KR101643258B1

KR101643258B1 - Ｌｔｅ 시스템에서 자원 할당 방법

Info

Publication number: KR101643258B1
Application number: KR1020090043019A
Authority: KR
Inventors: 한진규; 조준영; 이주호
Original assignee: 삼성전자 주식회사
Priority date: 2009-05-18
Filing date: 2009-05-18
Publication date: 2016-07-27
Also published as: US9560647B2; EP2434824B1; US20140140298A1; US20150271799A1; EP2434824A2; US8634368B2; WO2010134742A2; WO2010134742A3; EP2434824A4; US9054836B2; US20120063405A1; ES2895354T3; KR20100124000A

Abstract

본 발명은 LTE 시스템에서 VoIP의 용량을 개선할 수 있도록 RB보다 작은 단위로 자원을 할당할 수 있는 fractional RB 할당 방법을 제안한다. 채널 상태가 좋은 단말기에 대해서는 VoIP와 같이 발생하는 트래픽의 양이 작으면서 일정한 서비스를 위해서 하나의 RB보다 더 작은 양의 자원을 사용하는 것이 가능할 수 있다. SDMA를 사용하지 않으면서도 서로 다른 사용자가 동일한 자원을 공유할 수 있도록 자원을 배치하는 방법과 fractional RB 할당을 알려주고 사용하는 방법을 소개한다. 본 발명에서는 하향링크 fractional RB 할당을 지원하기 위하여 RB 내 다중화를 도입하는 방법과 RE 배치를 변경하는 방법을 제안한다. 그리고 상향링크 fractional RB 할당을 지원하기 위해 RE 배치를 변경하는 방법을 제안한다. 채널 상태가 우수한 단말들의 자원 점유량을 줄임으로써 VoIP 용량을 개선시키는 것이 본 발명의 목적이다.

자원 할당, 다중화, 안테나, 기지국

Description

ＬＴＥ 시스템에서 자원 할당 방법{METHOD FOR ALLOCATING RESOURCE BLOCK IN LONG TERM EVOLUTION SYSTEM}

본 발명은 3GPP (3^rd Generation Partnership Project)의 LTE (Long Term Evolution) 시스템에서 VoIP (Voice over IP)와 같은 작은 량의 트래픽이 발생하는 서비스의 시스템 용량을 개선하는 방법에 관한 것이다.

이동통신 시스템은 초기의 음성 위주의 서비스를 제공하던 것에서 벗어나 데이터 서비스 및 멀티미디어 서비스 제공을 위해 고속, 고품질의 무선 패킷 데이터 통신시스템으로 발전하고 있다. 3GPP의 HSPA (High Speed Packet Access), LTE, 3GPP2의 HRPD (High Rate Packet Data), UMB (Ultra Mobile Braodband), 그리고 IEEE의 802.16e 등 다양한 이동통신 표준이 고속, 고품질의 무선 패킷 데이터 전송 서비스를 지원하기 위해 개발되었다.

이와 같은 최신 이동통신 시스템은 전송 효율을 개선하기 위해 적응 변조 및 부호 (Adaptive Modulation and Coding, 이하 AMC) 방법과 채널 감응 스케줄링 방법 등의 기술을 이용한다. 상기의 AMC 방법을 활용하면 송신기는 채널 상태에 따라 전송하는 데이터의 양을 조절할 수 있다. 즉 채널 상태가 좋지 않으면 전송하는 데 이터의 양을 줄여서 수신 오류 확률을 원하는 수준에 맞추고, 채널 상태가 좋으면 전송하는 데이터의 양을 늘려서 수신 오류 확률은 원하는 수준에 맞추면서도 많은 정보를 효과적으로 전송할 수 있다. 상기의 채널 감응 스케줄링 자원관리 방법을 활용하면 송신기는 여러 사용자 중에서 채널 상태가 우수한 사용자를 선택적으로 서비스하기 때문에 한 사용자에게 채널을 할당하고 서비스해주는 것에 비해 시스템 용량이 증가한다. 요컨대 상기의 ACM 방법과 채널 감응 스케줄링 방법은 수신기로부터 부분적인 채널 상태 정보를 feedback 받아서 가장 효율적이라고 판단되는 시점에 적절한 변조 및 부호 기법을 적용하는 방법이다.

최근 2세대와 3세대 이동통신 시스템에서 사용되던 다중접속 방식인 CDMA (Code Division Multiple Access)을 차세대 시스템에서 OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access)으로 바꾸려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 3GPP, 3GPP2, IEEE 등의 표준 단체는 OFDMA 또는 변형된 OFDMA를 사용하는 진화 시스템에 관한 표준화를 진행하고 있다. CDMA 방식에 비해 OFDMA 방식에서 용량 증대를 기대할 수 있는 것으로 알려져 있다. OFDMA 방식에서 용량 증대를 낳는 여러 가지 원인 중의 하나가 주파수 축 상에서의 스케줄링 (Frequency Domain Scheduling)을 수행할 수 있다는 것이다. 채널이 시간에 따라 변하는 특성에 따라 채널 감응 스케줄링 방법을 통해 용량 이득을 얻었듯이 채널이 주파수에 따라 다른 특성을 활용하면 더 많은 용량 이득을 얻을 수 있다.

LTE 시스템에서는 하향링크 (Downlink, 이하 "DL")에서는 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식을 채용하고 있고, 상향링크 (Uplink, 이하 "UL")에서는 SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 방식을 채용하고 있는데, 두 방식 모두 주파수 축 상에서의 스케줄링을 수행할 수 있는 특징을 가지고 있다.

상기의 AMC 방법과 채널 감응 스케줄링 방법은 송신기가 송신 채널에 관한 충분한 정보를 획득한 상태에서 전송 효율을 개선할 수 있는 기술이다. FDD (Frequency Division Duplex) 방식에서와 같이 송신기가 송신 채널의 상태를 수신 채널을 통해 유추할 수 없는 경우 수신기는 송신기에게 송신 채널에 관한 정보를 보고하도록 설계 되어 있다. 한편 TDD (Frequency Division Duplex) 방식에서는 수신 채널을 통해 송신 채널의 상태를 알 수 있는 특성을 활용하여 수신기가 송신기에 송신 채널에 관한 정보를 보고하는 것을 생략할 수 있다.

이동 통신 시스템이 고속, 고품질의 무선 패킷 데이터 통신을 지원하도록 진화하고 있지만 여전히 음성 통화는 주요 서비스로 간주되고 있다. VoIP (Voice over Internet Protocol) 방식은 무선 패킷 데이터 통신용으로 설계된 통신 시스템에서 효율적인 음성 통화를 지원하기 위해 사용되는 방식이다. 음성 통화의 특징은 일정한 주기를 가지고 일정한 양의 트래픽이 발생하며 시간 지연에 대단히 민감하다는 것이다. 시간 지연에 둔감한 트래픽에 대해서 스케줄러는 충분한 시간적 여유를 두고 적절한 무선 자원을 선택할 수 있어서 AMC 방법과 채널 감응 스케줄링 방법으로부터 많은 이득을 얻을 수 있다. 그러나 시간 지연에 민감한 트래픽에 대해서는 스케줄러가 스케줄링의 충분한 시간적 여유를 가질 수 없어서 채널 감응 스케줄링의 이득이 상대적으로 떨어질 수 밖에 없다. 또한 일정한 양의 트래픽이 발생 하는 경우, 전송하는 데이터 양을 채널 상태에 따라 바꾸어 주는 AMC 방법을 적용할 여지가 줄어들게 된다. 오히려 AMC 방법과 채널 감응 스케줄링 방법을 적용할 경우, 어떤 변조 및 부호 방식을 사용하여 어느 자원에 할당하였는가를 알려주는 제어 신호를 전송하게 되는데, 송신하고자 하는 데이터 양을 감안하면 적지 않은 양의 자원을 제어 신호 전송에 사용하게 된다.

