KR101573076B1 - 무선통신 시스템에서 제어정보 전송 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

제어정보 전송 방법 및 장치가 제공된다.시퀀스 집합으로부터 제어정보에 대응하는 시퀀스를 결정한다. 상기 시퀀스를 변조하여 미니유닛에 대응하는 변조 심벌 집합을 생성하되, 상기 미니유닛은 6개의 OFDM 심벌에 걸쳐 2개의 인접하는 부반송파를 포함한다.상기 변조 심벌 집합을 자원유닛 내의 3개의 미니유닛들 각각에 맵핑한다. 상기 맵핑된 변조 심벌 집합들을 상기 자원유닛에서 전송한다. 이동국의 높은 이동성에서도 제어정보의 전송 신뢰성을 보장할 수 있다.

무선통신, 시퀀스, 제어정보, 제어채널, 상향링크

Description

무선통신 시스템에서 제어정보 전송 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING CONTROL INFORMATION IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선통신 시스템에서 제어정보를 전송하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16e 규격은 2007년 ITU(International Telecommunication Union) 산하의 ITU-R(ITU-Radiocommunication Sector)에서 IMT(International Mobile Telecommunication)-2000을 위한 여섯번째 규격으로 'WMAN-OFDMA TDD'라는 이름으로 채택된 바 있다. ITU-R은 IMT-2000 이후의 차세대 4G 이동통신 규격으로 IMT-Advanced 시스템을 준비하고 있다. IEEE 802.16 WG(Working Group)은 2006년말 IMT-Advanced 시스템을 위한 규격으로 기존 IEEE 802.16e의 수정(amendment) 규격을 작성하는 것을 목표로 802.16m 프로젝트의 추진을 결정하였다. 상기 목표에서 알 수 있듯이, 802.16m 규격은 802.16e 규격의 수정이라는 과거의 연속성과 차세대 IMT-Advanced 시스템을 위한 규격이라는 미래의 연속성인 두가지 측면을 내포하고 있다. 따라서, 802.16m 규격은 802.16e 규격에 기반한 Mobile WiMAX 시스템과의 호환성(compatibility)을 유지하면서 IMT-Advanced 시스템을 위한 진보된 요구사항을 모두 만족시킬 것을 요구하고 있다.

제어정보는 기지국과 이동국간의 통신을 제어하기 위한 여러가지 정보를 포함한다. 제어정보는 채널 상태를 나타내는 CQI(channel quality indicator), HARQ(hybrid automatic repeat request)를 위한 ACK(acknowledgement)/ NACK(negative-acknowledgement) 및/또는 MIMO(multiple input multiple output) 관련 정보를 포함한다. MIMO 관련 정보는 MIMO 동작을 위한 PMI(precoding matrix indicator), RI(rank indicator) 등을 포함한다. 제어정보는 정보비트들의 디코딩 및/또는 스케줄링에 관한 정보이므로 전송 신뢰성이 중요하다. 제어정보의 오류는 데이터 통신의 오류를 초래하기 때문이다. 따라서, 대부분의 무선통신 시스템에서는 제어정보를 위한 제어채널을 데이터채널과 별도로 설계하고 있다.

상향링크 제어정보는 이동국이 기지국에게 보내는 정보이다. 상향링크 제어정보를 나르는 상향링크 제어채널은 이동국의 이동성과 전력 소비를 고려하여 설계하는 것이 필요하다.

제어정보를 전송하는 방법은 크게 2가지로 나눌 수 있다. 첫번째 방법은 제어정보를 채널 인코딩하여 코드워드(codeword) 형태로 전송하는 것이다. 이 방법은 코드워드의 디코딩을 위한 채널 추정에 사용되는 기준신호를 필요로 한다. 두번째 방법은 제어정보를 시퀀스에 맵핑하여 전송하는 것이다. 이는 시퀀스의 상관 특성을 이용하여 제어정보를 검출함으로써 기준신호가 불필요하다. 기준신호를 이용한 검출을 코히어런트 검출(coherent detection)이라 하고, 기준신호를 이용하지 않는 검출을 논-코히어런트 검출(non-coherent detection)이라 한다.

강건(robust)하면서도 효율적으로 시퀀스를 전송하기 위해서 사용하는 방법 중 하나가 시퀀스를 반복해서 보내는 것이다. 반복된 시퀀스를 사용하면 부호율(code-rate)이 작아져 전송률이 낮아질 수 있지만, 반복된 시퀀스를 결합함으로써 제어정보의 검출 성능을 향상시킬 수 있다.

