT 블록(302)으로 입력된다. FFT 블록(302)의 출력은 다시 IFFT 블록(304)의 입력으로 들어가게 된다. 이때, 부반송파 매핑기(303)는 FFT 블록(302)의 출력 데이터와 IFFT 블록(304)의 입력 데이터를 매핑시키는 역할을 한다.

부반송파 매핑기(303)는 FFT 블록(302)을 통해 변환된 주파수 영역의 데이터의 정보 심볼들을 적당한 부반송파(Sub-carrier)들에 실을 수 있도록, IFFT 블록(304)의 해당하는 입력 위치들(points)(혹은 입력 탭들(taps))에 매핑시킨다.

상기 매핑시키는 과정에서 FFT 블록(302)의 출력 심볼들을 IFFT 블록(304)의 상호 인접한 입력 위치들에 순차적으로 매핑시키게 되면, 상기 출력 심볼들은 주파수 영역 상에서 연속된 부반송파들을 사용하여 전송되게 되며, 이러한 매핑 방식을 LFDMA(Localized Frequency Division Multiple Access)라 한다.

또한, FFT 블록(302)의 출력 심볼들을 IFFT 블록(304)의 소정의 간격을 가지는 입력 위치들에 매핑시키게 되면, 상기 출력 심볼들은 주파수 영역 상에서 등간격의 부반송파들을 사용하여 전송되게 되며, 이러한 매핑 방식을 IFDMA(Interleaved Frequency Division Multiple Access) 혹은 DFDMA(Distributed Frequency Division Multiple Access)라 한다.

상기 도 2와 도 3은 SC-FDMA기술을 주파수 영역에서 구현하는 하나의 방법이 며, 시간 영역에서 구현하는 방법 등, 다른 여러 가지 방법이 사용될 수 있다.

도 4는 주파수 영역에서 DFDMA와 LFDMA를 위해 사용되는 부반송파들의 위치를 비교 도시한 도면이다.

도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 DFDMA를 사용하는 단말의 전송 심볼들은 주파수 영역 전체(즉 시스템 대역)에 걸쳐서 등간격으로 위치하게 되며, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 LFDMA를 사용하는 다른 단말의 전송 심볼들은 일부 주파수 영역에서 연속적으로 위치하게 된다.

LFDMA는 전체 주파수 대역(즉 시스템 대역) 중에서 연속되어 있는 일부분을 사용하기 때문에, 주파수 대역의 채널 변화가 심한 주파수 선택적 채널(Frequency selective channel) 환경에서 채널이득이 좋은 일부 주파수 대역을 선택함으로써, 주파수 스케쥴링의 이득을 얻을 수 있다. 반면, DFDMA는 넓은 주파수 대역에 퍼져 있는 다수 개의 부반송파들을 사용함으로써 전송 심볼들이 다양한 채널 이득을 겪게 됨에 따라, 주파수 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.

상기에서 기술된 바와 같이 단반송파의 성질을 유지하기 위해서는, 동시에 전송되는 정보 심볼들이 항상 단 하나의 FFT 블록(혹은 DFT 블록)을 통한 후 상기 LFDMA 혹은 DFDMA를 만족하도록 IFFT 블록에 매핑되어야 한다.

실제 통신 시스템에서는 여러 종류의 정보 심볼들이 전송될 수 있다. 일례로 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) 시스템을 기반으로 하고 SC-FDMA를 사용하는 LTE(Long Term Evolution) 시스템에서는 역방향에 있어서, 역방향 데이터와, 상기 역방향 데이터의 전송 방식을 규정하는 제어 정보(일 예로서 역방향 데이터의 전송 형식(Transport Format: 이하 TF라 칭한다.) 정보 및/또는 HARQ(Hybrid Automatic Repeat request) 정보를 포함함), 그리고 순방향 데이터에 대한 HARQ 동작을 위한 ACK/NACK, 기지국의 스케쥴링에 사용되기 위해 보고되는 채널 상태를 나타내는 CQI(Channel Quality Indication), 및 스케쥴링 요청(scheduling request) 정보 등이 전송될 수 있는데, 상기 나열된 역방향 제어 정보들은 각각 서로 다른 전송 특징을 가지게 된다.

역방향 데이터는 단말의 전송 버퍼에 데이터가 존재하면서 기지국으로부터 역방향 전송을 허가 받은 상황에서 전송이 가능하다. 상기 역방향 데이터의 전송 방식을 규정하는 제어 정보는 통상 상기 역방향 데이터가 전송되는 경우에만 전송되지만, 경우에 따라서 역방향 데이터는 전송되면서 제어 정보는 전송되지 않을 수 있다. ACK/NACK는 순방향 데이터가 존재하는 경우 상기 순방향 데이터에 대한 응답으로 전송되는 것으로서, 역방향 데이터의 전송과 관련이 없다. 즉, 역방향 데이터와 ACK/NACK은 동시에 전송될 수도 있고, 어느 하나만 전송될 수도 있다. 또한 CQI는 주어진 타이밍에 전송되는데, CQI 역시도 역방향 데이터의 전송과 관련이 없으며, 이에 따라 역방향 데이터와 CQI는 동시에 함께 전송될 수도 있고, 그렇지 않고 어느 하나만 전송될 수도 있다.

전술한 바와 같이 SC-FDMA 시스템에서는 여러 가지 종류의 정보들이 역방향으로 전송되는데, 상기 여러 정보들을 전송하기 위해 단반송파의 특성인 하나의 FFT 블록을 사용하여야 하는 제약 조건을 만족하기 위하여서는, 상기 정보들의 전송을 효과적으로 제어할 필요가 있다. 즉, 역방향 데이터만 전송되는 경우, ACK/NACK 또는 CQI만 전송되는 경우, 역방향 데이터와 기타 역방향 시그널링 정보(ACK/NACK 혹은 CQI)가 함께 전송되는 경우 등에 따라서 각각의 전송 규칙이 정해질 필요가 있다.

본 발명은, 하나의 FFT 블록을 사용하여 여러 가지 특징을 가지는 역방향 정보들을 송수신하는 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명은, 역방향 데이터와 역방향 시그널링 정보를 시간 다중화하기 위해 역방향 정보들을 송수신하는 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명은, 역방향 시그널링 정보의 전송에 필요한 추가적인 파일럿을 위한 역방향 정보들을 송수신하는 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 단반송파 주파수 분할 다중 접속(SC-FDMA) 무선통신 시스템에서 역방향 정보들을 송신하는 방법은, 송신하고자 하는 역방향 데이터가 존재하는 경우, 송신하고자 하는 역방향 시그널링 정보가 존재하는지를 판단하는 과정과, 상기 역방향 시그널링 정보가 존재하지 않는 경우, 상기 역방향 데이터와 상기 역방향 데이터에 대한 제1 파일럿을 시간 다중화하여 송신하는 과정과, 상기 역방향 시그널링 정보가 존재하는 경우, 상기 역방향 데이터와 상기 역방향 데이터에 대한 제1 파일럿과 상기 역방향 시그널링 정보와 상기 역방향 시그널링 정보에 대한 제2 파일럿을 시간 다중화하여 송신하는 과정을 포함한다.

