KR101139170B1 - 직교주파수분할다중접속 방식의 무선통신 시스템에서 패킷데이터 제어 채널의 송수신 장치 및 방법 - Google Patents

직교주파수분할다중접속 방식의 무선통신 시스템에서 패킷데이터 제어 채널의 송수신 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 직교주파수분할다중방식의 무선통신 시스템에서의 패킷 데이터 제어 채널의 송수신 장치 및 방법에 관한 것이다.
패킷 데이터 채널 송신 방법은 소정 프레임 동안 전송되는 사용자 데이터들에 대한 제어 정보들 중 다이버시티 형태로 전송할 패킷 데이터 제어 채널과 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 형태로 전송할 패킷 데이터 제어 채널을 구분하는 과정과, 상기 구분된 다이버시티 형태로 전송할 패킷 데이터 제어 채널과 AMC 형태로 전송할 패킷 데이터 제어 채널을 각각 부호화 및 변조하는 과정과, 상기 부호화 및 변조된 출력을 서브 캐리어들에 매핑하여 전송하는 과정을 포함한다.
Diversity 패킷 데이터 제어 채널, AMC 패킷 데이터 제어 채널, OFDMA, 다이버시티, AMC

Description

직교주파수분할다중접속 방식의 무선통신 시스템에서 패킷 데이터 제어 채널의 송수신 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING/RECEIVING PACKET DATA CONTROL CHANNEL IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM USING OFDMA}
도 1은 종래의 직교주파수분할다중접속 방식의 무선통신 시스템에서 하나의 프레임이 구성되어 전송되는 일예를 나타내는 도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 직교주파수분할다중접속 방식의 무선통신 시스템에서 하나의 프레임이 구성되어 전송되는 일예를 나타내는 도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국 송신기의 블록 구성도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국 송신 동작을 설명하기 위한 흐름도,
도 5 는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 수신기의 블록 구성도,
도 6은 상기 본 발명에 따른 단말 수신 동작을 설명하기 위한 흐름도.
본 발명은 무선통신 시스템에 관한 것으로, 특히 직교주파수분할다중접속 (OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 "OFDMA"이라 칭함) 방식의 무선통신 시스템에서 패킷 데이터 제어 채널의 송수신 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 무선 통신 시스템의 대표적인 시스템으로 셀룰라 통신 방식을 이용하는 이동통신 시스템이 대표적이다. 이러한 이동통신 시스템은 다수의 사용자들과 동시에 통신하기 위해서 다중 접속 방식을 사용하고 있다. 상기 다중 접속 방식은 시분할 다중 접속(TDMA) 방식과, 코드 분할 다중 접속(CDMA), 주파수 분할 다중 접속(FDMA) 방식이 대표적으로 사용되고 있다. 이 중에서, 상기 코드 분할 다중 접속 방식의 이동통신 시스템은 기술의 비약적인 발전에 따라 음성 통신을 주로 제공하는 시스템에서 고속의 패킷 데이터를 전송할 수 있는 형태로 발전하고 있다.
그러나, 최근에 상기 코드 분할 다중 접속 방식에서 사용하는 자원인 코드의 사용 한계를 극복하기 위해서 직교주파수분할다중접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'라 칭함) 방식이 대두되고 있다.
상기 OFDM 시스템은 멀티-캐리어(Multi-Carrier)를 사용하여 데이터를 전송하는 방식으로서, 직렬로 입력되는 심벌(Symbol)열을 병렬 변환하여 이들 각각을 상호 직교성을 갖는 다수의 서브 캐리어(sub-carrier)들, 즉 다수의 서브 캐리어 채널(sub-carrier channel)들로 변조하여 전송하는 멀티캐리어 변조(MCM : Multi Carrier Modulation) 방식의 일종이다.
이와 같은 멀티캐리어 변조 방식을 적용하는 시스템은 1950년대 후반 군용 HF(High Frequency) radio에 처음 적용되었으며, 다수의 직교하는 서브 캐리어를 중첩시키는 OFDM 방식은 1970년대부터 발전하기 시작하였으나, 멀티 캐리어들간의 직교 변조의 구현이 난이한 문제였었기 때문에 실제 시스템 적용에 한계가 있었다. 그러나 1971년 Weinstein 등이 상기 OFDM 방식을 사용하는 변복조는 DFT(Discrete Fourier Transform)를 이용하여 효율적으로 처리가 가능함을 발표하면서 OFDM 방식에 대한 기술개발이 급속히 발전했다. 또한 보호구간(guard interval)을 사용하고, 보호구간에 순환 전치(cyclic prefix, CP) 심볼의 삽입 방식이 알려지면서 다중경로 및 지연 확산(delay spread)에 대한 시스템의 부정적 영향을 더욱 감소시키게 되었다.