시퀀스를 동일한 형태로 반복하여 전송하면, 간단한 구현이 가능하다. 하지만, 시퀀스의 전송에 사용되는 자원의 구성이 시간 영역이나 주파수 영역 중 어느 하나의 영역에 치우쳐 배치되면 이동국의 이동성에 따라 검출 성능에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있다. 더구나, 논-코히어런트 검출을 이용할 경우, 이동국의 높은 이동성은 시퀀스의 검출 성능에 악영향을 미치고, 결과적으로 제어정보의 전송 신뢰성 저하를 가져올 수 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 시퀀스를 반복하여 제어정보를 전송하는 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 이동국의 고속 이동성에 강인한 상향링크 제어정보를 전송하는 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

일 양태에 있어서, 이동국에 의해 수행되는 무선통신 시스템에서 제어정보 전송 방법이 제공된다. 상기 방법은 시퀀스 집합으로부터 제어정보에 대응하는 시퀀스를 결정하는 단계, 상기 시퀀스를 변조하여 미니유닛에 대응하는 변조 심벌 집합 s을 생성하되, 상기 미니유닛은 6개의 OFDM 심벌에 걸쳐 2개의 인접하는 부반송파를 포함하고, 상기 미니유닛내의 부반송파들은 0부터 11까지 주파수 우선의 순서로 인덱스가 매겨진 단계, 상기 변조 심벌 집합 s를 자원유닛 내의 3개의 미니유닛들 각각에 다음 식과 같이 맵핑하되,

여기서, C_{i ,j}는 i번째 미니유닛에서 j번째 부반송파, s[k]는 변조 심벌 집합 s에서 k번째 변조 심벌, K_i[j]는 K_i의 j번째 요소, K₀={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11}, K₁={9,10,11,3,4,5,0,1,2,6,7,8}, K₂={3,4,5,6,7,8,9,10,11,0,1,2}인 단계, 및 상기 맵핑된 변조 심벌 집합들을 상기 자원유닛에서 전송하는 단계를 포함한다.

상기 자원유닛내의 3개의 미니유닛은 주파수 영역에서 서로 인접하지 않을 수 있다. 상기 자원유닛은 패스트 피드백 채널의 전송에 사용될 수 있다. 상기 패스트 피드백 채널은 제1 패스트 피드백 채널일 수 있다.

다른 양태에 있어서, 이동국은 무선신호를 전송하는 RF(radio frequency) 부, 상기 RF부와 연결되어, 제어정보를 전송하는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는 시퀀스 집합으로부터 상기 제어정보에 대응하는 시퀀스를 결정하고, 상기 시퀀스를 변조하여 미니유닛에 대응하는 변조 심벌 집합 s을 생성하되, 상기 미니유닛은 6개의 OFDM 심벌에 걸쳐 2개의 인접하는 부반송파를 포함하고, 상기 미니유닛내의 부반송파들은 0부터 11까지 주파수 우선의 순서로 인덱스가 매겨지고, 상기 변조 심벌 집합 s를 자원유닛 내의 3개의 미니유닛들 각각에 다음 식과 같이 맵핑하되,

여기서, C_{i ,j}는 i번째 미니유닛에서 j번째 부반송파, s[k]는 변조 심벌 집합 s에서 k번째 변조 심벌, K_i[j]는 K_i의 j번째 요소, K₀={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11}, K₁={9,10,11,3,4,5,0,1,2,6,7,8}, K₂={3,4,5,6,7,8,9,10,11,0,1,2}이고, 및 상기 맵핑된 변조 심벌 집합들을 상기 자 원유닛에서 전송한다.

이동국의 높은 이동성에서도 상향링크 제어정보의 전송 신뢰성을 보장할 수 있다. 또한, 시퀀스의 재배열에는 추가적인 연산이 필요하지 않아, 복잡도의 증가없이 성능을 향상시킬 수 있다.

이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 통신 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. IEEE 802.16m은 IEEE 802.16e의 진화로, IEEE 802.16e에 기반한 시스템과의 하위 호환성(backward compatibility)를 제공한다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA(Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access)를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하 향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(Advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.

설명을 명확하게 하기 위해, IEEE 802.16m을 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.

도 1은 무선통신 시스템을 나타낸다. 무선통신 시스템(10)는 적어도 하나의 기지국(11; Base Station, BS)을 포함한다. 각 기지국(11)은 특정한 지리적 영역(일반적으로 셀이라고 함)(15a, 15b, 15c)에 대해 통신 서비스를 제공한다. 셀은 다시 다수의 영역(섹터라고 함)으로 나누어질 수 있다. 이동국(12; mobile station, MS)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(user equipment), MT(mobile terminal), UT(user terminal), SS(subscriber station), 무선기기(wireless device), PDA(personal digital assistant), 무선 모뎀(wireless modem), 휴대기기(handheld device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(11)은 일반적으로 이동국(12)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.

