KR101502625B1 - 무선 통신 시스템에서 파일럿 시퀀스 맵핑 방법 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 파일럿 시퀀스 맵핑 방법 Download PDF

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Abstract

무선 통신 시스템에서 파일럿 시퀀스 맵핑 방법을 제공한다. 상기 방법은 복수의 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심벌과 복수의 부반송파로 구성된 파일럿 맵핑 유닛에 파일럿 시퀀스를 맵핑하기 위한 맵핑 룰을 설정하는 단계 및 상기 맵핑 룰에 따라 상기 파일럿 맵핑 유닛에 상기 파일럿 시퀀스를 맵핑하는 단계를 포함하되, 상기 맵핑 룰은 상기 파일럿 맵핑 유닛 내에서 OFDM 심벌 방향성 및 부반송파 방향성을 포함하는 맵핑 순서이다. 파일럿 오버헤드에 대비해 채널 추정 성능을 최적화할 수 있다.
pilot, OFDM, subcarrier, MIMO, CAZAC

Description

무선 통신 시스템에서 파일럿 시퀀스 맵핑 방법{METHOD OF MAPPING PILOT SEQUENCE IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 통신 시스템에서 파일럿 시퀀스 맵핑 방법에 관한 것이다.
최근 활발하게 연구되고 있는 차세대 멀티미디어 무선 통신 시스템은 초기의 음성 위주의 서비스를 벗어나 영상, 무선 데이터 등의 다양한 정보를 처리하여 전송할 수 있는 시스템이 요구되고 있다. 또한, 현재 3세대 무선 통신 시스템에 이어 개발되고 있는 4세대 무선 통신은 하향링크 1Gbps(Gigabits per second) 및 상향링크 500Mbps(Megabits per second)의 고속의 데이터 서비스를 지원하는 것을 목표로 한다. 또한, 무선 통신 시스템의 목적은 다수의 사용자가 위치와 이동성에 관계없이 신뢰할 수 있는(reliable) 통신을 할 수 있도록 하는 것이다. 그런데, 무선 채널(wireless channel)은 경로 손실(path loss), 잡음(noise), 다중 경로(multipath)에 의한 페이딩(fading) 현상, 심벌간 간섭(ISI, intersymbol interference) 또는 단말의 이동성으로 인한 도플러 효과(Doppler effect) 등의 비이상적인 특성이 있다. 무선 채널의 비이상적 특성을 극복하고, 무선 통신의 신뢰 도(reliability)를 높이기 위해 다양한 기술이 개발되고 있다.
신뢰할 수 있는 고속의 데이터 서비스를 지원하기 위한 기술로, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing), MIMO(Multiple Input Multiple Output) 등이 있다.
OFDM은 낮은 복잡도로 심벌간 간섭(Inter-Symbol Interfernce, ISI) 효과를 감쇄시킬 수 있는 3세대 이후 고려되고 있는 시스템이다. OFDM은 직렬로 입력되는 데이터 심벌을 N개의 병렬 데이터 심벌로 변환하여, 각각 분리된 N개의 부반송파(subcarrier)에 실어 송신한다. 부반송파는 주파수 차원에서 직교성을 유지하도록 한다. 이동 통신 시장은 기존 CDMA(Code Division Multiple Access) 시스템에서 OFDM 기반 시스템으로 규격이 변이될 것으로 예상된다.
MIMO는 다중 송신 안테나와 다중 수신 안테나를 사용하여 데이터의 송수신 효율과, 스펙트럼 효율(spectral efficiency)을 향상시킨다. MIMO 기술에는 공간 다이버시티(Spatial diversity), 공간 다중화(Spatial multiplexing) 및 빔형성(Beamforming) 등이 있다.
수신기는 송신기로부터 전송된 데이터를 복원하기 위하여 채널을 추정할 필요가 있다. 채널 추정은 페이딩(fading)으로 인한 급격한 환경변화에 의하여 생기는 신호의 왜곡을 보상하여 전송 신호를 복원하는 과정을 말한다. 일반적으로 채널 추정을 위하여는 송신기와 수신기가 모두 알고 있는 파일럿(pilot)이 필요하다. 무선 통신 시스템은 MIMO 확장과 인접 셀(Neighbor cell)의 간섭(interference)을 고려하여, 제어채널, 데이터 채널 및 파일럿이 설계되어야 한다. 설계된 파일럿에는 파일럿 시퀀스가 맵핑된다. 파일럿 오버헤드(pilot overhead)는 전체 부반송파의 수에 대한 파일럿에 할당되는 부반송파의 수의 비로 정의할 수 있다. MIMO 확장과 인접 셀의 간섭을 고려하여 채널 추정 성능을 높이기 위해서는 파일럿 오버헤드가 커질 수 있다. 그런데, 파일럿 오버헤드가 큰 경우, 실제 데이터를 전송하는 데이터 부반송파를 감소시키는 문제가 있다. 이는 데이터 처리량을 감소시키고, 스펙트럼 효율을 저하시킨다. 이는 전체 시스템의 성능을 저하시킬 수 있다.
따라서, 파일럿 오버헤드에 대비해 채널 추정 성능을 최적화할 수 있는 효율적인 파일럿 시퀀스 맵핑 방법을 제공할 필요가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 효율적인 파일럿 시퀀스 맵핑 방법을 제공하는 데 있다.
일 양태에서, 무선 통신 시스템에서 파일럿 시퀀스 맵핑 방법을 제공한다. 상기 방법은 복수의 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심벌과 복수의 부반송파로 구성된 파일럿 맵핑 유닛에 파일럿 시퀀스를 맵핑하기 위한 맵핑 룰을 설정하는 단계 및 상기 맵핑 룰에 따라 상기 파일럿 맵핑 유닛에 상기 파일럿 시퀀스를 맵핑하는 단계를 포함하되, 상기 맵핑 룰은 상기 파일럿 맵핑 유닛 내에서 OFDM 심벌 방향성 및 부반송파 방향성을 포함하는 맵핑 순서이다.
다른 양태에서, 무선 통신 시스템에서 파일럿 시퀀스 맵핑 방법을 제공한다. 상기 방법은 복수의 OFDM 심벌과 복수의 부반송파로 구성된 제1 파일럿 맵핑 유닛에 제1 파일럿 시퀀스를 맵핑하기 위한 상기 제1 파일럿 맵핑 유닛 내에서 OFDM 심벌 방향성 및 부반송파 방향성을 포함하는 맵핑 순서인 제1 맵핑 룰을 설정하는 단계, 상기 제1 맵핑 룰에 따라 상기 제1 파일럿 맵핑 유닛에 상기 제1 파일럿 시퀀스를 맵핑하는 단계, 복수의 OFDM 심벌과 복수의 부반송파로 구성된 제2 파일럿 맵핑 유닛에 제2 파일럿 시퀀스를 맵핑하기 위한 상기 제2 파일럿 맵핑 유닛 내에서 OFDM 심벌 방향성 및 부반송파 방향성을 포함하는 맵핑 순서인 제2 맵핑 룰을 설정하는 단계 및 상기 제2 맵핑 룰에 따라 상기 제2 파일럿 맵핑 유닛에 상기 제2 파 일럿 시퀀스를 맵핑하는 단계를 포함하되, 상기 제2 파일럿 시퀀스는 상기 제1 파일럿 시퀀스와 커버링 시퀀스를 이용하여 생성된다.
