KR101295386B1 - 전송 단위 심볼 생성 및 전송 방법 - Google Patents

Abstract

이하의 설명에서는 전송 단위 심볼 생성 및 전송 방법이 제시된다. 즉, 정보를 전송함에 있어서 동시에 전송이 이루어지는 단위로서 전송 시간 간격(Transmission Time Interval: TTI) 또는 슬롯 등의 소정 전송 단위를 기준으로 시간 및 주파수 영역에서 변조를 수행하여 전송 단위 심볼을 생성하여 전송할 수 있으며, 그 전송 방법에 있어서도 전송 시퀀스를 1 전송 단위 내의 각 심볼에 마스킹하고, 바람직하게는 이에 심볼 단위 순환이동(Circular shift)을 적용함으로써 전송 효율을 증대시킬 수 있다.

전송 단위, 전송 시간 간격, 슬롯

Description

전송 단위 심볼 생성 및 전송 방법{Method For Generating And Transmitting Symbols As Transmission Unit}

도 1은 일반적인 SC-FDM 방식 통신 시스템의 송신단 구성을 개략적으로 도시한 개략도.

도 2는 본 발명의 일 양태에 따른 전송 단위 심볼을 생성하는 방법을 설명하기 위한 순서도.

도 3은 데이터 없이 제어 신호만을 송신하는 경우 이용될 수 있는 채널 구조를 도시한 도면.

도 4는 데이터와 제어 신호가 함께 송신되는 경우 이용될 수 있는 채널 구조를 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 시퀀스 변조 방식에 따라 시간 및 주파수 방향으로 변조된 TTI 단위 심볼을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면.

도 6 및 도 7은 도 5에 도시된 바와 같이 생성된 TTI 단위 심볼에 도약(Hopping)을 적용하는 다양한 방식을 설명하기 위한 도면.

도 8은 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 직접 변조 방식에 따라 시간 및 주파수 방향으로 변조된 TTI 단위 심볼을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면.

도 9는 본 발명의 일 양태에 따른 TTI 단위 심볼 전송 방법을 설명하기 위한 순서도.

도 10은 본 발명의 일 실시형태에 따라 TTI 단위로 전송 심볼에 시간 영역 변조를 수행하여 전송하는 방식을 설명하기 위한 도면.

도 11 내지 도 14는 도 11에 도시된 바와 같은 전송 형태에 도약을 적용하는 다양한 방식을 설명하기 위한 도면.

도 15 내지 도 17은 본 발명의 일 실시형태에 따라 생성된 코히어런트(coherent) 방식 TTI 단위 심볼에 파일럿을 삽입하는 방법을 설명하기 위한 도면.

도 18 및 도 19는 본 발명의 실시형태들에 따른 코히어런트 방식 채널과 논코히어런트 방식 채널을 병합하여 이용하는 방법을 설명하기 위한 도면.

본 발명에 대한 이하의 설명은 전송 단위로 소정 전송 시퀀스를 시간 및 주파수 방향으로 변조한 심볼을 생성하는 방법 및 상술한 전송 단위로 심볼을 전송하는 방법에 대한 것이다.

3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution) 방식을 포함한 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) 방식 통신 시스템에서 송신단이 하나 이상의 전송 블록(transmission block), 즉 상위계층 전달 정보를 동시에 전송하는 시간 단위로서 전송 시간 간격(Transmission Time Interval: 이하 "TTI")을 규정하고 있으며, VoIP와 같은 소규모 패킷 데이터 전송의 경우 해당 정보를 동시에 전송하는 단위로서 상기 1 TTI 내에 포함된 슬롯(slot)이 규정되어 있다. 이러한 TTI 내에는 시간 방향으로 복수의 OFDM 심볼이 포함될 수 있으며, 현재 3GPP LTE에서는 1 TTI 내에 14개의 OFDM 심볼이 포함되며, 1 TTI에는 2개의 슬롯이 포함되는 것을 가정하고 있다.

한편, 3GPP LTE에서는 특정 정보를 하나의 OFDM 심볼 단위로 전달함을 기본으로 하고 있다. 예를 들어, 3GPP LTE 방식에서 제어 신호를 포함한 상향링크 전송 방식으로 이용되는 SC-FDM 방식에 대해 살펴보면 다음과 같다.

단말이 기지국으로 제어신호를 전송할 때, 제일 중요한 점 중 하나는 커버리지(coverage)이다. 즉, 단말이 전송하는 신호의 대역폭은 크지 않은 대신에 전력을 한곳에 집중하여 전송하는 방식이 중요하며, 또한 전송 신호의 변화폭(PAPR)도 작은 것이 바람직하다. 이를 위하여 3GPP LTE에서는 상향링크 신호 전송으로 SC-FDM(Single Carrier Frequency Division Multiplexing)을 기본으로 사용하는 것이 논의되고 있다.

도 1은 일반적인 SC-FDM 방식 통신 시스템의 송신단 구성을 개략적으로 도시한 개략도이다.

SC-FDM은 신호의 변화 량이 작도록 하여 PAPR 특성을 개선하기 위한 전송 방식으로, 같은 전력 증폭기(power amp)를 사용했을 때 더 넓은 커버리지 효과를 갖는다. 도 1에 도시된 바와 같은 SC-FDM 방식의 송신단 구성을 통해 알 수 있는 바와 같이, SC-FDM의 가장 큰 특징은 전송신호가 먼저 DFT 모듈(101)에 의해 DFT로 확산(spreading)되는 것이다. 이와 같이 확산된 신호는 IDFT 모듈, 바람직하게는 도 1에 도시된 바와 같이 IFFT 모듈(102)에 의해 OFDM 심볼 단위의 전송 신호(Tx Signal)에 매핑된다. 이에 따라 생성된 전송 신호는 전송 주파수 대역에 집중되어 송신되며, 이를 통해 생성된 신호는 단일 캐리어(single carrier)를 통해 송신되는 것과 같은 효과를 가지게 된다.

한편, 상술한 바와 같은 SC-FDM 방식 등을 이용하는 현재 3GPP LTE에서 제안되고 있는 전송 신호는 그 구조가 하나의 OFDM 심볼 단위로 정보를 전달함을 기본으로 하고 있다. 하지만 실제 소정 양의 정보를 동시에 전송하는 전송단위는 TTI 또는 슬롯인바, 이를 기준으로 하여 전송 신호를 구성함이 바람직할 수 있다.

상술한 바와 같은 관점에 따라 본 발명의 일 실시형태에서는 전송 정보를 심볼 단위가 아닌 TTI 또는 슬롯 단위로 변조하여 이를 해당 전송 단위 심볼로 생성하고, 이를 이용하여 신호를 전송하는 방법을 제공하고자 한다.

또한, 상술한 방식은 상향링크로 제어 신호를 전송하기 위한 제어채널에 적용될 수 있으며, 이를 통해 전송 신호의 균일도(PAPR/CM) 및 셀 커버리지와 함께 보다 많은 제어 정보를 동시에 전송할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태에 따른 전송 단위 심볼 생성 방법은, 통신 시스템에서 전송 단위로 소정 전송 시퀀스를 시간 및 주파수 방향으로 변조한 심볼을 생성하는 방법으로서, 상기 소정 전송 시퀀스를 시간 및 주파 수 방향 중 어느 한 방향인 제 1 방향으로 변조하여 제 1 방향 변조 시퀀스를 생성하는 단계, 및 상기 제 1 방향 변조 시퀀스를 시간 및 주파수 방향 중 다른 한 방향인 제 2 방향으로 변조하여 TTI 단위의 심볼을 생성하는 단계를 포함한다.

이때, 상기 전송 단위는 전송 시간 간격(Transmission Time Interval: TTI) 또는 상기 TTI 내의 슬롯(slot) 중 어느 하나일 수 있으며, 상기 제 1 방향으로의 변조 및 상기 제 2 방향으로의 변조는 소정 시퀀스의 확산(spreading) 및 혼합화(scrambling) 중 어느 하나일 수 있다.

또한, 상기 제 1 방향 변조는 상기 소정 전송 시퀀스를 상기 전송 단위 길이를 가지는 시간 방향 변조 시퀀스와 곱하여 수행하고, 상기 제 2 방향 변조는 상기 제 1 방향 변조 시퀀스의 각 심볼을 하나의 자원 블록 내의 서브 캐리어 수 길이를 가지는 주파수 방향 변조 시퀀스와 곱하여 수행하는 것일 수도, 이와 달리 상기 제 1 방향 변조는 상기 소정 전송 시퀀스를 하나의 자원 블록 내의 서브 캐리어 수 길이를 가지는 주파수 방향 변조 시퀀스와 곱하여 수행하고, 상기 제 2 방향 변조는 상기 전송 단위 내의 매 심볼당 상기 제 1 방향 변조 시퀀스를 TTI 길이를 가지는 시간 방향 변조 시퀀스와 곱하여 수행할 수 있다.