이하에서 하향링크(downlink)는 기지국에서 이동국으로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink)는 이동국에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 전송기는 기지국의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 전송기는 단말의 일부분일 수 있고, 수신기는 기지국의 일부분일 수 있다.

IEEE 802.16m 시스템에서 상향링크 제어채널로는 패스트 피드백 채널(fast feedback channel), HARQ(hybrid automatic repeat request) 피드백 제어채널(HARQ feedback control channel), 사운딩 채널(sounding channel), 레인징 채널(ranging channel), 대역폭 요청 채널(bandwidth request channel) 등이 있다. 패스트 피드백 채널은 CQI(channel quality indicator) 및/또는 MIMO 정보의 피드백을 나르며, 제1 패스트 피드백 채널(primary fast feedback channel) 및 제2 패스트 피드백 채널(secondary fast feedback channel)의 2가지 종류가 있다. 제1 패스트 피드백 채널은 4 내지 6비트의 정보를 나르며, 광대역(wideband) CQI 및/또는 MIMO 피드백을 제공한다. 제2 패스트 피드백 채널은 7 내지 24비트의 정보를 나르며, 협대역(narrowband) CQI 및/또는 MIMO 피드백을 제공한다. 제1 패스트 피드백 채널은 기준신호를 사용하지 않는 논-코히어런트 검출을 지원하며, 제2 패스트 피드백 채널은 기준신호를 사용한 코히어런트 검출을 지원한다.

도 2는 IEEE 802.16m 시스템에서 상향링크 제어채널에 사용되는 자원유닛의 일 예를 나타낸다. 자원유닛(resource unit, 100)은 상향링크 제어채널의 전송에 사용되는 자원 할당 단위이며, 타일(tile)이라고도 한다. 자원유닛(100)는 물리적 자원 할당 단위일 수 있고, 또는 논리적(logical) 자원 할당 단위일 수 있다. 자원유닛(100)은 3개의 미니유닛들(mini unit, 110, 120, 130)을 포함한다. 미니유닛은 미니타일(mini tile)이라고도 한다. 미니유닛들(110, 120, 130) 각각은 6개의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심벌에 걸쳐 2개의 인접하는(contiguous) 부반송파를 포함한다. 자원유닛(100) 내의 미니유닛들(110, 120, 130)은 주파수 영역에서 서로 인접하지 않을 수 있다. 이는 제1 미니유닛(110)과 제2 미니유닛(120) 사이 및/또는 제2 미니유닛(120)과 제3 미니유닛(130) 사이에는 다른 자원유닛의 미니유닛이 적어도 하나 배치될 수 있음을 의미한다. 자원유닛(100) 내의 미니유닛들(110, 120, 130)을 주파수 영역에서 분산적으로 배치함으로써 주파수 다이버시티(diversity)를 얻을 수 있다.

미니유닛에 포함되는 시간 영역에서의 OFDM 심벌의 수 및/또는 주파수 영역에서의 부반송파의 수는 예시에 불과하며, 제한이 아니다. 미니유닛은 복수의 OFDM 심벌에 걸쳐 복수의 부반송파를 포함할 수 있다. 미니유닛에 포함되는 OFDM 심벌의 수는 서브프레임에 포함되는 OFDM 심벌의 수에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 하나의 서브프레임에 포함되는 OFDM 심벌의 수가 6이라면, 미니유닛에 포함되는 OFDM 심벌의 수는 6일 수 있다.

OFDM 심벌은 시간 영역에서 구간(duration)를 말하며, 반드시 OFDM/OFDMA를 기반으로 한 시스템에 한정하는 것은 아니다. 이는 심벌 구간 등 다른 명칭으로 불릴 수 있으며, OFDM 심벌이라는 명칭에 의해 본 발명의 기술적 사상이 특정 다중 접속 방식(multiple access scheme)에 한정되는 것은 아니다. 또한, 부반송파는 주파수 영역에서 할당 단위를 말하며, 여기서는 하나의 부반송파를 단위로 하지만, 부반송파 집합 단위가 사용될 수 있다.