이와 같은 VoIP의 특성을 감안하여 LTE 시스템에서는 SPS (Semi-Persistent Scheduling)이라고 하는 VoIP에 적합한 자원 할당 방식을 추가적으로 정의하고 있다. SPS는 제어 신호가 매번 전송되지 않도록 자원 할당 방식을 변형한 것인데, SPS에 기반하여 자원이 할당되면 자원 할당이 해제됨을 알리는 신호가 전송되기 전까지 트래픽이 발생하는 주기에 맞추어 자원이 자동 할당되고 최초에 설정한 변조 및 부호 방식과 할당 자원을 유지하게 된다.

도 1은 LTE 시스템의 하향링크에서 정의하는 자원의 단위를 설명하기 위한 도면이다. LTE 하향링크는 OFDMA 방식을 사용한다. 그리고 무선 자원의 기본 단위를 자원 요소 (resource element, 이하 "RE")라 한다. 하나의 RE (112)는 주파수 축 상에서 하나의 서브케리어 (subcarrier), 시간 축 상에서 하나의 OFDM 심볼, 공간 축 상에서 하나의 가상 안테나 포트로 구성된다. 즉, 하나의 RE를 이용하여 하나의 변조 신호가 전송된다. RE 단위로 자원을 할당할 경우 자원 할당을 표시하기 위한 정보량이 매우 많아지기 때문에 자원 할당의 기본 단위는 자원블록 (resource block, 이하 "RB")으로 정의 한다. 하나의 RB (110)는 주파수 축 상에서 12개의 서 브케리어 (subcarrier)와 시간 축 상에서 하나의 서브프레임 (subframe)으로 구성된다. 서브프레임은 1msec이며 14개의 OFDM 심볼로 구성된다. 한편 10개의 서브프레임이 모이면 하나의 라디오 프레임 (radio frame)이 구성된다.

도 2는 LTE 하향링크에서 RB 내의 용도별 RE의 배치를 도시한 것이다. 채널 추정을 위해 기지국은 약속된 위치에 기정의된 기준 신호 (reference signal, 이하 "RS")를 전송한다. 단말기는 자원이 할당된 위치와 송신 신호를 이미 알고 있기 때문에 RS의 수신을 통해 채널 응답을 추정할 수 있다. 120는 공용 RS (common RS) 전송에 사용되는 RE를 나타낸다. 그리고 송신 안테나 포트의 수가 4개인 경우 공용 RS의 RB 내 위치는 도 2와 같다. 하나의 RB는 168 (=12×14)개의 RE로 구성되는데, 송신 안테나 포트의 수가 4개인 경우 공용 RS에 사용되는 RE의 개수는 24개임을 알 수 있다.

한편 자원 할당 정보 등을 알려 주기 위한 PDCCH (Physical Downlink Control CHannel)는 한 서브프레임의 선두 n개의 OFDM 심볼 구간 동안 전송되는데 이 구간을 제어 영역 (control region, 122)이라고 한다. 여기서 n은 1,2, 또는 3의 값을 갖는다. [도 2]의 예에서 제어 영역은 서브프레임 내 선두 3 OFDM 심볼 구간으로 표시되어 있으므로 n=3이다. 제어 영역의 크기는 매 서브프레임마다 변할 수 있는 값이며, 매 서브 프레임의 선두 OFDM 심볼에 포함된 PCFICH (Physical Control Format Indicator CHannel)를 통해 전송된다.

제어 영역(122)에서는 상향 링크 HARQ (Hybrid Automatic Repeat reQuest) 동작을 지원하기 위해 PUSCH (Physical Uplink Shared CHannel)에 대한 ACK/NACK 신호를 전송하는 PHICH (Physical HARQ Indicator CHannel)도 정의된다. 즉 제어 영역으로 전송될 수 있는 채널은 RS, PDCCH, PCFICH, PHICH 등이다. 124는 제어 신호를 전송하기 위해서 사용되는 RE를 나타낸다.

도 2에서 126은 스케줄링된 사용자의 데이터 신호를 전송하는 PDSCH (Physical Downlink Shared CHannel) 전송에 사용되는 RE를 나타낸 것이다. 제어 영역 (122)에서는 PDSCH를 전송할 수 없다. 송신 안테나 포트의 수가 4개이고 제어 영역(122)이 서브프레임 내 선두 3 OFDM로 정의된 [도 2]의 예에서 하나의 RB 내 PDSCH 전송에 사용할 수 있는 RE의 개수는 116개임을 알 수 있다.

[표 1]은 기지국 송신 안테나 포트의 수, 전용 RS의 정의 여부, 제어 영역의 크기 등에 따라 하나의 RB 내 PDSCH 전송에 사용할 수 있는 RE의 개수를 정리한 것이다.

[표 1] 조건에 따른 한 RB 내 PDSCH RE의 개수

[표 1]에서 산출된 RE의 개수는 일반적인 CP (Normal Cyclic Prefix)를 사용하고 시스템 대역폭이 10RB를 초과하는 경우에 유효하다. 확장 CP (Extended Cyclic Prefix)를 사용하는 경우 한 서브프레임을 구성하는 OFDM 심볼의 수가 6으로 줄어들고, 시스템 대역폭이 10RB 이하이면 제어 영역의 크기가 1,2,3 중의 하나가 아니라 2,3,4 중의 하나로 바뀌기 때문이다.

도 2의 130은 PDSCH의 주파수 우선 배치 (frequency first mapping)를 설명하기 위한 것이다. PDSCH를 구성하는 변조 심볼열은 우선 주파수 축상에서 서브케리어 번호가 증가하는 방향으로 배치된다. 그리고 변조 심볼열이 주파수 축상에서 할당된 모든 서브케리어에 배치를 완료하면 다음 OFDM 심볼로 이동하여 다음 변조 심볼열을 배치하는 순으로 PDSCH의 자원 배치를 수행한다. 한편 RB 내에는 전용 RS (dedicated RS)가 추가 정의될 수도 있다. 전용 RS란 스케줄링 된 사용자를 위해 빔성형 (beamforming)을 적용한 경우 PDSCH에 적용한 것과 동일한 빔성형을 적용한 RS이다. 전용 RS는 RB당 12개의 RE를 사용한다.도 3은 LTE 시스템에서 기지국 송신기 구조를 도시한 것이다. [도 3]은 공간 다중화 (spatial multiplexing, 이하 "SM")을 포함한 일반적인 기지국 송신기 구조를 나타낸 것으로, 두 개의 코드워드 (codeword, 이하 "CW")를 전송하는 것을 포함하고 있다.

전송블록 (transport block, 이하 "TB")는 상위 계층에서 물리 계층의 PDSCH로 전송되도록 내려온 정보 신호이다. SM을 지원하는 경우 최대 2개의 TB를 동일한 자원에 전송할 수 있다. 200a는 첫 번째 CW에 대한 TB1이고 200b는 두 번째 CW에 대한 TB2이다.

TB1과 TB2는 각각의 채널 부호화 (202a, 202b), 스크램블링 (204a, 204b), 변조 (206a, 206b)를 거쳐 변조 신호열로 변환된다. SM을 적용하지 않는 전송의 경우에는 200a가 존재하지 않기 때문에 200a에 적용되는 일련의 과정 202b, 204b, 206b는 생략한다.