또한, 이와 같이 생성되는 전송 단위 심볼에 전송 단위 내의 소정 심볼마다 주파수 도약을 수행하는 단계를 더 포함할 수도 있으며, 상기 통신 시스템이 SC-FDM 방식 통신 시스템인 경우, 상기 소정 전송 시퀀스는 이종의 제어 정보가 이산 퓨리에 변화(DFT) 확산에 의해 혼합된 시퀀스일 수도 있다.

한편, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 양태에 따른, 전송 단위 전송 방법은, 소정 전송 시퀀스를 전송 단위 내의 각 심볼에 마스킹(masking)하는 단계, 및 상기 심볼에 마스킹된 시퀀스를 상기 전송 단위로 전송하는 단계를 포함한다.

이때, 상기 마스킹 단계에서, 상기 소정 전송 시퀀스에 심볼 단위 순환이동을 적용하여 마스킹을 수행하는 것이 바람직할 수 있다.

또한, 상기 소정 전송 시퀀스는 심볼 단위 시퀀스일 수도 있지만, 상술한 본 발명의 제 1 양태에 따라 전송 단위로 소정 심볼 단위 시퀀스를 시간 및 주파수 방향으로 변조한 전송 단위 심볼의 각 서브 캐리어당 시간 영역 시퀀스일 수도 있다.

또한, 본 발명의 일 실시형태에 따르면 상기 심볼에 마스킹된 시퀀스의 인덱스 및 상기 심볼에 마스킹된 시퀀스에 적용된 심볼 단위 순환이동 중 하나 이상은 제어 정보를 나타낼 수 있으며, 이 경우, 상기 전송 단위 내에 포함된 심볼 수와 상기 전송 단위 내에 포함된 심볼 수 미만의 소수와의 차이에 해당하는 수의 심볼에 파일럿을 삽입하는 단계를 포함할 수 있으며, 이때, 상기 파일럿 삽입 단계에서, 상기 파일럿은 채널 추정의 대상이 되는 영역의 중앙부에 등간격으로 삽입되는 것이 바람직할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 일 실시형태에서는 상기 전송 단위 내의 제 1 영역은 코히어런트(coherent) 검색 방식을 지원하고, 상기 TTI 내의 제 2 영역은 논코히어런트(non-coherent) 검색 방식을 지원하는 방식과 같이 이들을 혼용하여 사용할 수 있으며, 이때 상기 제 1 영역은, 상기 제 1 영역 내의 심볼에 마스킹된 시퀀스의 인덱스 및 상기 제 1 영역 내의 심볼에 마스킹된 시퀀스에 적용된 심볼 단위 순환 이동 중 하나 이상이 제어 정보를 나타내고, 상기 제 2 영역은, 상기 제 2 영역 내의 심볼에 마스킹된 시퀀스의 심볼 정보가 제어 정보를 나타낼 수 있다.

또한, 상기 전송 단위 내의 각 심볼에 마스킹된 상기 시퀀스는 코히어런트 검색 방식에 의해 검색 가능한 제어 정보를 나타낼 수 있으며, 이 경우 상기 제어 정보를 전송하는 상기 전송 단위 내의 파일럿 전송용 심볼은 데이터 송신 채널의 파일럿 전송용 심볼의 위치와 동일하게 배치될 수 있다.

또한, 상기 전송 단위 내의 각 심볼에 마스킹된 상기 시퀀스는 논코히어런트 검색 방식에 의해 검색 가능한 제어 정보를 나타낼 수 있으며, 이 경우 상기 제어 정보는 상기 시퀀스의 상기 제 1 방향 변조에 이용되는 시퀀스 및 상기 제 2 방향 변조에 이용되는 시퀀스의 조합에 의해 나타낼 수 있다.

아울러, 상기 전송 단위 내의 각 심볼에 마스킹된 상기 시퀀스는 논코히어런트 검색 방식에 의해 검색 가능한 제어 정보를 나타낼 수 있으며, 이 경우 상기 제어 정보는 상기 시퀀스의 시간 영역 또는 주파수 영역에서의 차등 변조에 의해 나타낼 수 있다.

또한, 상기 전송 단계 이전에, 상기 변조된 시퀀스를 상기 전송 단위 내의 소정 심볼마다 주파수 도약을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 일 양태에 따른 제어 신호 전송 방법은, 시스템 대역폭의 양쪽 끝 또는 어느 한쪽에 소정 수의 서브 캐리어 영역을 제어 채널용으로 할당하는 통신 시스템에서 제어 신호를 전송하는 방법으로서, 상기 제어 채널용으로 할당된 소정 수의 서브 캐리어 영역에서, 소정 전송 시퀀스를 전송 단위 내의 각 심볼에 마스킹(masking)하는 단계; 및 상기 심볼에 마스킹된 시퀀스를 전송 단위로 전송하는 단계를 포함한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.

이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. 몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시된다.

상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시형태에서는 전송 정보를 심볼 단위가 아닌 TTI 또는 슬롯 단위 등의 전송 단위로 변조하여 이를 해당 전송 단위 심볼로 생성하고, 이를 이용하여 신호를 전송하는 방법을 제공하고자 한다. 먼저, 상술한 실시형태의 일 양태로서 전송 단위 심볼을 생성하는 방법은 다음과 같다.

본 발명의 일 실시형태에 따라 전송 신호를 OFDM 심볼 단위가 아닌 TTI 또는 슬롯 등의 소정 전송 단위의 심볼로 생성할 경우, 생성되는 심볼 자체에 대해 주파수 방향뿐만 아니라 복수의 OFDM 심볼을 포함하는 하나의 전송 단위 내의 시간 방향으로 전송 신호를 변조하여 전송 신호가 추가적인 정보를 포함할 수 있도록 할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 양태에 따른 전송 단위 심볼을 생성하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

먼저, 단계 S201에서, 전송 신호를 나타내는 소정 시퀀스를 시간 방향 또는 주파수 방향 중 어느 한 방향(이하 "제 1 방향"이라 한다)으로의 변조를 수행한다. 만일, 이러한 제 1 방향 변조가 시간 영역으로의 변조인 경우 1 TTI 또는 1 슬롯 등 해당 시스템의 전송 단위 내에 포함된 OFDM 심볼 길이를 가지는 시간 방향 변조 시퀀스와의 곱을 통해 수행될 수 있으며, 제 1 방향 변조가 주파수 영역으로의 변조인 경우 종래 하나의 단위 정보를 전송하는데 이용되는 서브 캐리어의 수만큼의 길이를 가지는 주파수 방향 변조 시퀀스와의 곱을 통해 수행될 수 있다. 여기서, 시간 방향 변조 및 주파수 방향 변조는 소정 전송 시퀀스를 시간 방향 또는 주파수 방향으로 확산(spreading)하거나 혼합화(scrambling)하는 과정을 의미한다.

또한, 이용되는 제 1 방향 변조 시퀀스로는 전송 시퀀스가 CAZAC 시퀀스일 경우 이 시퀀스에 다른 영역 및 같은 영역으로 순환 이동(Circular Shift)을 적용하기 위한 지수 함수 시퀀스 등일 수 있으나, 이와 달이 임의의 변조 시퀀스가 이용될 수 있다.

이에 따라, 단계 S202에서는 제 1 방향 시퀀스를 생성한다. 즉, 제 1 방향 시퀀스는 전송 시퀀스가 시간 방향 또는 주파수 방향 중 어느 한 방향으로 변조된 시퀀스를 의미한다.

그 후, 단계 S203에서는 단계 S202에 의해 생성된 제 1 방향 시퀀스를 시간 방향 또는 주파수 방향 중 상기 제 1 방향 이외의 다른 방향(이하 "제 2 방향"이라 함)으로 변조한다. 이와 같은 제 2 방향 변조는 상술한 제 1 방향 변조와 마찬가지로 상기 단계 S202에 의해 생성된 제 1 방향 시퀀스를 1 TTI 또는 슬롯 내의 시간 영역에 포함된 OFDM 심볼 길이 또는 하나의 단위 정보 전송에 이용되는 서브 캐리어의 수만큼의 길이를 가지는 제 2 방향 변조 시퀀스와의 곱을 통해 수행될 수 있다.