도 3은 미니유닛에 포함되는 부반송파들의 인덱싱의 다양한 예들을 나타낸다. 미니유닛은 6개의 OFDM 심벌에 걸쳐 2개의 인접하는 부반송파를 포함하므로, 총 12개의 부반송파를 포함한다. 각 부반송파에는 0부터 11까지의 인덱스가 할당된다. 미니유닛에 변조심벌을 인덱스 순서로 맵핑하기 위해, 12개의 부반송파들에 대 한 인덱스의 순서를 먼저 정의한다. 도 3의 (A)는 동일한 OFDM 심벌에서 주파수 방향 우선으로 인덱싱한다. 이를 '주파수 우선(Frequency First)'의 순서로 인덱싱한다고 한다. 도 3의 (B)는 OFDM 심벌의 순으로 먼저 인덱스를 매기고, 이어서 다음 주파수 방향으로 인덱싱한다. 이를 '시간 우선(time first)'의 순서로 인덱싱한다고 한다. 도 3의 (C)는 인접하는 부반송파끼리 주파수 -> 시간 -> 주파수 -> 시간의 순으로 인덱싱하며, 이를 '주파수 엇갈림(frequency-staggered)'의 순서로 인덱싱한다고 한다. 도 3의 (D)는 인접하는 부반송파끼리 시간 -> 주파수의 순으로 인덱싱하며, 이를 '시간 엇갈림(time-staggered)'의 순서로 인덱싱한다고 한다.

이하에서, 별도로 언급되지 않는 한, 미니유닛에 포함되는 12개의 부반송파는 주파수 우선의 순서로 0부터 11까지로 인덱싱되어 있다고 한다. 각 인덱스에 해당되는 부반송파는 f[j] (0≤j≤11)로 표시한다.

제안되는 방법은 하나의 미니유닛에 대응하는 하나의 시퀀스를 반복하여 자원유닛을 구성하는 3개의 미니유닛에 각각 맵핑한다. 이때, 미니유닛 별로 시퀀스를 다르게 배열함으로써, 시간 다이버시티 이득 및 주파수 다이버시티 이득을 얻는다. 미니유닛별로 시퀀스를 맵핑할 때, 다음과 같은 기준을 고려한다.

(1) 시퀀스의 요소들을 복수의 서브그룹(subgroup)으로 나누고, 서브그룹 단위로 시퀀스를 재배열할 수 있다. 이때, 하나의 서브그룹에 포함되는 요소들의 갯수는 시퀀스의 길이의 약수들 중에서 선택할 수 있다. 예를 들어, 시퀀스의 길이가 12라면, 서브그룹의 크기는 그 약수인 1,2,3,4,6,12 중 하나로 결정할 수 있다.

(2) 서브그룹내에서도 재배열(reorder)은 가능하다.

(3) 미니유닛의 구조에 따라 시간 다이버시티 및/또는 주파수 다이버시티를 고려하여 서브그룹 단위로 재배열할 수 있다.

(4) 미니유닛의 구조가 시간 다이버시티를 주파수 다이버시티보다 더 최대한 얻을 수 있는 형태로 구성된 경우(OFDM 심벌의 수가 부반송파의 수보다 많은 경우), 지원하고자 하는 최대 이동국 속도 및 채널 모델의 특성을 고려하여 서브그룹의 크기를 결정할 수 있다. 채널의 영향을 받는 시간이 긴 채널 모델을 고려할수록 서브그룹의 크기를 크게 할 수 있다.

(5) 시퀀스의 특성을 고려하여 서브그룹의 크기를 결정할 수 있다. 예를 들어, RS(Reed-Solomon) 부호와 같이 특정 코드워드 집합을 기반으로 생성된 시퀀스이면서 그 코드워드의 구성이 서로 상관성을 지닌 그룹으로 나눌 수 있는 경우, 그 그룹의 크기만큼 요소들이 인접하도록 서브그룹의 크기를 정할 수 있다. 예를 들어, 갈루아 필드(Galois Field) GF(23) 상에서 생성된 RS 부호의 경우, 하나의 RS 심벌은 3개의 비트로 표현될 수 있다. 이러한 경우, 서브그룹의 크기는 3 이라고 할 수 있다.

(6) 반복이 이루어지는 한 주기 이내의 시퀀스들은 시간 영역 및/또는 주파수 영역을 기준으로 서로 연속되거나 최대한 인접해서 배열한다.