또한 본 발명에 따른 단반송파 주파수 분할 다중 접속(SC-FDMA) 무선통신 시스템에서 역방향 정보들을 송신하는 장치는, 송신하고자 하는 역방향 데이터가 존재하고 송신하고자 하는 역방향 시그널링 정보가 존재하지 않는 경우 상기 역방향 데이터와 상기 역방향 데이터에 대한 제1 파일럿을 시간 다중화하고, 상기 역방향 데이터와 상기 역방향 시그널링 정보가 존재하는 경우, 상기 역방향 데이터와 상기 역방향 데이터에 대한 제1 파일럿과 상기 역방향 시그널링 정보와 상기 역방향 시그널링 정보에 대한 제2 파일럿을 시간 다중화하는 다중화기와, 상기 다중화기의 출력을, 주파수 자원에 매핑하여 송신하는 자원 매핑기를 포함한다.

또한 본 발명에 따른 단반송파 주파수 분할 다중 접속(SC-FDMA) 무선통신 시스템에서 역방향 정보들을 수신하는 방법은, 단말로부터, 주파수 자원을 통한 무선 신호를 수신하는 과정과, 상기 무선 신호를, 역방향 데이터 관련 신호와 제1 파일럿과 역방향 시그널링 관련 신호와 제2 파일럿으로 시간 역다중화하는 과정과, 상기 역방향 데이터 관련 신호를 상기 제1 파일럿을 이용하여 채널 보상하는 과정과, 상기 채널 보상된 역방향 데이터 관련 신호를 복호화하여 역방향 데이터를 출력하는 과정과, 상기 역방향 시그널링 관련 신호를 상기 제2 파일럿을 이용하여 채널 보상하는 과정과, 상기 채널 보상된 역방향 시그널링 관련 신호를 복호화하여 역방향 시그널링 정보를 출력하는 과정을 포함한다.

또한 본 발명에 따른 단반송파 주파수 분할 다중 접속(SC-FDMA) 무선통신 시스템에서 역방향 정보들을 수신하는 장치는, 단말로부터, 주파수 자원을 통한 무선 신호를 수신하는 수신부와, 상기 무선 신호를, 역방향 데이터 관련 신호와 제1 파일럿과 역방향 시그널링 관련 신호와 제2 파일럿으로 시간 역다중화하는 제1 역다중화기와, 상기 역방향 데이터 관련 신호를 상기 제1 파일럿을 이용하여 채널 보상하는 제1 채널 추정 및 보상기와, 상기 채널 보상된 역방향 데이터 관련 신호를 복호화하여 역방향 데이터를 출력하는 제1 채널 복호화기와, 상기 역방향 시그널링 관련 신호를 상기 제2 파일럿을 이용하여 채널 보상하는 제2 채널 추정 및 보상기와, 상기 채널 보상된 역방향 시그널링 관련 신호를 복호화하여 역방향 제어 정보를 출력하는 제2 채널 복호화기를 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 주요한 요지는 단반송파 주파수 분할 다중 접속(SC-FDMA)을 사용하는 무선 통신 시스템에서 단방송파 성질을 만족시키면서 역방향 정보들의 전송이 가능하도록, 상기 역방향 정보들을 다중화하는 것이다. 본 명세서에서는 SC-FDMA 무선 통신 시스템의 역방향 전송시, 역방향 데이터뿐만 아니라, 제어 정보, ACK(Acknowledge)/NACK(Non0acknowledge), CQI, 스케쥴링 요청 정보와 같은 역방향 시그널링 정보의 전송을 위한 다중화를 설명한다. 본 명세서에서 역방향 데이터 및 그에 관련된 제어 정보를 제외한 나머지 정보, 즉 ACK/NACK, CQI, 스케쥴링 요청 정보 등은 역방향 시그널링 정보라 칭한다.

우선 본 발명의 바람직한 실시예를 구체적으로 설명하기 위하여 3새대 이동통신 표준화 기구인 3GPP (3^rd Generation Partnership Project)에서 표준화가 진행 중인 LTE(Long Tern Evolution) 시스템을 설명한다. LTE 시스템은 역방향 전송을 위하여 SC-FDMA를 도입하였다. 도 5에서는 LTE 시스템의 역방향 전송 프레임 및 서브프레임의 형식을 보여 주고 있다.

도 5의 참조번호 501은 역방향 전송 단위인 라디오프레임으로서 10ms의 길이로 정의된다. 상기 하나의 라디오 프레임(501)은 20개의 서브프레임들(502)로 구성되는데, 하나의 서브프레임(502)은 0.5ms의 길이를 가지게 된다. 하나의 서브프레임(502)은 6개의 롱블록들(Long Block, LB)(503,505,506,507,508,510)과 2개의 숏블록들(Short Block, SB)(504,509)로 구성되는데, 각 블록들 앞에는 CP(511,512)가 존재하게 된다. 상기 롱블록(503 내지 510)은 코히런트 변조(Coherent modulation)를 위한 기준(reference)으로 사용되는 파일럿 신호 및 파일럿들을 제외한 정보들을 운반하며, 숏블록들(504,509)은 상기 파일럿의 전송에만 사용된다.

도 6은 상기 도 5의 서브프레임(502)을 시간 영역과 주파수 영역 상에서 나타낸 것이다. 여기서 가로축은 주파수 영역(Frequency Domain)(601)을 나타내며, 세로축은 시간 영역(Time Domain)(602)을 나타낸다. 주파수 영역(601)의 범위는 전체 주파수 대역(604)을 나타내며, 시간 영역(602)의 범위는 하나의 서브프레임(603)을 나타내고 있다. 도시한 바와 같이, 숏블록들(605, 606)으로는 파일럿이 전송되며, 롱블록들(607, 608)로는 파일럿을 제외한 다른 정보들이 전송된다.

앞서 설명한 바와 같이, 상기한 바와 같은 역방향 자원을 이용하여, 기지국의 자원 할당에 의해 전송되는 역방향 데이터, 상기 역방향 데이터에 관한 제어 정보, 순방향 데이터의 성공적인 수신 여부를 나타내기 위한 ACK/NACK, 채널 상태를 알려주기 위한 CQI, 스케쥴링 요청 정보와 같은 역방향 시그널링 정보 등이 전송된다.

상기 역방향 데이터는, 기지국의 스케쥴링에 따라서 전송 여부가 결정되므로, 사용되는 자원 역시도 기지국의 할당에 따라서 정해지게 된다. 상기 역방향 데이터와 함께 전송되는 제어 정보 역시 기지국이 할당한 자원에 따라 전송된다. 반면, ACK/NACK는 순방향 데이터에 따라서 발생하는 것이므로, 순방향 데이터 채널 혹은 순방향 데이터를 규정하는 제어 채널에 대응하여, 상기 순방향 데이터의 전송 유무에 따라서 자동으로 할당되는 역방향 자원을 사용하게 된다. 또한 CQI는 일반적으로 주기적으로 전송되기 때문에, 상위 레벨 시그널링을 통한 설정을 통하여 미리 정해지게 되는 자원을 사용하게 된다.

상기에서 기술한 역방향 정보들을 전송하기 위한 절차를 도 7을 통하여 설명한다. 도 7에서는 기지국(701)과 단말(705) 사이의 송수신 절차가 이루어지는 모습을 도시하고 있다.