이와 같이 하나 또는 두 개로 생성된 변조 신호열은 계층 배치 (layer mapping, 208)를 통해 사전부호화 (precoding, 210)에 적용할 공간 계층 (spatial layer) 별 변조 신호열로 변환된다. SM의 경우 CW의 수는 최대 2로 제한되지만 공간 계층의 수는 4까지 허용되므로 이에 대한 배치를 정의하여야 한다.

전송 다이버시티를 사용하는 경우 CW의 수는 하나이지만 공간 계층의 수는 2 또는 4가 되고 사전 부호화는 전송 다이버시티 부호화를 의미하게 된다. 사전 부호 화는 계층의 수와 전송 모드에 따라 전송 다이버시티 부호화, 개방루프 (open-loop) 사전 부호화, 폐쇄루프 (closed-loop) 사전 부호화 등으로 달리 정의된다.

사전부호화 (210)는 공간 계층 별 변조 신호열을 각 송신 안테나 포트 (216c, 216d)로 전송할 신호열로 변환할 수 있다. 사전부호화된 신호열은 각 안테나 포트 별 RE 배치 (212c, 214d)와 OFDM 신호 생성 (214c, 214d)을 거쳐 각 송신 안테나 포트 (216c, 216d)로 전송된다. 도 4는 LTE 시스템의 상향링크에서 정의하는 자원의 단위를 설명하기 위한 도면이다. LTE 상향링크는 SC-FDMA 방식을 사용하고 있는데, 무선 자원의 기본 단위를 하향링크에서와 마찬가지로 자원 요소 (RE)라 한다. 하나의 RE (602)는 시간 축 상에서 하나의 SC-FDMA 심볼 내 가상 서브케리어 (virtual subcarrier)로 정의된다. SC-FDMA는 OFDM 신호 생성 전 단계에서 DFT (Discrete Fourier Transform)을 사전부호화로 적용된다. 따라서 변조 심볼이 배치되는 RE는 서브케리어를 의미하지 않게 되므로 가상 서브케리어라는 용어를 사용한다. 그리고 RE 단위로 자원을 할당할 경우 자원 할당을 표시하기 위한 정보량이 매우 많아지기 때문에, 하향링크에서와 마찬가지로 자원 할당의 기본 단위는 RB로 정의된다. 하나의 RB (600)는 12개의 가상 서브케리어 (subcarrier)와 시간 축 상에서 하나의 서브프레임 (subframe)으로 구성된다. 서브프레임은 하향링크에서와 같이 1msec이며 14개의 SC-FDMA 심볼로 구성된다.

도 5는 LTE 상향링크에서 RB 내 용도별 자원 배치를 도시한 것이다. SC-FDMA 방식에서는 RE 단위로 RS를 정의할 수 없다. 따라서 특정 SC-FDMA 심볼 전체를 RS로 사용한다. 상향링크의 RS는 사용자 별 상향링크 채널을 추정할 수 있도록 전용 RS (dedicated RS)의 형태로 정의하여 복조에 사용된다 하여 복호 RS (DeModulation RS, 이하 "DM RS")라고도 한다.

상향링크 MU-MIMO (Multi-User Multiple Input Multiple Output)은 상향링크의 SDMA (Space Domain Multiple Access)를 의미한다. 그리고 기지국 수신기는 사용자 별로 직교하는 전용 RS를 수신하면, 사용자 별 공간 채널 응답에 적합한 공간 필터를 적용하여 동일한 자원을 사용하여 전송된 복수 사용자 PUSCH를 구분할 수 있다.

하나의 서브프레임(610)내 4번째 SC-FDMA 심볼과 11번째 SC-FDMA 심볼은 모두 전용 RS 전송을 위한 SC-FDMA 심볼 (614)로 된다. 이는 사용자 별로 직교하는 신호를 전용 RS로 할당해 줌으로써 상향링크 MU-MIMO를 지원한다. 그 외의 SC-FDMA 심볼 (616)은 PUSCH 전송에 사용할 수 있는 자원이다. LTE 상향링크에서는 한 RB 당 총 168(=14×12)개의 RE가 정의되는데 이중에서 PUSCH 전송에 사용할 수 있는 RE는 총 RS용 자원을 제외한 144 (=12×12)개이다.

서브 프레임이 기지국에서 상향링크 채널 상태를 측정하기 위해 전송하는 SRS (Sounding RS)를 포함하는 서브프레임이라면, 서브프레임 내 마지막 SC-FDMA 심볼은 SRS 전송용으로 사용된다. 따라서PUSCH RE의 수는 RB 당 132 (=11×12)이다. 여기서 RE의 개수는 일반 CP에 해당하는 것으로 확장 CP의 경우 서브프레임을 구성하는 SC-FDMA 심볼의 수가 줄어듦으로 RE의 수는 달라진다.

도 6은 LTE 시스템에서 단말기 송신기의 구조를 도시한 것이다. 사용자의 TB (620)는 채널 부호화 (622), 스크램블링 (624), 변조 (626)를 거쳐 변조 신호열로 변환된다. 변조 신호열은 DFT 사전부호화인 변환 부호화 (628)를 거친 후 할당된 PUSCH RB에 배치 (630)되고 최종적으로 SC-FDMA 신호로 변환 (632)되어 단말기 송신 안테나 (634)로 전송된다.

도 7는 LTE 시스템에서 기지국 수신기의 구조를 도시한 것이다. 수신 안테나 (650)에서 수신된 신호는 SD-FDMA 신호 수신기 (652)를 거친 뒤 RE 역배치 (654)를 통해 사용자 별 신호를 분리한다. 기지국 수신 안테나가 복수 개인 경우 안테나 결합기는 SD-FDMA 신호 수신기 (652)에 포함되어 있다고 가정한다. SC-FDMA 신호를 만들기 위해서 단말기에서 적용한 DFT 사전부호화를 풀기 위해서 IDFT (Inverse DFT)인 변환 복호 (656) 과정을 거친 뒤 복조 (658), 디스크램블링 (660), 채널 복호화 (652) 등의 과정을 통해 개별 사용자가 전송한 TB (664)를 복구한다.

도 8은 단말의 채널 상태에 따른 자원 할당을 설명하기 위한 도면이다. 기지국 (100)은 두 개의 단말기 (102, 104)와 연결되어 있다. 단말기 104는 단말기 102에 비해 기지국 (100)으로부터 가까이 위치하고 있으므로, 단말기 104가 겪는 채널은 평균적으로 단말기 102가 겪는 채널에 비해 양호하다.

만약 단말기 102의 채널 응답이 충분히 양호하여 고차 변조 및 부호화를 적용할 수 있다면, 같은 양의 데이터를 전송하기 위해 단말기 104에 비해 단말기 102에 더 적은 양의 자원을 할당하는 것이 가능하다. 예를 들어 단말기 104에는 QPSK (Quadrature Phase Shift Keying)을 적용할 수 밖에 없었으나 단말기 102에는 16QAM (16 Quadrature Amplitude Modulation)을 적용할 수 있었다면, 단말기 104용 PDSCH 또는 PUSCH에서는 RE 당 2개의 부호화된 비트가 실리지만, 단말기 102용 PDSCH 또는 PUSCH에서는 RE 당 4개의 부호화된 비트가 실린다. 동일한 채널 부호화를 적용하고 전송하는 데이터 양이 동일하다면 단말기 104는 단말기 102에 비해 반의 무선 자원만을 필요로 한다.