이러한 기술적 발전에 힘입어 OFDM 방식 기술은 디지털 오디오 방송(Digital Audio Broadcasting : DAB)과 디지털 텔레비젼, 무선 근거리 통신망(WLAN : Wireless Local Area Network) 그리고 무선 비동기 전송 모드(WATM : Wireless Asynchronous Transfer Mode) 등의 디지털 전송 기술에 광범위하게 적용되어지고 있다. 즉, 하드웨어적인 복잡도(Complexity)로 인하여 널리 사용되지 못하다가 최근 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transform， 이하 "FFT"라 칭하기로 한다)과 역 고속 푸리에 변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform, 이하 "IFFT"라 칭하기로 한다)을 포함한 각종 디지털 신호 처리 기술이 발전함으로써 실현 가능해 졌다. 상기 OFDM 방식은 종래의 주파수 분할 다중(FDM : Frequency Division Multiplexing) 방식과 비슷하나 무엇보다도 다수개의 서브 캐리어들간의 직교성(Orthogonality)을 유지하여 전송함으로써 고속 데이터 전송시 최적의 전송 효율을 얻을 수 있는 특징을 가진다. 또한, OFDM 방식은 주파수 사용 효율이 좋고 다중 경로 페이딩(multi-path fading)에 강한 특성이 있어 고속 데이터 전송시 최적의 전 송 효율을 얻을 수 있다는 특징을 가진다. 뿐만 아니라 주파수 스펙트럼을 중첩하여 사용하므로 주파수 사용이 효율적이고, 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading)에 강하고, 다중경로 페이딩에 강하며, 보호구간을 이용하여 심벌간 간섭(Inter Symbol Interference, ISI) 영향을 줄일 수 있고, 하드웨어적으로 등화기 구조를 간단하게 설계하는 것이 가능하며, 임펄스(impulse)성 잡음에 강하다는 장점을 가지고 있어서 통신시스템 구조에 적극 활용되고 있는 추세에 있다.
한편, 무선 통신에서 고속, 고품질의 데이터 서비스를 저해하는 요인은 대체적으로 채널 환경에 기인한다. 상기 무선 통신에서 채널 환경은 백색 가우시안 잡음(AWGN : Additive White Gaussian Noise) 외에도 페이딩(fading) 현상으로 인하여 발생되는 수신 신호의 전력 변화, 쉐도우잉(Shadowing), 단말기의 이동 및 빈번한 속도 변화에 따른 도플러(doppler) 효과, 타 사용자 및 다중 경로(multipath) 신호에 의한 간섭 등으로 인해 자주 변하게 된다. 따라서, 무선 통신에서 고속, 고품질의 데이터 서비스를 지원하기 위해서는 상기 저해 요인을 효과적으로 극복하는 것이 필요하다. 통상의 OFDM 시스템에서 페이딩 현상을 극복하기 위해서 사용되는 전송 방식 및 기술은 다음과 같이 크게 두 가지로 분류할 수 있다. 첫째, 적응적 변조 및 코딩(Adaptive Modulation and Coding, 이하 "AMC"라 칭하기로 한다) 방식이고, 둘째, 다이버시티(Diversity) 방식이다.
그러면 먼저 첫 번째 방식인 AMC 방식에 대해서 설명하기로 한다.
상기 AMC 방식은 하향 링크(downlink)의 채널 변화에 따라 변조 방식과 코딩 방식을 적응적으로(Adaptive) 조정하는 방식이다. 상기 하향 링크의 채널 품질 정 보(Channel Quality Information, CQI)는 대개 단말기에서 수신 신호의 신호대 잡음비(Signal to Noise Ratio, SNR)를 측정하여 검출할 수 있다. 즉, 단말기는 상기 하향 링크의 채널 품질 정보를 상향 링크(uplink)를 통해 기지국으로 피드백(feedback)한다. 상기 기지국은 상기 단말기로부터 피드백되는 상기 하향 링크의 채널 품질 정보를 가지고 상기 하향 링크의 채널 상태를 추정한다. 그리고 기지국은 상기 추정된 채널 상태에 상응하게 변조 방식 및 코딩 방식을 조정하게 되는 것이다. 상기 AMC 기술을 사용할 경우, 일반적으로 채널의 상태가 비교적 양호할 경우에는 고차 변조방식과 고 부호율을 적용하고, 반대로 채널의 상태가 비교적 열악한 경우에는 저차 변조방식과 저 부호율을 적용한다. 이와 같이 AMC 방식은 고속전력제어에 의존하던 기존방식에 비해, 채널의 시변 특성에 대한 적응 능력을 높임으로써 시스템의 평균 성능을 향상시켜주게 된다.
두 번째로 다이버시티 기술에 대해 설명한다.
상기 다이버시트 기술은 공통 제어 채널 등과 같이 특정 사용자의 채널 환경에 맞추어 적응해서는 안되는 트래픽, 혹은 실시간 트래픽과 같이 지연에 민감한 트래픽에 적합한 방식이다.