이에 따라, 단계 S204에서는 TTI 또는 슬롯 등의 전송 단위의 시간 및 주파수 방향 변조 심볼이 생성되며, 이를 통해 전송 시퀀스 자체의 정보뿐만 아니라 각 영역으로의 변조 단계에서 추가적인 정보를 전송할 수 있다. 예를 들어, CAZAC 시퀀스를 전송 시퀀스로 이용하는 경우, 해당 전송 시퀀스에 서로 상이한 순환이동을 적용한 2개의 시퀀스를 각 단말마다 할당하여, 각각이 ACK/NACK 정보를 나타내도록 이용할 수 있으며, 이때 서로 상이한 순환이동은 전송 시퀀스를 전송하는 과정에서 직접 적용할 수도 있으나, 상술한 본 실시형태와 같은 전송 단위 심볼을 이용할 경우, 전송 시퀀스에 시간 영역 또는 주파수 영역 변조를 수행하는 과정에서 적용할 수도 있다.

도 2와 관련하여 상술한 본 발명의 실시형태에서 이용되는 "전송 단위"는 TTI, 슬롯 등 전송 정보를 동시에 전송하는 시간 단위를 모두 포함하는 개념이다. 이하의 설명에서는 설명의 편의를 위해 상술한 전송 단위가 TTI인 경우를 중심으로 살펴보지만, 전송 단위를 이하의 실시형태에서의 설명과 같이 TTI로 한정할 필요는 없다.

한편, 도 2와 관련하여 상술한 방식은 SC-FDM을 이용하는 상향링크로 제어 신호를 전송하기 위한 제어채널에 적용될 수 있으며, 이를 통해 전송 신호의 균일도(PAPR/CM) 및 셀 커버리지와 함께 보다 많은 제어 정보를 동시에 전송할 수 있다. 이와 관련하여 SC-FDM 방식에서 제어 신호를 전송할 때 이용되는 채널 구조에 대해 살펴본다.

상술한 SC-FDM 방식에서 제어 신호를 전송할 때 고려해야 되는 부분이 있다. 우선 제어신호를 전송할 때, 데이터가 있는지 없는지에 따라서 다음과 같이 서로 다른 채널 구조가 이용될 수 있다.

도 3은 데이터 없이 제어 신호만을 송신하는 경우 이용될 수 있는 채널 구조를 도시한 도면이다.

제어신호를 전송할 때, 같이 보낼 데이터가 없는 경우는 도 3에 도시된 바와 같이 제어신호를 시스템 대역 중 일부 영역에 주파수 분할 다중화(이하 "FDM")로 구분하여 할당되는 구조가 이용될 수 있다. 구체적으로, 데이터 송신 없이 제어 신호 송신을 위해 할당되는 제어 채널 영역은 도 3에 도시된 바와 같이 시스템 대역의 양 끝 단일 수 있다.

이와 같이 형성되는 제어 채널에 따라 제어신호만 전송하는 단말은 이 할당된 영역에 제어신호를 SC-FDM 형식으로 복조해서 전송할 수 있다. 이 할당된 영역에서 제어신호를 전송하는 방식은 할당된 영역 안에서 단말의 제어 신호 간에 FDM 혹은 코드분할다중화(이하 "CDM") 방식을 취할 수 있다.

도 4는 데이터와 제어 신호가 함께 송신되는 경우 이용될 수 있는 채널 구조를 도시한 도면이다.

데이터와 제어 신호가 함께 송신되는 경우에도 도 3과 같이 시스템 대역의 일부 대역을 FDM 방식으로 구분하여 제어 채널 송신을 위해 할당할 수도 있으나, 이 경우에는 전송 방식을 SC-FDM 방식으로 볼 수 없으며, 다중 반송파(multi-carrier) 전송 방식에 해당하게 된다. 따라서, 데이터와 제어 신호를 동시에 송신하는 경우에도 SC-FDM 방식을 유지하여 송신신호의 PAPR을 감소시키기 위해서는 데이터와 제어 신호를 함께 DFT 확산을 통해 송신하게 된다. 이때 데이터와 제어신호가 합해지는 방식은 시분할 다중화(이하 "TDM")이나 CDM 혹은 변조 기반 전송이 될 수 있으며, 도 4는 제어 신호와 데이터가 TDM 방식으로 송신되는 것을 도시하고 있다.

도 4에 도시된 바와 같은 구조에서 제어신호가 없을 경우에 커버리지를 늘리는 방식이 마찬가지로 구현될 수 있는데, 제어신호를 강인하게 보내야 할 필요가 있을 경우, 각 OFDM 심볼에 특정 제어 신호를 반복해서 넣는 방식이다. 이렇게 하면, 대략 10*log₁₀(12)= 10.8dB가량의 제어신호의 전력을 증가시킬 수 있다.

상술한 바와 같은 제어 채널 구조 중 이하의 설명에서는 본 발명의 각 실시형태에 따라 시간 및 주파수 방향 변조된 TTI 단위 심볼을 데이터 없이 제어 신호만을 송신하는 제어 채널에 적용하는 경우를 중심으로 살펴본다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같은 기본적인 제어 채널 구조에서 제어 신호의 PAPR/CM 등의 균일성에 영향을 미치지 않으면서도 보다 많은 제어 정보를 전달할 수 있는 제어 신호 전송 구조를 제안하고자 한다. 다만, 본 발명의 각 실시형태에 따라 TTI 단위 심볼을 생성 하여, 신호를 전송하는 방법은 반드시 상술한 제어 신호 전송에만 이용될 수 있는 것은 아니며, 전송 단위로서 TTI를 이용하는 임의의 시스템에 적용될 수 있다.

한편, 상술한 바와 같은 본 발명의 실시형태를 데이터 없이 제어 신호만을 송신하는 채널을 이용하여 전송하는 경우, 제어 신호 전송에 이용되는 시퀀스로서는 CAZAC 시퀀스, 구체적으로 Zadoff-Chu (ZC) CAZAC 시퀀스가 유력하다.

이하에서는 상술한 CAZAC 시퀀스에 대해 설명한다.

CAZAC 시퀀스의 종류로는 상술한 Zadoff-Chu CAZAC과 GCL CAZAC 두 종류가 많이 사용되고 있다. 이들은 서로 공액 복소수 관계에 있으며, GCL CAZAC는 Zadoff-Chu의 공액 복소수를 취함으로써 획득할 수 있다. Zadoff-Chu CAZAC은 다음과 같이 주어진다.

여기서, k는 시퀀스 인덱스를, N은 생성될 CAZAC 시퀀스의 길이를, M은 시퀀스 ID를 나타낸다.

한편, 상술한 ZC 시퀀스는 시퀀스 길이 N이 소수(prime number)일 경우 가장 많은 시퀀스가 사용가능하며, 시퀀스의 길이가 소수가 아닐 경우에는 N과 상대적인 소수 M값에 대해서만 유효하다(M은 1부터 N-1까지 가능함). 따라서 사용될 시퀀스는 길이가 되도록 소수로 되도록 만드는 것이 좋다.

현재 3GPP LTE에서 데이터 없이 제어 신호를 송신하는 경우, 도 3과 같이 제어채널을 설정하고 있는데, 기본 할당단위는 자원 블록(resource block; RB)이라고 하며, 이에 포함되는 서브 캐리어의 수는 12개이다. 기본 할당 단위가 어떻게 설정되던 간에 그 값이 소수가 아닐 경우에는 이 길이에 맞춰서 소수 길이 시퀀스를 생성하는 것이 좋으며, 현재 언급되고 있는 방안들은, N보다 긴 소수 길이로 시퀀스를 생성하고, 사용할 길이인 N만큼만 잘라서 쓰는 방식과, N보다 짧은 소수 길이로 시퀀스를 생성하고 나머지는 사용하지 않거나 0으로 채우는 방식이 있다. 또한, N이 소수가 아니더라도, 그 길이 그대로 CAZAC 시퀀스를 생성하는 방식이 있으며, 이 경우에는 생성되는 시퀀스의 수가 매우 적으나, 이와 같이 사용될 시퀀스 길이로 바로 시퀀스를 생성할 경우 시퀀스 간의 상관 특징이나, 시간/주파수 영역에서의 신호의 균일도(PAPR, 큐빅 메트릭(Cubic metric) 등)가 좋은 특징이 있다.

이하의 본 발명에 대한 상세한 설명에서는 상술한 세 가지 방식을 모두 사용할 수 있음을 가정하며, 적절한 RB 크기와 TTI 안에서의 사용하는 심볼 수에 따라서 위의 방법들 중에 선택하도록 한다.

아울러, CAZAC 시퀀스로 정보를 전달하는 방식으로는 CAZAC 인덱스를 사용하는 방식과 각 CAZAC 인덱스에 해당하는 시퀀스에 순환이동(circular shift)을 적용하여 정보를 나타내는 두 가지 방식을 생각할 수 있다. 또한, 순환이동을 적용하는 방식에는 적용되는 CAZAC 시퀀스를 직접 순환 이동하는 경우와 이를 영역(domain) 변환(예를 들어, 주파수 영역에서 지수함수를 곱하여 시간 영역 순환이동을 적용하거나, 시간 영역에서 지수함수를 곱하여 주파수 영역 순환이동을 적용하는 방식)를 이용하여 순환 이동을 적용하는 경우를 포함한다.