이러한 방법을 통해 채널 상태가 좋은 단말기와 기지국으로 구성된 LTE 시스템은 VoIP와 같이 발생하는 트래픽의 양이 작으면서 일정한 서비스를 위해서 하나의 RB보다 더 작은 양의 자원을 사용하는 것이 가능할 수 있다. 그러나 LTE에서는 이와 같은 RB보다 작은 단위의 자원 할당을 정의하지 않고 있다. 그 이유는 더 작은 단위의 자원 할당을 허용하려면 자원 할당을 표현하기 위해 더 많은 제어 신호 정보량이 발생하기 때문이다. 따라서 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 자원 할당 방법이 연구되고 있다.

본 발명은 LTE 시스템에서 VoIP의 용량을 개선할 수 있도록 RB보다 작은 단위로 자원을 할당할 수 있는 fractional RB 할당 방법을 제안한다. SDMA를 사용하지 않으면서도 서로 다른 사용자가 동일한 자원을 공유할 수 있도록 자원을 배치하는 방법과 fractional RB 할당을 알려주고 사용하는 방법을 소개한다. 채널 상태가 우수한 단말들의 자원 점유량을 줄임으로써 VoIP 용량을 개선시키는 것이 본 발명의 목적이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 자원 할당 방법은 하향 링크를 통해 상기 적어도 두 개의 단말기로 전송할 전송 신호를 변조 심볼열로 변조하는 과정; 상기 변조된 변조 심볼열을 상기 적어도 두 개의 단말기에서 공유할 수 있도록 다중화하는 과정; 상기 다중화된 변조 심볼열을 상기 적어도 두 개의 단말기로 전송하는 과정을 포함한다.

본 발명에 따르면, VoIP와 같이 일정한 주기를 가지고 작으면서 일정한 양의 트래픽이 발생하며, 시간 지연에 대단히 민감한 서비스를 위해 RB보다 작은 단위의 자원 할당을 허용함으로써 VoIP와 같은 서비스의 용량을 증대시킬 수 있다.

도 9는 하향링크 fractional RB 할당을 지원하도록 다중화기를 추가한 LTE 기지국 송신기 구조를 도시한 것이다. 도 9를 참조하면, 도 3에서 설명한 기지국 송신기의 구조에서 다중화 (228) 과정이 계층 배치 (208) 전 단계에 추가되었다. 다중화(228)과정이 추가됨으로써, SM을 위해 2개의 CW를 전송하는 대신 서로 다른 사용자를 위한 TB (220a, 220b)를 전송할 수 있다. 여기서 다중화 (228)는 한 RB를 복수의 사용자가 공유하기 위한 과정이다.

VoIP는 발생하는 트래픽 양이 크지 않기 때문에 설명의 편의를 위해 SM 동작을 배제하였다. 도 9에서 설명의 편의를 위해 한 RB를 공유하는 단말기를 둘로 가정하였지만 채널 상태가 매우 좋은 단말기들을 묶는다면 한 RB를 공유하는 단말기의 수는 더 많을 수도 있는 것은 자명하다.

VoIP 트래픽은 시간 지연에 민감하기 때문에 사전부호화 (210) 방식으로 전송 다이버시티 (Transmit Diversity) 방식을 적용한다 다이버시티 (diversity) 기법은 데이터를 전송할 때, 전파 환경에서 수신 전계의 불규칙한 변동과 같은 페이딩 발생에 따른 영향을 적게 하기 위한 기법으로, 주파수 다이버시티 기법, 공간 다이버시티 기법, 전송 다이버시티 기법 등이 있다.

주파수 다이버시티 기법은 주파수 축 상에서 충분히 떨어진 자원을 이용하여 전송하는 방식이다. 주파수 선택적 페이딩을 감안하면 주파수 축 상에서 충분히 떨어진 자원은 상관도가 떨어지는 채널 응답을 겪게 된다. 다시 말해 한 자원이 매우 열악한 채널을 겪게 되더라도 다른 자원은 그렇지 않을 가능성을 높다. 따라서 주파수 다이버시티 기법을 적용한 전송 신호는 매우 열악한 채널 상태를 겪을 확률이 떨어지게 된다.

공간 다이버시티 기법은 공간적으로 분리된 안테나를 이용하여 송신 혹은 수신을 하는 방식이다. 안테나 간격이 충분히 크면 각 안테나에 대한 채널 응답은 상관도가 떨어지게 된다. 따라서 한 안테나가 매우 열악한 채널을 겪게 되더라도 다른 안테나는 그렇지 않을 가능성이 높다. 그래서 공간 다이버시티 기법을 적용할 경우, 매우 열악한 채널 상태를 겪을 확률이 낮다.

전송 다이버시티 기법은 공간 다이버시티 기법을 송신기에서 적용한 방식이다. LTE에서는 2개의 송신 안테나를 가진 기지국에는 SFBC (Space Frequency Block Coding)을 전송 다이버시티로 정의하고 있으며 4개의 송신 안테나를 가진 기지국에는 SFBC와 FSTD (Frequency Switched Transmit Diversity)가 결합된 방식을 전송 다이버시티 기법으로 정의하고 있다. SFBC 방식은 공간 다이버시티 코딩의 심볼들을 연속적인 타임 슬롯들의 동일한 부반송파 상이 아닌 이웃한 부반송파들 상에서 송신하는 방식이며, FSTD 방식은 하나의 부호화 심볼열에서 추출된 심볼을 주파수 별로 송신 안테나를 바꾸어 가면 배치하는 방식이다.

SFBC는 한 쌍의 변조 심볼열 을 2개의 송신 안테나로 전송하기 위한 전송 다이버시티 기술이다. [수학식 1]은 SFBC 전송 방식을 표현한 것이다.

[수학식 1]

[수학식 1]의 행렬에서 열은 주파수 축 상의 서브캐리어를 나타내고 행은 송 신 안테나를 나타낸다. 즉, 첫 번째 송신 안테나에서는

가 연속된 두

서브캐리어를 통해 전송되며, 두 번째 송신 안테나에서는 가 동일한 서브캐리어를 통해 전송된다. 이와 같이 SFBC는 연속된 두 서브캐리어에 전송 다이버시티를 적용한다.

SFBC와 FSTD의 결합 방식은 네 개의 연속된 변조 심볼열

을 4개의 송신 안테나로 전송하기 위한 전송 다이버시티 기술이다. [수학식 2]는 송신 안테나 4개에 적용하는 전송 다이버시티 기술을 표현한 것이다.

[수학식 2]

[수학식 2]의 행렬에서 열은 주파수 축 상의 서브캐리어를 나타내고 행은 송신 안테나를 나타낸다. 즉, 첫 번째 송신 안테나에서는

가 연속된 선두 두 서브캐리어를 통해 전송되며, 세 번째 송신 안테나에서는

가 동일한 서브캐리어를 통해 전송된다. 그리고 두 번째 송신 안테나에서는

가 이어지는 연속된 두 서브캐리어를 통해 전송되고, 네 번째 송신안테나에서는

가 동일한 서브캐리어를 통해 전송된다. 이와 같이 SFBC와 FSTD를 결합한 전송 다이버시티는 연속된 네 서브캐리어에 전송 다이버시티를 적용한다.

도 10은 fractional RB 할당을 지원하기 위한 다중화 방식 중 제1형 다중화기를 도시한 것이다.

는 제1 단말기로 전송될 변조 심볼열이고,

는 제2 단말기로 전송될 변조 심볼열이다. 이 두 심볼열은 다중화기 (228a)를 거쳐 다중화된 변조 심볼열

로 변환된다. 도 10의 제1형 다중화기 (228a)는 각 사용자의 변조 심볼열을 번갈아 다중화하는 것이 특징이다.