일반적으로 무선 채널은 시간 축에서도 다양하게 변화하며, 주파수 영역에서 또한 일부 영역에서는 채널이 좋고 일부 영역에서는 채널이 나쁘고 하는 현상이 반복된다. 이러한 채널 환경에서 특정 사용자의 채널에 적응하여 데이터를 전송할 수 없는 경우에는, 전송되는 데이터가 수신하는 각 단말의 입장에서 보면 때로는 채널이 좋은 상태에서 수신되기도 하고, 때로는 채널이 좋지 않은 상태에서 수신되기도 하는 현상은 피할 수가 없다. 이러한 환경 또는 트래픽에 사용하기에 적합한 기술이 다이버시티 기술이다. 다이버시티 기술이란, 전송되는 데이터들이 최대한 좋은 채널과 나쁜 채널을 골고루 겪도록 하는 것을 목적으로 한다. 그 이유는 특정 데이터 전송 예를 들어, 특정 하나의 데이터 패킷이 채널이 안좋은 상태에서 수신되면 패킷이 성공적으로 복조되기 어려울 것이므로, 수신 성능 입장에서 보면 하나의 패킷에 포함된 변조 심볼들이 나쁜 채널들을 겪는 심볼들도 존재하고 좋은 채널을 겪는 심볼들도 존재하면, 상기 좋은 채널을 겪은 심볼들을 이용해 패킷 복조가 가능할 수 있기 때문이다.
도 1은 종래의 OFDM 방식의 무선통신 시스템에서 하나의 프레임의 구성을 나타내는 도면이다. 상기 도 1을 참조하면, 가로축은 시간축을 나타내고, 세로축은 주파수축을 나타낸다. 참조 부호 110은 상기 시스템의 대역(bandwidth)을 나타낸다. 상술한 바와 같이 상기 시스템 대역은 복수 개의 서브 캐리어(130) 들로 구성됨을 알 수 있다. 상기 각 서브 캐리어(130)는 시간축 상에서 하나 또는 복수 개의 OFDM 심볼들로 이루어진다. 참조 부호 120은 여러 OFDM 심볼들이 묶여서 하나의 프레임이 구성됨을 나타낸다.
OFDM 시스템에서는 시스템 자원이 주파수 영역과 시간 영역의 2 차원적으로 구성된다. 즉, 시간 축에서 하나의 물리 채널이 전송되는 단위를 프레임(이하 패킷 전송 구간이라는 용어와 혼용하여 사용함.)이라고 할 때, 통상적으로 상기 프레임은 복수 개의 OFDM 심볼로 구성되며 상기 각 OFDM 심볼을 주파수축 상에서 복수 개의 서브 캐리어로 구성되기 때문에 하나의 프레임 내에 정의되는 자원을 시간축 상에서 복수 개의 OFDM 심볼, 주파수축 상에서 복수 개의 서브 캐리어 등 2 차원적인 자원의 형태를 가지게 된다. 상기 2 차원적인 자원에서 최소 단위, 즉 하나의 OFDM 심볼에서 하나의 서브 캐리어를 일반적으로 시주파수 자원(time-frequency bin, 이하 "TF bin"이라 칭함)라 하며 이는 실제 물리 채널 전송 시 하나의 변조된 심볼이 전송되는 단위이다.
참조 부호 140은 DL MAP(Downlink MAP) 전송 구간을 나타낸다. 상기 DL MAP(140)은 상기 프레임 동안 전송되는 사용자 데이터들에 대한 제어 정보가 전송되는 것으로 이하 패킷 데이터 제어 채널이라는 말과 동일한 의미를 갖는다. 상기 도 1에 나타낸 바와 같이 DL MAP(140)은 다이버시티 모드로 전송되고 있음을 알 수 있다. 상기에서 다이버시티 전송 모드는 특정 채널을 전송함에 있어 상기 채널을 구성하는 서브 캐리어들이 전 대역에 흩어 뿌려진(scattered) 형태로 구성됨을 나타낸다. 상기 서브 캐리어들은 그 특정 위치들이 어디어디인지는 기지국과 단말간에 서로 약속되어 있다.
상기 DL MAP을 전송하는데 있어 다이버시티 전송 모드를 사용하는 이유는 상기 다이버시티 전송 모드로부터 주파수 다이버시티 이득을 얻기 위해서이다. 참조 부호 150은 사용자 데이터 전송 구간으로써 사용자 데이터가 다이버시티 전송(Transmission) 모드로 전송되는 구간을 가리킨다. 참조 부호 160은 사용자 데이터 전송 구간으로써 사용자 데이터가 AMC 전송 모드로 전송되는 구간을 가리킨다. 상기 AMC 전송 모드란, 특정 채널을 전송함에 있어 상기 채널을 구성하는 서브 캐리어들이 서로 뭉쳐져 있는(Localized) 형태로 구성되는 전송 모드를 의미한다. 상기 AMC 전송 모드는 데이터 송신기가 사용자 데이터를 전송함에 있어 주파수 영역에서 채널이 좋은 대역을 선택적으로 골라서 전송할 때 이득을 취할 수 있는 전송 모드를 의미한다. 참조 부호 161-166은 상술한 AMC 전송 방식으로 각기 서로 다른 사용자에게 데이터가 전송되고 있음을 나타낸다.
상술한 바와 같이 종래의 직교주파수다중접속 방식의 무선통신 시스템에서는 DL MAP(140), 즉 패킷 데이터 제어 정보를 다이버시티 전송 모드를 통해 전송한다. 상기 다이버시티 전송 모드는 송신기에서 무선 채널 환경을 잘 모를 때 다이버시티 이득을 얻을 수 있어 성능 향상을 기대할 수 있다. 그러나, 송신기에서 무선 채널 환경을 잘 알고 있을 때, 채널이 좋은 대역을 각 사용자에게 골라서 할당할 수 있는 환경 즉, AMC 전송 모드로 전송해야 하는 환경에서 상기 다이버시티 전송 모드를 통해 패킷 데이터 제어 정보를 전송하는 방법은 바람직하지 못하다.