또 다른 양태에서, 다중 안테나 시스템에서 파일럿 시퀀스 맵핑 방법을 제공한다. 상기 방법은 복수의 OFDM 심벌과 복수의 부반송파로 구성된 파일럿 맵핑 유닛에 OFDM 심벌 방향성 및 부반송파 방향성을 포함하는 맵핑 순서인 맵핑 룰을 설정하는 단계, 제1 안테나에 대응하는 파일럿 맵핑 유닛에 상기 맵핑 룰에 따라 제1 파일럿 시퀀스를 맵핑하는 단계 및 제2 안테나에 대응하는 파일럿 맵핑 유닛에 상기 맵핑 룰에 따라 제2 파일럿 시퀀스를 맵핑하는 단계를 포함하되, 상기 제2 파일럿 시퀀스는 상기 제1 파일럿 시퀀스로부터 순환 쉬프트된 시퀀스이다.
파일럿 오버헤드에 대비해 채널 추정 성능을 최적화할 수 있다. 각 단말별로 가상 MIMO에 대해 트랜스페어런트 동작(transparent operation)이 가능하다. 인접 셀에서 MIMO 동작으로 인한 파일럿 채널의 간섭 효과를 감소시킬 수 있다. 시변 채널을 간단하게 추정할 수 있다. 따라서, 전체 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸다. 무선 통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.
도 1을 참조하면, 무선 통신 시스템은 단말(10; User Equipment, UE) 및 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다. 단말(10)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기 기(wireless device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 일반적으로 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드-B(Node-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 하나의 기지국(20)은 적어도 하나의 셀(Cell)에 대해 서비스를 제공할 수 있다. 셀은 기지국(20)이 통신 서비스를 제공하는 영역이다. 일반적으로 하향링크(downlink)는 기지국(20)에서 단말(10)로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink)는 단말(10)에서 기지국(20)으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국(20)의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말(10)의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말(10)의 일부분일 수 있고, 수신기는 기지국(20)의 일부분일 수 있다.
듀플렉스(duplex) 방식에는 제한이 없으며, TDD(Time Division Duplex), FDD(Frequency Division Duplex) 또는 H-FDD(Half-duplex FDD) 방식을 채택할 수 있다. TDD 방식은 상향링크 전송과 하향링크 전송이 동일한 주파수 대역을 차지하면서 서로 다른 시간에 이루어지는 것을 말한다. FDD 방식은 상향링크 전송과 하향링크 전송이 서로 다른 주파수 대역을 차지하고, 동시에 이루어지는 것을 말한다. H-FDD 방식은 상향링크 전송과 하향링크 전송이 서로 다른 주파수 대역을 차지하면서, 동시에 이루어질 수 없는 것을 말한다. 즉, H-FDD 방식은 상향링크 전송과 하향링크 전송이 서로 다른 주파수 대역에서 서로 다른 시간에 이루어진다.
무선 통신 시스템은 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템, MISO(Multiple Input Single Output) 시스템뿐만 아니라, SISO(Single Input Single Output) 시스템이나 SIMO(Single Input Multiple Output) 시스템일 수도 있 다.
다중 접속 기법에는 제한이 없으며, 잘 알려진 TDMA(Time Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), CDMA(Code Division Multiple Access), SC-FDMA(Sinigle Carrier-Frequency Division Multiple Access) 또는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access)와 같은 다양한 다중 접속 기법을 채택할 수 있다. 무선 통신 시스템에서 상향링크와 하향링크의 다중 접속 기법을 달리할 수 있다. 예를 들어, 상향링크는 SC-FDMA를 사용하고, 하향링크는 OFDMA를 사용할 수 있다.
무선 통신 시스템은 다중 셀 환경이므로, 단말이 속한 셀에 인접하는 다른 셀이 존재한다. 단말이 속한 셀을 서빙 셀(Serving Cell)이라 하고, 인접하는 다른 셀을 인접 셀(Neighbor Cell)이라 한다. 인접 셀은 다른 기지국이 통신 서비스를 제공하는 영역이다. 서빙 셀에 속하는 기지국을 서빙 기지국(Serving BS)이라 하고, 인접 셀에 속하는 다른 기지국을 인접 기지국(Neighbor BS)이라 한다. 단말이 서빙 기지국으로부터 수신한 신호는 데이터 신호이고, 인접 기지국으로부터 수신한 신호는 간섭(interference) 신호이다.
도 2는 3GPP E-UTRA 시스템의 서브프레임에서 상향링크 파일럿 패턴의 예를 나타낸다. E-UTRA는 LTE(Long Term Evolution)이라고도 한다.
도 2를 참조하면, 하나의 서브프레임은 2개의 상향링크 슬롯으로 구성된다. 상향링크 슬롯은 시간 영역(time domain)에서 복수의 SC-FDMA 심벌을 포함하고, 주파수 영역에서 복수의 자원블록을 포함한다. 상향링크 파일럿은 하나의 SC-FDMA 심 볼, 주파수 영역(frequency domain)에서 하나의 자원블록을 통째로 파일럿 심벌로 사용한다. 하나의 상향링크 슬롯을 구성하는 SC-FDMA 심벌의 수를 7이라 할 때, 파일럿 오버헤드는 1/7(14.3%)이다. LTE 시스템의 상향링크 파일럿 구조는 MIMO가 고려되지 않고, 하나의 안테나 형태에 대한 구조이다.
도 3은 하나의 안테나 포트(port)를 사용하는 경우, 자원블록(Resource Block, RB)에서 하향링크 파일럿 패턴의 예를 나타낸다. 도 4는 2 안테나 포트를 사용하는 경우, 자원블록에서 하향링크 파일럿 패턴의 예를 나타낸다. 도 5는 4 안테나 포트를 사용하는 경우, 자원블록에서 하향링크 파일럿 패턴의 예를 나타낸다. 이는 3GPP TS 36.211 V8.2.0 (2008-03) Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Channels and Modulation (Release 8)의 6.10.1절을 참조할 수 있다.
도 3 내지 5를 참조하면, 하나의 서브프레임(subframe)은 2개의 슬롯(slot)으로 구성된다. 하나의 서브프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)라 한다. 예를 들어 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms 일 수 있다. 하향링크 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심벌을 포함하고, 주파수 영역에서 복수의 자원블록을 포함한다. 하향링크 슬롯이 주파수 영역에서 포함하는 자원블록의 수는 셀에서 설정되는 하향링크 전송 대역폭(bandwidth)에 종속한다. 여기서, 하나의 하향링크 슬롯은 시간 영역에서 7 OFDM 심벌을 포함하고, 하나의 자원블록(resource block)은 주파수 영역에서 12 부반송파를 포함하는 것을 예시적으로 기술하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 자원블록 상의 각 요소(element)를 자원요소(Resource Element)라 하며, 하나의 자원블록은 12×7 자원요소를 포함한다. Rp는 제p 안테나 포트에서 파일럿의 전송을 위해 사용되는 자원요소이다(p=0, 1, 2, 3). R0 내지 R3는 서로 중복되지 않게 할당된다. 하향링크 파일럿은 단말의 채널 추정을 위해 사용된다. 또, 하향링크 파일럿은 데이터 복조(demodulation)에 사용된다.