(7) 반복되는 시퀀스들이 서로 시간 영역 및/또는 주파수 영역에서 배열될 때, 얼마나 떨어져 있는가를 고려하여 재배열의 형태를 정한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어정보 전송을 나타낸 예시도이다. 먼저, 6비트의 제어정보에 대응하는 12비트의 시퀀스 q를 생성한다. 시퀀스 q는 미리 결정된 시퀀스 집합으로부터 선택될 수 있다. 시퀀스 집합에 포함되는 시퀀스의 수는 제어정보의 길이에 종속하며, 6비트의 제어정보를 위해 64개의 시퀀스가 미리 정의될 수 있다. 예를 들어, 시퀀스 q는 다음 표와 같은 시퀀스 집합 Q으로부터 선택될 수 있다.

이어서, 시퀀스 q를 변조하여 복수의 변조 심벌로 이루어지는 변조 심벌 집합을 생성한다. 예를 들어, BPSK(binary phase shift keying) 변조를 사용하는 경우 길이 12의 시퀀스 q로부터 12개의 변조 심벌로 이루어지는 변조 심벌 집합 s={s[0], s[1], ..., s[11]}을 생성할 수 있다.

변조 심벌 집합은 반복되어 각 미니유닛(110, 120, 130)에 맵핑된다. 미니유닛(110, 120, 130) 별로 시퀀스를 다르게 배열함으로써, 시간 다이버시티 이득 및 주파수 다이버시티 이득을 얻는다. 변조 심벌 집합 s를 크기 3을 갖는 4개의 서브그룹(110a, 110b, 110c, 110d)으로 나눈다. 여기서, 제1 서브그룹(110a)은 {s[0], s[1], s[2]}를 포함하고, 제2 서브그룹(110b)은 {s[3], s[4], s[5]}를 포함하고, 제3 서브그룹(110c)은 {s[6], s[7], s[8]}를 포함하고, 제4 서브그룹(110d)은 {s[9], s[10], s[11]}을 포함한다. 미니유닛내에서 2개의 서브그룹은 3개의 OFDM 심벌에 걸쳐 2개의 인접하는 부반송파로 맵핑된다.

제1 미니유닛(110)에는 변조 심벌 집합 s를 주파수 우선의 순서로 인덱스된 부반송파에 그대로 맵핑한다. 부반송파로의 맵핑은 f[j]=s[j] (0≤j≤11)로 나타낼 수 있다.

제2 미니유닛(120)에는 변조 심벌 집합 s를 서브그룹 단위로 재배열하여 맵핑한다. 변조 심벌 집합 s를 기준 변조 심벌 집합이라 할 때, 제1 재배열된 변조 심벌 집합 s'={s[9], s[10], s[11], s[3], s[4], s[5], s[0], s[1], s[2], s[6], s[7], s[8]}이 된다. s'[j]=s[K1[j]] 라 표현할 수 있으며, 여기서, K1[j]는 K1={9,10,11,3,4,5,0,1,2,6,7,8}의 j번째 요소이다. 부반송파로의 맵핑은 f[j]=s'[j] (0≤j≤11)로 나타낼 수 있다.

제3 미니유닛(130)에는 변조 심벌 집합 s를 서브그룹 단위로 재배열하여 맵핑한다. 제2 재배열된 변조 심벌 집합 s"={s[3], s[4], s[5], s[6], s[7], s[8], s[9], s[10], s[11], s[0], s[1], s[2]}이 된다. s"[j]=s[K2[j]] 라 표현할 수 있으며, 여기서, K2[j]는 K2={3,4,5,6,7,8,9,10,11,0,1,2}의 j번째 요소이다. 부반송파로의 맵핑은 f[j]=s"[j] (0≤j≤11)로 나타낼 수 있다.

제어정보의 비트 수, 시퀀스 q의 길이 및 BPSK 변조는 예시에 불과하며, 당업자라면 용이하게 변형할 수 있을 것이다. 예를 들어, QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 변조를 사용할 수도 있으며, 이 때, 제어정보의 비트 수는 12비트로 하더라도, 변조 심벌 집합 s는 12개의 변조 심벌을 포함할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어정보 전송 방법을 나타낸 흐름도이다. 이 방법은 전송기에 의해 수행될 수 있다. 상향링크 제어정보 전송이라면 이 방법은 이동국에 의해 수행될 수 있다. 단계 S510에서, 시퀀스 집합으로부터 제어정보에 대응하는 시퀀스 q를 결정한다. 예를 들어, 표 1의 시퀀스 집합 Q로부터 6비트의 제어정보에 대응하는 시퀀스 q를 선택할 수 있다.

단계 S520에서, 상기 시퀀스를 변조하여 하나의 미니유닛에 대응하는 기준 변조 심벌 집합 s을 생성한다. 12비트의 시퀀스 q에 대해 BPSK 변조를 수행하면, 12개의 변조 심벌을 포함하는 변조 심벌 집합 s={s[0], s[1], ..., s[11]}을 생성할 수 있다.