도 7을 참조하면, 상기 기지국(701)은 상기 단말(705)와의 통신을 위하여, 순방향 데이터(704), 상기 순방향 데이터(704)의 전송 형식을 규정하는 순방향 제어 정보(703), 그리고 스케쥴링 결과에 따라 상기 단말의 역방향 자원을 할당하는 역방향 그랜트(702) 등을 단말(705)로 전송 가능하다. 반대로 상기 단말(705)은 상기 기지국(701)으로, 역방향 데이터(707)와 상기 기지국(701)이 전송하는 순방향 데이터(704)의 HARQ 동작을 지원하기 위한 ACK/NACK(706)를 전송하게 된다. 도시하지 않을 것이나 상기 단말(705)은 채널 정보를 나타내는 CQI와 같은 기타 역방향 시그널링 정보를 더 전송할 수 있지만, 여기에서는 대표적으로 역방향 시그널링 정보로서, ACK/NACK를 전송하는 경우를 설명한다. 이때 상기 역방향 데이터(707)와 함께 상기 역방향 데이터에 대한 제어정보가 전송될 수 있음은 물론이다. 또한 하기의 설명은 ACK/NACK뿐만 아니라, CQI 혹은 스케쥴링 요청 정보와 같은 기타 역방향 시그널링 정보에도 동일하게 적용될 수 있다.

과정(711)에서 상기 기지국(701)은 순방향 제어 정보(708)를 순방향 데이터(709)와 함께 전송한다. 상기에서 순방향 제어 정보(708)와 순방향 데이터(709)는 그 전송 타이밍이 정확히 일치하거나, 혹은 거의 유사하다. 상기 순방향 제어 정보(708)를 정확히 수신한 단말(705)은 상기 순방향 제어 정보(708)를 이용하여 상기 순방향 데이터(709)를 복호화 하고, 상기 순방향 데이터(709)의 복호화가 성공하였는지의 여부를 기지국(701)으로 통보하기 위해, 과정(715)에서 NACK(713)를 전송한다. 이는 상기 순방향 데이터(709)가 에러를 가지고 수신되었음을 의미한다.

한편 과정(712)에서 상기 기지국(701)은 상기 단말(705)의 역방향 전송을 위한 자원 할당 정보인 역방향 그랜트(710)를 전송한다. 상기 역방향 그랜트(710)를 수신한 상기 단말(705)는, 과정(716)에서 상기 역방향 그랜트(710)가 지시하는 역방향 자원을 통해 역방향 데이터(714)를 제어 정보와 함께 전송한다.

상기에서 ACK/NACK(706)이 전송되는 무선 자원은 미리 설정되어야 하는데, ACK/NACK(706)는 순방향 데이터(704)의 전송에 관련된 것이므로, 순방향 제어 정보(703)가 사용하는 순방향 자원과 매핑되는 역방향 무선 자원을 사용하거나, 혹은 순방향 데이터(704)가 사용하는 순방향 자원과 매핑되는 역방향 무선 자원을 사용한다. 이때 상기 ACK/NACK(706)에 해당하는 무선자원에 대한 매핑은 시간에 따라서 바뀔 수 있는데, ACK/NACK(706)을 보내는 부반송파(들)를 바꾸어 줌으로써 여러 부반송파들, 즉 세밀한 주파수 대역들에 해당하는 채널 상황을 기지국으로 하여금 알게 하는 효과를 얻을 수 있다. 반면, 역방향 데이터(707)는 기지국(701)이 순방향으로 전송하는 역방향 그랜트(702)에 의해 직접 지시되는 역방향 무선 자원을 사용하므로, 상기 단말(705)은 상기 역방향 그랜트(702)를 이용하여, 역방향 데이터(707)를 위하여 사용되어야 하는 역방향 무선 자원을 알아낸다.

상기 과정(715) 및 과정(716)과 같이 NACK(713)과 역방향 데이터(714)의 전송 시점이 동일하지 않은 경우, 각 전송 주기에서 한 가지 종류의 역방향 정보만이 전송되므로 상기 단말(705)이 역방향 전송의 단반송파 성질을 유지하는데 어려움이 없다.

상기 NACK(713)을 수신한 기지국(701)은, 과정(719)에서, HARQ 동작에 따라서 상기 순방향 데이터(709)와 실질적으로 동일한 순방향 데이터(717)의 재전송을 수행하는데, 상기 재전송되는 순방향 데이터(717)의 제어 정보(718)가 또한 상기 과정(719)에서 전송된다. 상기 재전송 되는 순방향 데이터(717)에 대해 과정(721)에서 상기 단말(705)은 ACK(720)를 전송하게 되면, 상기 순방향 데이터(709, 717)에 대한 HARQ 동작은 종료된다. 상기 과정(721)에서도 상기 단말(705)는 역방향 데이터 없이 ACK(720)만을 전송하므로, 역방향 전송의 단반송파 성질을 유지하는데 어려움이 없게 된다.

반면, 과정(733)과 과정(734)에서 상기 기지국(701)이 순방향 제어 정보(730)와 순방향 데이터(731)를 역방향 그랜트(732)와 거의 동시에 전송하게 되면, 이에 따라서 과정(737) 및 과정(738)과 같이 상기 단말(705)은 역방향으로 ACK/NACK(736)와 역방향 데이터(735)를 실질적으로 동시에 전송한다. 이때 상기 ACK/NACK(736)를 위한 무선 자원은 순방향 데이터(731) 혹은 순방향 제어 정보(730)에 따라 결정되고, 역방향 데이터(735)를 위한 무선 자원은 역방향 그랜트(732)에 의하여 결정되는데, 상기 무선 자원들은 하나의 서브 프레임 내에서 일반적으로 주파수 측면으로 구분되어 있다. 따라서 상기 단말(705)이 역방향 데이터(735)와 ACK/NACK(736)을 동시에 전송해야 되는 경우에 있어서는, 상기 두 정보들(735, 736)을 하나의 FFT 블록에 담지 못하여 결과적으로 역방향 전송의 단반송파 성질을 만족하지 못한다.

역방향 전송에서, ACK/NACK(706)와 역방향 데이터(707)는 순방향 및 역방향 전송의 유연성을 위하여 매 서브프레임에서 항상 전송이 가능하여야 한다. 따라서 본 발명의 바람직한 실시예는, 전송의 최소 단위인 서브프레임 내에서 ACK/NACK 및 역방향 데이터의 전송에 관계없이 역방향 전송에서 단반송파 성질이 항상 만족하도록, ACK/NACK(즉 역방향 시그널링 정보)과 역방향 데이터를 동일한 주파수 자원 내에서 시간적으로 다중화하여 전송한다.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 ACK/NACK와 역방향 데이터를 시간적으로 다중화하여 전송하기 위한 서브프레임 구조를 보여주고 있다. 도 8에서 가로축은 주파수 영역(801)을 나타내며, 세로축은 시간 영역(802)을 나타내고 있다. 주파수 영역(801)의 범위는 전체 주파수 대역(804)을 나타내며, 시간 영역(802)의 범위는 하나의 서브프레임(803)을 나타내고 있다. 도시한 바와 같이, 숏블록들(805, 806)로는 파일럿이 전송되며, 롱블록들(807)로는 파일럿을 제외한 역방향 데이터와 상기 역방향 데이터의 전송 형식을 규정하는 제어 정보가 전송된다.

ACK/NACK은 상기 역방향 데이터를 위한 자원(데이터 자원이라 칭함)와 시간적으로 구분되는 별도의 자원(ACK/NACK 자원이라 칭함, 808)을 통하여 전송된다. 상기 ACK/NACK을 위한 시간 구간의 길이는, 각 숏블록의 크기와 동일하거나 혹은 각 롱블록의 크기와 동일할 수 있으며, 혹은 그 이외의 다른 크기로 정해질 수 있다. 또한 ACK/NACK 자원은 사용되는 주파수 대역 등에 따라서 가변적으로 정해질 수 있다.