도 11는 도 10의 제1형 다중화기 (228a)를 사용한 경우 RE 배치의 실시예를 도시한 것이다. 송신 안테나의 개수를 하나로 가정하였으며, 서브프레임의 선두 3 OFDM 심볼을 제어영역으로 가정하였다. 따라서 RB 310에서 300으로 표시된 RE는 PDSCH 전송에 사용되지 않는다. LTE 하향링크에서는 주파수 우선 배치를 채용하고 있다. 따라서 도 10의 제1형 다중화기 (228a)가 적용된 경우, 도 11의 302로 표시된 RE는 제1 단말기용으로 사용되고, 304로 표시된 RE는 제2 단말기용으로 사용된다. 한편, 변조 심볼을 RE에 순차적으로 배치하다가 RS를 만나면 그 다음 RE로 건너뛴다.

이 방식을 송신 안테나가 1개인 기지국에서 적용하는 것은 문제가 되지 않는다. 서로 다른 단말기에게 보내는 신호는 주파수와 시간 상에 직교하는 자원으로 전송되기 때문에 단말기 간 간섭이 발생하지 않는다. 그러나 이 방식을 송신 안테나가 2개인 기지국에서 SFBC를 적용하는 경우에는 [수학식 3]과 같은 전송이 이루어진다.

[수학식 3]

단말기에서 오차 없이 채널 추정이 이루어지면 서로 다른 단말기에게 전송된 변조 심볼

와

는 상호 간섭 없이 복구될 것이다. 만약 채널 추정에 오차가 발생하면 단말기 간에 간섭이 발생한다. 이러한 간섭은 단말기 간 다중화를 하지 않았어도 채널 추정 오차에 의해 발생할 수 있는 것이다. 그러나 만약 제1 단말기와 제2 단말기의 전력 할당이 많은 차이를 보이게 되면 낮은 전력이 할당된 단말기 입장에서는 높은 전력이 할당된 단말기의 신호가 큰 간섭으로 작용하게 된다.

도 12은 fractional RB 할당을 지원하기 위한 다중화 방식 중 제2형 다중화기를 도시한 것이다.

는 제1 단말기로 전송될 변조 심볼열이고,

는 제2 단말기로 전송될 변조 심볼열이다. 이 두 심볼열은 다중화기 (228b)를 거쳐 다중화된 변조 심볼열

로 변환된다.

도 12의 제2형 다중화기 (228b)는 각 단말기의 변조 심볼열을 두 개의 연속 된 변조 심볼마다 번갈아 다중화하는 것이 특징이다. 이 방식을 사용하면 SFBC가 동일한 단말기의 변조 심볼에만 적용되기 때문에 단말기간 간섭은 발생하지 않는다.

도 13은 기지국의 송신 안테나가 2개일 때, 도 12의 제2형 다중화기 (228b)를 사용한 경우 RE 배치의 실시예를 도시한 것이다. 서브프레임의 선두 3 OFDM 심볼을 제어영역으로 가정하였다. 따라서 RB 312에서 300으로 표시된 RE는 PDSCH 전송에 사용되지 않는다. LTE 하향링크에서는 주파수 우선 배치를 채용하고 있기 때문에, 도 12의 제2형 다중화기 (228b)을 적용하면, 도 13의 302로 표시된 RE는 제1 단말기 용으로 사용되고 304로 표시된 RE는 제2 단말기용으로 사용된다. 도 12의 제2형 다중화기 (228b)는 송신 안테나가 1개인 경우에 적용하여도 무방하다.

도 14는 기지국의 송신 안테나가 1개일 때, 도 12의 제2형 다중화기 (228b)를 사용한 경우 RE 배치의 실시예를 도시한 것이다. 제어영역을 선두 3 OFDM 심볼로 가정하여, RB 314에서 300으로 표시된 RE는 PDSCH 전송에 사용되지 않는다. 주파수 우선 배치를 적용하면, 도 14의 302로 표시된 RE는 제1 단말기용으로 사용되고 304로 표시된 RE는 제2 단말기용으로 사용된다. 도 14의 실시예에 따르면 제1 단말기는 제2 단말기에 비해 2 RE 더 많은 자원을 사용한다. 제2형 다중화기를 사용하면 사용자 간 동일한 양의 자원을 할당하기 위해서 PDSCH 전송용 RE의 개수가 4의 배수여야 하지만 이 조건이 항상 만족되지는 않기 때문이다. 사용자 간의 자원할당 균형을 맞추기 위해서 다중화의 순서를 매 전송 시 변경하는 방법을 정의할 수 있다.

즉, 도 12의 제2형 다중화기 (228b)가 홀수 번째 전송에서는 제1 단말기를 제2 단말기에 우선 배치하는 를 사용하고 짝수 번째 전송에서는 제2 단말기를 제1 단말기에 우선 배치하는 를 사용하는 것이다. 이렇게 되면 많은 전송 구간에서는 단말기 간의 자원할당의 균형을 얻을 수 있다.

도 15는 기지국의 송신 안테나가 4개일 때, 도 14의 제2형 다중화기 (228b)를 사용한 경우 RE 배치의 실시예를 도시한 것이다. 제어영역을 선두 3 OFDM 심볼로 가정하여, RB 316에서 300으로 표시된 RE는 PDSCH 전송에 사용되지 않는다. 주파수 우선 배치를 적용하면, 도 15의 302로 표시된 RE는 제1 단말기용으로 사용되고 304로 표시된 RE는 제2 단말기용으로 사용된다. 송신 안테나가 4개인 기지국에서 SFBC와 FSTD를 결합한 전송 다이버시티를 적용하는 경우에는 [수학식 4]와 같은 전송이 이루어진다.

[수학식 4]

즉, 제1 단말기는 항상 첫 번째와 세 번째 송신 안테나만을 이용하고 제2 단말기는 항상 두 번째와 네 번째 송신 안테나만을 이용한다. 이러한 경우 사용자 간 간섭은 발생하지 않지만 다이버시티 차수가 2로 제한된다.

도 16은 fractional RB 할당을 지원하기 위한 다중화 방식 중 제3형 다중화 기를 도시한 것이다.

는 제1 단말기로 전송될 변조 심볼열이고,

는 제2 단말기로 전송될 변조 심볼열이다. 이 두 심볼열은 다중화기 (228c)를 거쳐 다중화된 변조 심볼열

로 변환된다.

도 16의 제3형 다중화기 (228c)는 각 단말기의 변조 심볼열을 네 개의 연속된 변조 심볼마다 번갈아 다중화하는 것이 특징이다. 이 방식을 사용하면 SFBC와 FSTD를 결합한 전송 다이버시티를 동일한 단말기의 변조 심볼에만 적용하기 때문에 다이버시티 차수는 4로 유지된다는 특징이 있다.

도 17는 기지국의 송신 안테나가 4개일 때, 도 16의 제3형 다중화기 (228c)를 사용한 경우 RE 배치의 실시예를 도시한 것이다. 서브프레임의 선두 3 OFDM 심볼을 제어영역으로 가정하였다. 따라서 RB 318에서 300으로 표시된 RE는 PDSCH 전송에 사용되지 않는다. LTE 하향링크에서는 주파수 우선 배치를 채용하고 있기 때문에, 도 16의 제3형 다중화기 (228c)를 적용하면 도 17의 302로 표시된 RE는 제1 단말기 용으로 사용되고 304로 표시된 RE는 제2 단말기용으로 사용된다. 도 17의 실시예에 따르면 제1 단말기는 제2 단말기 에 비해 4 RE 더 많은 자원을 사용한다. 제3형 다중화기를 사용하면 단말기 간 동일한 양의 자원을 할당하기 위해서 PDSCH 전송용 RE의 개수가 8의 배수여야 하지만 이 조건이 항상 만족되지는 않기 때문이다. 단말기 간의 자원할당 균형을 맞추기 위해서 다중화의 순서를 매 전송 시 변경 하는 방법을 정의할 수 있다.