단계 S530에서, 변조 심벌 집합들의 수가 상기 자원유닛에 포함되는 복수의 미니유닛의 개수와 같아지도록, 상기 기준 변조 심벌 집합을 반복 및 재배열하여 재배열된 변조 심벌 집합들 s' 및 s"을 생성한다. 재배열된 변조 심벌 집합들 s' 및 s"은 서브그룹 단위로 재배열된다.

단계 S540에서, 상기 기준 변조 심벌 집합 s 및 재배열된 변조 심벌 집합 s' 및 s"을 상기 자원유닛내의 상기 복수의 미니 유닛들 각각에 맵핑한다.

단계 S550에서, 상기 맵핑된 변조 심벌 집합들은 상기 자원유닛에서 전송된다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어정보 전송을 다른 형태로 나타낸 것이다. 도 6의 실시예와 도 4의 실시예는 표기법만 다를 뿐, 시퀀스 재배열은 실질적으로 동일하다. 제어정보에 대응하는 시퀀스로부터 얻어지는 변조 심벌 집합 s={s[0], s[1], ..., s[11]}가 있고, 각 미니유닛의 부반송파들은 주파수 우선 순서로 인덱스되어 있다고 한다. i번째 미니유닛에서 j번째 부반송파 C_{i ,j}로 다음과 같이 맵핑된다.

여기서, s[k]는 변조 심벌 집합 s에서 k번째 변조 심벌, Ki[j]는 Ki의 j번째 요소, K₀={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11}, K₁={9,10,11,3,4,5,0,1,2,6,7,8}, K₂={3,4,5,6,7,8,9,10,11,0,1,2}이다.

도 7은 제안된 발명과 종래 기술과의 성능을 비교한 그래프이다. 이동국의 속도가 350Km/h인 채널 모델 상황에서, SNR(signal-to-noise ratio)에 따른 BLER(block error rate)를 비교한 그래프이다. 'Proposed'는 제어정보가 각각 4, 5, 6 비트인 경우에 제안된 방법을 적용한 것이고, 'Conventional'은 제어정보가 각각 4, 5, 6 비트인 경우에 동일한 시퀀스를 반복하여 적용한 것이다. 종래 기술에 의하면, SNR이 커지더라도 BLER이 더이상 줄지 않는 에러 마루(error floor)가 발생한다. 제안된 방법에 의하면, SNR에 커짐에 따라 제안된 방법의 BLER가 현저하게 낮아지는 것을 보여준다.

제안된 방법에 의하면, 이동국의 속도가 고속인 상황에서 8dB 이상의 높은 성능 향상을 보여준다. 따라서, 이동국의 높은 이동성에서 제어정보의 전송 신뢰성을 보장할 수 있다. 또한, 시퀀스의 재배열에는 추가적인 연산이나 필요하지 않아, 복잡도의 증가없이 성능을 향상시킬 수 있다.

도 8 내지 26은 시퀀스 재배열의 다양한 실시예들을 보여준다. 도 8의 실시예에서는, 변조 심벌 집합을 크기 4를 갖는 3개의 서브그룹으로 나누고, 미니유닛내의 2 OFDM 심벌 x 2 부반송파에 각 서브그룹을 맵핑한다. 자원유닛에 포함되는 미니유닛의 갯수만큼 서브그룹으로 나누어, 각 서브그룹을 각 미니유닛에 서로 중복되지 않는 위치에 맵핑할 수 있다. 또한, 하나의 서브그룹에 속하는 변조 심벌들은 시간 영역과 주파수 영역에서 균일하게 분포된다. 도 9 내지 26의 실시예들은 서브그룹의 크기와 서브그룹에 할당되는 자원의 크기가 달라짐에 따른 다양한 실시예들을 보여준다.

상술한 실시예들에서 변조 심벌 집합에 속하는 변조 심벌들의 인덱스와 미니 유닛 내의 부반송파의 인덱스는 예시에 불과하다. 부반송파의 인덱스는 주파수 우선, 시간 우선, 주파수 엇갈림 및 시간 엇갈림 중 적어도 하나 또는 다른 임의의 순서로 인덱싱될 수 있다.

자원유닛 및/또는 미니유닛의 구성이 달라질 경우, 상술한 도 3 내지 26의 실시예들은 변형되어 적용될 수 있다. 일례로, 미니유닛이 시간영역에서 2개의 OFDM 심벌에 걸쳐 주파수 영역에서 6개의 부반송파로 구성되면, 상기 실시예들은 주파수와 시간이 서로 바뀐 형태로 구현될 수 있다.