이와 같이, LTE 시스템에서의 하향링크 MIMO 파일럿 구조는 각 안테나가 사용하는 파일럿 심볼 서로 중복되지 않는(disjoint) 형태로 구현된다. 파일럿 구조는 각 슬롯에 존재하는 파일럿 심벌끼리 묶어서 주파수 축으로 파일럿 시퀀스가 삽입되고, 시간축으로 파일럿 시퀀스의 페이즈 로테이션(phase rotation)된 구조이다. MIMO를 사용하는 경우, 파일럿 구조는 단순히 각 안테나가 사용하는 파일럿 심벌이 추가되는 형태이다. 이와 같은 파일럿 구조는 하향링크 동기화 채널(DL Synchronization Channel)과 결합으로 인한 시스템 식별(identification)에서의 맹목 조합(blind combination)을 줄일 수 있다. 그러나, 이와 같은 파일럿 구조는 기지국이 사용하는 안테나 개수에 따라서 파일럿 오버헤드가 증가한다. 또, 이와 같은 파일럿 구조는 동일한 파일럿 오버헤드에 대해서 최적화된 결과를 주지 않는다.
도 6은 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 영역(zone)에서 AAS(Adaptive Antenna System) 모드를 위한 파일럿 패턴의 예를 나타낸다. 이는 IEEE 표준 802.16-2004 "Part 16: Air Interface for Broadband Wireless Access Systems"의 8.4.6.3.3절을 참조할 수 있다.
AMC 영역은 하향링크 서브프레임 또는 상향링크 서브프레임 내에서 AMC 순열(permutation) 방식을 사용하는 영역이다. 순열은 논리적인 서브채널을 물리적인 부반송파로 맵핑을 의미한다. 서브채널은 복수의 부반송파를 포함하고, 서브채널 당 부반송파의 수는 순열 방식에 따라 다르다. AMC 이외의 순열 방식으로 FUSC(full usage of subchannels), PUSC(partial usage of subchannels) 등이 있다. AAS는 전송 범위(coverage)와 시스템 용량(capacity)을 향상시키기 위해 적응적으로(adaptively) 하나 이상의 안테나를 이용하는 시스템이다.
도 6을 참조하면, AMC 영역은 시간 영역으로 3 OFDM 심벌을 포함하고, 주파수 영역으로 2 빈(bin)을 포함한다. 빈은 1 OFDM 심벌상에서 9 인접하는 물리적 부반송파로 구성된다. AMC 영역에서 파일럿 패턴은 위치(location) 및 극성(polarity)으로 구성된다. 각 파일럿 패턴의 극성은 "[]"로 표현되어 있다. 심벌 오프셋(symbol offset)은 AMC 영역의 시작과 관계된다.
AMC 이외의 순열 방식을 갖는 구조는 각 셀마다 서로 다른 자원구조를 가진다. 따라서, 각 자원단위에 작용하는 간섭(interference)이 다르고, 단순히 랜덤화(randomization) 효과를 얻을 수 있다. 반면 로컬화된 할당(localized allocation) 형태인 AMC 순열 방식의 경우에는 인접 셀과 자원 블록 단위로 겹치게 될 수 있다. MIMO로 구현되는 경우에는 안테나 두 개가 길이 2의 파일럿 시퀀스를 이용해 두 개의 OFDM 심볼에 겹쳐질 수 있다. 안테나가 네 개로 확장되는 경우에는 추가적인 파일럿 심벌을 사용하는 형태이다. 이와 같은 파일럿 구조를 통해 채널을 추정할 경우, MIMO와 간섭을 고려한 최적화된 결과를 주지 않는다.
지금까지 살펴본 파일럿 구조는 한 심볼에 대한 MIMO 동작은 가능하지만, 다중 셀(multi-cell) 간섭에 대한 보장이 부족하고, 동일한 파일럿 오버헤드에 대비해서 채널 추정이 최적화된 결과를 주지 않는다. 또, 안테나 개수가 증가하는 것에 대해 파일럿 오버헤드가 불필요하게 증가한다. 안테나 개수가 증가하는 경우에는 가상(virtual) MIMO의 경우도 포함된다.
도 7은 다중 안테나를 이용하여 파일럿을 송신/수신하는 무선 통신 시스템을 나타낸다.
도 7을 참조하면, 송신기(100)는 프로세서(110) 및 복수의 송신 안테나(190-1, 190-2)를 포함한다. 송신기(100)가 포함하는 송신 안테나의 개수는 다양할 수 있다. 송신기(100)는 하향링크에서 기지국의 일부분이거나, 상향링크에서 단말의 일부분일 수 있다. 프로세서(110)는 복수의 송신 안테나 각각에 대응하는 자원블록(Resource Block)들을 생성한다. 자원블록에는 파일럿이 삽입된다. 송신기(100)는 복수의 송신 안테나 각각을 통해 각각의 자원블록을 전송한다.
수신기(200)는 MIMO 처리기(210) 및 복수의 수신 안테나(290-1, 290-2)를 포함한다. 수신기(200)가 포함하는 수신 안테나의 개수는 다양할 수 있다. 수신기(200)는 하향링크에서 단말의 일부분이거나, 상향링크에서 기지국의 일부분일 수 있다. 수신기(200)는 무선 채널을 거친 신호를 수신한다. MIMO 처리기(210)는 파일럿을 이산적으로(discretely) 구분하여 무선 채널을 추정한다.
이와 같이, 송신기는 다중 안테나를 통해 동일한 자원블록 위에 트래픽(traffic)을 전송한다. 이하, 자원블록은 임의의 전송 단위이다. 자원블록은 주 파수 축으로 복수의 부반송파를 포함하고, 시간 축으로 복수의 OFDM 심벌을 포함한다. 주파수 축에서의 복수의 부반송파를 묶는 방법은 로컬 모드(localized mode) 또는 분산 모드(distributed mode)일 수 있다. 시간 축에서 복수의 OFDM 심벌을 묶는 방법도 로컬 모드 또는 분산 모드일 수 있다. 예를 들어, 자원블록은 주파수 축에서 로컬 모드로 부반송파를 묶고, 시간 축에서 로컬 모드로 OFDM 심벌을 묶은 구조일 수 있다. 자원블록은 트래픽을 전송하는 부반송파들과 파일럿 심벌들로 구성된다. 송신기가 각 안테나를 통해 전송하는 트래픽은 각 안테나마다 같은 신호일 수도 있고, 다른 신호일 수 있다. 공간 다이버시티(Spatial diversity)는 다중 안테나에서 동일한 트래픽을 전송하여 전송 신뢰도를 높인다. 공간 다중화(Spatial multiplexing)는 다중 안테나에서 서로 다른 데이터를 동시에 전송하여 시스템의 대역폭을 증가시키지 않고 고속의 데이터를 전송한다. 각 송신 안테나에서 수신 안테나로의 채널을 추정하기 위해, 송신기에서는 자원블록에 파일럿 심벌을 적절하게 삽입하는 방법이 필요하다. 또, 수신기에서는 파일럿 심벌을 개별적으로 구분할 수 있는 방법이 필요하다.