이러한 내용을 바탕으로, 이하에서는 도 2에 도시된 바와 같은 본 발명의 상술한 실시형태에 대한 구체적 예로서 2가지 방식(직접 변조 방식(direct modulation) 및 시퀀스 변조 방식(sequence modulation))을 설명한다.

직접 변조 방식은 전송 신호에 DFT 확산을 수행한 다음에 OFDM 변조를 수행하는 방식이다. 즉, 도 1의 DFT 확산 모듈(101)에 의한 확산 과정을 거친 후 본 발명의 상술한 실시형태에 따라 주파수 방향 변조 및 추가적인 시간 방향 변조를 수행한 후, IFFT 모듈(102)에 의해 TTI 단위 심볼을 생성하는 방식이다.

이와 달리 시퀀스 변조 방식은 서브 캐리어에 특정 시퀀스(예를 들어, CAZAC, Walsh, Hadamad, Golay, PN 등)가 실리는 것은 사용하는 방식이다. 즉, 사용된 시퀀스 자체가 정보가 되는 것이다. 이와 같은 특정 시퀀스에는 추가적으로 순환이동이 적용될 수 있다.

이하 각 방식에 대해 도면을 참조하여 구체적 예를 통해 살펴본다.

도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 시퀀스 변조 방식에 따라 시간 및 주파수 방향으로 변조된 TTI 단위 심볼을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이 각 서브 캐리어에는 예를 들어, 상술한 CAZAC, Walsh, Hadamad, Golay, PN 등의 특정전송 시퀀스가 실려 전송될 수 있다. 이때 본 실시형태에 따라 각 서브 캐리어에 실리는 시퀀스는 도 5에 도시된 바와 같이 상술 한 CAZAC, Walsh, Hadamad, Golay, PN 등의 특정전송 시퀀스(s0 내지 s13)가 1 TTI 길이를 가지는 시간 영역 변조 시퀀스(x0 내지 x13)와 곱해진 형태일 수 있다.

즉, 시간 영역으로 변조된 특정 시퀀스(s(0)x(0) 내지 s(13)x(13))가 각 서브 캐리어에 맵핑되어 전송될 수 있다.

한편, 각 서브 캐리어에 맵핑되어 전송되는 상술한 시간 영역 변조 시퀀스(s(0)x(0) 내지 s(13)x(13))는 주파수 영역 변조 시퀀스(c(k))와 곱해지는 형식으로 들어갈 수 있다. 이때, 주파수 영역 변조 시퀀스(c(k))는 전송 시퀀스(s(n))가 시간영역에서 순환 이동이 가능하도록 다음과 같은 지수 함수 형태를 가질 수 있다(n은 시간 영역 심볼 인덱스).

여기서, k는 주파수 영역 서브 캐리어 인덱스, w₀는 순환이동이 적용되는 단위 위상, S는 적용되는 순환이동 정도를 나타내는 인덱스 값일 수 있다.

따라서, 상술한 바와 같은 실시형태에 따라 최종적으로 생성되는 시간 및 주파수 영역 변조된 TTI 단위 시퀀스에서 전송 정보는 (1) c(k)의 순환이동, (2) s(n)의 전송 시퀀스, (3) x(n)의 순환이동 정보로 구분될 수 있다.

상술한 방식에 따라 TTI 단위 심볼을 생성하여 전송하는 경우 PAPR/CM 등이 전혀 왜곡되지 않고, 보다 많은 전송 정보를 전송할 수 있다. 한편, 여기에서 s(n)의 사용은 전송할 데이터 양에 따라서 달라질 수 있다. 즉, s(n)는 모든 n에 대해 서 같은 값을 가질 수도 있고(이 경우 전송 정보는 나머지 2가지 옵션으로 전달됨), 다른 값을 사용할 수 있다.

한편, 본 발명의 보다 구체적인 일 실시형태에서는 도 5과 같은 시퀀스 변조 방식에 따라 생성되는 TTI 단위 심볼에 추가적으로 주파수 도약(Frequency Hopping)을 적용하여 추가적으로 다이버시티 이득을 획득할 수 있다.

도 6 및 도 7은 도 5에 도시된 바와 같이 생성된 TTI 단위 심볼에 도약(Hopping)을 적용하는 다양한 방식을 설명하기 위한 도면이다.

도 6 및 도 7은 도 5를 통해 상술한 방식으로 생성된 TTI 단위 심볼을 도 3에 도시된 바와 같이 데이터 없이 제어신호만을 송신하는 제어 채널 구조에 적용하는 경우, 즉, 시스템 대역 한쪽 끝 또는 양쪽 끝에 제어 채널용으로 할당된 서브 캐리어 영역을 통해 제어 신호를 전송하는 경우, 소정 심볼 단위마다 전송 주파수 대역을 변경하여 주파수 영역 다이버시티 이득을 획득하도록 전송하는 구조를 도시하고 있다. 즉, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 도약을 적용하는 이유는 전파 경로에 따라서 한쪽 채널이 안 좋을 경우 도약을 통해서 다이버시티 이득을 얻기 위함이다.

구체적으로, 도 6은 매 심볼 마다 각 심볼의 주파수 대역을 변경하는 것을 도시하고 있으며, 도 7은 1 TTI를 둘로 나누어, 각 영역 내의 심볼이 서로 다른 주파수 대역을 통해 전송되도록 설정하는 구조를 도시하고 있다. 각 도면에서 해칭(hatching)부분은 제어 정보를 전송하는 위치를, 해칭이 되지 않은 부분은 제어 정보를 전송하지 않는 위치를 나타낸다. 다만, 도 6 및 도 7에서 해칭된 부분과 해 칭되지 않는 부분에, 각각 서로 다른 시퀀스를 이용하여 생성된 심볼이 전송되도록 할 수도, 동일한 시퀀스를 이용하여 생성된 심볼의 서로 다른 부분일 수도 있다.

도 8은 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 직접 변조 방식에 따라 시간 및 주파수 방향으로 변조된 TTI 단위 심볼을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

직접 변조 방식의 경우 도 5와 관련하여 설명한 시퀀스 변조 방식과 달리 전송 시퀀스가 직접 서브 캐리어에 실리는 방식이다. 이와 같이 신호를 생성하는 경우에는 생성된 신호는 도 1의 DFT 모듈(101)에 의한 확산을 거쳐야 하며, 서브 캐리어 레벨에서 마스크(mask)로 사용하는 시퀀스는 주파수 성형(spectral shaping) 형식으로 사용되게 된다.

이때, 서브 캐리어에 실리는 전송 시퀀스(s(k))를 OFDM 심볼별로 같은 값을 적용하는 경우, 서브 캐리어 방향 마스킹으로 사용되는 주파수 방향 변조 시퀀스(c(k))로부터 추가적 정보(예를 들어, 순환이동)를 얻을 수 있다. 또한, 상술한 경우와 달리 모든 OFDM 심볼의 서브 캐리어들에 서로 다른 심볼들이 적용된다면 주파수 방향 변조 시퀀스(c(k))는 단순한 혼합화 시퀀스(scrambling sequence)가 될 수 있다.

한편, 본 실시형태에 따르면 이와 같이 주파수 영역 변조된 시퀀스는 도 8에 도시된 바와 같은 TTI 단위에서의 시간 영역 변조 시퀀스(x(0) 내지 x(13))에 의해 시간 영역으로 추가적으로 변조가 이루어질 수 있다.

따라서, 도 8에 도시된 바와 같이 생성된 시간 및 주파수 방향 변조된 TTI 단위 심볼에 있어서 전송 정보는 (1) 전송 시퀀스로서의 각각의 서브캐리어 심볼(s(k)), (2) 서브 캐리어 레벨 변조 시퀀스(c(k))뿐만 아니라, (3) TTI 단위 시간 영역 변조 시퀀스(x(n))에 의해서도 전달될 수 있다.

상술한 직접 변조 방식의 경우에도 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 도약을 적용할 수 있다. 하지만 전송 시퀀스의 서브 캐리어 레벨 변조로 인하여, 각 서브 캐리어 레벨에서 정확한 채널 추정이 필요하므로, 도약을 적용하지 않거나 도 7과 같은 방식에 따라 도약을 적용하는 것이 바람직할 수 있다.