따라서, 상기 패킷 데이터 제어 정보를 다이버시티 전송 모드와 AMC 전송 모드를 구분하여 전송할 필요가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 OFDM 방식의 무선통신 시스템에서 효율적인 패킷 데이터 제어 채널의 송수신 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 OFDM 방식의 무선통신 시스템에서 패킷 데이터 제어 채널을 다이버시티 전송 모드와 AMC 전송 모드를 구분하여 전송하여 자원 활용의 효율성을 높일 수 있는 패킷 데이터 제어 채널의 송수신 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명에 따른 직교주파수다중접속 방식을 사용하는 무선통신 시스템에서 패킷 데이터 제어 채널 송신 방법은, 소정 프레임 동안 전송되는 사용자 데이터들에 대한 제어 정보들 중 다이버시티 형태로 전송할 패킷 데이터 제어 채널과 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 형태로 전송할 패킷 데이터 제어 채널을 구분하는 과정과, 상기 구분된 다이버시티 형태로 전송할 패킷 데이터 제어 채널과 AMC 형태로 전송할 패킷 데이터 제어 채널을 각각 부호화 및 변조하는 과정과, 상기 부호화 및 변조된 출력을 서브 캐리어들에 매핑하여 전송하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명에 따른 직교주파수다중접속 방식을 사용하는 무선통신 시스템에서 패킷 데이터 제어 채널 송신 장치는, 소정 프레임 동안 전송되는 사용자 데이터들에 대한 제어 정보들 중 다이버시티 형태로 전송할 패킷 데이터 제어 채널과 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 형태로 전송할 패킷 데이터 제어 채널을 구분하는 제어부와, 상기 구분된 다이버시티 형태로 전송할 패킷 데이터 제어 채널과 AMC 형태로 전송할 패킷 데이터 제어 채널을 각각 부호화하는 부호화기들과, 상기 구분된 다이버시티 형태로 전송할 패킷 데이터 제어 채널과 AMC 형태로 전송할 패킷 데이터 제어 채널을 각각 변조하는 변조기들과, 상기 제어부의 제어하에, 상기 부호화 및 변조된 출력을 서브 캐리어들에 매핑하는 서브 캐리어 매퍼를 포함한다.
또한 본 발명에 따른 직교주파수다중접속 방식을 사용하는 무선통신 시스템에서 패킷 데이터 제어 채널 수신 방법은, 송신측으로부터 전송된 신호를 수신하여 CP(Cyclic Prefix)를 제거하여 출력하는 과정과, 상기 CP 제거된 출력을 FFT(Fast Fourier Transform) 변환하여 출력하는 과정과, 상기 FFT 변환된 출력을 다이버시티 및 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 형태로 구분되어 전송된 패킷 데이터 제어 채널에 해당하는 서브 캐리어들을 모아서 출력하는 과정과, 상기 패킷 데이터 제어 채널을 복조하여 출력하는 과정과, 상기 복조된 패킷 데이터 제어 채널을 복호화하여 패킷 데이터 제어 정보를 출력하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명에 따른 직교주파수다중접속 방식을 사용하는 무선통신 시스템에서 패킷 데이터 제어 채널 수신 장치는, 송신측으로부터 전송된 신호를 수신하여 CP(Cyclic Prefix)를 제거하여 출력하는 CP 제거기와, 상기 CP 제거된 출력을 FFT(Fast Fourier Transform) 변환하여 출력하는 고속 퓨리에 변환기와, 상기 FFT 변환된 출력을 다이버시티 및 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 형태로 구분되어 전송된 패킷 데이터 제어 채널에 해당하는 서브 캐리어들을 모아서 출력하는 서브 캐리어 선택기와, 상기 패킷 데이터 제어 채널을 복조하여 출력하는 복조기와, 상기 복조기의 출력을 복호화하여 패킷 데이터 제어 정보를 출력하는 복호화기를 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명에서는 패킷 데이터 제어 채널 정보를 두 가지 종류, 즉, 다이버시티 형태로 전송할 패킷 데이터 제어 정보와 AMC 형태로 전송할 패킷 데이터 제어 정보로 구분하여 전송하는 방식을 제안한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 패킷 데이터 제어 채널(DL MAP)이 구성되어 하나의 프레임을 이루는 일례를 보여 주는 도면이다. 상기 도 2를 참조하면, 가로 축은 시간 축을 나타내고, 세로 축은 주파수 축을 나타낸다. 참조 부호 210은 직교주파수분할다중접속 방식의 무선통신 시스템에서의 대역을 나타낸다. 상기 시스템 대역(210)은 복수 개의 서브 캐리어(230)들로 구성됨을 알 수 있다. 상기 서브 캐리어(230)는 시간 축 상에서 하나 또는 복수 개의 OFDM 심볼들로 이루어진다. 참조 부호 220은 여러 OFDM 심볼들이 묶여서 하나의 프레임이 구성되고 있음을 보여 준다. 참조 부호 240은 DL MAP 1(Downlink MAP 또는 패킷 데이터 제어 채널)(270)의 전송 구간을 나타낸다. 상기 DL MAP 1(270)이란, 상기 프레임 동안 전송되는 사용자 데이터들에 대한 제어 정보들 중 다이버시티 전송 모드로 전송되는 패킷 데이터 제어 채널을 나타낸다. 상기 다이버시티 전송 모드란, 특정 채널을 전송함에 있어 상기 채널을 구성하는 서브 캐리어들이 전 대역에 흩어 뿌려진(scattered) 형태로 구성되는 전송 모드를 가리킨다. 참조 부호 250은 사용자 데이터 전송 구간으로써 사용자 데이터가 다이버시티 전송 모드로 전송되는 구간을 가리킨다.