도 8은 자원블록 내 할당된 파일럿 심벌의 예이다.
도 8을 참조하면, 자원블록 내 제1 안테나에 대한 제1 파일럿 심벌(A)과 제2 안테나에 대한 제2 파일럿 심벌(B)이 할당되어 있다. 제1 파일럿 심벌(A)과 제2 파일럿 심벌(B)은 시간 축에서 서로 달리 할당된다(Spacing_t≥0). 이와 같이, 각 안테나마다 시간 축으로 다른 부분에 파일럿이 할당되는 방식을 TDM(Time Division Multiplexing)이라 한다. 또한, 제1 파일럿 심벌(A)과 제2 파일럿 심벌(B)은 주파 수 축에서 서로 달리 할당된다(Spacing_f≥0). 이와 같이, 각 안테나마다 주파수 축으로 다른 부분에 파일럿이 할당되는 방식을 FDM(Frequency Division Multiplexing)이라 한다. 이와 같이, 파일럿 할당 방법으로 각 안테나에 대해 파일럿 심벌을 서로 달리 할당하는 TDM/FDM 방식이 사용될 수 있다. 각 안테나에서는 각 안테나에 할당된 파일럿 심벌 이외의 심벌에 대해서는 전송하지 않는다.
도 8에서 Spacing_t 또는 Spacing_f가 0보다 크면, 서로 다른 안테나는 서로 다른 파일럿 심벌을 사용한다. Spacing_t 및 Spacing_f가 0이면, 서로 다른 안테나는 같은 파일럿 심벌을 사용한다. 각 안테나는 같은 파일럿 심벌을 사용하나, 각 파일럿 심벌에는 서로 다른 파일럿 시퀀스를 적용할 수 있다. 이를 CDM(Code Division Multiplexing)이라 한다. CDM 방식을 사용할 경우, 파일럿 오버헤드를 줄일 수 있다.
도 8과 같은 파일럿 설계 방법은 추가적인 파일럿 설계에 대한 고려가 되지 않는다. 단일 파일럿 심벌 또는 주파수 축이나 시간축으로 두 개 정도의 파일럿 심벌을 설계할 수 있다. 두 개의 파일럿 심벌에 대해서는 안테나를 구분할 수 있는 파일럿 시퀀스를 삽입할 수 있다. 예를 들어, 최대 두 개의 안테나가 같은 파일럿 심벌을 사용하는 경우, 길이 2의 파일럿 시퀀스를 사용할 수 있다. 네 개의 안테나를 사용하는 경우, 네 개의 파일럿 시퀀스를 지원할 수 있도록 시간 축 또는 주파수 축으로 네 개의 파일럿 심벌을 묶어서 적용할 수 있다. 이와 같이 파일럿 심벌을 확장함에 있어서, 성능의 기준은 단일 서빙 셀에서의 성능만을 고려한 것이다. 하지만 실제로 인접 셀에서의 간섭을 고려할 경우, 이와 같은 설계는 셀 가장자 리(cell-edge) 사용자에게 심각한 간섭을 초래하며, 이로 인한 성능 열화는 심각할 수 있다. 따라서 파일럿 설계시에 인접 셀의 간섭을 추가로 고려해야 한다. 또한, 파일럿 설계시 단일 단말이 MIMO 채널을 사용하는 SU-MIMO(Single User-MIMO) 구조뿐 아니라, 다중 사용자가 동시에 같은 자원블록을 통해서 전송하는 가상 MIMO까지 고려해야 한다. 이는 단말이 가지는 안테나의 한계와 다이버시티의 독립성 때문이다. 그런데, 가상 MIMO까지 고려하는 파일럿 구조를 생성하기 위해 단순히 지금과 같이 안테나 개수에 맞춰서 파일럿 구조를 설계할 경우, 1건 1건(case-by-case)의 파일럿 구조가 생성되어 비효율적이다. 또, 가상 MIMO의 경우, 단일 단말에게 논-트랜스패어런트 동작(non-transparent operation)을 강요하는 단점이 있다.
따라서, 파일럿 구조는 다음과 같은 사항을 고려하여 설계되어야 한다. 다중 셀 환경에서 인접 셀로부터 받는 간섭(interference)으로부터 채널 추정 성능을 높일 수 있어야 한다. MIMO를 지원할 수 있어야 한다. 또, 단말의 높은 이동성(high mobility)을 감안하여 채널 추정이 간단하게 수행될 수 있어야 한다.
이하, 자원블록에 파일럿 시퀀스를 맵핑하는 방법을 설명한다. 하나의 자원블록에는 하나의 파일럿 시퀀스가 스프레딩(spreading)되거나, 하나 이상의 파일럿 시퀀스들의 조합이 스프레딩될 수 있다. 예를 들어, 자원블록은 주파수 영역으로 18 부반송파, 시간 영역으로 6 OFDM 심벌로 구성된다고 가정한다. 하나의 자원블록에 12 파일럿이 존재하는 경우, 길이 12의 파일럿 시퀀스를 12 파일럿에 맵핑한다. 길이 12의 파일럿 시퀀스는 1 개의 단일 시퀀스이거나, 2 개 이상의 다중 시퀀스의 조합으로 이루어질 수 있다. 다만, 이는 예시일 뿐이며 자원블록을 구성하는 부반 송파의 수, OFDM 심벌의 수, 파일럿 시퀀스의 길이 등은 다양할 수 있다. 송신기는 각 안테나를 통해 파일럿을 공통으로 전송할 수 있다고 가정한다. 하나의 안테나 집합에 속하는 안테나는 대응하는 하나의 파일럿 심벌 집합을 이용하여 파일럿 시퀀스를 전송하고, 다른 안테나 집합에 속하는 안테나는 다른 파일럿 심벌 집합을 이용하여 파일럿 시퀀스를 전송할 수 있다. 이때, 파일럿 시퀀스의 길이는 충분히 길 수 있다. 파일럿 시퀀스를 하나의 자원블록에 맵핑하는 방법은 다양하게 설정될 수 있다. 하나의 자원블록은 하나 이상의 파일럿 맵핑 유닛(Pilot Mapping Unit)으로 구분할 수 있다. 이하에서, 파일럿 맵핑 유닛은 파일럿 할당의 단위로 정의한다. 파일럿 맵핑 유닛에는 맵핑 룰(mapping rule)에 따라 파일럿 시퀀스가 맵핑된다. 맵핑 룰은 파일럿 맵핑 유닛 내에서 OFDM 심벌 방향성 및 부반송파 방향성을 포함하는 파일럿 시퀀스 맵핑 순서이다. 하나의 자원블록 내 각 파일럿 맵핑 유닛 간에는 동일한 맵핑 룰을 사용할 수 있다. 또한, 홉핑(hopping)과 같이 환경이 달라지는 경우에는 하나의 자원블록 내 각 파일럿 맵핑 유닛 간에는 서로 다른 맵핑 룰을 사용할 수도 있다.