한편, 도 5 내지 도 8과 관련하여 상술한 바와 같은 TTI 단위 심볼 생성 방법에서 전송 시퀀스(s(k))는 전송하려는 특정 제어 정보를 나타낼 수 있다. 이때, 이러한 제어 정보는 ACK/NACK, CQI 등의 어느 한 제어 정보를 나타낼 수도 있지만, ACK/NACK, CQI 등의 이종 제어 정보가 DFT 확산에 의해 혼합된 제어 정보일 수도 있다. 즉, 본 발명의 구체적인 일 실시형태에서는 도 1의 DFT 확산 모듈 전단에서 이종의 제어 정보를 혼합하여 전송 시퀀스를 생성할 수도 있다.

한편, 이하에서는 본 발명의 다른 양태에 따른 TTI 단위 신호 전송 방법에 대해 설명한다.

도 9는 본 발명의 일 양태에 따른 TTI 단위 심볼 전송 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 9에 도시된 바와 같은 본 발명의 일 실시형태에 따른 TTI 단위 신호 전송 방법은 통신 시스템에서 신호를 동시에 전송하는 것은 심볼 단위가 아닌 TTI 단위인 점을 착안하여, 전송 시퀀스를 1 TTI 내에서 시간 영역 심볼에 각각 마스킹하여 송신하는 것을 특징으로 하며, 이때 전송되는 전송 시퀀스는 도 2와 관련하여 상술한 바와 같은 시간 및 주파수 방향 변조된 TTI 단위 심볼의 서브 캐리어당 시간 방향 시퀀스일 수도 있으며, 이와 달리 기존과 동일하게 임의의 심볼 단위 전송 시퀀스일 수도 있다.

우선, 단계 S901에서는 상술한 바와 같은 임의의 심볼 단위 시퀀스 또는 TTI 단위 심볼의 서브 캐리어 당 시간 방향 시퀀스(이하, 이들을 통칭하여 "입력 시퀀스"라 함)를 1 TTI 내에서 시간 영역으로의 각 OFDM 심볼 영역에 마스킹을 수행한다. 이때, 입력 시퀀스를 각 OFDM 심볼에 순차적으로 마스킹할 수도 있으나, 입력 시퀀스를 OFDM 심볼에 마스킹하는 순서에 순환이동을 적용함으로써, 추가적인 정보를 전달할 수도 있다. 이와 같이 적용되는 순환이동은 심볼 단위 순환 이동으로 각 심볼 내에서 적용되는 도 5 내지 도 8에서의 순환이동과는 서로 상이한 개념이다.

그 후, 단계 S902에서는 단계 S901에 의해 생성된 시간 영역 변조된 시퀀스를 TTI 단위로 전송한다. 이와 같은 방식에 따를 경우, 전송 시퀀스에 시간 방향 변조를 통해 추가적인 정보를 전송할 수 있다.

이하에서는 상술한 바와 같은 방식을 구체적으로 SC-FDM 방식을 이용하는 통신 시스템에서 데이터 없이 제어 신호만을 송신하는 제어 채널 구조에 적용한 예를 통해 설명한다.

도 10은 본 발명의 일 실시형태에 따라 TTI 단위로 전송 심볼에 시간 영역 변조를 수행하여 전송하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.

구체적으로, 도 10은 전송 심볼로서 CAZAC 시퀀스를 TTI 단위의 시간 영역에 서 적용하는 예로서, 각 OFDM 심볼에 정해진 자원 블록(이의 신호구조는 상관없이 한 덩어리로 봄)에 CAZAC 시퀀스를 그대로 변조하는 형태이다.

구체적으로, 3GPP LTE에서 OFDM 심볼의 구조를 고려한다면, 1 TTI 내에 총 14개의 OFDM 심볼들이 존재하므로 CAZAC 시퀀스의 길이는 N=14가 될 수 있다. 여기에서 시간 영역으로 OFDM 심볼에 각각 매핑되는 전송 시퀀스를 생성하는 방법은 CAZAC 시퀀스의 개수 확보를 위해 소수 길이 기반으로 시퀀스를 생성하여 이용하는 상술한 순환 복제(cyclic copy) 방식, 절단(truncation) 방식뿐만 아니라, N=14 길이를 그대로 사용하는 방법이 모두 가능하다. 아울러, 본 발명의 일 실시형태에서는 도 2와 관련하여 상술한 바와 같이 시간 및 주파수 방향 변조된 TTI 단위 심볼의 서브 캐리어당 시퀀스를 이용할 수 있다.

이와 같은 전송 시퀀스를 시간 영역 OFDM 심볼에 마스킹하는 경우, 도 10에 도시된 바와 같이 이들에 시간 영역으로 순환이동을 적용할 수 있다. 구체적으로, 도 10의 첫 번째와 두번째 서브 캐리어에는 전송 시퀀스가 순차적으로 마스킹되는 반면, 세 번째 서브 캐리어에는 2개의 OFDM 심볼만큼 전송 시퀀스에 순환이동이 적용되어 전송되며, 4번째 서브 캐리어에는 7개의 OFDM 심볼만큼 전송 시퀀스에 순환이동이 적용되어 전송되는 것을 도시하고 있다. 이러한 TTI 내 시간 방향 순환이동은 전송 시퀀스를 OFDM 심볼에 매핑하는 단계에서 심볼 단위로 수행되는 것으로, 1 OFDM 심볼 내에서 순환이동이 적용되는 도 5 내지 도 8에서의 순환이동과 다른 개념이다.

따라서, 본 실시형태에 따라 CAZAC을 시간 영역에서 심볼 단위로 마스킹하여 사용했을 때의 장점 중 하나는, 상술한 바와 같이 CAZAC 시퀀스에 대하여 사용할 수 있는 순환이동의 개수를 시퀀스 길이만큼 획득할 수 있으며, 이 순환이동은 1 OFDM 심볼 내에서 적용되는 순환이동과 달리 지연 확산이 매우 큰 경우에도 서로 간에 직교성이 유지될 수 있다는 점에 있다. 또한, TTI 내의 심볼 개수에 해당하는 14개의 길이의 시퀀스를 사용하므로, 적용할 수 있는 순환이동의 수 역시 14가 될 수 있다. 또한, 길이에 따른 원본 시퀀스(root sequence)의 개수도 약 14 개가 되므로 주파수 영역으로 12개의 서브 캐리어 길이를 이용하는 경우에 비해 원본 시퀀스의 개수 확보에도 유리하므로 셀 계획에 대한 문제도 해소된다.

또한, 도 10과 같은 전송 방식에 따르면, 도 5 내지 도 8과 같은 방식에 따라 생성된 TTI 단위 심볼에 TTI 내 심볼 단위 순환이동을 적용함으로써 추가적인 정보를 전달할 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같은 실시형태에 있어서, UE의 구분은 순환이동이나 원본 시퀀스 인덱스로 구분할 수 있다. 한편, 본 발명의 일 실시형태에서는 도 10에 도시된 바와 같은 순환이동을 UE의 구분뿐만 아니라 제어 신호 정보로 활용하는 방안을 제안한다. 예를 들어, 한 UE에게 동일한 원본 시퀀스 인덱스를 가지는 두 개의 순환이동 시퀀스를 할당하고 ACK/NACK을 각 순환이동 값에 대응하도록 하여 전송하는 방식이다. 이러한 형식은 ACK/NACK 채널을 FDM형식으로 도 3의 제어 채널 내에 구성할 때 유용할 수 있다.

FDM 형식에서 CAZAC 시퀀스의 사용은 제한적이었으며, 메시지 전송은 각 서브 캐리어에 직접 제어 심볼을 적용하여 신호를 생성하였기 때문에 파일럿이 필요 했었다(즉, 코히어런트(coherent) 방식). 하지만, 본 발명의 상술한 실시형태에 따라 도 10과 같이 시간영역에 CAZAC을 마스킹하고 제어 정보에 따라 서로 상이한 순환이동 시퀀스를 바로 적용함으로써 하나의 FDM 자원 영역당 7개의 ACK/NACK을 동시에 전송할 수 있음을 알 수 있다(즉, 논 코히어런트(non-coherent) 방식).

즉, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 시간 영역에서 심볼 단위로 적용되는 순환이동을 이용하여 제어 정보를 전달함으로써 파일럿 없이 순환이동 자체로 정보를 구분하여 전송함으로써, 수신단의 논코히어런트 검출 방식을 지원할 수 있으며, 다른 일 실시형태에 따르면, 시간 영역 심볼 단위 순환이동은 추가적으로 사용자를 구분하는 데만 이용하고, 제어 정보의 구분은 파일럿을 통한 채널 추정을 거쳐 수행되어야 하는 코히어런트 검출 방식을 지원할 수도 있다. 이와 같은 코히어런트 방식 및 논 코히어런트 방식을 지원하는 방법에 대해서는 이하에서 구체적 예를 통해 설명하기로 한다.

한편, 본 발명의 구체적인 일 실시형태에서는 도 10에 도시된 바와 같은 전송 방법에 다이버시티 이득을 얻기 위한 주파수 도약을 추가적으로 적용할 수 있다.

