KR101667424B1 - 무선 통신 시스템에서 미드앰블 전송 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

무선 통신 시스템에서 미드앰블(midamble) 전송 방법 및 장치가 제공된다. 복수의 안테나 각각에 대한 미드앰블 시퀀스(midamble sequence)를 생성되고, 상기 각 미드앰블 시퀀스는 상기 각 안테나 별로 단말로 전송된다. 상기 각 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파의 위치는 주파수 재사용 계수(FRF; Frequency Reuse Factor)를 기반으로 결정된다.

Description

무선 통신 시스템에서 미드앰블 전송 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS OF TRANSMITTING MIDAMBLE IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 통신 시스템에서 미드앰블(midamble) 전송 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 여섯 번째 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 2006년 말 IMT-Advanced 시스템을 위한 규격으로 기존 IEEE 802.16e의 수정(amendment) 규격을 작성하는 것을 목표로 IEEE 802.16m 프로젝트의 추진을 결정하였다. 상기 목표에서 알 수 있듯이, IEEE 802.16m 규격은 IEEE 802.16e 규격의 수정이라는 과거의 연속성과 차세대 IMT-Advanced 시스템을 위한 규격이라는 미래의 연속성인 두 가지 측면을 내포하고 있다. 따라서, IEEE 802.16m 규격은 IEEE 802.16e 규격에 기반한 Mobile WiMAX 시스템과의 호환성(compatibility)을 유지하면서 IMT-Advanced 시스템을 위한 진보된 요구사항을 모두 만족시킬 것을 요구하고 있다.
광대역 무선 통신 시스템의 경우 한정된 무선 자원의 효율성을 극대화하기 위하여 효과적인 송수신 기법 및 활용 방안들이 제안되어 왔다. 차세대 무선통신 시스템에서 고려되고 있는 시스템 중 하나가 낮은 복잡도로 심벌간 간섭(ISI; Inter-Symbol Interference) 효과를 감쇄시킬 수 있는 직교 주파수 분할 다중(OFDM; Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템이다. OFDM은 직렬로 입력되는 데이터 심벌을 N개의 병렬 데이터 심벌로 변환하여 각각 분리된 N개의 부반송파(subcarrier)에 실어 전송한다. 부반송파는 주파수 차원에서 직교성을 유지하도록 한다. 각각의 직교 채널은 상호 독립적인 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading)을 경험하게 되고, 이에 따라 수신단에서의 복잡도가 감소하고 전송되는 심벌의 간격이 길어져 심벌간 간섭이 최소화될 수 있다.
직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access; 이하 OFDMA)은 OFDM을 변조 방식으로 사용하는 시스템에 있어서 이용 가능한 부반송파의 일부를 각 사용자에게 독립적으로 제공하여 다중 접속을 실현하는 다중 접속 방법을 말한다. OFDMA는 부반송파라는 주파수 자원을 각 사용자에게 제공하며, 각각의 주파수 자원은 다수의 사용자에게 독립적으로 제공되어 서로 중첩되지 않는 것이 일반적이다. 결국 주파수 자원은 사용자마다 상호 배타적으로 할당된다. OFDMA 시스템에서 주파수 선택적 스케줄링(frequency selective scheduling)을 통하여 다중 사용자에 대한 주파수 다이버시티(frequency diversity)를 얻을 수 있으며, 부반송파에 대한 순열(permutation) 방식에 따라 부반송파를 다양한 형태로 할당할 수 있다. 그리고 다중 안테나(multiple antenna)를 이용한 공간 다중화 기법으로 공간 영역의 효율성을 높일 수 있다.
신뢰할 수 있는 고속의 데이터 서비스를 지원하기 위한 기술로 MIMO(Multiple Input Multiple Output)가 고려될 수 있다. MIMO 기술은 다중 송신 안테나와 다중 수신 안테나를 사용하여 데이터의 송수신 효율을 향상시킨다. MIMO 기술에는 공간 다중화(spatial multiplexing), 전송 다이버시티(transmit diversity), 빔포밍(beamforming) 등이 있다. 수신 안테나 수와 송신 안테나 수에 따른 MIMO 채널 행렬은 다수의 독립 채널로 분해될 수 있다. 각각의 독립 채널은 레이어(layer) 또는 스트림(stream)이라 한다. 레이어의 개수는 랭크(rank)라 한다.