도 9는 맵핑 룰의 일 예를 나타낸다.
도 9를 참조하면, 자원블록은 시간 축으로 3 파일럿 맵핑 유닛을 포함한다. 다만, 이는 파일럿 맵핑 유닛의 일 예일 뿐이고, 파일럿 맵핑 유닛이 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 자원블록은 주파수 축으로 복수의 파일럿 맵핑 유닛을 포함할 수 있다.
파일럿 맵핑 유닛 내 화살표의 방향은 맵핑 룰을 나타낸다. 맵핑 룰은 시간 축으로 OFDM 심벌 방향성 및 주파수 축으로 부반송파 방향성을 가진다. 파일럿 시퀀스는 파일럿 맵핑 유닛 내 화살표를 따라 연속된(contiguous) 파일럿 심벌에 맵핑될 수 있다. 또한, 파일럿 시퀀스는 파일럿 맵핑 유닛 내 화살표를 따라 이격된 파일럿 심벌에 맵핑될 수도 있다. 각 꼭지점 사이에는 한 개 이상의 파일럿 심벌이 존재할 수 있다.
a의 경우, 파일럿 맵핑 유닛 내에서 파일럿 시퀀스는 화살표 방향을 따라 시간 축으로 먼저 적용되어 돌아오는 형태로 맵핑된다. b의 경우, 파일럿 맵핑 유닛 내에서 파일럿 시퀀스는 화살표 방향을 따라 주파수 축으로 먼저 맵핑된다. 인접한 OFDM 심벌로 넘어갈 경우, 같은 순서로 주파수 축을 따라 맵핑된다. c의 경우, 파일럿 맵핑 유닛 내에서 파일럿 시퀀스는 화살표 방향을 따라 주파수 축으로 먼저 맵핑된다. 매 OFDM 심벌마다 주파수 축에서의 맵핑 순서를 지그재그(zigzag)로 변화시킨다.
도 10은 맵핑 룰의 다른 예를 나타낸다.
도 10을 참조하면, d, e, f와 같이 파일럿 맵핑 유닛 내 다양한 맵핑 룰을 나타낸다. d, e, f의 경우 모두 시간 축으로 먼저 파일럿 시퀀스를 맵핑한다. 파일럿 맵핑 유닛 내 맵핑 룰을 나타내는 2 개의 화살표 사이의 순서에는 제한이 없다.
파일럿 시퀀스의 특징에 상관없이 파일럿 맵핑 유닛 내 파일럿 시퀀스 맵핑 룰은 도 9 또는 도 10에 나타난 형태 또는 다른 형태와의 조합으로 이루어진 형태로 적용 가능하다. 도 9, 도 10은 맵핑 룰을 나타내는 예일 뿐, 파일럿 맵핑 유닛 내 맵핑 룰을 제한하는 것은 아니다. 맵핑 룰은 파일럿 맵핑 유닛 내에서 OFDM 심 벌 방향성 및 부반송파 방향성을 포함하는 다양한 맵핑 순서일 수 있다. 이에 따라, 맵핑 룰을 나타내는 화살표 방향은 임의로 바뀔 수 있다.
파일럿 맵핑 유닛 내에 맵핑되는 파일럿 시퀀스는 시퀀스 조합(sequence combination)을 통해 새로운 파일럿 시퀀스로 확장될 수 있다. 이하, 시퀀스 조합 방법을 상술한다.
하나의 할당(allocation) 단위에 L개의 자원블록이 존재한다고 가정한다(L은 자연수). 예를 들어, 할당단위는 서브프레임 또는 슬롯 등이 될 수 있다. 할당단위에 존재하는 자원블록의 개수는 대역폭에 따라 달라질 수 있다. 하나의 자원블록은 P개의 파일럿 맵핑 유닛을 포함한다고 가정한다(P는 자연수). 자원블록 내에서 i번째 파일럿 맵핑 유닛에 사용되는 파일럿 시퀀스를 si라 한다(0≤i＜P, i는 자연수). 파일럿 맵핑 유닛에 사용되는 파일럿 시퀀스에 커버링(covering) 시퀀스를 오버랩핑(overlapping)하여 새로운 파일럿 시퀀스를 생성할 수 있다.
L개의 자원블록이 할당된 할당단위 내에서 j번째 자원블록에 사용되는 자원블록 파일럿 시퀀스를 Sj라 한다(0≤j＜L, j는 자연수). 예를 들어, Sj는 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008073163507-pat00001
여기서, cR은 파일럿 시퀀스에 커버링되는 커버링 시퀀스이다. cR은 {cR(0), cR(1), …, cR(P-1)}로 나타낼 수 있다.
이와 같이, 할당단위 내 각 자원블록 사이에는 커버링 시퀀스를 이용한 파일럿 시퀀스의 확장이 가능하다. 즉, 할당단위 내 복수의 자원블록 각각은 특정한 맵핑 룰이 선택되어 적용되고, 각각의 자원블록 사이에는 파일럿 시퀀스의 확장이 가능하다. 파일럿 시퀀스의 확장은 동일 종류의 시퀀스의 길이를 늘리는 방법과 추가적인 시퀀스를 이용하여 각각의 자원블록 사이에 적용하는 방법이 가능하다.
L개의 자원블록으로 구성된 하나의 할당단위에 사용될 전체 시퀀스를 A라 한다. 예를 들어, 시퀀스 A는 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008073163507-pat00002
여기서, cA는 자원블록 파일럿 시퀀스에 커버링되는 커버링 시퀀스이다. cA는 {cA(0), cA(1), …, cA(L-1)}로 나타낼 수 있다.
이하, 파일럿 시퀀스에 사용하는 시퀀스 생성(sequence generation) 방법을 설명한다.