DL MAP(240)에 DL MAP 1(270)을 매핑할 때, 소정 프레임 동안 전송되는 사용자 데이터들에 대한 제어 정보들 중 다이버시티 형태로 전송할 패킷 데이터 제어 채널을 매핑한다.
참조 부호 260은 사용자 데이터 전송 구간으로써 사용자 데이터가 AMC 전송 모드로 전송되는 구간을 가리킨다. 상기 AMC 전송 모드란, 특정 채널을 전송함에 있어 상기 채널을 구성하는 서브 캐리어들이 서로 뭉쳐져 있는(Localized) 형태로 구성되는 전송 모드를 말한다. 상기 AMC 전송 모드는 데이터 송신기가 사용자 데이터를 전송함에 있어 주파수 영역에서 채널이 좋은 대역을 선택적으로 골라서 전송할 때 이득을 취할 수 있는 전송 방식이다. 참조 부호 261-266은 상술한 AMC 전송 방식으로 각기 서로 다른 사용자에게 데이터가 전송되고 있음을 나타낸다. 상기 참조 부호 261-266을 보면, 각 AMC 채널 즉, 연속적인 서브캐리어들로 구성된 하나의 블록에는 DL MAP 2(280)가 포함되어 있음을 알 수 있다. 상기 DL MAP 2(280)는 AMC 전송(260) 블록에 전송되는 사용자 데이터에 대한 패킷 데이터 제어 정보를 나타낸다. 상기 DL MAP 2(280)는 본 발명에서 제안하는 바에 따라 AMC 형태로 전송되는 패킷 데이터 제어 정보를 나타낸다.
상기 AMC 전송 블록(260)에 상기 DL MAP 2(280)를 매핑할 때, 적어도 하나 이상의 서브 캐리어들로 구성되는 AMC 서브밴드들에서 소정 심볼들을 천공하여 소정 프레임 동안 전송되는 사용자 데이터들에 대한 제어 정보들 중 AMC 형태로 전송할 패킷 데이터 제어 채널을 매핑한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국 송신기의 블록 구성도를 나타내는 도면이다. 상기 도 3을 참조하면, 제어부(310)는 스케쥴러(도면에 기재되지 않음)에 의해서 스케쥴링 정보를 수신한다.
상기 스케쥴러는 매 전송 구간마다 어느 단말에게 데이터를 전송할지, 어느 정도의 자원을 활용해서 상기 데이터를 전송할지, 상기 데이터 전송을 어떠한 형태(다이버시티 혹은 AMC 형태)로 할지 등을 결정하고, 이와 같은 정보들을 통상 스케쥴링 정보라고 칭한다. 하기 <표 1>은 상기 스케쥴링 정보의 예를 나타낸다. 하기 <표 1>을 참조하면, 단말 식별자란, 기지국과 단말 사이에 미리 약속한 단말에 대한 식별자를 나타내는 것으로, 이번 전송 구간 동안 전송되는 데이터가 어느 사용자에게 전송되는 것인지를 나타낸다. 데이터 블록 크기란, 이번 전송 구간 동안 전송되는 데이터의 크기(비트 수)를 나타낸다. 전송 모드란, 이번 전송 구간 동안 사용되는 전송 형태가 다이버시티 전송인지, AMC 전송 인지를 나타낸다. MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨이란, 이번 데이터 전송에서 사용되는 변조 방식 및 코딩 방식에 대한 정보를 나타낸다. 사용되는 자원이란, 이번 전송 구간에서 데이터 전송에 사용되는 시간 및 서브 캐리어 자원을 나타낸다. 하기 <표 1>은 스케쥴링 정보의 일례이므로, 시스템 구성에 따라 하기 <표 1>에 나타난 정보 이외에 추가적인 정보가 있을 수 있음에 유의해야 한다.
스케쥴링 정보 비트 수
단말 식별자 12
데이터 블록 크기 10
전송 모드(다이버시티/AMC) 1
MCS level 2
사용되는 자원 5
상기 제어부(310)는 상기 스케쥴링 정보를 통해서 패킷 데이터 제어 정보를 다이버시티 형태로 전송될 패킷 데이터 제어 정보와 AMC 형태로 전송될 패킷 데이터 제어 정보로 구분한다. 상기 다이버시티 형태로 전송될 패킷 데이터 제어 정보는 제1 채널 부호화기(320)와 제1 변조기(330)에 입력된다. 상기 제1 채널 부호화기(320)와 제1 변조기(330)는 부호화 과정과 변조 과정을 거친 후 서브캐리어 매퍼(sub-carrier mapper)(360)로 입력된다.