하향링크를 통해 기지국으로부터 단말로 파일럿(pilot)이 전송될 수 있다. 파일럿은 무선 통신 시스템에 따라서 참조 신호(reference signal) 등의 명칭으로 불릴 수 있다. 파일럿을 이용하여 채널 추정이 수행될 수 있고, 또는 CQI(Channel Quality Indicator)가 측정될 수 있다. CQI는 SINR, 주파수 오프셋 추정(frequency offset estimation) 등을 포함할 수 있다. 각기 다른 전송 환경에서 시스템의 성능을 최적화하기 위하여, 802.16m 시스템은 공용 파일럿 구조(common pilot structure) 및 전용 파일럿 구조(dedicated pilot structure)를 제공한다. 공용 파일럿 구조와 전용 파일럿 구조는 사용되는 자원에 따라 구분될 수 있다. 공용 파일럿은 모든 단말에 의해서 사용될 수 있다. 전용 파일럿은 특정한 자원이 할당된 단말에 의해서 사용될 수 있다. 따라서 전용 파일럿은 데이터 부반송파(subcarrier)과 같은 방법으로 프리코딩(precoding)되거나 빔포밍(beamforming)될 수 있다. 파일럿 구조는 8개의 전송 스트림까지 정의될 수 있으며, 공용 파일럿과 전용 파일럿에 따라 통일된 파일럿 구조를 가질 수 있다.
미드앰블(midamble)은 단말이 직접 채널 상태를 측정하게 하기 위하여 기지국이 전송하는 신호이다. 기지국이 복수의 안테나를 통한 MIMO 기술을 이용하여 신호를 전송하는 경우 각 안테나 별로 다른 신호를 전송하거나 자원 영역에서 위치를 달리하여 전송하고, 단말은 미드앰블을 수신하여 기지국의 각 안테나 별 채널 상태를 측정하여 서빙 셀(serving cell)의 채널 상태 또는 인접 셀(neighbor cell)의 간섭 수준(interference level) 등을 추정할 수 있다. 기지국은 단말이 추정한 채널 상태를 피드백 받아 적응적으로 자원을 스케줄링(scheduling)할 수 있다.
각 안테나 별로 미드앰블을 전송함에 있어서, 주파수 파티션(frequency partition) 또는 재사용 계수(reuse factor)를 고려하여야 하며, 이때 각 안테나에서 전송되는 미드앰블이 다양한 방식으로 다중화(multiplexing)될 수 있다. 이때 서로 인접한 셀의 전송 안테나의 개수가 다르다면, 미드앰블 시퀀스가 맵핑된 부반송파의 위치에 따라서 인접 셀로부터 영향을 받는 간섭 수준이 다를 수 있다. 또한, 미드앰블은 프리앰블(preamble)과 비슷한 구조를 가질 수 있으며, 이에 따라 단말은 검출한 미드앰블을 프리앰블로 수신하는 오류를 범할 수 있다. 따라서 셀의 전송 안테나의 개수의 관계 없이 단말이 정확하게 미드앰블을 검출할 수 있도록 하는 강인한(robust) 미드앰블 구조가 요구된다.
본 발명의 기술적 과제는 무선 통신 시스템에서 미드앰블(midamble) 전송 방법 및 장치를 제공하는 데에 있다.
일 양태에 있어서 무선 통신 시스템에서 미드앰블(midamble) 전송 방법이 제공된다. 상기 방법은 복수의 안테나 각각에 대한 미드앰블 시퀀스(midamble sequence)를 생성하고, 상기 각 미드앰블 시퀀스를 상기 각 안테나 별로 단말로 전송하는 것을 포함하되, 상기 각 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파의 위치는 주파수 재사용 계수(FRF; Frequency Reuse Factor)를 기반으로 결정된다. 상기 각 미드앰블 시퀀스가 맵핑된 부반송파의 인덱스는 수학식
Figure 112010022788473-pat00001
을 기반으로 결정될 수 있다. 단, bk는 상기 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplxing) 심벌 내에서 상기 부반송파들을 변조(modulation)하는 복소 계수이다. k는 상기 부반송파의 인덱스(0≤k≤Nused-1), Nused는 상기 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 상기 부반송파의 개수, Nt는 전송 안테나의 개수, G(x)는 길이가 2048비트인 Golay 시퀀스(0≤x<2047), fft는 FFT의 크기, BSID는 셀 ID를 나타낸다. u는 쉬프트 값(0≤u≤127)으로 u=mod(BSID, 256)에 의해서 결정될 수 있다. offset(fft)는 FFT 크기에 따라 달라지는 오프셋 값이다. g는 전송 안테나의 인덱스, s는 k에 따라 변화하는 파라미터로 k≤(Nused-1)/2일 때 s=0, k>(Nused-1)/2일 때 s=1이다. 상기 각 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파의 위치는 하나의 서브밴드(subband) 내에서 상기 복수의 안테나의 개수에 관계 없이 일정할 수 있다. 상기 각 미드앰블 시퀀스는 인접한 72개의 부반송파를 포함하는 서브밴드 단위로 부반송파에 맵핑될 수 있다. 상기 각 미드앰블 시퀀스는 각 서브밴드에서 주파수 영역으로 쉬프트(shift)되어 맵핑될 수 있다. 상기 각 미드앰블 시퀀스는 인접한 서브밴드에서 상기 주파수 영역으로 다른 재사용 영역에 할당된 부반송파로 쉬프트되어 맵핑될 수 있다. 상기 각 미드앰블 시퀀스는 12부반송파 또는 24부반송파 간격으로 맵핑될 수 있다. 상기 각 미드앰블 시퀀스는 FDM(Frequency Division Multiplexing)/CDM(Code Division Multiplexing)/TDM(Time Division Multiplexing) 중 적어도 하나의 다중화 방식을 기반으로 다중화될 수 있다. 상기 각 미드앰블 시퀀스는 시간 영역에서 복수의 서브프레임을 포함하는 무선 프레임에서 2번째 하향링크 서브프레임에서 전송될 수 있다. 상기 각 미드앰블 시퀀스는 상기 2번째 하향링크 서브프레임의 제1 OFDM 심벌에 맵핑될 수 있다.