자원블록 내 같은 파일럿 심벌을 여러 안테나에서 공유하기 때문에, 각 안테나에서 송신하는 파일럿 심벌에 맵핑되는 파일럿 시퀀스는 안테나 별로 달라야 한다. 수신기에서 각 안테나별로 채널을 추정해야하기 때문이다. 각 안테나에서의 채널 추정을 용이하게 하기 위해, 각 안테나에서 사용하는 파일럿 시퀀스는 서로 간 에 직교(orthogonal)하는 것이 좋다. 파일럿 시퀀스 서로 간에 직교성(orthogonality)를 유지하면, 같은 셀 내에서 서로 다른 안테나 사이에 간섭(interference)이 발생하지 않는다. 또, 인접 셀(neighbor cell)에서도 파일럿 전송을 위해 같은 자원을 사용하기 때문에, 인접 셀에서 사용하는 파일럿 시퀀스와도 직교성을 유지하는 것이 좋다. 그러나, 이러한 조건을 모두 만족하는 시퀀스의 개수는 많지 않다. 따라서, 같은 셀 내에서는 직교성을 갖는 시퀀스를 사용하고, 인접 셀 간에는 최소의 상호 상관(cross-correlation)을 갖는 시퀀스를 사용하는 것이 좋다. 또한 시퀀스 자체는 주파수 영역에서 평평한 전력 응답(flat power response)을 보이는 것이 좋다. 시퀀스가 푸리에 변환과 같은 변형을 거쳤을 때 플랫(flat)한 특징을 유지시키기 위해서, 시간 영역의 시퀀스 신호는 일정한 엔벨로프(constant envelope)를 갖는 것이 좋다. 이러한 조건을 만족시키기 위해, 각 셀 내에서 사용하는 안테나 사이의 시퀀스는 서로 간에 순환 쉬프트(circular shift) 관계에 있고, 시퀀스 자체는 자기 상관(autocorrelation)이 0이 되는 시퀀스를 사용하는 방법이 있다. 예를 들어, CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) 시퀀스를 사용할 수 있다. CAZAC 시퀀스의 예로는 GCL(Generalized Chirp-Like) 시퀀스, ZC(Zadoff-Chu) 시퀀스 등이 있다. 또, 직교 시퀀스를 사용할 수 있다. 직교 시퀀스의 예로는 월시 코드(Walsh code), 골레이(Golay) 시퀀스 등이 있다. 직교 시퀀스를 사용할 경우, 인접 셀에서 사용할 수 있는 시퀀스의 수가 줄어들 수 있다.
커버링 시퀀스는 서로 간에 직교성을 유지시킬 수 있는 시퀀스를 사용해야 한다. 따라서, 커버링 시퀀스는 직교 시퀀스를 사용할 수 있다. 예를 들어, 커버링 시퀀스로는 DFT(Discrete Fourier Transform) 시퀀스, 월시 시퀀스가 사용될 수 있다. 또는 최적의 커버 시퀀스를 컴퓨터를 통해 생성할 수도 있다(computer-generated).
다음 표는 커버링 시퀀스 w의 길이가 3인 경우({w(0), w(1), w(2)}) 또는 4인 경우({w(0), w(1), w(2), w(3)}), 커버링 시퀀스의 일 예이다.
{w(0), w(1), w(2)} {w(0), w(1), w(2), w(3)}
{1, 1, 1} {+1, +1, +1, +1}
{1, ej2π/3, ej4π/3} {+1, -1, +1, -1}
{1, ej4π/3, ej2π/3} {+1, -1, -1, +1}
{+1, +1, -1, -1}
ZC 시퀀스와 같은 CAZAC 시퀀스를 사용하여 파일럿 시퀀스를 구성하는 경우 한 셀에서 사용하는 시퀀스는 하나의 루트(root) 시퀀스를 공용으로 사용할 수 있다. 다만, 충분한 시퀀스가 제공되지 못할 경우에는 하나 이상의 루트 시퀀스를 사용하여 안테나에 할당할 수 있다.
각 안테나가 전송하는 신호는 기준 루트 시퀀스에 대해서 순환 쉬프트된 루트 시퀀스를 적용하여 전송할 수 있다. 예를 들어, k번째 전송 안테나에서 사용하는 파일럿 시퀀스 pk는 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008073163507-pat00003
여기서, dk는 안테나에 따른 순환 쉬프트 성분이고, N은 파일럿 시퀀스의 길이이고, gM(n)은 원시 인덱스(root index) M인 CAZAC 시퀀스의 n번째 요소이다.
gM(n)은 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008073163507-pat00004
Figure 112008073163507-pat00005
여기서, N은 ZC 시퀀스의 길이로, n은 0≤n≤N-1이다. M은 N이하의 자연수이고, u와 N은 서로(relatively) 소수(prime)이다. N이 소수라면, 원시 인덱스 M의 개수는 N-1이 된다.
자원블록 내에서 i번째 파일럿 맵핑 유닛에 사용되는 파일럿 시퀀스를 si라 할 때, 파일럿 시퀀스 si가 사용되는 영역은 맵핑 룰에 따라 달라질 수 있다. 도 8의 a와 같이 파일럿 시퀀스가 시간 축으로 먼저 맵핑이 되는 경우, si는 파일럿 심벌에 맵핑되기 전에 푸리에 변환을 적용할 수 있다. 수신기는 각 안테나의 채널 응답을 변형(transform)된 공간에서 단순 샘플 분할(sample division)으로 구분할 수 있다. 수신기는 파일럿 심벌만을 골라서 변환하면, 각 안테나에 해당하는 채널을 단순히 순서대로 골라내면 된다. 예를 들어, 수신기에서 푸리에 역변환(Inverse Fourier Transform, IFT)을 통해 각 안테나의 채널 응답을 구분할 수 있다. 각 안테나의 채널 응답을 구분하는 것은 사용하는 파일럿 시퀀스에 따라서 달라진다.
도 11은 수신기에서의 채널 응답의 예를 나타낸다.
도 11을 참조하면, 수신기는 OFDM 심벌들로부터 파일럿 심벌들을 모은다. 파일럿 심벌들에 루트 시퀀스 켤레(conjugate)를 곱한다. 루트 시퀀스 켤레를 곱한 파일럿 심벌을 푸리에 역변환(Inverse Fourier Transform, IFT)하면 채널 응답이 구분되어 나타난다. 도 11은 하나의 루트 시퀀스를 4 개의 지연(delay)으로 구분하여 네 개의 안테나에서 전송하는 경우이다. 예를 들어, 자원블록의 시간 길이가 시스템이 지원하는 단말 이동성(mobility)에 의한 최대 1 주기보다 작다면 채널 응답은 두 샘플 이내에서 나타난다. 이 경우, 파일럿 심벌의 개수는 8개 정도 필요하다. 따라서, 하나의 루트 시퀀스로 지원할 수 있는 안테나 개수가 정해진다면, 안테나 개수를 정할 경우 파일럿 심벌의 개수를 정할 수 있게 된다.
파일럿 시퀀스의 길이가 파일럿 심벌의 개수와 맞지 않는 경우가 있을 수 있다. 첫째, 파일럿 심벌의 개수보다 파일럿 시퀀스의 길이가 더 짧은 경우가 있을 수 있다. 이 경우, 사이클릭 카피(cyclic copy)를 적용할 수 있다. 즉, 각 안테나별로 설정된 파일럿 시퀀스를 생성하고, 모자란 길이만큼 생성된 파일럿 시퀀스의 앞부분을 카피해서 파일럿 시퀀스의 뒤에 붙이거나, 파일럿 시퀀스의 뒷부분을 카피해서 파일럿 시퀀스의 앞에 붙일 수 있다. 둘째, 파일럿 심벌의 개수보다 파일럿 시퀀스의 길이가 더 긴 경우가 있을 수 있다. 이 경우, 파일럿 심벌의 개수보다 더 긴 파일럿 시퀀스를 생성하고 해당하는 안테나별 오퍼레이션을 적용한 후, 파일럿 시퀀스의 길이를 파일럿 심벌의 개수에 맞게 앞이나 뒤에서 잘라내는 방식을 적용할 수 있다.