상기 도 8에서 숏블록들(805, 806)은 파일럿을 운반하는데, 상기 파일럿은 상기 롱블록들(807)을 통하여 전송되는 역방향 데이터의 무선 자원(데이터 자원)에 대한 채널 추정을 위해 사용된다. ACK/NACK가 상기 역방향 데이터와는 다른 시간에 전송되면, 상기 파일럿은 모두 상기 역방향 데이터를 위하여 사용되므로 상기 ACK/NACK의 무선 자원(ACK/NACK 자원)에 대한 채널 추정은 수행될 수 없다. ACK/NACK를, 채널 추정 없이 비동기(non-coherent) 방식을 이용하여 복구한다면, 채널 추정을 수반하는 경우에 비하여 전송 성능이 떨어지게 된다.

따라서 본 발명의 바람직한 실시예에서는 상기 역방향 데이터를 위한 제1 파일럿 이외에, 동일한 서브 프레임 내에서 '상기 역방향 데이터와 시간적으로 다중화되어 있는 ACK/NACK'을 위한 제2 파일럿을 추가적으로 사용한다. 즉 본 발명은 ACK/NACK를 위하여 추가적인 제2 파일럿을 사용하며, 상기 ACK/NACK 및 상기 제2 파일럿에는 기지국의 역방향 채널 추정에 사용이 가능하도록 주파수 호핑을 적용할 수 있다. 이러한 기술은 ACK/NACK 이외의 다른 역방향 시그널링 정보의 전송에도 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.

도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 ACK/NACK을 위하여 추가적으로 사용되는 제2 파일럿을 포함한 서브프레임의 구조를 보여주고 있다. 도 9에서 가로축은 주파수 영역(901)을 나타내며, 세로축으로 시간 영역(902)을 나타내고 있다. 주파수 영역(901)의 범위는 전체 주파수 대역(904)을 나타내며, 시간 영역(902)의 범위는 하나의 서브프레임(903)을 나타내고 있다.
도시한 바와 같이, 숏블록들(905, 906)로는 역방향 데이터를 위한 제1 파일럿이 전송되며, 롱블록들(907)로는 역방향 데이터와 상기 역방향 데이터의 전송 형식을 규정하는 제어 정보가 전송된다.

ACK/NACK은 상기 역방향 데이터를 위한 자원(데이터 자원이라 칭함)와 시간적으로 구분되는 별도의 자원(ACK/NACK 자원이라 칭함, 908)을 통하여 전송된다. 상기 ACK/NACK에 관련된 채널 추정을 위한 제2 파일럿은 상기 ACK/NACK 자원(908)의 바로 인접한 시간 자원(909)을 통해 전송되어 ACK/NACK의 채널 상황을 반영한다. 상기 ACK/NACK과 제2 파일럿의 사용으로 인하여, 하나의 서브프레임이 가지는 롱블록들의 개수는 5개, 혹은 그 이하가 될 수 있다.

하기 도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 데이터와 ACK/NACK를 시간 다중화하기 위한 송신기(단말)의 구조를 제시하고 있다.

도 10을 참조하면, 단말이 전송할 역방향 데이터를 가지고 있는 경우, 상기 단말이 역방향 데이터(1002)는 상기 역방향 데이터(1002)의 전송 형식을 규정하는 제어 정보(1001)와 함께 각각 채널 부호화기(1006,1007)를 거친 후 다중화기(1008)에 입력되어 다중화 된다. 상기 다중화기(1008)의 출력은 시간 다중화기(1010)로 입력된다. 또한 상기 역방향 데이터(1002) 및/또는 상기 제어 정보(1001)를 위한 제1 파일럿(1003)이 시간 다중화기(1010)에 입력된다.

상기 단말이 순방향 데이터의 HARQ 동작을 위해 전송하고자 하는 ACK/NACK(1004)가 존재하는 경우, 상기 ACK/NACK(1004)은 채널 부호화기(1009)에서 반복 부호화 등의 부호화를 거친 후 시간 다중화기(1010)에 입력되고, 상기 ACK/NACK(1004)을 위한 제2 파일럿 역시 상기 시간 다중화기(1010)에 입력된다.

상기 시간 다중화기(1010)는 미리 정해지는 서브프레임의 구조(예를 들어 도 9)에 따라, 상기 4가지 입력들에 대하여 시간적인 다중화를 수행하며, 자원 매핑기(1011)는 상기 다중화된 정보를 정해진 자원에 매핑하여 전송한다. 여기서 자원 매핑기(1011)는 도 2에 설명한 바와 같은 FFT(혹은 DFT) 블록과 부반송파 매핑기 및 IFFT 블록으로 이루어지며, 자원 매핑기(1011)의 출력들은 주파수 영역에서 등간격을 유지하면서 전송된다.

상기 송신기가 전송하는 무선 신호에 대한 수신 및 복호화를 위한 수신기(기지국)의 구조를 도 11에서 제시한다.

도 11의 수신부(1101)에서 상기 단말이 전송한 한 서브프레임의 신호를 수신하면, 상기 수신 신호는 미리 정해지는 서브프레임 구조(예를 들어 도 9)에 따라 시간 역다중화기(1102)에 의해서 시간 역다중화된다. 여기서 시간 역다중화기(1102)는 송신기의 자원 매핑기(1011)에 대응하는 역동작을 담당한다. 상기 시간 역다중화기(1102)의 출력들로는 데이터 관련 신호(1103), 역방향 데이터를 위한 제1 파일럿(1104), ACK/NACK 관련 신호(1106), ACK/NACK을 위한 제2 파일럿(1107)이 있다.

상기 채널 추정/보상기(1105)에서는 상기 제1 파일럿(1104)을 이용하여 데이터 자원에 대한 채널 추정을 수행하고 상기 채널 추정 정보를 이용하여 상기 데이터 관련 신호(1103)를 채널 보상한다. 상기 채널 추정/보상기(1105)의 출력은 역다중화기(1110)에 의하여, 부호화된 제어 정보 및 부호화된 역방향 데이터로 역다중화된다. 상기 부호화된 제어 정보 및 상기 부호화된 역방향 데이터는 채널 복호화기(1111, 1112)를 각각 통과하여 역방향 데이터(1114)와 제어 정보(1113)로서 복원된다.

또한 채널 추정/보상기(1108)에서는 상기 제2 파일럿(1107)을 이용하여 ACK/NACK 자원에 대한 채널 추정을 수행하고 상기 채널 추정 정보를 이용하여 상기 ACK/NACK 관련 신호(1106)의 채널 보상을 수행한다. 상기 채널 추정기(1108)의 출력은 채널 복호화기(1115)를 통하여 복호화 되어 ACK/NACK(1116)로서 복원된다.

도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 송신기의 동작을 나타낸 흐름도이다. 하기에서 역방향 데이터에 대한 제어 정보의 설명은 역방향 데이터와 동일하므로 생략할 것이다.