다른 양태에 있어서 무선 통신 시스템에서 미드앰블 전송 장치가 제공된다. 상기 장치는 복수의 안테나 각각에 대한 미드앰블 시퀀스(midamble sequence)를 상기 복수의 안테나를 통해 각각 단말로 전송하는 전송 회로, 및 상기 미드앰블 시퀀스를 생성하는 미드앰블 시퀀스 생성부를 포함하되, 상기 각 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파의 위치는 주파수 재사용 계수를 기반으로 결정된다.
다른 양태에 있어서 무선 통신 시스템에서 미드앰블 수신 장치가 제공된다. 상기 장치는 기지국에서 전송되는 복수의 미드앰블 시퀀스와 무선 신호를 수신하는 수신 회로, 상기 복수의 미드앰블 시퀀스를 기반으로 각 안테나 별로 채널 상태를 측정하는 채널 추정부, 및 상기 측정한 채널 상태를 기반으로 상기 무선 신호를 처리하는 프로세서를 포함하되, 상기 각 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파의 위치는 주파수 재사용 계수를 기반으로 결정된다.
셀의 전송 안테나의 개수와 관계 없이 미드앰블 시퀀스가 차지하는 부반송파의 위치가 동일하므로 인접 셀의 간섭의 영향을 줄이면서 미드앰블 검출 성능을 높일 수 있다.
도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸다.
도 2는 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.
도 3은 전체 주파수 대역을 복수의 주파수 파티션으로 분할하는 방법의 예를 나타낸다.
도 4는 FFR 기법이 사용되는 셀룰러 시스템의 일 예를 나타낸다.
도 5는 하향링크 자원 구조의 일 예를 나타낸다.
도 6은 서브밴드 파티셔닝 과정의 일 예를 나타낸다.
도 7은 미니밴드 퍼뮤테이션 과정의 일 예를 나타낸다.
도 8은 주파수 파티셔닝 과정의 일 예를 나타낸다.
도 9는 전송기에서의 하향링크 MIMO의 구조를 나타낸다.
도 10은 각 안테나의 미드앰블 시퀀스가 FDM 방식으로 다중화되어 자원 영역에 맵핑된 미드앰블 구조의 일 예이다.
도 11 및 도 12는 각 안테나의 미드앰블 시퀀스가 톤 회전(tone rotation)되어 자원 영역에 맵핑된 미드앰블 구조의 일 예를 나타낸다.
도 13은 4개의 안테나를 가진 셀과 2개의 안테나를 가진 셀의 미드앰블 시퀀스가 서로에게 간섭으로 작용하는 경우의 일 예를 나타낸다.
도 14는 제안된 미드앰블 전송 방법의 일 실시예이다.
도 15 내지 도 26은 제안된 미드앰블 전송 방법에 따른 미드앰블 구조의 일 예를 나타낸다.
도 27 내지 도 30은 기존의 미드앰블 구조에 대한 제안된 미드앰블 전송 방법에 따른 미드앰블 구조의 성능을 나타낸다.
도 31은 수학식 13에 의한 미드앰블 구조의 일 예이다.
도 32는 수학식 14에 의한 미드앰블 구조의 일 예이다.
도 33은 수학식 15 및 수학식 16에 의한 미드앰블 구조의 일 예이다.
도 34는 수학식 17에 의한 미드앰블 구조의 일 예이다.
도 35는 수학식 18에 의한 미드앰블 구조의 일 예이다.
도 36은 수학식 19에 의한 미드앰블 구조의 일 예이다.
도 37은 수학식 20에 의한 미드앰블 구조의 일 예이다.
도 38는 수학식 21에 의한 미드앰블 구조의 일 예이다.
도 39는 본 발명의 실시예가 구현되는 기지국 및 단말의 블록도이다.
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, 하향링크에서 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 무선 통신 시스템을 나타낸다.
무선 통신 시스템(10)은 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. 단말(12; User Equipment, UE은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile Station), 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 단말(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.
단말은 하나의 셀에 속하는데, 단말이 속한 셀을 서빙 셀(serving cell)이라 한다. 서빙 셀에 대해 통신 서비스를 제공하는 기지국을 서빙 기지국(serving BS)이라 한다. 무선통신 시스템은 셀룰러 시스템(cellular system)이므로, 서빙 셀에 인접하는 다른 셀이 존재한다. 서빙 셀에 인접하는 다른 셀을 인접 셀(neighbor cell)이라 한다. 인접 셀에 대해 통신 서비스를 제공하는 기지국을 인접 기지국(neighbor BS)이라 한다. 서빙 셀 및 인접 셀은 단말을 기준으로 상대적으로 결정된다.