즉, 도 16의 제3형 다중화기 (228c)가 홀수 번째 전송에서는 제1 단말기를 제2 단말기보다 우선 배치하는

를 사용하고 짝수 번째 전송에서는 제2 단말기를 제2 단말기보다 우선 배치하는

를 사용하는 것이다. 이렇게 되면 많은 전송 구간을 감안했을 때, 단말기 간의 자원할당의 균형을 얻을 수 있다.

도 18는 기지국의 송신 안테나가 1개일 때, 도 16의 제3형 다중화기 (228c)를 사용한 경우 RE 배치의 실시예를 도시한 것이다. 서브프레임의 선두 3 OFDM 심볼을 제어영역으로 가정하였다. 따라서 RB 318에서 300으로 표시된 RE는 PDSCH 전송에 사용되지 않는다. LTE 하향링크에서는 주파수 우선 배치를 채용하고 있기 때문에, 도 16의 제3형 다중화기 (228c)를 적용하면 [도 14]의 302로 표시된 RE는 제1 단말기용으로 사용되고 304로 표시된 RE는 제2 단말기용으로 사용된다. 도 18의 실시예에 따르면 제1 단말기는 제2 단말기에 비해 2 RE 더 많은 자원을 사용한다. 상기의 다중화 순서 변경을 적용하면 긴 전송구간 동안 단말기 간의 자원할당 균형을 달성할 수 있다.

도 19는 기지국의 송신 안테나가 2개일 때, 도 16의 제3형 다중화기 (228c)를 사용한 경우 RE 배치의 실시예를 도시한 것이다. 서브프레임의 선두 3 OFDM 심볼을 제어영역으로 가정하였다. 따라서 RB 318에서 300으로 표시된 RE는 PDSCH 전송에 사용되지 않는다. LTE 하향링크에서는 주파수 우선 배치를 채용하고 있기 때 문에, 도 16의 제3형 다중화기 (228c)를 적용하면 도 19의 302로 표시된 RE는 사용자 A용으로 사용되고 304로 표시된 RE는 사용자 B용으로 사용된다.

상기의 fractional RB 할당 방식은 도 9와 같이 다중화 과정 (228)을 추가하여 복수의 사용자가 하나의 RB를 사용하는 것인데 도 11,도 13,도 14,도 15, 도 17, 도 18, 도 19등의 RE 배치 실시예를 살펴보면 RE 배치 (212c, 212d)를 수정하여도 fractional RB 할당을 구현할 수 있는 것을 알 수 있다.

도 20은 LTE 송신기 구조를 재사용하면서 RE 배치 (212c, 212d)만을 수정하여 fractional RB 할당을 적용한 경우 RE 배치의 실시예를 도시한 것이다. 도 20의 실시예는 시간축 상에서 서로 다른 OFDM 심볼에 서로 다른 사용자를 배치한 경우로 TDM (Time Domain Multiplexing) 배치에 해당한다. TDM은 시간 축을 기준으로 SC-FDMA 심볼을 기본 단위로 나누어 자원을 할당하는 방식이다.

RB 330에서 4,6,8,10,12,14번째 OFDM 심볼은 사용자 A가 사용하는 RE (302)로 할당되었다. 그리고 5,7,9,11,13번째 OFDM 심볼은 사용자 B가 사용하는 RE (304)로 할당되었다. 동일한 방법으로 주파수 축 상에서 RE 배치로 변경하면 FDM (Frequency Domain Multiplexing)이 적용할 수 있다.

도 21는 fractional RB 할당을 지원하기 위한 다중화 방식 중 제4형 다중화기를 도시한 것이다. 제4형 다중화 방식은 다중화 (228d) 과정에서 CDM (Code Domain Multiplexing)을 수행하는 것이 특징이다. CDM은 보내고자 하는 복수의 변조 심볼열을 서로 다른 코드로 확산시키는 방식으로 코드 축 상에서 자원이 나누어 할당되는 것이 특징이다.

는 제1 단말기로 전송될 변조 심볼열이고,

는 제2 단말기로 전송될 변조 심볼열이라고 가정한다. 이 두 심볼열은 2X2 Walsh-Hadamard 변환에 해당하는 다중화기 (228d)를 거쳐 다중화된 변조 심볼열

로 변환된다. 다중화 228d에서는 코드 간 직교성을 유지하는 것이 주요 목적이므로 Wash-Hadamard 변환 이외의 임의의 직교 변환 (unitary transform)을 적용하여도 무방하다. 이러한 CDM 다중화 방식을 적용할 경우 상기 제1형 다중화 방식을 다중 송신 안테나 기지국에 적용하였을 때 가지는 사용자간 간섭문제는 피할 수 없다. 그리고 CDM 다중화 방식의 경우 한 사용자의 신호는 모든 PDSCH RE를 이용하여 전송되기 때문에 사용자 별로 서로 다른 RE 배치로 설명할 수 없다.

도 22은 다중화기를 포함하여 소분할 자원 할당(fractional RB 할당)을 지원하는 방법에 대한 단말기 수신기 구조를 도시한 것이다.

도 22는 단말기의 수신 안테나가 복수개인 것을 가정하여 도시되어 있으나, 수신 안테나가 하나일 경우에도 402d, 404d 등을 생략하여 적용할 수 있다. 단말기의 수신 안테나 (400c, 400d)에서 수신된 신호는 OFDM 신호 수신기 (402c, 404d)를 거쳐 기저대역 신호로 변환된다. 이중 단말기가 할당 받은 자원의 신호를 추출하기 위해 RE 역배치 (404c, 404d)를 거쳐 RS는 채널 추정기 (406)로 전달되고 PDSCH RE는 사전부호화 수신기 (406)로 전달된다. 사전부호화가 전송 다이버시티인 경우 사전부호화 수신기는 전송 다이버시티 수신기에 해당한다. 사전부호화 수신기 (408) 는 채널 응답을 필요로 하므로 채널 추정기 (406)로부터 채널 응답 추정치를 수신한다.

사전부호화가 풀린 신호는 계층 역배치 (410)를 통해 다중화된 변조 심볼열로 복원된다. Fractional RB 할당이 적용되지 않았다면, 역다중화(412) 과정은 수행되지 않는다.역다중화 (412) 과정은 복수의 사용자 신호가 섞여 있는 변조 심볼열에서 단말기가 수신하여야 하는 변조 심볼열 만을 추출한다. 추출된 사용자 변조 심볼열은 복조 (414)와 디스크램블링 (416), 채널 복호화 (418) 과정을 거쳐 TB (420)로 복원된다. 한편, 복조 (414)와 채널 복호화 (418)는 모두 채널 응답을 필요로 하는 과정이므로 채널 추정기 (406)로부터 채널 응답 추정치를 전달 받는다.

한편 다중화를 통해 fractional RB 할당을 지원하는 것이 아니라 [도 16]과 같이 RE 배치를 변경하여 이를 지원한 것이라면 [도 18]에서 역다중화 (412) 과정은 생략되고 사용자의 변조 심볼은 RE 역배치 (404c, 404d)를 통해 추출된다.상기와 같이 하향링크 fractional RB 할당을 지원하기 위해서는 다중화를 이용하는 방식과 RE 배치를 수정하는 방식이 있다. 그리고 기지국 송신 안테나의 개수에 따라 다중화 방식에 따라 어떤 문제점이 있을 수 있는지 논의하였다. 하기의 실시예는 다중화를 도입하여 fractional RB 할당을 지원하는 방식을 적용하는 것이다.