다수의 전송 안테나(large number of Tx antenna)인 경우, 모든 안테나에 대해 동일한 채널 추정 성능을 제공하지 않도록 설계할 수 있다. 실제 무선 통신 시스템에서는 안테나의 사용빈도가 다를 수 있다. 따라서, 안테나의 사용빈도에 맞추어 파일럿을 설계할 수 있다. 예를 들어, 1 내지 8번 안테나에 대한 파일럿을 설계하는 경우를 설명한다. 1, 2번 안테나는 가장 많은 파일럿 자원을 이용하도록 할 수 있다. 3, 4번 안테나는 1, 2번 안테나보다 더 적은 파일럿 자원을 이용하도록 할 수 있다. 5 내지 8번 안테나에는 3, 4번 안테나보다 더 적은 파일럿 자원을 이용하도록 할 수 있다. 많은 파일럿 자원을 이용할수록 안테나에 대한 채널 추정 성능이 좋아진다.
파일럿 자원의 예로 파일럿 시퀀스가 있다. 따라서, 파일럿 할당의 단위인 파일럿 맵핑 유닛 내에서 각 안테나별로 사용되는 파일럿 시퀀스의 길이들은 서로 상이할 수 있다.
이는 파일럿 자원을 공유하는 경우에 있어서도 비슷하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 하나의 파일럿 맵핑 유닛 내에서 1번 안테나 또는 2번 안테나는 모든 파일럿 부반송파 심벌을 사용하도록 할 수 있다. 3번 안테나, 4번 안테나는 1번 안테나 또는 2번 안테나가 사용하는 파일럿 부반송파 심벌 중에 일부만을 사용하도록 할 수 있다. 8번 안테나까지 고려한다면, 나머지 5번 내지 8번 안테나들도 3번 안테나, 4번 안테나가 사용하는 파일럿 부반송파 심벌보다 더 적은 파일럿 부반송파 심벌만을 사용하도록 할 수 있다.
파일럿 맵핑 유닛 내에서 각 안테나마다 파일럿 부반송파 심벌들을 적용함에 있어서, 각 안테나가 사용하는 파일럿 부반송파들은 복수의 부분집합(subset)으로 구분하여 사용할 수 있다. 다음은 그 예이다.
(1) 안테나 4개를 지원하는 경우
파일럿 맵핑 유닛 내의 파일럿 부반송파들을 4 개의 부반송파 집합(subcarrier set1 내지 subcarrier set4)으로 구분한다. 1번 안테나와 2번 안테나는 4 개의 부반송파 집합을 모두 사용한다. 3번 안테나는 4 개의 부반송파 집합 중 2 개의 부반송파 집합을 사용한다. 4번 안테나는 3번 안테나와 같은 부반송파 집합을 사용하거나, 3번 안테나가 사용하는 부반송파 집합과 중복되지 않는(disjoint) 2 개의 부반송파 집합을 사용한다. 이와 달리 3번 안테나와 4번 안테나 각각은 1 개의 부반송파 집합을 사용할 수 있다. 이 경우에는 3번 안테나와 4번 안테나 각각은 4 개의 부반송파 집합 중 임의의 1 개의 부반송파 집합만 적용하는 것이 가능하다.
(2) 안테나 8개를 지원하는 경우
파일럿 맵핑 유닛 내의 파일럿 부반송파들을 8 개의 부반송파 집합(subcarrier set1 내지 subcarrier set8)으로 구분한다. 1번 안테나와 2번 안테나는 8 개의 부반송파 집합을 모두 사용한다. 3번 안테나와 4번 안테나는 8 개의 부반송파 집합 중 4 개(또는 2 개)의 부반송파 집합을 사용할 수 있다. 3번 안테나가 사용하는 부반송파 집합과 4번 안테나가 사용하는 부반송파 집합 사이에는 중복 되는 부반송파 집합이 선택될 수 있다. 또는, 서로 중복되지 않는(disjoint) 부반송파 집합이 선택될 수도 있다. 5번 내지 8번 안테나에 대해서는 8 개의 부반송파 집합 중에 임의의 2 개(또는 1 개)의 부반송파 집합을 선택해 사용할 수 있다. 이때, 선택된 부반송파 집합들 사이는 서로 중복되거나, 서로 겹치지 않을 수 있다.
이와 같이 각 안테나에서 사용하는 파일럿 부반송파의 수가 서로 다른 경우, CDM 방식의 파일럿 오버랩핑(pilot overlapping)이 문제된다. CDM 방식의 파일럿 오버랩핑이 가능하려면, 수신신호는 각 안테나에서 전송된 신호를 서로 구분할 수 있는 시퀀스 구조를 포함하고 있어야 한다. 파일럿 부반송파 심벌들을 부분집합으로 나누었을 때, 그 부분집합에 상응하는 파일럿 부반송파 심벌들로 구성된 시퀀스는 하나의 온전한 시퀀스 형태로써 구성될 수 있어야 한다. 만일, 안테나가 복수의 파일럿 부반송파 부분집합을 동시에 사용한다면, 상기 안테나에 대한 파일럿 시퀀스는 짧은 시퀀스들의 확장으로 구성되는 형태가 바람직하다. 짧은 시퀀스들의 확장 방법으로는 시퀀스 자체가 확장 가능한 구조이거나, 반복(repetition)의 형태 또는 파일럿 부반송파 부분집합에 대한 마스킹(masking) 형식의 시퀀스가 부가되는 형태을 취할 수 있다.
수신단에서 각 파일럿 부반송파 부분집합을 이용해서 채널을 추정할 때, 섞여있는 안테나들의 채널을 추정할 수 있어야 한다. 또한, 섞여있는 안테나의 종류(예를 들어, 안테나가 사용하고 있는 파일럿 부반송파 부분집합 개수)에 상관없이 구분이 가능해야 한다. 예를 들어, 하나의 짧은 시퀀스 길이를 N_s라 한다. 파일럿 부반송파 부분집합의 크기는 N_s가 되어야 한다. 서로 다른 길이의 짧은 시퀀스를 사용한다면, 해당하는 파일럿 부반송파 집합의 크기도 짧은 시퀀스의 길이에 맞게 설정되어야 한다. 이러한 짧은 시퀀스는 한 안테나에서 사용하는 파일럿 부반송파 부분집합에 맞추어서 골라지게 된다. 골라진 시퀀스들은 그대로 파일럿 부반송파에 맵핑이 될 수 있다. 또는, 골라진 시퀀스들은 파일럿 부반송파 부분집합 단위로 추가적으로 마스킹 시퀀스로 마스킹되는 구조를 가질 수 있다. 마스킹 시퀀스가 필요한 이유로는, 인접 셀과 같은 짧은 시퀀스를 사용하는 경우 인접 셀 간섭(inter-cell interference)가 발생하기 때문이다. 마스킹 시퀀스가 인접 셀이 사용하는 마스킹 시퀀스와 직교(orthogonal)하거나, 낮은 상관 특성(correlation property)를 가지고 있으면, 인접 셀 간섭을 줄일 수 있다.