이 기술은 하향링크(downlink) 또는 상향링크(uplink)에 사용될 수 있다. 일반적으로 하향링크는 기지국(11)에서 단말(12)로의 통신을 의미하며, 상향링크는 단말(12)에서 기지국(11)으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국(11)의 일부분이고, 수신기는 단말(12)의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말(12)의 일부분이고, 수신기는 기지국(11)의 일부분일 수 있다.
도 2는 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 슈퍼프레임(SF; Superframe)은 슈퍼프레임 헤더(SFH; Superframe Header)와 4개의 프레임(frame, F0, F1, F2, F3)을 포함한다. 슈퍼프레임 내 각 프레임의 길이는 모두 동일할 수 있다. 각 슈퍼프레임의 크기는 20ms이고, 각 프레임의 크기는 5ms인 것으로 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 슈퍼프레임의 길이, 슈퍼프레임에 포함되는 프레임의 수, 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 등은 다양하게 변경될 수 있다. 프레임에 포함되는 서브프레임의 수는 채널 대역폭(channel bandwidth), CP(Cyclic Prepix)의 길이에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
슈퍼프레임 헤더는 필수 시스템 파라미터(essential system parameter) 및 시스템 설정 정보(system configuration information)를 나를 수 있다. 슈퍼프레임 헤더는 슈퍼프레임 내 첫 번째 서브프레임 안에 위치할 수 있다. 슈퍼프레임 헤더는 1차 SFH(P-SFH; primary-SFH) 및 2차 SFH(S-SFH; secondary-SFH)로 분류될 수 있다. P-SFH와 S-SFH는 매 슈퍼프레임마다 전송될 수 있다.
하나의 프레임은 다수의 서브프레임(subframe, SF0, SF1, SF2, SF3, SF4, SF5, SF6, SF7)을 포함한다. 각 서브프레임은 상향링크 또는 하향링크 전송을 위하여 사용될 수 있다. 하나의 서브프레임은 시간 영역(time domain)에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심볼을 포함하고, 주파수 영역(frequency domain)에서 복수의 부반송파(subcarrier)를 포함한다. OFDM 심볼은 하나의 심볼 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것으로, 다중 접속 방식에 따라 OFDMA 심볼, SC-FDMA 심볼 등 다른 명칭으로 불릴 수 있다. 서브프레임은 5, 6, 7 또는 9개의 OFDM 심볼로 구성될 수 있으나, 이는 예시에 불과하며 서브프레임에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 제한되지 않는다. 서브프레임에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 채널 대역폭, CP의 길이에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 서브프레임이 포함하는 OFDM 심볼의 수에 따라 서브프레임의 타입(type)이 정의될 수 있다. 예를 들어, 타입-1 서브프레임은 6 OFDM 심볼, 타입-2 서브프레임은 7 OFDM 심볼, 타입-3 서브프레임은 5 OFDM 심볼, 타입-4 서브프레임은 9 OFDM 심볼을 포함하는 것으로 정의될 수 있다. 하나의 프레임은 모두 동일한 타입의 서브프레임을 포함할 수 있다. 또는 하나의 프레임은 서로 다른 타입의 서브프레임을 포함할 수 있다. 즉, 하나의 프레임 내 각 서브프레임마다 포함하는 OFDM 심볼의 개수는 모두 동일하거나, 각각 다를 수 있다. 또는, 하나의 프레임 내 적어도 하나의 서브프레임의 OFDM 심볼의 개수는 상기 프레임 내 나머지 서브프레임의 OFDM 심볼의 개수와 다를 수 있다.
프레임에는 TDD(Time Division Duplexing) 방식 또는 FDD(Frequency Division Duplexing) 방식이 적용될 수 있다. TDD 방식에서, 각 서브프레임이 동일한 주파수에서 서로 다른 시간에 상향링크 전송 또는 하향링크 전송을 위해 사용된다. 즉, TDD 방식의 프레임 내의 서브프레임들은 시간 영역에서 상향링크 서브프레임과 하향링크 서브프레임으로 구분된다. FDD 방식에서, 각 서브프레임이 동일한 시간의 서로 다른 주파수에서 상향링크 전송 또는 하향링크 전송을 위해 사용된다. 즉, FDD 방식의 프레임 내의 서브프레임들은 주파수 영역에서 상향링크 서브프레임과 하향링크 서브프레임으로 구분된다. 상향링크 전송과 하향링크 전송은 서로 다른 주파수 대역을 차지하고, 동시에 이루어질 수 있다.