도 12를 참조하면, 단말은 과정(1202)에서 데이터를 전송할지의 여부를 판단하는데, 상기 데이터의 전송 여부는 단말이 전송하고자 하는 데이터를 가지고 있는지 및 기지국의 스케쥴링 등을 통해 단말에게 허용된 데이터 자원이 있는지를 통해 판단된다. 상기 과정(1202)에서 전송하고자 하는 데이터가 존재하는 것으로 판단되면, 과정(1203)에서 단말은 한 서브프레임의 제1 시간구간인 데이터 자원(도 9의 907)에 상기 데이터를 매핑하여 전송하고, 과정(1205)에서 상기 데이터를 위한 제1 파일럿을 상기 제1 시간구간에 인접하는 시간 자원(도 9의 905, 906)에 매핑하여 전송한다,

상기 제1 파일럿의 이후 과정(1206)에서 단말은 순방향 데이터에 대한 ACK/NACK를 전송할지의 여부를 판단하는데, 상기 ACK/NACK의 전송 여부는 순방향 데이터가 수신되었는지 및 상기 순방향 데이터에 대한 HARQ 동작을 통하여 결정된다. 상기 과정(1206)에서 전송하고자 하는 ACK/NACK가 존재하는 것으로 판단되면, 상기 단말은 과정(1207)에서 상기 제1 시간구간과 상이한 제2 시간구간인 ACK/NACK 자원(도 9의 908)에 상기 ACK/NACK를 매핑하여 전송하고, 과정(1208)에서 상기 ACK/NACK를 위한 제2 파일럿을 상기 제2 시간구간에 인접하는 시간 자원(도 9의 909)에 매핑하여 전송한다. 상기 과정(1206)에서 전송하고자 하는 ACK/NACK가 존재하지 않은 것으로 판단되면 상기 제2 시간구간에서는 어떠한 정보도 전송되지 않는다.

한편 상기 과정(1202)에서 전송하고자 하는 데이터가 존재하지 않는 것으로 판단되면, 상기 단말은 과정(1204)에서 전송하고자 하는 ACK/NACK의 존재 여부를 판단한다. 만일 ACK/NACK가 존재하는 것으로 판단되면, 과정(1209)에서 상기 단말은 상기 ACK/NACK를 상기 제2 시간구간에서 전송하고 과정(1210)에서는 상기 ACK/NACK를 위한 제2 파일럿을 상기 제2 시간구간에 인접한 시간 자원을 통해 전송한다. 이 경우 상기 제1 시간구간에서는 어떠한 정보도 전송되지 않는다. 전송하고자 하는 ACK/NACK 및 다른 역방향 시그널링 정보가 존재하지 않는 경우, 현재의 서브프레임에 대한 동작이 종료된다.

도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수신기의 동작을 나타낸 흐름도이다. 하기에서 역방향 데이터에 대한 제어 정보의 설명은 역방향 데이터와 동일하므로 생략할 것이다.

도 13을 참조하면, 과정(1302)에서 기지국은 단말로부터 데이터를 수신할 것인지의 여부를 판단한다. 상기 데이터의 수신 여부는, 상기 기지국이 상기 단말에게 스케쥴링을 통해 데이터 자원을 할당했는지의 여부를 통하여 판단한다. 상기 과정(1302)에서 수신하고자 하는 데이터가 존재하는 것으로 판단되면, 상기 기지국은 과정(1303)에서 한 서브프레임 동안의 수신된 신호의 미리 정해지는 시간자원(도 9의 905, 906)에서 제1 파일럿을 추출하고, 상기 제1 파일럿을 이용하여 상기 수신된 신호에 포함된 데이터 자원(즉 제1 시간구간, 도 9의 907)에 대한 채널 추정을 수행한다. 과정(1304)에서 상기 기지국은 상기 수신된 신호의 상기 제1 시간구간에 해당하는 데이터 관련 신호를 추출하고, 상기 제1 파일럿을 이용하여 얻은 채널 추정 정보를 가지고 상기 데이터 관련 신호를 채널 보상하여 데이터를 획득한다.

상기 데이터를 획득한 이후 과정(1305)에서 상기 기지국은 이전 전송 시점에서 순방향 데이터에 대한 자원을 할당하였는지에 상기 수신된 신호에 ACK/NACK가 포함되어 있는지를 판단한다. 상기 ACK/NACK가 포함된 것으로 판단되면, 과정(1306)에서 상기 기지국은 미리 정해지는 시간자원(도 9의 909)에서 제2 파일럿을 추출하고, 상기 제2 파일럿을 이용하여 상기 수신된 신호의 ACK/NACK 자원(즉 제2 시간구간, 도 9의 908)에 대한 채널 추정을 수행한다. 과정(1307)에서 상기 기지국은 상기 수신된 신호의 상기 제2 시간구간에 해당하는 ACK/NACK 관련 신호를 추출하고, 상기 제2 파일럿을 이용하여 얻은 채널 추정 정보를 가지고 상기 ACK/NACK 관련 신호를 채널 보상하여 ACK/NACK를 획득한다.

한편 상기 과정(1302)에서 수신하고자 하는 데이터가 존재하지 않는 것으로 판단되면, 과정(1308)에서 상기 기지국은 수신하고자 하는 ACK/NACK의 존재 여부를 판단한다. 상기 ACK/NACK가 존재하는 것으로 판단되면, 상기 기지국은 과정(1309)에서 상기 수신된 신호의 미리 정해지는 시간자원에서 제2 파일럿을 추출하고, 상기 제2 파일럿을 이용하여 상기 수신된 신호의 ACK/NACK 자원(즉 제2 시간구간)에 대한 채널 추정을 수행한다. 과정(1310)에서 상기 기지국은 상기 수신된 신호의 상기 제2 시간구간에 해당하는 ACK/NACK 관련 신호를 추출하고, 상기 제2 파일럿을 이용하여 얻은 채널 추정 정보를 가지고 상기 ACK/NACK 관련 신호를 채널 보상하여 ACK/NACK를 획득한다.

후술되는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에서는 서브프레임 내에서 상기 역방향 데이터와 역방향 시그널링 정보인 CQI가 시간적으로 다중화되는 상황에서, 상기 역방향 데이터를 위한 제1 파일럿 이외에, 상기 CQI를 위한 제2 파일럿을 추가적으로 사용하는 경우를 고려한다. 상기 CQI를 위한 제2 파일럿은 추가적으로 기지국이 역방향 채널 상태를 판단하여 역방향 스케쥴링을 수행하는데 사용될 수 있다. 따라서 상기 제2 파일럿이 매번 동일한 부반송파를 이용하여 전송되기 보다는 CQI의 전송에 따라서 매 전송 주기마다 서로 다른 부반송파를 이용하여 전송된다면, 상기 기지국은 부반송파 별로 좀 더 세밀하게 역방향 채널 상태를 얻는다.
본 실시예는 상기 목적을 위하여 전송 시점에 따라서 제2 파일럿을 전송하는 부반송파(들)를 변경하는, 즉 주파수 호핑을 적용하는 방법을 제시하며, 이를 위해서 CQI에도 주파수 호핑을 동일하게 적용한다. 본 실시예에서 제시하는 CQI 및 해당 파일럿의 주파수 호핑 전송이 CQI 이외에 다른 역방향 시그널링 정보의 전송에도 동일하게 적용할 수 있음은 물론이다.