상기 AMC 형태로 전송될 패킷 데이터 제어 정보는 제2 채널 부호화기(340)와 제2 변조기(350)로 입력된다. 상기 제2 채널 부호화기(340)와 제2 변조기(350)는 부호화 과정과 변조 과정을 거친 후 서브캐리어 매퍼(360)로 입력된다.
상기 서브 캐리어 매퍼(360)는 상기 제어부(310)의 제어하에, 상기 제1 변조기(330)와 제2 변조기(350)의 출력인 변조 심볼들을 시간 및 주파수 영역의 2 차원 상에서 서브 캐리어에 매핑시킨다. 상기에서 매핑 방법은 상기 제1 변조기(330)의 출력은 상기 도 2 의 DL MAP 1(270)의 형태가 되도록 하고, 상기 제2 변조기(350)의 출력은 상기 도 2 의 DL MAP 2(280)의 형태가 되도록 한다. 상기 서브 캐리어 매퍼(360)의 출력은 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform, ITTF)(370)에서 IFFT 과정을 거쳐 CP(Cyclic Prefix) 추가기(380)에서 CP가 더해진 후 수신측으로 전송된다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 직교주파수다중접속 방식의 무선통신 시스템의 송신기의 송신 동작을 설명하기 위한 도면이다. 상기 도 4를 참조하면, 상기 제어부(310)는 401 단계에서 스케쥴러로부터 이번 패킷 전송 구간, 즉 프레임에 대한 스케쥴링 정보를 수신한다. 상기 제어부(310)는 403 단계에서 상기 스케쥴링 정보를 이용하여 패킷 데이터 제어 정보를 다이버시티 형태로 보낼 패킷 데이터 제어 정보와 AMC 형태로 보낼 패킷 데이터 제어 정보로 구분한다. 상기 제어부(310)는 405 단계에서 상기 다이버시티 형태로 보낼 패킷 데이터 제어 정보와 AMC 형태로 보낼 패킷 데이터 제어 정보를 소정의 채널 부호기(320, 340) 및 변조기(330, 350)에 각각 입력시킨다. 상기 채널 부호기(320, 340) 및 변조기(330, 350)는 부호화 과정 및 변조 과정을 거친 후 서브 캐리어 매퍼(360)로 입력된다. 상기 제어부(310)는 407 단계에서 서브 캐리어 매퍼(360)를 제어하여 복수 개의 변조기(330, 350)의 출력이 각각이 다이버시티 형태 및 AMC 형태로 각각 전송될 수 있도록 제어한다. 즉, 제어부(310)는 서브 캐리어 매퍼(360)를 제어하여 다이버시티 형태로 보낼 패킷 데이터 제어 정보가 상기 도 2 의 DL MAP 1(270)의 형태가 되도록 제어하고, 상기 AMC 형태로 보낼 패킷 데이터 제어 정보가 상기 도 2 의 DL MAP 2(280)의 형태가 되도록 제어한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 단말 수신기의 블록 구성도를 나타낸 도이다. 상기 도 5를 참조하면, 송신기는 먼저 CP 제거기(510)에서 송신측으로부터 전송된 신호를 수신한다. 상기 CP 제거기(510)는 전송된 신호에서 CP를 제거하여 FFT(520)으로 입력시킨다. 상기 FFT(520)는 FFT 과정을 수행한 후, 서브 캐리어 선택기(sub-carrier selector)(530)로 입력시킨다. 상기 서브 캐리어 선택기(530)는 도 2와 같이 구성되어 있는 패킷 데이터 제어 채널에 해당하는 서브 캐리어들을 모아 복조기(540)에 입력시킨다. 상기 복조기(540)는 패킷 데이터 제어 채널 복조기(541)와 패킷 데이터 채널 복조기(542)로 구성된다. 상기 패킷 데이터 제어 채널 복조기(541)는 패킷 데이터 제어 채널을 복조하고, 상기 패킷 데이터 채널 복조기(542)는 데이터를 복조한다. 상기 복조기(540)에서 소정의 복조 과정을 거친 후, 그 출력을 채널 복호화기(550)에 입력시킨다. 상기 복조기(540)의 복조 과정은 하기 도 6의 복조기(540)의 동작을 설명하면서 상세하게 설명하기로 한다. 상기 채널 복호화기(550)는 소정의 채널 복호 과정을 거쳐 패킷 데이터 제어 정보를 출력한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 단말 수신 동작을 설명하기 위한 도면이다.상기 도 6을 참조하면, 수신기는 601 단계에서 다이버시티 및 AMC 형태로 구분되어 전송된 패킷 데이터 제어 채널들을 수신한다. 603 단계에서 패킷 데이터 제어 채널 복조기(540)는 수신된 패킷 데이터 제어 채널들을 복조한다.