서브프레임은 주파수 영역으로 복수의 물리 자원 유닛(PRU; Physical Resource Unit)을 포함한다. PRU는 자원 할당을 위한 기본 물리적 단위로, 시간 영역에서 연속적인(consecutive) 복수의 OFDM 심볼, 주파수 영역에서 연속적인 복수의 부반송파로 구성된다. PRU에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 하나의 서브프레임에 포함되는 OFDM 심볼의 개수와 동일할 수 있다. 따라서, PRU 내 OFDM 심볼의 수는 서브프레임의 타입에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 하나의 서브프레임이 6 OFDM 심볼로 구성될 때, PRU는 18 부반송파 및 6 OFDM 심볼로 정의될 수 있다.
논리 자원 유닛(LRU; Logical Resource Unit)은 분산적(distributed) 자원 할당 및 연속적(contiguous) 자원 할당을 위한 기본적인 논리 단위이다. LRU는 복수의 OFDM 심볼과 복수의 부반송파로 정의되고, PRU에서 사용되는 파일럿들을 포함한다. 따라서, 하나의 LRU에서의 적절한 부반송파의 개수는 할당된 파일럿의 수에 의존한다.
분산적 논리 자원 유닛(DLRU; Distributed Logical Resource Unit)은 주파수 다이버시티 이득을 얻기 위하여 사용될 수 있다. DRU는 하나의 주파수 파티션 내에 분산된 부반송파 그룹을 포함한다. DRU의 크기는 PRU의 크기와 같다. DRU를 형성하는 최소 단위는 하나의 부반송파이다.
연속적 논리 자원 유닛(CLRU; Contiguous Logical Resource Unit)은 주파수 선택적 스케줄링 이득을 얻기 위하여 사용될 수 있다. CRU는 국부적 부반송파 그룹을 포함한다. CRU의 크기는 PRU의 크기와 같다.
한편, 다중 셀(multi-cell)이 존재하는 셀룰러 시스템에서 부분적 주파수 재사용(FFR; Fractional Frequency Reuse) 기법이 사용될 수 있다. FFR 기법은 전체 주파수 대역을 복수의 주파수 파티션(FP; Frequency Partition)으로 분할하고, 각각의 셀에게 주파수 파티션을 할당하는 기법이다. FFR 기법을 통해 인접한 셀 간에는 서로 다른 주파수 파티션이 할당되고, 멀리 떨어진 셀 간에는 동일한 주파수 파티션이 할당될 수 있다. 따라서, 셀 간 간섭(ICI; Inter-Cell Interference)이 줄어들 수 있고, 셀 가장자리 단말의 성능을 높일 수 있다.
도 3은 전체 주파수 대역을 복수의 주파수 파티션으로 분할하는 방법의 예를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 전체 주파수 대역은 제1 주파수 파티션(FP0), 제2 주파수 파티션(FP1), 제3 주파수 파티션(FP2) 및 제4 주파수 파티션(FP3)으로 분할된다. 각 주파수 파티션은 전체 주파수 대역으로부터 논리적(logical) 및/또는 물리적(physical)으로 분할될 수 있다.
도 4는 FFR 기법이 사용되는 셀룰러 시스템의 일 예를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 각 셀은 셀 내부(inner cell) 및 셀 가장자리(cell edge)로 구분된다. 또한 각 셀은 3개의 섹터로 나누어진다. 전체 주파수 대역은 4개의 주파수 파티션(FP0, FP1, FP2, FP3)으로 분할된다.
셀 내부에는 제1 주파수 파티션(FP0)을 할당한다. 셀 가장자리의 각 섹터에는 제2 주파수 파티션(FP1) 내지 제4 주파수 파티션(FP3) 중 어느 하나를 할당한다. 이때, 인접한 셀 간에는 서로 다른 주파수 파티션이 할당되도록 한다. 이하, 할당된 주파수 파티션을 활성(active) 주파수 파티션, 할당 받지 못한 주파수 파티션을 비활성(inactive) 주파수 파티션이라 한다. 예를 들어, 제2 주파수 파티션(FP1)이 할당된 경우, 제2 주파수 파티션은 활성 주파수 파티션이고, 제3 주파수 파티션(FP2) 및 제4 주파수 파티션(FP3)은 비활성 주파수 파티션이 된다.
주파수 재사용 계수(FRF; Frequency Reuse Factor)는 전체 주파수 대역을 몇 개의 셀(또는 섹터)로 나눌 수 있는지로 정의될 수 있다. 이 경우, 셀 내부의 주파수 재사용 계수는 1이고, 셀 가장자리의 각 섹터의 주파수 재사용 계수는 3일 수 있다.
도 5는 하향링크 자원 구조의 일 예를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 하향링크 서브프레임은 적어도 하나의 주파수 파티션으로 나뉠 수 있다. 여기서, 서브프레임이 2개의 주파수 파티션(FP1, FP2)으로 나뉘는 것을 예시적으로 기술하나, 서브프레임 내 주파수 파티션의 수가 이에 제한되는 것은 아니다. 하향링크 서브프레임은 최대 4개의 주파수 파티션으로 나뉠 수 있다. 각 주파수 파티션은 FFR 또는 MBS(multicast Broadcast Service)와 같은 다른 목적을 위하여 사용될 수 있다.