<제1실시예>

제1실시예는 도 10에서 기술한 제1형 다중화 방식을 송신 안테나의 개수에 상관 없이 적용하는 방법이다. 이 방법은 기지국 송신 안테나가 2 또는 4개일 때 단말기 간 간섭이 발생할 수 있지만, 기지국 송신 안테나의 개수에 상관없이 항상 일정한 다중화 방식을 유지할 수 있고 두 단말기 간의 fractional RB 할당에 한해서 한 서브프레임 내에서도 자원 할당의 균형을 맞출 수 있는 특징이 있다.

<제2실시예>

제2실시예는 도 12 에서 기술한 제2형 다중화 방식을 송신 안테나의 개수에 상관 없이 적용하는 방법이다. 이 방법은 단말기 간 간섭이 발생하는 문제가 없고 기지국 송신 안테나의 개수에 상관 없이 항상 일정한 다중화 방식을 유지할 수 있지만, 기지국 송신 안테나가 4개일 때에도 다이버시티 차수가 2로 제한되는 특징이 있다.

<제3실시예>

제3실시예는 도 16에서 기술한 제3형 다중화 방식을 송신 안테나의 개수에 상관 없이 적용하는 방법이다. 이 방법은 단말기 간 간섭이 발생하는 문제가 없고 기지국 송신 안테나의 개수에 상관 없이 항상 일정한 다중화 방식을 유지할 수 있으며 기지국 송신 안테나가 4개일 때에도 다이버시티 차수를 4로 유지할 수 있는 특징이 있다.

<제4실시예>

제4실시예는 도 21에서 기술한 제4형 다중화 방식을 송신 안테나의 개수에 상관 없이 적용하는 방법이다. 이 방법은 단말기 간 간섭이 발생할 수 있지만, 기지국 송신 안테나의 개수에 상관 없이 항상 일정한 다중화 방식을 유지할 수 있고 두 단말기 간의 fractional RB 할당에 한해서 한 서브프레임 내에서도 자원 할당의 균형을 맞출 수 있는 특징이 있다.

<제5실시예>

제5실시예는 기지국 송신 안테나의 개수에 따라 다중화 방식을 다르게 정의하는 것이다. 송신 안테나의 개수가 1개일 경우에는 제1형 다중화 방식을, 2개일 경우에는 제2형 다중화 방식을, 4개일 경우에는 제 3형 다중화 방식을 사용한다. 이 방법을 사용하면 단말기 간 간섭이 발생하는 문제가 없다.

<제6실시예>

제6실시예는 다중화 방식을 새로 정의하지 않고 도 20과 같이 RE 배치를 변경하여 fractional RB 할당을 지원하는 것이다. 사용자 간 간섭이 발생하지 않고 기지국 송신 안테나 수와 상관 없이 일정한 배치 규칙을 적용할 수 있지만 사용자간 자원 할당의 균형이 보장되지는 않는다.

상기의 실시예는 전용 RS가 정의된 경우에도 공히 적용할 수 있다.

도 23은 하향링크 fractional RB 할당을 지원하기 위한 송수신 흐름도를 도시한 것이다.

500 과정에서 기지국은 채널 상태가 양호한 VoIP 단말기에게 fractional RB 할당 모드를 설정한다. 그리고 기지국은 502 과정에서 하향링크 자원 할당 정보를 PDCCH를 통해 전송한다. Fractional RB 할당 모드에서는 fractional RB 할당을 지원할 수 있도록 설계된 PDCCH를 송수신하거나 fractional RB 할당을 가정하여 PDCCH를 해석한다.

첫번째 방법은 사용자에게 어느 fractional RB가 할당되었는지를 구체적으로 알려 주도록 PDCCH의 구조를 변경하는 것이다. 예를 들어 한 RB에 K 사용자가 할당 될 수 있도록 fractional RB를 정의하는 경우, 하향링크 RB의 개수가 N_RB라면 log₂(KㅧN_RB) bit을 RB 할당 필드로 사용하여 어느 RB의 어느 다중화 패턴을 할당 받았는지를 사용자에게 직접 알려주는 것이다. 또는 기존 PDCCH를 유지하되 log₂(K) bit의 새로운 필드를 추가하여 RB 할당 필드에서 할당된 RB에서 어느 다중화 패턴을 할당 받았는지를 사용자에게 알려주는 방법도 있다. 한편 K개의 서로 다른 다중화 패턴뿐 아니라 fractional RB를 적용하지 않은 경우도 표현하려면 log₂((K+1)×N_RB) bit을 RB 할당 필드로 사용하거나 기존 PDCCH를 유지하되 log₂(K+1) bit의 새로운 필드를 추가하는 방법을 사용할 수 있다.

두번째 방법은 PDCCH의 구조를 변경하지 않고 기존의 PDCCH를 해석하는 방법을 달리 하는 것이다. 예를 들어 VoIP 사용자에게 고차 MCS를 할당하면 fractional RB 할당을 했다고 해석하고 일부 필드의 bit을 모아서 어느 다중화 패턴을 할당 받았는지 알려주는 것이다. 또는 VoIP 사용자에게는 단말의 복호 부담이 낮기 때문에 자원 할당과 관련하여 블라인드 복호 (blind decoding)에 의존할 수도 있다. 예를 들어 한 RB를 전체 다 사용하는 경우, 패턴 A를 사용하는 경우, 패턴 B를 사용하는 경우 등을 구체적인 알려주지 않고 단말기가 각 경우를 가정하여 복호를 시도하는 것이다. 블라인드 복호에 의존하는 경우, HARQ 동작을 감안하면 매 재전송마다 패턴을 달리할 수 있다면 복호에 사용되는 값을 저장하는 소프트 버퍼 (soft buffer)의 크기는 패턴들의 조합만큼 증가시켜야 한다.

504 과정은 기지국이 PDCCH의 정보대로 PDSCH를 전송하는 것이다. 단말기는 506 과정에서 PDCCH를 수신하여 전송 방식과 자원 할당 정보를 획득하고 이를 이용하여 508 과정에서 PDSCH를 수신한다.

상향링크 fractional RB 할당

LTE 상향링크에서는 단말기가 송신기이기 때문에 사용자간의 다중화가 송신기에서 수행되지 않는다. 기지국이 SC-FDMA 특성을 훼손하지 않으면서 사용자 별로 직교하는 자원을 할당하는 것이 상향링크 fractional RB 할당 설계의 조건이 된다. 도 24는 상향링크 fractional RB 할당을 지원하는 제1실시예를 도시한 것이다. 사용자간 직교 자원을 서로 다른 SC-FDMA 심볼로 정의하고 있다. 614는 전용 RS가 배치되는 RE를 나타내고 700은 제1 단말기가 사용하는 PUSCH RE, 702는 제2 단말기가 사용하는 PUSCH RE이다. 여기서 제1 단말기와 제2 단말기가 사용하는 PUSCH RE(700, 702)는 시간 축을 기준으로 배치되는 것을 특징으로 한다. 도 24의 RE 배치가 수행되도록 단말기 송신기에서는 도 6의 RE 배치 (630)가 기지국 수신기에서는 도 7의 RE 역배치 (658)가 변경되어야 한다.