상기 과정에 따라 제어 채널을 복조한 후, 단말은 605 단계에서 데이터 채널 복조가 필요한가를 검사한다. 즉, 기지국이 이번 데이터 전송구간동안 자신에게 데이터를 전송하였는지 아닌 지를 검사하는 것이다. 이와 같은 검사결과, 자신에게 데이터가 전송되지 않은 경우 단말은 다음 데이터 전송 구간으로 넘어간다. 그러나, 만약 상기 605 단계에서 자신에게 데이터가 전송되었다고 검사되면, 즉, 데이터 채널의 복조가 필요한 경우 단말은 607 단계에서 패킷 데이터 제어 채널로부터 데이터 채널에 필요한 정보를 얻고 이를 패킷 데이터 채널 복조기(542)로 전달한다. 상기 패킷 데이터 채널 복조기(542)는 상기 패킷 데이터 제어 채널 복조기(541)의 출력을 입력받아 데이터 채널을 복조하여 데이터를 출력한다. 이와 같이 복조된 데이터는 다이버시티 모드 또는 AMC 모드를 통해 전송된 패킷 데이터가 된다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허 청구의 범위뿐만 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같은 본 발명은 직교주파수다중접속 방식의 무선통신 시스템에서 패킷 데이터 제어 채널을 효율적으로 송수신할 수 있다.
또한, 본 발명은 직교주파수다중접속 방식의 무선통신 시스템에서 패킷 데이터 제어 채널을 다이버시티 전송 모드와 AMC 전송 모드를 구분하여 전송함으로써 자원 활용의 효율성을 높일 수 있다.
또한, 직교주파수분할다중 방식의 무선통신 시스템에서 본 발명에서 제안하는 패킷 데이터 제어 채널 송수신 장치 및 방법을 이용하여 시스템 용량을 극대화하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 직교주파수분할다중 방식의 무선통신 시스템에서 본 발명에서 제안하는 패킷 데이터 제어 채널 송수신 장치 및 방법을 이용하여 신뢰성있는 패킷 데이터 제어 채널을 송수신할 수 있다.

Claims (16)

  1. 직교주파수다중접속 방식을 사용하는 무선통신 시스템에서 패킷 데이터 제어 채널 송신 방법에 있어서,
    소정 프레임 동안 전송되는 사용자 데이터들에 대한 제어 정보들 중 다이버시티 형태로 전송할 패킷 데이터 제어 채널과 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 형태로 전송할 패킷 데이터 제어 채널을 구분하는 과정과,
    상기 구분된 다이버시티 형태로 전송할 패킷 데이터 제어 채널과 AMC 형태로 전송할 패킷 데이터 제어 채널을 각각 부호화 및 변조하는 과정과,
    상기 부호화 및 변조된 출력을 서브 캐리어들에 매핑하여 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 패킷 데이터 제어 채널 송신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 매핑하는 과정은,
    다운링크 맵(DL MAP) 전송 구간에 소정 프레임 동안 전송되는 사용자 데이터들에 대한 제어 정보들 중 상기 다이버시티 형태로 전송할 패킷 데이터 제어 채널을 매핑하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 패킷 데이터 제어 채널 송신 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 매핑하는 과정은,
    AMC 전송 구간에 적어도 하나 이상의 서브 캐리어들로 구성되는 AMC 서브밴드들에서 소정 심볼들을 천공하여 소정 프레임 동안 전송되는 사용자 데이터들에 대한 제어 정보들 중 상기 AMC 형태로 전송할 패킷 데이터 제어 채널을 매핑하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 패킷 데이터 제어 채널 송신 방법.
  4. 직교주파수다중접속 방식을 사용하는 무선통신 시스템에서 패킷 데이터 제어 채널 송신 장치에 있어서,
    소정 프레임 동안 전송되는 사용자 데이터들에 대한 제어 정보들 중 다이버시티 형태로 전송할 패킷 데이터 제어 채널과 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 형태로 전송할 패킷 데이터 제어 채널을 구분하는 제어부와,
    상기 구분된 다이버시티 형태로 전송할 패킷 데이터 제어 채널과 AMC 형태로 전송할 패킷 데이터 제어 채널을 각각 부호화하는 부호화기들과,
    상기 구분된 다이버시티 형태로 전송할 패킷 데이터 제어 채널과 AMC 형태로 전송할 패킷 데이터 제어 채널을 각각 변조하는 변조기들과,
    상기 제어부의 제어하에, 상기 부호화 및 변조된 출력을 서브 캐리어들에 매핑하는 서브 캐리어 매퍼를 포함함을 특징으로 하는 패킷 데이터 제어 채널 송신 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 서브 캐리어 매퍼는,
    다운링크 맵(DL MAP) 전송 구간에 소정 프레임 동안 전송되는 사용자 데이터들에 대한 제어 정보들 중 상기 다이버시티 형태로 전송할 패킷 데이터 제어 채널을 매핑함을 특징으로 하는 직교주파수다중접속 방식을 사용하는 무선통신 시스템에서 패킷 데이터 제어 채널 송신 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 서브 캐리어 매퍼는,