각 주파수 파티션은 적어도 하나의 PRU로 구성된다. 각 주파수 파티션은 분산된 자원 할당(distributed resource allocation) 및/또는 연속된 자원 할당(contiguous resource allocation)을 포함할 수 있다. 상기 분산된 자원 할당은 DLRU일 수 있으며, 상기 연속된 자원 할당은 CLRU일 수 있다. 여기서, 제2 주파수 파티션(FP2)은 분산된 자원 할당 및 연속된 자원 할당을 포함한다. 'Sc'는 부반송파를 의미한다.
복수의 셀이 존재할 때 하향링크 자원은 서브밴드 파티셔닝(subband partitioning), 미니밴드 퍼뮤테이션(miniband permutation), 주파수 파티셔닝(frequency partitioning) 등의 과정을 거쳐 맵핑될 수 있다.
먼저 서브밴드 파티셔닝 과정을 설명한다.
도 6은 서브밴드 파티셔닝 과정의 일 예를 나타낸다. 도 6은 대역폭이 10Mhz인 경우의 서브밴드 파티셔닝 과정을 나타낸다.
복수의 PRU는 서브밴드(SB; subband)와 미니밴드(MB; miniband)로 나뉜다. 도 6-(a)에서 복수의 PRU가 서브밴드로 할당되며, 도 6-(b)에서 복수의 PRU가 미니밴드로 할당된다. 서브밴드는 N1개의 인접한 PRU를 포함하고, 미니밴드는 N2개의 인접한 PRU를 포함한다. N1=4, N2=1일 수 있다. 서브밴드는 주파수 영역에서 연속된 PRU가 할당되므로 주파수 선택적 자원 할당에 적합하다. 미니밴드는 주파수 분산적 자원 할당에 적합하며, 주파수 영역에서 퍼뮤테이션될 수 있다.
서브밴드의 개수는 KSB로 나타낼 수 있다. 서브밴드에 할당되는 PRU의 개수는 LSB로 나타낼 수 있으며, LSB=N1*KSB이다. KSB는 대역폭에 변할 수 있다. KSB는 하향링크 서브밴드 할당 카운트(DSAC; Downlink Subband Allocation Count)에 의해서 결정될 수 있다. DSAC의 길이는 3비트 내지 5비트일 수 있으며, SFH 등을 통하여 브로드캐스트(broadcast)될 수 있다. 서브밴드로 할당되고 남은 PRU는 미니밴드로 할당된다. 미니밴드의 개수는 KMB로 나타낼 수 있다. 미니밴드에 할당되는 PRU의 개수는 LMB로 나타낼 수 있으며, LMB=N2*KMB이다. PRU의 총 개수 NPRU=LSB+LMB이다.
복수의 PRU는 서브밴드와 미니밴드로 나뉘고 서브밴드 PRU(PRUSB)와 미니밴드 PRU(PRUMB) 내에서 재배열된다. PRUSB 내의 PRU들은 각각 0~(LSB-1) 중 어느 하나로 인덱싱되고, PRUMB 내의 PRU들은 각각 0~(LMB-1)로 중 어느 하나로 인덱싱된다.
도 7은 미니밴드 퍼뮤테이션 과정의 일 예를 나타낸다. 미니밴드 퍼뮤테이션 과정에서 PRUMB는 퍼뮤테이션 PRU(PPRUMB)로 맵핑된다. 이는 각 주파수 파티션에서 주파수 다이버시티를 보장하기 위함이다. 도 7은 대역폭이 10MHz일 때 상기 도 6의 서브밴드 파티셔닝 과정에 이어서 수행될 수 있다. PRUMB 내의 PRU들은 퍼뮤테이션되어 PPRUMB에 맵핑된다.
도 8은 주파수 파티셔닝 과정의 일 예를 나타낸다. 도 8은 대역폭이 5MHz일 때 상기 도 6의 서브밴드 파티셔닝 과정과 상기 도 7의 미니밴드 퍼뮤테이션 과정에 이어서 수행될 수 있다. PRUSB와 PPRUMB의 PRU들은 적어도 하나의 주파수 파티션으로 할당된다. 주파수 파티션의 개수는 최대 4개일 수 있다. 주파수 파티션 구성 정보는 하향링크 주파수 파티션 구성(DFPC; Downlink Frequency Partition Configuration)에 의해서 결정될 수 있다. DFPC는 대역폭에 따라서 구성이 달라질 수 있으며, S-SFH 등을 통해 브로드캐스트 될 수 있다. DFPC는 주파수 파티션의 크기, 주파수 파티션의 개수 등을 지시할 수 있다. 주파수 파티션 카운트(FPCT; Frequency Partition Count)는 주파수 파티션의 개수를 나타낸다. FPSi는 i번째 주파수 파티션(FPi)에 할당되는 PRU의 개수를 나타낸다. 또한, 상향링크 주파수 파티션 서브밴드 카운트(DFPSC; Downlink Frequency Partition Subband Count)는 FPi(i>0)에 할당되는 서브밴드의 개수를 정의한다. DFPSC는 1비트 내지 3비트의 길이를 가질 수 있다.