도 14는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따라 CQI를 위하여 추가적으로 사용되는 제2 파일럿을 포함한 서브프레임의 구조를 보여주고 있다. 도 14에서 가로축은 주파수 영역(1401)을 나타내며, 세로축으로 시간 영역(1402)을 나타내고 있다. 주파수 영역(1401)의 범위는 전체 주파수 대역(1404)을 나타내며, 시간 영역(1402)의 범위는 하나의 서브프레임(1403)을 나타내고 있다.
도시한 바와 같이, 숏블록들(1405, 1406)로는 역방향 데이터를 위한 제1 파일럿이 전송되며, 롱블록들(1407)로는 역방향 데이터와 상기 역방향 데이터의 전송 형식을 규정하는 제어 정보가 전송된다.

CQI는 상기 역방향 데이터를 위한 자원(데이터 자원이라 칭함)와 시간적으로 구분되는 별도의 자원(CQI 자원이라 칭함, 1408)을 통하여 전송된다. 상기 CQI에 관련된 채널 추정을 위한 제2 파일럿은 상기 CQI 자원(1408)의 바로 인접한 시간 자원(1409)을 통해 전송되어 CQI의 채널 상황을 반영한다. 상기 CQI와 제2 파일럿의 사용으로 인하여, 하나의 서브프레임이 가지는 롱블록들의 개수는 5개, 혹은 그 이하가 될 수 있다.
하나의 서브프레임 동안 상기 CQI와 제2 파일럿은 전체 주파수 대역(1404) 중에서 일부의 부반송파들로 이루어지는 부반송파 집합을 통하여 전송되는데, CQI와 제2 파일럿은 동일한 부반송파(들)에 실리게 된다. 이때 상기 제2 파일럿은 상기 단말에 대한 역방향 채널 품질(Channel quality)을 기지국에게 알려주는 역할을 수행할 수 있게 되도록 분산 전송(Distributed transmission) 방식으로 전송된다. 상기 분산 전송 방식은 또한 주파수 다이버시티 효과를 추가로 얻을 수 있다.

하기 도 15는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 역방향 데이터와 CQI를 시간 다중화하기 위한 송신기(단말)의 구조를 제시하고 있다.

도 15을 참조하면, 단말이 전송할 역방향 데이터를 가지고 있는 경우, 상기 단말이 역방향 데이터(1502)는 상기 역방향 데이터(1502)의 전송 형식을 규정하는 제어 정보(1501)과 함께 각각 채널 부호화기(1506,1507)를 거친 후 다중화기(1508)에 입력되어 다중화 된다. 상기 다중화기(1508)의 출력은 시간 다중화기(1510)으로 입력된다. 또한 상기 역방향 데이터(1502) 및/또는 상기 제어 정보(1501)를 위한 제1 파일럿(1503)이 시간 다중화기(1510)에 입력된다.

상기 단말에서 순방향 스케쥴링을 위해 전송하고자 하는 CQI(1504)가 존재하는 경우, 상기 CQI(1504)는 채널 부호화기(1509)에서 반복 부호화 등의 부호화를 거친 후 시간 다중화기(1510)에 입력되고, 상기 CQI(1504)를 위한 제2 파일럿(1505) 역시 상기 시간 다중화기(1510)에 입력된다.

상기 시간 다중화기(1510)는 미리 정해지는 서브프레임의 구조(예를 들어 도 14)에 따라, 상기 4가지 입력들에 대하여 시간적인 다중화를 수행하며, 자원 매핑기(1511)는 상기 다중화된 정보를 정해진 자원에 매핑하여 전송한다. 상기 자원 매핑기(1511)에 의해서 상기 CQI(1504)와 제2 파일럿(1505)은 동일한 부반송파(혹은 부반송파 그룹)에 매핑이 되는데, 상기 CQI(1504)와 제2 파일럿(1505)은 호핑 제어부(1513)에 의해서 시간에 따라 다르게 정해지는 부반송파(혹은 부반송파 그룹)에 매핑된다. 상기와 같은 주파수 호핑은 CQI와 제2 파일럿에 동일하게 적용되는데, 상기 제2 파일럿(1505)의 주파수 호핑으로 단말은 기지국에게 역방향 채널 상황을 좀 더 세밀하게 알려줄 수 있다. 일 예로서 상기 주파수 호핑은 아래의 <수학식 1>에 나타낸 시간의 함수에 따라 이루어진다.

SC_i = F(frame_num, sub_frame_num, symbol_num, Seed)

여기에서 SC_i는 CQI와 제2 파일럿이 매핑되는 부반송파 집합의 인덱스, Frame_num는 프레임 번호, sub_frame_num은 프레임 내의 서브프레임 번호, Symbol_num은 서브프레임 내의 심볼 번호, Seed는 미리 설정되는 기준 값을 나타낸다. 또한 F( )는 시스템에서 정해지는 소정의 함수이다.

상기 도 15에서 자원 매핑기(1511)는 도 2에 설명한 바와 같은 FFT(혹은 DFT) 블록과 부반송파 매핑기 및 IFFT 블록으로 이루어지며, 자원 매핑기(1511)의 출력인 주파수 성분들은 주파수 영역에서 등간격(0 혹은 그 이상의)을 유지하면서 전송된다.

상기 송신기가 전송하는 무선 신호에 대한 수신 및 복호화를 위한 수신기(기지국)의 구조를 도 16에서 제시한다.

도 16의 수신부(1601)에서 상기 단말이 전송한 한 서브프레임의 신호를 수신하면, 상기 수신 신호는 미리 정해지는 서브프레임 구조(예를 들어 도 14)에 따라 시간 역다중화기(1602)에 의해서 시간 역다중화된다. 여기서 시간 역다중화기(1602)는 송신기의 자원 매핑기(1511)에 대응하는 역동작을 담당한다. 상기 시간 역다중화기(1602)의 출력들로는 데이터 관련 신호(1603), 역방향 데이터를 위한 제1 파일럿(1604), CQI 관련 신호(1606), CQI를 위한 제2파일럿(1607)이 있다.

상기 시간 역다중화기(1602)에서는 상기 CQI(1606)와 제2 파일럿(1607)에 대한 주파수 호핑을 수행하는데 호핑 제어기(1617)에서 상기 시간 역다중화기(1602)를 제어한다. 즉 상기 시간 역다중화기(102)는 매 전송 시점에서 상기 호핑 제어기(1617)에 따라 정해지는 부반송파 그룹을 찾고 상기 부반송파 그룹에서 상기 CQI 관련 신호(1606)와 제2 파일럿(1607)을 검출한다.

상기 채널 추정/보상기(1605)에서는 상기 제1 파일럿(1604)을 이용하여 데이터 자원에 대한 채널 추정을 수행하고 상기 채널 추정 정보를 이용하여 상기 데이터 관련 신호(1603)를 채널 보상한다. 상기 채널 추정/보상기(1605)의 출력은 역다중화기(1610)에 의하여, 부호화된 제어 정보 및 부호화된 역방향 데이터로 역다중화된다. 상기 부호화된 제어 정보 및 상기 부호화된 역방향 데이터는 채널 복호화기(1611, 1612)를 각각 통과하여 역방향 데이터(1614)와 제어 정보(1613)로서 복원된다.

또한 채널 추정/보상기(1608)에서는 상기 제2 파일럿(1607)을 이용하여 CQI 자원에 대한 채널 추정을 수행하고 상기 채널 추정 정보를 이용하여 상기 CQI 관련 신호(1606)의 채널 보상을 수행한다. 상기 채널 추정기(1608)의 출력은 채널 복호화기(1615)를 통하여 복호화 되어 CQI(1616)로서 복원된다.