    AMC 전송 구간에 적어도 하나 이상의 서브 캐리어들로 구성되는 AMC 서브밴드들에서 소정 심볼들을 천공하여 소정 프레임 동안 전송되는 사용자 데이터들에 대한 제어 정보들 중 상기 AMC 형태로 전송할 패킷 데이터 제어 채널을 매핑함을 특징으로 하는 직교주파수다중접속 방식을 사용하는 무선통신 시스템에서 패킷 데이터 제어 채널 송신 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 부호화기들은 제1 채널 부호화기와 제2 채널 부호화기를 포함함을 특징으로 하는 패킷 데이터 제어 채널 송신 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 패킷 데이터 제어 정보는 상기 다이버시티 형태로 전송되고 상기 제1 채널 부호화기로 입력되며, 상기 다이버시티 형태로 전송될 상기 패킷 데이터 제어 정보는 상기 제1 채널 부호화기에서 부호화 과정이 수행됨을 특징으로 하는 패킷 데이터 제어 채널 송신 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 패킷 데이터 제어 정보는 상기 다이버시티 형태로 전송되고 상기 제2 채널 부호화기로 입력되며, 상기 다이버시티 형태로 전송될 상기 패킷 데이터 제어 정보는 상기 제2 채널 부호화기에서 부호화 과정이 수행됨을 특징으로 하는 패킷 데이터 제어 채널 송신 장치.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 변조기들은 제1 변조기와 제2 변조기를 포함함을 특징으로 하는 패킷 데이터 제어 채널 송신 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 패킷 데이터 제어 정보는 상기 다이버시티 형태로 전송되고 상기 제1 변조기로 입력되며, 상기 다이버시티 형태로 전송될 상기 패킷 데이터 제어 정보는 상기 제1 변조기에서 변조 과정이 수행됨을 특징으로 하는 패킷 데이터 제어 채널 송신 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 패킷 데이터 제어 정보는 상기 다이버시티 형태로 전송되고 상기 제2 변조기로 입력되며, 상기 다이버시티 형태로 전송될 상기 패킷 데이터 제어 정보는 상기 제2 변조기에서 변조 과정이 수행됨을 특징으로 하는 패킷 데이터 제어 채널 송신 장치.
  13. 직교주파수다중접속 방식을 사용하는 무선통신 시스템에서 패킷 데이터 제어 채널 수신 방법에 있어서,
    송신측으로부터 전송된 신호를 수신하여 CP(Cyclic Prefix)를 제거하여 출력하는 과정과,
    상기 CP 제거된 출력을 FFT(Fast Fourier Transform) 변환하여 출력하는 과정과,
    상기 FFT 변환된 출력을 다이버시티 및 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 형태로 구분되어 전송된 패킷 데이터 제어 채널에 해당하는 서브 캐리어들을 모아서 출력하는 과정과,
    상기 패킷 데이터 제어 채널을 복조하여 출력하는 과정과,
    상기 복조된 패킷 데이터 제어 채널을 복호화하여 패킷 데이터 제어 정보를 출력하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 패킷 데이터 제어 채널 수신 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 패킷 데이터 제어 채널을 복호화하여 패킷 데이터 제어 정보를 출력하는 과정은,
    상기 다이버시티 및 AMC 형태로 구분되어 전송된 패킷 데이터 제어 채널을 수신하는 단계와,
    상기 패킷 데이터 제어 채널을 복조하는 단계와,
    데이터 채널의 복조가 필요한가를 판단하는 단계와,
    상기 데이터 채널의 복조가 필요한 경우 상기 패킷 데이터 제어 채널로부터 데이터 채널에 필요한 정보를 얻고, 상기 정보들을 이용하여 데이터 채널을 복조하여 데이터를 출력하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 패킷 데이터 제어 채널 수신 방법.
  15. 직교주파수다중접속 방식을 사용하는 무선통신 시스템에서 패킷 데이터 제어 채널 수신 장치에 있어서,
    송신측으로부터 전송된 신호를 수신하여 CP(Cyclic Prefix)를 제거하여 출력하는 CP 제거기와,
    상기 CP 제거된 출력을 FFT(Fast Fourier Transform) 변환하여 출력하는 고속 퓨리에 변환기와,
    상기 FFT 변환된 출력을 다이버시티 및 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 형태로 구분되어 전송된 패킷 데이터 제어 채널에 해당하는 서브 캐리어들을 모아서 출력하는 서브 캐리어 선택기와,
    상기 패킷 데이터 제어 채널을 복조하여 출력하는 복조기와,
    상기 복조기의 출력을 복호화하여 패킷 데이터 제어 정보를 출력하는 복호화기를 포함함을 특징으로 하는 패킷 데이터 제어 채널 수신 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 복조기는,
    상기 다이버시티 및 AMC 형태로 구분되어 전송된 패킷 데이터 제어 채널을 수신하여 복조하는 패킷 데이터 제어 채널 복조기와,
    상기 패킷 데이터 제어 채널로부터 데이터 채널에 필요한 정보를 얻고, 상기 정보들을 이용하여 데이터 채널을 복조하여 데이터를 출력하는 패킷 데이터 채널 복조기를 더 포함함을 특징으로 하는 패킷 데이터 제어 채널 수신 장치.
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