도 9는 전송기에서의 하향링크 MIMO의 구조를 나타낸다. 하향링크 MIMO를 수행하기 위하여 전송기는 MIMO 인코더(51), 프리코더(52; precoder), 부반송파 맵퍼(53; subcarrier mapper)를 포함할 수 있다. MIMO 인코더(51)는 L(L≥1)개의 MIMO 계층을 Mt(Mt≥L)개의 MIMO 스트림(MIMO stream)으로 맵핑한다. 단일 사용자 MIMO(SU-MIMO; Single User MIMO)에서 공간 다중화(spatial multiplexing)의 경우, 랭크(rank)는 자원 유닛에 할당된 사용자가 사용할 스트림의 개수로 정의된다. SU-MIMO에서 하나의 자원 유닛은 하나의 사용자에게만 할당되며, 하나의 FEC(Forward Error Correction) 블록만이 MIMO 인코더(51)의 입력으로 존재한다. 다중 사용자 MIMO(MU-MIMO; Multi User MIMO)의 경우, 복수의 사용자가 하나의 자원 유닛에 할당될 수 있다. 따라서 복수의 FEC 블록이 MIMO 인코더(51)의 입력으로 존재할 수 있다. 상기 Mt개의 MIMO 스트림은 프리코더(52)의 입력이 된다. 프리코더(52)는 선택된 MIMO 모드에 따라 복수의 안테나 특정(antenna-specific) 데이터 심벌을 생성하여 Mt개의 MIMO 스트림을 각 안테나로 맵핑한다. 부반송파 맵퍼(53)는 상기 각 안테나 특정 데이터 심벌을 OFDM 심벌로 맵핑한다.
MIMO 미드앰블(이하 미드앰블)을 통하여 각 안테나 별로 채널 상태를 측정할 수 있다. 단말은 각 안테나로부터 미드앰블을 수신하여 채널 상태, 인접 셀로부터의 간섭 정도를 측정할 수 있다. 기지국은 단말이 측정한 채널 상태를 피드백받아 자원을 적응적으로 스케쥴링할 수 있다. 폐루프(closed-loop) MIMO의 경우 미드앰블은 PMI(Precoding Matrix Indicator)를 선택하는 데 사용될 수 있다. 개루프(open-loo) MIMO의 경우 미드앰블은 CQI(Channel Quality Indicator)를 측정하는 데 사용될 수 있다. 또한 미드앰블은 각 프레임의 2번째 하향링크 서브프레임에서 전송될 수 있다. 미드앰블은 상기 2번째 하향링크 서브프레임에서 하나의 OFDM 심벌을 차지할 수 있다. 서브프레임이 6개의 OFDM 심벌로 구성될 때(타입 1 서브프레임) 나머지 5개의 OFDM 심벌로 서브프레임이 구성될 수 있다(타입 3 서브프레임). 또한 서브프레임이 7개의 OFDM 심벌로 구성될 때(타입 2 서브프레임) 나머지 6개의 OFDM 심벌로 서브프레임이 구성될 수 있다(타입 1 서브프레임).
미드앰블은 시퀀스의 형태로 전송된다. 미드앰블 시퀀스로 다양한 종류의 시퀀스가 사용될 수 있으며, 특히 미드앰블 시퀀스로 Golay 시퀀스가 사용될 수 있다. 표 1은 길이가 2048비트인 Golay 시퀀스의 일 예를 나타낸다.
0xEDE2 0xED1D 0xEDE2 0x12E2 0xEDE2 0xED1D 0x121D 0xED1D 0xEDE2 0xED1D 0xEDE2 0x12E2
0x121D 0x12E2 0xEDE2 0x12E2 0xEDE2 0xED1D 0xEDE2 0x12E2 0xEDE2 0xED1D 0x121D 0xED1D
0x121D 0x12E2 0x121D 0xED1D 0xEDE2 0xED1D 0x121D 0xED1D 0xEDE2 0xED1D 0xEDE2 0x12E2
0xEDE2 0xED1D 0x121D 0xED1D 0xEDE2 0xED1D 0xEDE2 0x12E2 0x121D 0x12E2 0xEDE2 0x12E2
0x121D 0x12E2 0x121D 0xED1D 0x121D 0x12E2 0xEDE2 0x12E2 0xEDE2 0xED1D 0xEDE2 0x12E2
0x121D 0x12E2 0xEDE2 0x12E2 0xEDE2 0xED1D 0xEDE2 0x12E2 0xEDE2 0xED1D 0x121D 0xED1D
0xEDE2 0xED1D 0xEDE2 0x12E2 0x121D 0x12E2 0xEDE2 0x12E2 0xEDE2 0xED1D 0xEDE2 0x12E2
0xEDE2 0xED1D 0x121D 0xED1D 0x121D 0x12E2 0x121D 0xED1D 0xEDE2 0xED1D 0x121D 0xED1D
0x121D 0x12E2 0x121D 0xED1D 0x121D 0x12E2 0xEDE2 0x12E2 0x121D 0x12E2 0x121D 0xED1D
0xEDE2 0xED1D 0x121D 0xED1D 0xEDE2 0xED1D 0xEDE2 0x12E2 0xEDE2 0xED1D 0x121D 0xED1D
0x121D 0x12E2 0x121D 0xED1D 0xEDE2 0xED1D 0x121D 0xED1D
각 안테나에서 전송되는 미드앰블 신호 s(t)는 수학식 1에 의해 결정될 수 있다.