도 27은 본 발명의 실시예가 구현되는 전송기를 나타낸 블록도이다. 상향링크 제어정보의 전송에서 전송기(800)는 이동국의 일부일 수 있다. 전송기(800)는 시퀀스 생성기(sequence generator, 810), 변조기(modulator, 820), 반복기(repeater, 830), 자원맵퍼(resource mapper, 840), 신호 생성기(signal generator, 850) 및 RF(Radio Frequency)부를 포함한다. 시퀀스 생성기(810)는 시퀀스 집합으로부터 제어정보에 대응하는 시퀀스를 결정한다. 예를 들어, 시퀀스 생성기(810)는 6비트의 제어정보에 대응하는 표 1의 시퀀스 집합으로부터 시퀀스를 결정할 수 있다. 변조기(820)는 상기 시퀀스를 변조하여 미니유닛에 대응하는 기준 변조 심벌 집합을 생성한다. 상기 변조기(820)는 상기 시퀀스를 BPSK 변조할 수 있다. 반복기(830)는 변조 심벌 집합들의 수가 자원유닛에 포함되는 복수의 미니유닛의 개수와 같아지도록 상기 기준 변조 심벌 집합을 반복한다. 또한, 반복기(830)는 반복되어 생성되는 변조 심벌 집합을 서브그룹 단위로 재배열하여 재배열된 변조 심벌 집합을 생성한다. 자원유닛에 3개의 미니유닛이 포함되면, 기준 변조 심벌 집 합외에 제1 재배열된 변조 심벌 집합 및 제2 재배열된 변조 심벌 집합을 생성한다. 반복기(830)는 도 3 내지 26의 실시예들에 나타난 다양한 방법으로 변조 심벌 집합을 재배열할 수 있다. 자원맵퍼(840)는 상기 기준 변조 심벌 집합 및 상기 제1 및 제2 재배열된 변조 심벌 집합을 자원유닛 내의 3개의 미니유닛들 각각에 맵핑한다. 자원유닛은 패스트 피드백 채널의 전송에 사용되는 무선자원이라 할 수 있다. 신호 생성기(850)는 자원에 맵핑된 변조 심벌 집합을 전송 신호로 변환한다. OFDM/OFDMA에 기반하는 시스템이라면, 신호 생성기(850)는 IFFT(inverse fast Fourier transform)을 수행할 수 있다. RF부(860)는 전송신호를 무선신호로 변환하여 전송한다.

도 28은 본 발명의 실시예가 구현되는 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다. 이동국(910)은 프로세서(912), 디스플레이부(913) 및 RF부(915)를 포함한다. 프로세서(912)는 상향링크 제어채널을 구성하고, 상향링크 제어채널 상으로 제어정보를 전송한다. 상향링크 제어채널은 패스트 피드백 채널일 수 있으며, 상향링크 제어채널은 3개의 미니유닛으로 구성되는 자원유닛을 통해 전송될 수 있다. 전술한 제어정보 전송 방법은 프로세서(912)에 의해 구현될 수 있다. 도 3 내지 26의 실시예에 나타난 시퀀스 재배열은 프로세서(912)에 의해 구현될 수 있다. 디스플레이부(913)은 프로세서(912)와 연결되어, 사용자에게 다양한 정보를 디스플레이한다. 디스플레이부(193)는 LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등 잘 알려진 요소를 사용할 수 있다. RF부(915)는 프로세서(912)와 연결되어 무선신호를 전송한다.

기지국(930)은 프로세서(932) 및 RF부(935)를 포함한다. RF부(935)는 이동국(910)으로부터의 무선신호를 수신한다. 프로세서(932)는 상향링크 제어채널상으로 제어정보를 수신한다. 제어정보를 검출하기 위해, 상향링크 제어채널을 코히어런트 검출을 사용할 수 있다. 즉, 상향링크 제어채널에 사용되는 자원유닛에는 기준신호가 제공되지 않으며, 프로세서(932)는 시퀀스의 상관 특성을 통해 제어정보를 검출할 수 있다.

본 발명은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하기 위해 디자인된 ASIC(application specific integrated circuit), DSP(digital signal processing), PLD(programmable logic device), FPGA(field programmable gate array), 프로세서, 제어기, 마이크로 프로세서, 다른 전자 유닛 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하는 모듈로 구현될 수 있다. 소프트웨어는 메모리 유닛에 저장될 수 있고, 프로세서에 의해 실행된다. 메모리 유닛이나 프로세서는 당업자에게 잘 알려진 다양한 수단을 채용할 수 있다.