도 11 내지 도 14는 도 11에 도시된 바와 같은 전송 형태에 도약을 적용하는 다양한 방식을 설명하기 위한 도면이다.

구체적으로, 도 11 내지 도 14는 도 10과 관련하여 상술한 바와 같은 방식으로 시간 방향 심볼 단위로 전송 시퀀스로서 CAZAC 시퀀스를 적용하되, 주파수축 다이버시티 이득을 획득하기 위해 채널을 도약하는 경우, 시퀀스 변조 역시 같이 도 약하는 방식을 도시하고 있다.

여기에서 두 가지 접근을 고려할 수 있다. 먼저, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이 주파수 도약에 관계없이 길이 14의 시퀀스를 소정 심볼 간격으로 주파수 도약이 이루어진 자원 영역에 그대로 마스킹하는 방법으로, 시퀀스 길이 14를 유지할 수 있는 장점을 가진다.

한편, 도약으로 인해서 나타나는 현상은 사용되는 채널 자원, 구체적으로 제어 채널 자원에 대한 채널 응답이 서로 다를 수 있다는 것이다. 이로 인해서 시퀀스의 직교성이 영향 받을 수 있으므로, 본 발명의 다른 실시형태에서는 같은 자원에 존재하는 OFDM 심볼에만 같은 시퀀스를 적용하는 것을 제안한다. 즉, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이 제어 신호의 위치가 도약하면서 같은 서브 캐리어를 중복해서 사용할 경우 그 서브 캐리어를 사용하는 횟수만큼의 시퀀스 길이를 사용하여 마스킹하는 방법이다. 이렇게 할 경우 도 13 및 도 14에서 전송되는 시퀀스 길이는 도 11 및 도 12에서의 시퀀스 길이의 절반이 된다.

한편, 본 발명의 구체적 일 실시형태에서는 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이 주파수 도약을 사용하는 경우 시퀀스의 길이를 반으로 줄이는 것과 호환성을 위하여 도 10과 같이 도약이 없는 경우도 절반 길이의 CAZAC으로 변조를 수행할 수도 있다.

본 발명의 상술한 일 실시형태에서는 제어 정보를 시퀀스에 적용된 순환이동만으로 구분하는 논코히어런트 검색 방식을 지원할 수 있음을 설명하였다. 다만, 이와 같이 논코히어런트 검색 방식을 지원하는 경우, 코히어런트 검색 방식에 비해 전달할 수 있는 정보의 수가 감소할 수 있다.

따라서, 본 발명의 바람직한 일 실시형태에서는 제어 정보를 코히어런트 방식으로 검색하기 위해서 제어 채널에 파일럿을 삽입하되, 파일럿을 시퀀스 개수 확보와 채널 추정의 정확도를 고려하여 삽입하는 방법을 제공한다.

구체적으로, 만약 CAZAC과 같은 시퀀스를 사용한다면, 그 길이가 소수가 되는 것이 시퀀스 개수 확보에 가장 유리하므로, 예를 들어 14개의 OFDM 심볼 단위로 프로세싱 한다면, 1개의 OFDM 심볼에 파일럿을 삽입하여 시퀀스가 적용되는 심볼 길이를 13으로 설정하거나, 3개의 OFDM 심볼에 파일럿을 삽입하여 시퀀스가 적용되는 심볼 길이를 11로 설정할 수 있다.

도 15 내지 도 17은 본 발명의 일 실시형태에 따라 생성된 코히어런트(coherent) 방식 TTI 단위 심볼에 파일럿을 삽입하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

즉, 도 15와 같이 1개의 OFDM 심볼에 파일럿을 삽입하는 경우에는 주파수 도약을 사용하지 않는 것이 바람직하다. 또한, 이때 파일럿이 삽입되는 OFDM 심볼은 전송 단위의 중앙에 위치하도록 하는 것이 채널 추정에 유리할 수 있다. 도 15는 파일럿이 1 TTI 내 14개의 OFDM 심볼 중 7번째 또는 8번째 OFDM 심볼에 적용되는 구조를 도시하고 있다.

도 16은 1 TTI 내 14개의 OFDM 심볼 중 3개의 OFDM 심볼에 파일럿을 적용하고, 7개의 OFDM 심볼마다 주파수 도약이 적용되는 구조를 도시하고 있다. 도 16에 도시된 바와 같이 3개의 OFDM 심볼을 파일럿용으로 이용하고, 주파수 도약을 적용 하는 경우 한쪽에는 1개의 파일럿용 OFDM 심볼을 다른 쪽에는 2개의 파일럿용 OFDM 심볼을 배치하는 것이 바람직하며, 1개의 파일럿용 OFDM 심볼은 해당 도약 영역의 중앙에 배치하고, 2개의 파일럿용 OFDM 심볼은 해당 도약 영역에서 등간격을 유지하도록 배치하는 것이 바람직하다.

아울러, 도 17은 1 TTI 내 14개의 OFDM 심볼 중 파일럿을 위해 3개의 OFDM 심볼이 사용되며, 주파수 도약이 적용되지 않는 구조를 도시하고 있다. 이와 같이 주파수 도약 없이 3개의 OFDM 심볼이 파일럿용으로 이용되는 경우 3개의 파일럿용 OFDM 심볼은 1 TTI 내에서 중앙부에 서로 등간격을 이루도록 배치되는 것이 바람직하다.

코히어런트 검색 방식을 이용하는 본 실시형태에 있어서 도 15 내지 도 17과 같이 파일럿을 배치함으로써 변조 시퀀스의 길이가 소수가 될 수 있어, CAZAC 시퀀스를 이용할 경우 시퀀스 개수를 최대한으로 확보할 수 있으며, 각 파일럿용 OFDM 심볼을 전송 영역의 중앙부에 등간격으로 배치함으로써 채널 추정 성능을 향상시킬 수 있다.

한편, 파일럿으로 사용될 OFDM 심볼의 수가 이와 달리 할당될 경우, 예를 들어 도 16에서 각 도약 영역에 2개(혹은 3개)의 파일럿이 할당될 경우, 시퀀스의 길이는 각 도약 영역에서 10(혹은 8)가 되므로 사용될 시퀀스의 길이가 소수 길이가 아니게 된다. 이때 파일럿의 위치는 파일럿이 이외의 OFDM심볼에 적절한 채널 추정 성능을 제공할 수 있도록 등간격으로 배치함이 기본이나, 혹 데이터 영역의 파일럿 위치와 위치를 공유해서 파일럿을 배치하는 방식이 가능하다. 본 발명의 구체적 일 실시형태에서는 이와 같이 시퀀스를 적용할 OFDM 심볼의 수가 소수 길이가 아닌 경우에는 이 OFDM 심볼 수 이하의 소수 길이를 바탕으로 시퀀스를 생성하고, 나머지 부분에 순환 복제 또는 0을 삽입함으로써 해당 OFDM 심볼 길이의 시퀀스 개수를 최대한으로 확보할 수 있으며, 또한 OFDM 심볼 수 이상의 소수 길이를 바탕으로 시퀀스를 생성하고, OFDM 심볼 수 이상의 시퀀스 부분을 절단하여 이용함으로써 사용 가능한 시퀀스 개수를 확보할 수도 있다.

이상의 설명은 본 발명의 일 실시형태에 따라 제어 신호를 코히어런트 검색 방식을 지원하도록 전송하는 방법에 관한 것이다. 한편, 본 발명의 보다 구체적인 일 실시형태에서는 상술한 코히어런트 방식과 논 코히어런트 방식을 조합하여 이용할 수 있으며, 이에 대해 이하에서 구체적으로 살펴본다.

도 18 및 도 19는 본 발명의 실시형태들에 따른 코히어런트 방식 채널과 논코히어런트 방식 채널을 병합하여 이용하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 18 및 도 19에 도시된 바와 같은 실시형태에 따르면, 코히어런트 방식에서 파일럿을 삽입해야 하는 부담과 논 코히어런트 방식에서 전달 가능한 정보가 감소하는 단점을 해결하기 위해 이들을 적절히 조합하는 방식을 제공한다. 구체적으로, 제어 채널의 반은 코히어런트 검색을 위한 신호 구조(즉, 제어 신호 심볼이 각 심볼에 직접 나타내는 구조)를 가지며, 나머지 반은 논코히어런트 검색을 위한 신호 구조(즉, 각 심볼별로 제어 신호 심볼을 나타내는 것이 아니라, 각 서브 캐리어 영역에서 시퀀스 자체 또는 이 시퀀스에 적용된 순환이동 자체를 이용하여 신호를 나타내는 구조)를 사용하는 방식이다.