이와 같이, 파일럿 오버헤드에 대비해 채널 추정 성능을 최적화할 수 있다. 각 단말별로 가상 MIMO에 대해 트랜스패어런트 동작(transparent operation)이 가능하다. 인접 셀에서 MIMO 동작으로 인한 파일럿 채널의 간섭 효과를 감소시킬 수 있다. 시변 채널을 간단하게 추정할 수 있다. 따라서, 전체 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.
상술한 모든 기능은 상기 기능을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.
이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.
도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸다.
도 2는 3GPP E-UTRA 시스템의 서브프레임에서 상향링크 파일럿 패턴의 예를 나타낸다.
도 3은 하나의 안테나 포트를 사용하는 경우, 자원블록에서 하향링크 파일럿 패턴의 예를 나타낸다.
도 4는 2 안테나 포트를 사용하는 경우, 자원블록에서 하향링크 파일럿 패턴의 예를 나타낸다.
도 5는 4 안테나 포트를 사용하는 경우, 자원블록에서 하향링크 파일럿 패턴의 예를 나타낸다.
도 6은 AMC 영역에서 AAS 모드를 위한 파일럿 패턴의 예를 나타낸다.
도 7은 다중 안테나를 이용하여 파일럿을 송신/수신하는 무선 통신 시스템을 나타낸다.
도 8은 자원블록 내 할당된 파일럿 심벌의 예이다.
도 9는 맵핑 룰의 일 예를 나타낸다.
도 10은 맵핑 룰의 다른 예를 나타낸다.
도 11은 수신기에서의 채널 응답의 예를 나타낸다.

Claims (7)

  1. 무선 통신 시스템에서 파일럿 시퀀스 맵핑 방법에 있어서,
    복수의 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심벌과 복수의 부반송파로 구성된 셀인 제1 파일럿 맵핑 유닛에, 제1 파일럿 시퀀스를 맵핑하기 위한 상기 제1 파일럿 맵핑 유닛 내에서 OFDM 심벌 방향성 또는 부반송파 방향성을 포함하는 맵핑 순서인 제1 맵핑 룰을 설정하는 단계;
    상기 제1 맵핑 룰에 따라 상기 제1 파일럿 맵핑 유닛에 상기 제1 파일럿 시퀀스를 맵핑하는 단계;
    복수의 OFDM 심벌과 복수의 부반송파로 구성된 셀인 제2 파일럿 맵핑 유닛에, 제2 파일럿 시퀀스를 맵핑하기 위한 상기 제2 파일럿 맵핑 유닛 내에서 OFDM 심벌 방향성 또는 부반송파 방향성을 포함하는 맵핑 순서인 제2 맵핑 룰을 설정하는 단계; 및
    상기 제2 맵핑 룰에 따라 상기 제2 파일럿 맵핑 유닛에 상기 제2 파일럿 시퀀스를 맵핑하는 단계를 포함하되,
    상기 제1 파일럿 맵핑 유닛 내의 제1 파일럿 시퀀스 각각은 직교성(orthogonality)을 가지고, 상기 제2 파일럿 맵핑 유닛 내의 제2 파일럿 시퀀스 각각은 직교성을 가지고,
    제1 파일럿 맵핑 유닛과 제2 파일럿 맵핑 유닛은 인접한 셀이고,
    상기 제2 파일럿 시퀀스는 상기 제1 파일럿 시퀀스와 커버링 시퀀스를 이용하여 생성되는 것을 특징으로 하는 파일럿 시퀀스 맵핑 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 맵핑 룰은 상기 파일럿 맵핑 유닛 내에서 OFDM 심벌 방향 또는 부반송파 방향으로 연속되는 것을 특징으로 하는 파일럿 시퀀스 맵핑 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 파일럿 시퀀스는 CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) 시퀀스인 것을 특징으로 하는 파일럿 시퀀스 맵핑 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 파일럿 시퀀스와 상기 제2 파일럿 시퀀스는 상호간에 최소의 상호 상관(cross-correlation)을 가지는 것을 특징으로 하는 파일럿 시퀀스 맵핑 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 커버링 시퀀스는 직교 시퀀스인 것을 것을 특징으로 하는 파일럿 시퀀스 맵핑 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 맵핑 룰은 제1 파일럿 맵핑 유닛 내의 제1 파일럿 시퀀스를 지그재그(zigzag)로 변화시키면서 맵핑하는 것을 특징으로 하는 파일럿 시퀀스 맵핑 방법.
  7. 다중 안테나 시스템에서 파일럿 시퀀스 맵핑 방법에 있어서,
    복수의 OFDM 심벌과 복수의 부반송파로 구성된 셀인 파일럿 맵핑 유닛에, OFDM 심벌 방향성 및 부반송파 방향성을 포함하는 맵핑 순서인 맵핑 룰을 설정하는 단계;
    제1 안테나에 대응하는 파일럿 맵핑 유닛에 상기 맵핑 룰에 따라 제1 파일럿 시퀀스를 맵핑하는 단계; 및
    제2 안테나에 대응하는 파일럿 맵핑 유닛에 상기 맵핑 룰에 따라 제2 파일럿 시퀀스를 맵핑하는 단계를 포함하되,
    상기 제1 안테나에 대응하는 파일럿 맵핑 유닛 내의 제1 파일럿 시퀀스 각각은 직교성(orthogonality)을 가지고, 상기 제2 안테나에 대응하는 파일럿 맵핑 유닛 내의 제2 파일럿 시퀀스 각각은 직교성을 가지고,
    제1 안테나에 대응하는 파일럿 맵핑 유닛과 제2 안테나에 대응하는 파일럿 맵핑 유닛은 인접한 셀이고,
    상기 제2 파일럿 시퀀스는 상기 제1 파일럿 시퀀스로부터 순환 쉬프트된 시퀀스인 것을 특징으로 하는 파일럿 시퀀스 맵핑 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050040058A (ko) * 2003-10-27 2005-05-03 삼성전자주식회사 직교 주파수 분할 다중 방식을 사용하는 통신 시스템에서기지국 구분을 위한 파일럿 패턴 세트 송수신 장치 및 방법
KR20050061559A (ko) * 2002-10-25 2005-06-22 콸콤 인코포레이티드 Ｍｉｍｏ 통신 시스템용 파일럿
JP2007288350A (ja) * 2006-04-13 2007-11-01 Sharp Corp 送信機、受信機、マッピング方法、及び、受信方法
JP2008048093A (ja) * 2006-08-14 2008-02-28 Toshiba Corp マルチアンテナ無線通信システムにおける送信方法、送信機及び受信機

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050061559A (ko) * 2002-10-25 2005-06-22 콸콤 인코포레이티드 Ｍｉｍｏ 통신 시스템용 파일럿
KR20050040058A (ko) * 2003-10-27 2005-05-03 삼성전자주식회사 직교 주파수 분할 다중 방식을 사용하는 통신 시스템에서기지국 구분을 위한 파일럿 패턴 세트 송수신 장치 및 방법
JP2007288350A (ja) * 2006-04-13 2007-11-01 Sharp Corp 送信機、受信機、マッピング方法、及び、受信方法
JP2008048093A (ja) * 2006-08-14 2008-02-28 Toshiba Corp マルチアンテナ無線通信システムにおける送信方法、送信機及び受信機

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