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 무선통신 시스템을 나타낸다.

도 2는 IEEE 802.16m 시스템에서 상향링크 제어채널에 사용되는 자원유닛의 일 예를 나타낸다.

도 3은 미니유닛에 포함되는 부반송파들의 인덱싱의 다양한 예들을 나타낸다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어정보 전송을 나타낸 예시도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어정보 전송 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어정보 전송을 다른 형태로 나타낸 것이다.

도 7은 제안된 발명과 종래 기술과의 성능을 비교한 그래프이다.

도 8 내지 26은 시퀀스 재배열의 다양한 실시예들을 보여준다.

도 27은 본 발명의 실시예가 구현되는 전송기를 나타낸 블록도이다.

도 28은 본 발명의 실시예가 구현되는 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.

Claims (11)

1. 이동국에 의해 수행되는 무선통신 시스템에서 제어정보 전송 방법에 있어서,

   시퀀스 집합으로부터 제어정보에 대응하는 시퀀스를 결정하는 단계;

   상기 시퀀스를 변조하여 자원유닛 내의 미니유닛에 대응하는 변조 심벌 집합 s을 생성하되, 상기 미니유닛은 12개의 부반송파에 걸쳐 6개의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심벌을 포함하고, 상기 각 OFDM 심벌은 2개의 인접한 부반송파를 포함하고, 상기 12개의 부반송파는 0부터 11까지 주파수 우선의 순서로 인덱스가 매겨진 단계;

   상기 변조 심벌 집합 s를 상기 미니유닛에 다음 식과 같이 맵핑하되,

   

   여기서, C_i,j는 i번째 미니유닛에서 j번째 부반송파, s[k]는 변조 심벌 집합 s에서 k번째 변조 심벌, K_i[j]는 K_i의 j번째 요소, K₀={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11}, K₁={9,10,11,3,4,5,0,1,2,6,7,8}, K₂={3,4,5,6,7,8,9,10,11,0,1,2}인 단계; 및

   상기 맵핑된 변조 심벌 집합 s를 상기 자원유닛에서 전송하는 단계를 포함하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 자원유닛 내의 상기 미니유닛은 다른 미니유닛과 주파수 영역에서 서로 인접하지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 자원유닛은 패스트 피드백 채널의 전송에 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 패스트 피드백 채널은 제1 패스트 피드백 채널인 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 자원유닛에서 상기 맵핑된 변조 심벌 집합 s는 논코히어런트 검출을 통해 검출되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 시퀀스는 BPSK(binary phase shift keying) 변조되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 제어정보는 4비트 내지 6비트의 정보인 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 시퀀스 집합은 다음 표와 같이 정의되는 특징으로 하는 방법.

   
9. 무선신호를 전송하도록 구성되는 RF(radio frequency) 부;

   상기 RF부와 연결되는 프로세서를 포함하되,

   상기 프로세서는,

   시퀀스 집합으로부터 제어정보에 대응하는 시퀀스를 결정하고,

   상기 시퀀스를 변조하여 자원유닛 내의 미니유닛에 대응하는 변조 심벌 집합 s을 생성하되, 상기 미니유닛은 12개의 부반송파에 걸쳐 6개의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심벌을 포함하고, 상기 각 OFDM 심벌은 2개의 인접한 부반송파를 포함하고, 상기 12개의 부반송파는 0부터 11까지 주파수 우선의 순서로 인덱스가 매겨지고,

   상기 변조 심벌 집합 s를 상기 미니유닛에 다음 식과 같이 맵핑하되,

   

   여기서, C_i,j는 i번째 미니유닛에서 j번째 부반송파, s[k]는 변조 심벌 집합 s에서 k번째 변조 심벌, K_i[j]는 K_i의 j번째 요소, K₀={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11}, K₁={9,10,11,3,4,5,0,1,2,6,7,8}, K₂={3,4,5,6,7,8,9,10,11,0,1,2}이고; 및

   상기 맵핑된 변조 심벌 집합 s를 상기 자원유닛에서 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이동국.
10. 제9항에 있어서, 상기 자원유닛 내의 상기 미니유닛은 다른 미니유닛과 주파수 영역에서 서로 인접하지 않는 것을 특징으로 하는 이동국.
11. 제9항에 있어서, 상기 시퀀스는 BPSK 변조되는 것을 특징으로 하는 이동국.

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