이에 따라 도 18 및 도 19를 살펴보면, TTI내에서 좌측 상단과 우측 하단 부분은 코히어런트 검색을 위해 파일럿을 삽입하여 전송하는 구조를 가지며, 좌측 하단과 우측 상단 부분은 논 코히어런트 검색을 위해 해당 정보를 시퀀스 자체 또는 시퀀스에 적용된 순환이동을 이용하여 나타내는 구조를 도시하고 있다. 물론, 도 18 및 도 19에 있어서 코히어런트 영역과 논코히어런트 영역은 서로 바뀔 수 있으며, 코히어런트 영역에서 파일럿에 이용되는 심볼 수 역시 도 19 및 도 19와 다를 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 각 실시형태에 따른 TTI 단위 OFDM 심볼 생성 및 TTI 단위 전송 방법은 다양한 상황에서 적용될 수 있으며, 이는 코히어런트 방식 및 논코히어런트 방식 모두를 지원할 수 있다.

이하에서는 상술한 본 발명의 각 실시형태를 구체적인 통신 시스템에 적용하는 예를 크게 코히어런트 방식과 논코히어런트 방식, 그리고 이들을 조합한 방식으로 구분하여 예시한다.

먼저, 코히어런크 전송/수신을 위한 방식의 경우, 수신단에서 채널을 추정하고 이를 보상하기 위한 채널 추정이 가능해야 하므로 도 15 내지 도 17에 도시된 바와 같이 파일럿 신호를 삽입해야 한다. 이때, 파일럿 신호가 삽입되는 경우 시간 영역에서 전송 시퀀스에 이용될 수 있는 OFDM 심볼의 수는 감소하게 된다.

예를 들어, 현재 논의되고 있는 3GPP LTE에서의 1 서브 프레임 내(즉, 1 TTI 내)에는 14개의 OFDM 심볼이 존재하는데(짧은 순환전치부(short CP)를 사용하는 경우), 이 중에서 데이터 부분과 동일한 구조로 제어 채널의 파일럿을 결정한다면 (즉, 2개의 심볼을 파일럿용으로 사용한다면), 12개의 OFDM 심볼이 시퀀스 전송용으로 사용 가능하다. 따라서, 시간영역 혼합화(scrambling) 또는 확산(spreading) 시퀀스인 도 5 또는 도 8의 x(n)는 길이가 도약을 적용하지 않는 경우 12, 도약을 적용하여 서로 다른 서브 캐리어 영역에서 서로 다른 시퀀스를 이용하는 경우 6으로 줄어들게 된다. 아울러, 추가적으로 참조 심볼을 사용한다면 그 수 만큼 시퀀스 전송용 심볼 길이가 줄어들게 된다.

한편, 도 5 또는 도 8에 도시된 바와 같은 본 발명의 실시형태에 따라 TTI 단위 심볼을 생성하기 위해서는 파일럿이 삽입된 상술한 시간 영역 시퀀스에 주파수 축으로의 확산 또는 혼합화 시퀀스인 도 5 또는 도 9의 c(k)를 적용하게 된다.

만약 전송하고자 하는 제어 신호가 단순히 ACK/NACK과 같이 1비트 혹은 2비트 정도의 적은 양일 경우, 주파수 축에서 전송 시퀀스인 s(k)값을 고정하고, 도 5에 도시된 바와 같이, 한 OFDM심볼 전체에 곱해지는 시퀀스가 ACK/NACK을 나타내도록 BPSK 혹은 QPSK로 변조해서 적용할 수 있다.

만약 더 많은 정보(예를 들어, CQI, PMI, 등)를 전달하고자 한다면 다음과 같은 두 가지 방법을 사용할 수 있다.

먼저, 도 5와 같이 한 제어 OFDM 심볼 전체에 제어 데이터 중에 적은 수의 비트를 QAM으로 표시하여 곱하고, 추가 비트들은 다른 제어 OFDM 심볼에 적용하는 방식이 가능하다. 다른 방법으로는 주파수 축에 직접 제어 데이터를 QAM으로 변환하여 서브 캐리어들에 적용하는 방식이 가능하다. 이때, c(k) 시퀀스는 혼합화 역할을 수행하며, UE 특정(specific)이거나 셀/노드-B 특정 시퀀스가 될 수 있다.

위의 경우에 대해서 역시 도약이 적용되게 되면 한 슬롯(즉, 1 서브 캐리어의 절반)에서 사용되는 시퀀스는 나머지 슬롯에서 사용되는 시퀀스와 다르게 설정하는 것이 가능하다. 그리고, MIMO 다이버시티를 적용하는 경우에 주파수 축/시간 축으로 다이버시티를 적용할 수 있는데, 주파수 축으로 적용할 경우에는 도 8에 공간 주파수 블록 코딩(space-frequency block coding: SFBC)를 적용하고, 시간 축으로 적용할 경우에는 도 5에 적용할 수 있다. 즉 서로 다른 전송 시퀀스 위치에 블록 코딩을 적용하여 전달할 수 있다.

다음으로 논코히어런트 전송/수신 방식을 지원하는 경우, 수신단에서 채널 추정을 수행하지 않으므로 따로 파일럿을 보내지 않아도 무방하다. 하지만 데이터 부분과의 충돌을 고려하여, 본 발명의 바람직한 일 실시형태에서는 파일럿이 있는 OFDM 심볼 부분에 대해서 제어 신호 전송에 사용하지 않는 방법을 고려할 수 있다. 이러한 경우, 상술한 코히어런트 방식에서와 같이 파일럿 전송에 이용되는 OFDM 심볼의 수만큼 시간 영역 변조 시퀀스 x(n)가 줄어들게 된다.

한편, 논코히어런트 전송/수신 방식을 지원하는 경우, 채널 추정을 수행하지 않기 때문에 제어 신호를 전송하는 방식은 다음과 같은 1) 함축적 변조(implicit modulation)과 2) 명시적 변조(explicit modulation)로 구분될 수 있다.

함축적 변조의 경우에는 직접적인 제어 신호가 전송되지 않고 시퀀스 조합이나 인덱스로 제어 신호를 구분하게 된다. 반면 명시적 변조의 경우는 제어 신호를 직접 시퀀스에 전달하는 방식이다. 이 경우 채널 추정이 불가하므로 변조 방식은 차등 변조(differential modulation)를 사용하는 것이 적절할 수 있다.

이하에서는 상술한 함축적 변조와 명시적 변조를 보다 구체적으로 살펴본다.

먼저, 함축적 변조의 경우 소량의 정보를 전달하는데 유리하다. 즉, 전송 시퀀스 s(k) 또는 s(n)은 보통 1로 설정되고, 주파수 방향 변조 시퀀스인 c(k)와 시간 방향 변조 시퀀스인 x(n)의 조합으로 정보가 생성된다. 구체적으로, 사용 가능한 시퀀스 중에 임의 세트(1 비트를 위해서 1개(온-오프 키잉(on-off keying)) 또는 2개(시퀀스 키잉(sequence keying))의 시퀀스를 한 단말이 사용함)를 정해놓고, 특정 시퀀스가 송신되면 수신단에서 그 제어 신호에 해당하는 시퀀스 세트 정보를 매핑하여 찾아내는 방식이다.

이와 같이 시퀀스 세트를 구성할 때 단순히 c(k)나 x(n) 중에 하나만을 선택해서 세트를 구성할 수도 있고, 이 둘의 조합을 하나의 새로운 시퀀스로 간주하여 제어 신호에 매핑할 수도 있다. 예를 들어, c(k)에서 사용 가능한 개수를 12개, x(n)에서 사용 가능한 개수를 7개라 하면, 총 84개(12*7)의 시퀀스 조합을 사용할 수 있다. 또한, 슬롯 단위 도약을 하는 경우에는 도약된 위치에서의 시퀀스들(마찬가지로 시퀀스 c(k)나 x(n) 중 어느 하나의 단독, 혹은 c(k)와 x(n)의 조합)이 또 다른 조합이 되는 것을 고려할 수 있다. 즉, 한 UE가 하나의 슬롯에서 온-오프 키잉을 수행한다면 첫 번째 슬롯에서의 비트 정보와 두 번째 슬롯에서의 비트 정보를 따로 뽑아낼 수 있다. 또한, 한 UE가 두 슬롯에서의 시퀀스 전달 정보를 조합하여 검출하는 방식도 가능한데, 예를 들어 시퀀스 조합 A와 B를 고려했을 때, [A, A]. [A, B], [B, A], [B, B]와 같이 네 가지 조합으로 신호를 전송할 수 있다. 따라서 수신기는 두 슬롯에서 이 두 조합을 검출하여 특정 비트 조합으로 변환하여 해석함 이 가능하다.