도 17은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 송신기의 동작을 나타낸 흐름도이다. 하기에서 역방향 데이터에 대한 제어 정보의 설명은 역방향 데이터와 동일하므로 생략할 것이다.

도 17을 참조하면, 단말은 과정(1702)에서 데이터를 전송할지의 여부를 판단하는데, 상기 데이터의 전송 여부는 단말이 전송하고자 하는 데이터를 가지고 있는지 및 기지국의 스케쥴링 등을 통해 단말에게 허용된 데이터 자원이 있는지를 통해 판단된다. 상기 과정(1702)에서 전송하고자 하는 데이터가 존재하는 것으로 판단되면, 과정(1703)에서 단말은 한 서브프레임의 제1 시간구간인 데이터 자원(도 14의 1407)에 상기 데이터를 매핑하여 전송하고, 과정(1705)에서 상기 데이터를 위한 제1 파일럿을 상기 제1 시간구간에 인접하는 시간 자원(도 14의 1405, 1406)에 매핑하여 전송한다.

상기 1 파일럿을 전송한 이후 과정(1706)에서 단말은 순방향 채널 품질을 나타내는 CQI를 전송할지의 여부를 판단하는데, 상기 CQI의 전송 여부는 일반적으로 미리 설정된 CQI 주기에 따라서 결정된다. 상기 과정(1706)에서 전송하고자 하는 CQI가 존재하는 것으로 판단되면, 상기 단말은 과정(1707)에서 상기 제1 시간구간과 상이한 제2 시간구간인 CQI 자원(도 14의 1408)에 상기 CQI를 매핑하여 전송하고, 상기 CQI를 위한 제2 파일럿을 상기 제2 시간구간에 인접하는 시간 자원(도 14의 1409)에 매핑하여 전송한다. 과정(1708)에서는 상기 CQI와 제2 파일럿의 주파수 호핑을 통해, 상기 CQI와 제2 파일럿을 전송할 부반송파 그룹을 결정한다. 상기 과정(1706)에서 전송하고자 하는 CQI가 존재하지 않은 것으로 판단되면 상기 제2 시간구간에서는 어떠한 정보도 전송되지 않는다.

한편 상기 과정(1702)에서 전송하고자 하는 데이터가 존재하지 않는 것으로 판단되면, 상기 단말은 과정(1704)에서 전송하고자 하는 CQI의 존재 여부를 판단한다. 만일 CQI가 존재하는 것으로 판단되면, 과정(1709)에서 상기 단말은 상기 CQI를 상기 제2 시간구간에서 전송하고 상기 CQI를 위한 제2 파일럿을 상기 제2 시간구간에 인접한 시간 자원을 통해 전송한다. 마찬가지로 상기 CQI와 제2 파일럿의 전송에는 주파수 호핑이 적용된다. 이 경우 상기 제1 시간구간에서는 어떠한 정보도 전송되지 않는다. 전송하고자 하는 CQI 및 다른 역방향 시그널링 정보가 존재하지 않는 경우, 현재의 서브프레임에 대한 동작이 종료된다.

도 18은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수신기의 동작을 나타낸 흐름도이다. 하기에서 역방향 데이터에 대한 제어 정보의 설명은 역방향 데이터와 동일하므로 생략할 것이다.

도 18을 참조하면, 과정(1802)에서 기지국은 단말로부터 데이터를 수신할 것인지의 여부를 판단한다. 상기 데이터의 수신 여부는, 상기 기지국이 상기 단말에게 스케쥴링을 통해 데이터 자원을 할당했는지의 여부를 통하여 판단한다. 상기 과정(1802)에서 수신하고자 하는 데이터가 존재하는 것으로 판단되면, 상기 기지국은 과정(1803)에서 한 서브프레임 동안의 수신된 신호의 미리 정해지는 시간구간(도 14의 1405, 1406)에서 제1 파일럿을 추출하고, 상기 제1 파일럿을 이용하여 상기 수신된 신호에 포함된 데이터 자원(즉 제1 시간구간, 도 14의 1407)에 대한 채널 추정을 수행한다. 과정(1804)에서 상기 기지국은 상기 수신된 신호의 상기 제1 시간구간에 해당하는 데이터 관련 신호를 추출하고, 상기 제1 파일럿을 이용하여 얻은 채널 추정 정보를 가지고 상기 데이터 관련 신호를 채널 보상하여 데이터를 획득한다.

상기 데이터를 획득한 이후 과정(1805)에서 상기 기지국은 미리 알려진 CQI 주기에 따라 상기 수신된 신호에 CQI가 포함되어 있는지를 판단한다. 상기 CQI가 포함된 것으로 판단되면, 과정(1812)에서 상기 기지국은 CQI와 제2 파일럿에 대한 주파수 호핑을 통해 상기 CQI와 제2 파일럿을 읽어낼 주파수 자원의 위치를 결정하고, 과정(1806)에서 상기 결정된 주파수 자원의 미리 정해지는 시간구간(도 14의 1409)에서 제2 파일럿을 추출한 후, 상기 제2 파일럿을 이용하여 상기 수신된 신호의 CQI 자원(즉 제2 시간구간, 도 14의 1408)에 대한 채널 추정을 수행한다.

상기 과정(1806)에서 상기 기지국은 제2 파일럿을 이용하여 역방향 채널 상황을 판단하게 되고, 상기 역방향 채널 상황 정보를 역방향 스케쥴링에 이용한다. 즉 CQI 자원의 채널 상황에 따라 상기 기지국은 CQI의 수신 신뢰도(reliability)를 판단할 수 있게 되는데, 상기 CQI 수신 신뢰도를 통하여 역방향 채널 상황을 판단 할 수 있으며, 이를 또한 역방향 스케쥴링에 이용할 수 있다.

상기 기지국은 이어서 과정(1807)에서 상기 수신된 신호의 상기 제2 시간구간에서 추출된 CQI 관련 신호를, 상기 제2 파일럿을 이용하여 얻은 채널 추정 정보를 가지고 채널 보상하여 CQI를 획득한다. 상기 CQI는 역방향 스케쥴링에 이용될 수 있다.

한편 상기 과정(1802)에서 수신하고자 하는 데이터가 존재하지 않는 것으로 판단되면, 과정(1808)에서 상기 기지국은 수신하고자 하는 CQI의 존재 여부를 판단한다. 상기 CQI가 존재하는 것으로 판단되면, 상기 기지국은 과정(1813)에서 CQI와 제2 파일럿에 대한 주파수 호핑을 통해 상기 CQI와 제2 파일럿을 읽어낼 주파수 자원을 결정하고, 과정(1809)에서 상기 결정된 주파수 자원의 미리 정해지는 시간구간에서 제2 파일럿을 추출하며, 상기 제2 파일럿을 이용하여 상기 수신된 신호의 CQI 자원(즉 제2 시간구간)에 대한 채널 추정을 수행한다. 과정(1810)에서 상기 기지국은 상기 수신 서브프레임 신호의 상기 제2 시간구간에 해당하는 CQI 관련 신호를 추출하고, 상기 제2 파일럿을 이용하여 얻은 채널 추정 정보를 가지고 상기 CQI 관련 신호를 채널 보상하여 CQI를 획득한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

본 발명은 단반송파 주파수 분할 다중 접속(SC-FDMA) 통신 시스템에서 단 반송파 성질을 만족시키기 위하여 역방향 데이터와 역방향 제어 정보의 전송에 대한 다중화 및 자원 매핑을 제시한다. 본 발명을 통하여, 역방향 데이터와, ACK/NACK, CQI 등의 역방향 제어 정보가 서로 관련성 없이 전송됨에 따라 발생할 수 있는 단반송파 전송의 방해 요인과 그로 인한 PAPR의 증가를 막을 수 있는 시간적 다중화를 제시하고 그에 따른 파일럿 구조를 제시한다. 또한 상기 추가 파일럿을 이용한 역방향 채널 추정의 향상을 위하여 상기 역방향 제어 정보와 파일럿의 주파수 호핑을 제시한다.