도 25는 상향링크 fractional RB 할당을 지원하는 제2실시예를 도시한 것이다. 사용자간 직교 자원을 서로 다른 RE로 정의하고 있다. 614는 전용 RS가 배치되는 RE를 나타내고 700은 제1 단말기가 사용하는 PUSCH RE, 702는 제2 단말기가 사용하는 PUSCH RE이다. SC-FDMA 조건을 만족시켜야 하므로 한 사용자의 RE는 동일한 간격을 유지하여야 한다.

이와 같은 자원 요소 배치가 수행되도록 단말 송신기에서는 도 6의 RE 배치 (630)가 기지국 수신기에서는 도 7의 RE 역배치 (658)가 변경되어야 한다

도 26은 상향링크 fractional RB 할당을 위한 송수신 흐름도를 도시한 것이다. 기지국은 하향링크에서와 마찬가지로 750 과정에서 채널 상태가 우수한 VoIP 사용자에게 fractional RB 할당 모드를 설정한다. 기지국은 752 과정에서 상향링크 자원할당 정보를 PDCCH를 통해 전송한다. 하향링크에서와 같이 fractional RB 할당 모드에서는 fractional RB 할당을 지원할 수 있도록 설계된 PDCCH를 송수신하거나 fractional RB 할당을 가정하여 PDCCH를 해석한다. 754 과정에서 단말기는 PDCCH의 정보대로 PUSCH를 전송한다. PDCCH를 통해 fractional RB가 할당되었다면 단말기는 fractional RB 할당을 적용하여 PUSCH를 전송하는 것이다.

이상에서는 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기서 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

도 1은 LTE 하향링크의 자원 정의.

도 2는 LTE 하향링크에서 RB 내 용도별 RE의 배치.

도 3은 LTE 시스템에서 기지국 송신기 구조.

도 4는 LTE 상향링크의 자원 정의.

도 5는 LTE 상향링크에서 RB 내 용도별 자원 배치.

도 6은 LTE 시스템에서 단말기 송신기 구조.

도 7은 LTE 시스템에서 기지국 수신기 구조.

도 8은 단말의 채널 상태에 따른 자원 할당

도 9는 다중화기를 포함하여 fractional RB 할당을 지원하는 기지국 송신기 구조.

도 10은 Fractional RB 할당을 지원하는 제1형 다중화기.

도 11은 안테나 포트가 한 개인 기지국에서 제1형 다중화기 RE 매핑의 실시예.

도 12는 Fractional RB 할당을 지원하는 제2형 다중화기.

도 13은 안테나 포트가 두 개인 기지국에서 제2형 다중화기 RE 매핑의 실시예.

도 14는 안테나 포트가 한 개인 기지국에서 제2형 다중화기 RE 매핑의 실시예.

도 15는 안테나 포트가 네 개인 기지국에서 제2형 다중화기 RE 매핑의 실시 예.

도 16은 Fractional RB 할당을 지원하는 제3형 다중화기.

도 17은 안테나 포트가 네 개인 기지국에서 제3형 다중화기 RE 매핑의 실시예.

도 18은 안테나 포트가 한 개인 기지국에서 제3형 다중화기 RE 매핑의 실시예.

도 19는 안테나 포트가 두 개인 기지국에서 제3형 다중화기 RE 매핑의 실시예.

도 20은 종래 LTE 송신기 구조를 재활용하면서 RE 매핑 방법을 변형한 실시예.

도 21은 Fractional RB 할당을 지원하는 제4형 다중화기.

도 22는 다중화기를 포함하여 fractional RB 할당을 지원하는 방법에 대한 단말기 수신기 구조.

도 23은 하향링크 fractional RB 할당을 위한 송수신 흐름도.

도 24는 상향링크 fractional RB 할당을 지원하는 제1실시예.

도 25는 상향링크 fractional RB 할당을 지원하는 제2실시예.

도 26은 상향링크 fractional RB 할당을 위한 송수신 흐름도.

Claims

무선 통신 시스템에서 제1 단말의 통신 방법에 있어서,

적어도 하나의 RB(resource block)에 적어도 두 개의 단말에 대한 데이터 심볼을 할당하기 위한 모드를 설정하는 단계; 및

상기 적어도 하나의 RB에서 데이터 심볼을 수신하는 단계를 포함하고,

상기 적어도 하나의 RB는 적어도 두 개의 단말에 데이터 심볼을 전송하는데 사용되고, 상기 적어도 하나의 RB에서 상기 제1 단말을 위한 자원 요소(resource element)는 제2 단말을 위한 자원 요소와 상이한 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 적어도 두 개의 단말에 대한 상기 데이터 심볼은 번갈아 가며 다중화되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 데이터 심볼은 기 설정된 크기의 연속된 심볼 단위로 다중화되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 데이터 심볼은 상기 제1 단말 및 제2 단말 각각에 대하여 다중화되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 데이터 심볼은 4개의 연속된 심볼 단위로 다중화되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 데이터 심볼은 상기 적어도 하나의 RB에서 4개의 자원 요소(resource element) 단위로 할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 데이터 심볼은 주파수 축상에서 서브케리어 번호가 증가하는 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 데이터 심볼은 상기 데이터 심볼을 복조하기 위한 기준 신호가 매핑된 자원을 제외한 자원에 매핑되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 데이터 심볼은 전송 다이버시티 기법, 시분할 다중화, 주파수 다중화, 코드 분할 다중화 중 어느 하나의 방법을 이용하여 다중화하는 것을 특징으로 하는 방법.
무선 통신 시스템에서 제1 단말에 있어서,

신호를 송신 및 수신하는 송수신부; 및

적어도 하나의 RB(resource block)에 적어도 두 개의 단말에 대한 데이터 심볼을 할당하기 위한 모드를 설정하고, 상기 적어도 하나의 RB에서 데이터 심볼을 수신하도록 제어하는 제어부를 포함하고,

상기 적어도 하나의 RB는 적어도 두 개의 단말에 데이터 심볼을 전송하는데 사용되고, 상기 적어도 하나의 RB에서 상기 제1 단말을 위한 자원 요소(resource element)는 제2 단말을 위한 자원 요소와 상이한 것을 특징으로 하는 제1 단말.
제10항에 있어서,

상기 적어도 두 개의 단말에 대한 상기 데이터 심볼은 번갈아 가며 다중화되는 것을 특징으로 하는 제1 단말.
제10항에 있어서,

상기 데이터 심볼은 기 설정된 크기의 연속된 심볼 단위로 다중화되는 것을 특징으로 하는 제1 단말.
제10항에 있어서,

상기 데이터 심볼은 상기 제1 단말 및 제2 단말 각각에 대하여 다중화되는 것을 특징으로 하는 제1 단말.
제10항에 있어서,

상기 데이터 심볼은 4개의 연속된 심볼 단위로 다중화되는 것을 특징으로 하는 제1 단말.
제10항에 있어서,

상기 데이터 심볼 열은 상기 적어도 하나의 RB에서 4개의 자원 요소(resource element) 단위로 할당되는 것을 특징으로 하는 제1 단말.
제10항에 있어서,

상기 데이터 심볼은 주파수 축상에서 서브케리어 번호가 증가하는 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 제1 단말.
제10항에 있어서,

상기 데이터 심볼은 상기 데이터 심볼을 복조하기 위한 기준 신호가 매핑된 자원을 제외한 자원에 매핑되는 것을 특징으로 하는 제1 단말.
제10항에 있어서,

상기 데이터 심볼은 전송 다이버시티 기법, 시분할 다중화, 주파수 다중화, 코드 분할 다중화 중 어느 하나의 방법을 이용하여 다중화하는 것을 특징으로 하는 제1 단말.