다음으로, 명시적 변조 방식에 대해 설명하면, 제어 신호를 변조 정보로 전달할 경우 논코히어런트 방식으로 수신이 가능하기 위해서는 상술한 바와 같은 차등 변조와 같이 채널 추정이 없이도 데이터 심볼을 검출할 수 있는 방식을 사용해야 한다. 차등 변조를 적용하는 방식에는 주파수 축에서 인접한 서브 캐리어 사이의 변조 값의 변화(보통은 위상 차이)가 하나의 제어 신호 정보가 되는 방식과 시간 축에서 서로 다른 OFDM 심볼간에 변조 값의 변화(위상 차이)를 제어 신호 정보로 활용하는 방식을 고려할 수 있다.

더 많은 정보를 전달하기 위해서는 2차원 차등 변조(2-D differential modulation)를 고려할 수 있는데, 이는 각 OFDM 심볼별로 주파수 축으로 차등 인코딩을 하거나 각 서브 캐리어가 시간축으로 서로 다른 OFDM 심볼 간에 차등 변조 정보를 갖는 방식이다.

논코히어런트 방식에서도 다이버시티 방식을 적용하는 것이 가능하므로, 코히어런트 방식의 경우와 마찬가지로 주파수나 시간축으로 공간주파수 블록코딩(SFBC)이나 공간시간 블록 코딩(STBC)을 적용하여 제어 신호를 생성하는 것이 가능하다.

다음으로, 본 발명의 일 실시형태에 따라 상술한 코히어런트 방식 및 논코히어런트 방식을 조합하여 사용하는 방법에 대해 보다 구체적인 예를 통해 설명하면 다음과 같다.

상술한 바와 같은 코히어런트 방식 및 논코히어런트 방식과 같은 대표적인 두 가지 형태의 제어 채널 구조(예를 들어, ACK/NACK 채널 구조) 및 송수신 기법은 전송용량 및 UE 용량(capability)과 채널 특성에 따라 각각 상이한 특징을 가지고 있다. 구체적으로 설명하면, 코히어런트 방식의 경우 ACK/NACK과 같이 1 비트 또는 2 비트의 소량 정보 전송에 있어 변조기법을 변환하여 지원 가능하므로, UE 용량 측면에서 논코히어런트 방식에 비해 유리한 장점을 가지고 있다. 하지만, 채널 추정에 대한 의존도가 높아 시변 특성이 강한 높은 이동체 환경에서는 채널 추정의 신뢰도 저하로 인해 직교성 유지가 어려워 성능이 열화되는 단점을 가지고 있다. 반면, 논코히어런트 방식, 특히 상술한 함축적 변조의 경우 매 1 비트 전송이 추가될 때마다 추가 시퀀스의 할당이 요구되어 2 비트 이상의 정보전송에 있어 UE 용량이 저하되는 단점이 있다. 물론, 이를 극복하기 위해 슬롯 단위의 주파수 도약 이득을 포기하고 UE 용량을 유지 가능하지만, 다이버시티 이득의 저하로 성능이 열화되는 단점을 갖게 된다. 하지만, 고속이동체 환경에서와 같이 채널 변화가 상대적으로 심한 경우에도 채널 추정에 의존하는 코히어런트 방식에 비해 성능이 우수한 장점을 가지고 있다.

이와 같이 소량의 제어신호 전송의 효율을 극대화하기 위해서는 필요에 따라 코히어런트 또는 논코히어런트 방식의 선택이 요구될 수 있으며, 이를 위한 제어 채널구성이 필요하다.

본 실시형태에 따른 이하의 구체적 예에서는 기본적인 제어 채널을 위한 자원구조를 도 16에서와 같이 슬롯 단위의 도약을 고려하고, 매 슬롯당 참조 신호의 개수는 고정되어 있지 않고, 1 RB을 기본 단위로 구성되었다고 가정한다. 또한, 주 파수 영역의 시퀀스의 길이가 12이고, 특정 인덱스의 CAZAC를 순환이동을 통해 6개의 시퀀스를 사용한다고 가정하고, 시간 영역의 확산부호에 대해서는 슬롯 기준으로 최대 길이인 7을 사용하는 것으로 가정한다. 물론, 본 실시형태에 따른 다른 예에서는 필요에 따라서, 길이 3과 길이 4의 두 확산부호로 구성하는 등 다양한 조합으로 구성할 수 있다.

결국 상술한 실시예에 따르면 한 슬롯에서 42(7*6)개의 직교 채널 생성이 가능하고, 코히어런트 및 논코히어런트의 경우 1 비트 전송을 위해 2개의 직교 채널 또는 직교 부호가 요구되므로, 42개의 부호에 대해 2개씩 묶어 21개의 부호 쌍을 구성하고, 이를 UE에게 할당하여 사용함으로써 코히어런트 및 논코히어런트의 혼합구조 지원을 용이하게 할 수 있게 된다.

앞에서도 언급했듯이 시간영역의 확산부호의 분할을 통해서도 다양한 조합이 가능하므로, 채널 특성 및 UE 용량에 따라서 부호 쌍의 구성을 다양하게 설정가능하며, 이를 통해 코히어런트 및 논코히어런트의 장점을 극대화하는 ACK/NACK 채널 구성이 가능하다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

예를 들어, 상술한 본 발명의 일 실시형태에 따른 전송 단위 심볼 생성 방법 및 전송 단위 전송 방법은 ACK/NACK 등의 제어 정보를 전송하는 제어 채널에서뿐만 아니라 TTI 또는 슬롯 등의 전송 단위로 정보를 전송하는 데이터 채널 등의 임의의 채널에서 이용될 수 있다.

따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시형태에 따른 방법에 따르면, 심볼 단위가 아닌 TTI 또는 슬롯 등의 소정 전송 단위로 시간 및 주파수 방향 변조를 수행하여 심볼을 생성하여 전송함으로써 보다 많은 정보를 전달할 수 있다.

또한, 전송 시퀀스를 시간 영역에 마스킹하여 전송함으로써, CAZAC 시퀀스의 경우 시간 영역으로 심볼 단위 순환이동을 적용하는 것이 가능하며, 이를 통해 보다 많은 정보를 전달할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이 시간 영역의 심볼 단위 순환이동이 서로 다른 제어 정보를 나타내도록 설정함으로써 논코히어런트 검색을 지원할 수 있으며, 코히어런트 검색을 지원하는 방식에서도 파일럿을 적용하는 심볼을 적절히 조절하여 이용 가능한 시퀀스 개수를 확보하고, 채널 추정 성능을 향상시킬 수 있다.

아울러, 상술한 바와 같은 방식을 데이터 없이 제어 신호만을 전송하는 제어 채널에 적용함으로써 신호 균일도에 영향을 미치지 않으면서 보다 효율적인 제어 정보 전송을 수행할 수 있다.

Claims (21)

1. 통신 시스템에서 단말이 제어 정보를 전송함에 있어서,

   상기 제어 정보에 대응하는 전송 정보를 자원 블록 내 서브캐리어의 개수에 해당하는 길이의 주파수 방향 시퀀스와 곱하여 제 1 출력 신호를 생성;

   상기 제 1 출력 신호를 전송 단위 내 상기 제어 정보의 전송에 사용되는 심볼의 개수에 해당하는 길이의 시간 방향 시퀀스와 곱하여 제 2 출력 신호를 생성; 및

   상기 제 2 출력 신호를 상기 전송 단위 내에서 전송하는 것을 포함하는,

   제어 정보 전송 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전송 단위는 전송 시간 간격(Transmission Time Interval: TTI) 내의 슬롯(slot)인,

   제어 정보 전송 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 전송 시간 간격은 2개 슬롯으로 구분되며,

   상기 제어 정보는 상기 2개 슬롯 각각에서 전송되는,

   제어 정보 전송 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제어 정보는 상기 2개 슬롯에서 서로 다른 주파수 대역을 통해 전송되며,

   상기 서로 다른 주파수 대역은 시스템 대역폭의 중심을 기준으로 정반대 위치한,

   제어 정보 전송 방법.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 주파수 방향 시퀀스는 상기 2개 슬롯에서 서로 다르게 설정되는,

   제어 정보 전송 방법.
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 주파수 방향 시퀀스는 셀 특정적 시퀀스인,

   제어 정보 전송 방법.
7. 통신 시스템에서 단말이 제어 정보를 전송함에 있어서,

   상기 제어 정보에 대응하는 전송 정보를 자원 블록 내 서브캐리어의 개수에 해당하는 길이의 주파수 방향 시퀀스와 곱하여 제 1 출력 신호를 생성;

   상기 제 1 출력 신호를 전송 단위 내 상기 제어 정보의 전송에 사용되는 심볼의 개수에 해당하는 길이의 시간 방향 시퀀스와 곱하여 제 2 출력 신호를 생성; 및

   상기 제 2 출력 신호를 상기 전송 단위 내에서 전송하도록 구성된,

   단말.
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