Claims

단반송파 주파수 분할 다중 접속(SC-FDMA) 무선통신 시스템에서 역방향 정보들을 송신하는 방법에 있어서,

송신하고자 하는 역방향 데이터가 존재하는 경우, 송신하고자 하는 역방향 시그널링 정보가 존재하는지를 판단하는 과정과,

상기 역방향 시그널링 정보가 존재하지 않는 경우, 상기 역방향 데이터와 상기 역방향 데이터에 대한 제1 파일럿을 시간 다중화하여 송신하는 과정과,

상기 역방향 시그널링 정보가 존재하는 경우, 상기 역방향 데이터와 상기 역방향 데이터에 대한 제1 파일럿과 상기 역방향 시그널링 정보와 상기 역방향 시그널링 정보에 대한 제2 파일럿을 시간 다중화하여 송신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 송신 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 제2 파일럿은, 상기 역방향 시그널링 정보에 시간적으로 인접하여 송신됨을 특징으로 하는 송신 방법.
제 1 항에 있어서, 주파수 호핑을 통해 상기 역방향 시그널링 정보와 상기 제2 파일럿을 함께 송신할 주파수 자원 내 부반송파 집합의 위치를 결정하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 송신 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 역방향 시그널링 정보는,

채널 상태를 나타내기 위해 주기적으로 발생하는 채널 품질 지시자(CQI)와 순방향 데이터의 성공적인 수신 여부를 나타내는 ACK/NACK 및 스케쥴링 요청 정보 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 송신 방법.
단반송파 주파수 분할 다중 접속(SC-FDMA) 무선통신 시스템에서 역방향 정보들을 송신하는 장치에 있어서,

송신하고자 하는 역방향 데이터가 존재하고 송신하고자 하는 역방향 시그널링 정보가 존재하지 않는 경우 상기 역방향 데이터와 상기 역방향 데이터에 대한 제1 파일럿을 시간 다중화하고, 상기 역방향 데이터와 상기 역방향 시그널링 정보가 존재하는 경우, 상기 역방향 데이터와 상기 역방향 데이터에 대한 제1 파일럿과 상기 역방향 시그널링 정보와 상기 역방향 시그널링 정보에 대한 제2 파일럿을 시간 다중화하는 다중화기와,

상기 다중화기의 출력을, 주파수 자원에 매핑하여 송신하는 자원 매핑기를 포함함을 특징으로 하는 송신 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 제2 파일럿은, 상기 역방향 시그널링 정보에 시간적으로 인접하여 송신됨을 특징으로 하는 송신 장치.
제 5 항에 있어서, 주파수 호핑을 통해 상기 역방향 시그널링 정보와 상기 제2 파일럿을 함께 전송할 상기 주파수 자원 내 부반송파 집합의 위치를 결정하여 상기 자원 매핑기를 제어하는 호핑 제어기를 더 포함함을 특징으로 하는 송신 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 역방향 시그널링 정보는,

채널 상태를 나타내기 위해 주기적으로 발생하는 채널 품질 지시자(CQI)와 순방향 데이터의 성공적인 수신 여부를 나타내는 ACK/NACK 및 스케쥴링 요청 정보 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 송신 장치.
단반송파 주파수 분할 다중 접속(SC-FDMA) 무선통신 시스템에서 역방향 정보들을 수신하는 방법에 있어서,

단말로부터, 주파수 자원을 통한 무선 신호를 수신하는 과정과,

상기 무선 신호를, 역방향 데이터 관련 신호와 제1 파일럿과 역방향 시그널링 관련 신호와 제2 파일럿으로 시간 역다중화하는 과정과,

상기 역방향 데이터 관련 신호를 상기 제1 파일럿을 이용하여 채널 보상하는 과정과,

상기 채널 보상된 역방향 데이터 관련 신호를 복호화하여 역방향 데이터를 출력하는 과정과,

상기 역방향 시그널링 관련 신호를 상기 제2 파일럿을 이용하여 채널 보상하는 과정과,

상기 채널 보상된 역방향 시그널링 관련 신호를 복호화하여 역방향 시그널링 정보를 출력하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 수신 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 제2 파일럿은, 상기 역방향 시그널링 정보에 시간적으로 인접하여 수신됨을 특징으로 하는 수신 방법.
제 9 항에 있어서, 주파수 호핑을 통해 상기 역방향 시그널링 정보와 상기 제2 파일럿을 읽어낼 상기 주파수 자원 내 부반송파 집합의 위치를 결정하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 수신 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 역방향 제어 정보는,

채널 상태를 나타내기 위해 주기적으로 발생되는 채널 품질 지시자(CQI)와 순방향 데이터의 성공적인 수신 여부를 나타내는 ACK/NACK 및 스케쥴링 요청 정보 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 수신 방법.
단반송파 주파수 분할 다중 접속(SC-FDMA) 무선통신 시스템에서 역방향 정보들을 수신하는 장치에 있어서,

단말로부터, 주파수 자원을 통한 무선 신호를 수신하는 수신부와,

상기 무선 신호를, 역방향 데이터 관련 신호와 제1 파일럿과 역방향 시그널링 관련 신호와 제2 파일럿으로 시간 역다중화하는 제1 역다중화기와,

상기 역방향 데이터 관련 신호를 상기 제1 파일럿을 이용하여 채널 보상하는 제1 채널 추정 및 보상기와,

상기 채널 보상된 역방향 데이터 관련 신호를 복호화하여 역방향 데이터를 출력하는 제1 채널 복호화기와,

상기 역방향 시그널링 관련 신호를 상기 제2 파일럿을 이용하여 채널 보상하는 제2 채널 추정 및 보상기와,

상기 채널 보상된 역방향 시그널링 관련 신호를 복호화하여 역방향 제어 정보를 출력하는 제2 채널 복호화기를 포함함을 특징으로 하는 수신 장치.
제 13 항에 있어서, 상기 제2 파일럿은, 상기 역방향 시그널링 정보에 시간적으로 인접하여 수신됨을 특징으로 하는 수신 장치.
제 13 항에 있어서, 주파수 호핑을 통해 상기 역방향 시그널링 정보와 상기 제2 파일럿을 읽어낼 상기 주파수 자원 내 부반송파 집합의 위치를 결정하여 상기 제1 역다중화기를 제어하는 호핑 제어기를 더 포함함을 특징으로 하는 수신 장치.
제 13 항에 있어서, 상기 역방향 시그널링 정보는,

채널 상태를 나타내기 위해 주기적으로 발생되는 채널 품질 지시자(CQI)와 순방향 데이터의 성공적인 수신 여부를 나타내는 ACK/NACK 및 스케쥴링 요청 정보 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 수신 장치.