Figure 112010022788473-pat00002
k는 부반송파 인덱스, Nused는 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파의 개수, fc는 반송파의 주파수, Δf는 부반송파 간격(spacing), Tg는 가드 타임(guard time)을 나타낸다. bk는 미드앰블이 맵핑되는 OFDM 심벌 내에서 부반송파들을 변조(modulation)하는 복소 계수이다.
각 안테나의 미드앰블 시퀀스는 전체 자원 영역에 할당되어 전송될 수 있다. 또는 전체 자원 영역을 사용하지 않고 일부만 사용할 수 있다. 주파수 파티션 또는 재사용 계수(reuse factor) 등을 고려하여 셀 별로 부반송파를 나누어 미드앰블 시퀀스를 맵핑하여 전송할 수 있다. 예를 들어 재사용 계수가 3이라면, 각 셀은 미드앰블 시퀀스에 할당된 부반송파 중 분산된 또는 인접한 부반송파 중 1/3만큼만 사용하고 나머지 부반송파는 다른 셀의 미드앰블 시퀀스를 위하여 유보(reserve)한다. 이 경우 각 셀의 미드앰블 시퀀스에 할당되는 부반송파는 다양하게 구성될 수 있다. 예를 들어 제1 셀은 전체 부반송파 중 3k번째 부반송파, 제2 셀은 전체 부반송파 중 (3k+1)번째 부반송파, 제3 셀은 전체 부반송파 중 (3k+2)번째(단, k=0,1,…) 부반송파를 미드앰블에 할당할 수 있다. 또한 각 셀의 미드앰블 시퀀스를 전송하는 안테나의 개수가 N개인 경우, 각 셀은 인접한 N개의 부반송파를 미드앰블 시퀀스에 할당할 수 있다. 예를 들어 재사용 계수가 3이고 미드앰블 시퀀스를 전송하는 안테나의 개수가 N개라면, 제1 셀은 인접한 N개의 부반송파를 미드앰블 시퀀스에 할당하고, 제2 셀 및 제3 셀의 미드앰블 시퀀스를 위하여 2N개의 부반송파를 유보한다. 상기 제2 셀과 상기 제3 셀의 미드앰블 시퀀스에 부반송파를 각각 할당하고, 또 다시 인접한 N개의 부반송파를 상기 제1 셀의 미드앰블 시퀀스에 할당한다.
각 안테나의 미드앰블 시퀀스는 주파수 영역에서 다양한 종류의 다중화 방식을 적용하여 다중화될 수 있다. 상기 각 안테나의 미드앰블 시퀀스는 FDM(Frequency Division Multiplexing), CDM(Code Division Multiplexing) 및 FDM/CDM의 하이브리드(hybrid) 방식 중 어느 하나를 기반으로 다중화될 수 있다. FDM 방식으로 다중화되는 경우 자원 영역을 구성하는 부반송파는 복수의 안테나에 각각 할당되고, 각 안테나에 할당된 부반송파에 각각의 미드앰블 시퀀스가 맵핑된다. 부반송파가 복수의 안테나에 할당되는 방법은 다양하다. CDM 방식으로 다중화되는 경우 각 안테나의 미드앰블 시퀀스가 서로 다른 코드를 가지면서 동일한 부반송파에 맵핑된다. 각 안테나의 미드앰블 시퀀스가 다중화되는 경우에도 재사용 계수가 적용할 수 있다.
또한, 미드앰블 시퀀스는 전체 자원 영역이 아닌 하나의 서브밴드(subband)를 단위로 할당될 수 있다. 하나의 서브밴드는 4개의 인접한 PRU를 포함하고, 하나의 PRU는 18개의 부반송파를 포함할 수 있으므로, 미드앰블 시퀀스의 길이는 72일 수 있다. 미드앰블 시퀀스가 서브밴드를 단위로 할당될 경우 시퀀스의 길이가 전체 자원 영역에 할당되는 경우보다 짧아져 미드앰블 검출 성능이 감소할 수 있으나, 각 서브밴드에 할당되는 미드앰블 시퀀스는 해당 서브밴드를 포함하는 주파수 파티션의 전송 전력이 적용되어 전송되므로, 인접 셀의 간섭 수준을 보다 정확하게 측정할 수 있다.
도 10은 각 안테나의 미드앰블 시퀀스가 FDM 방식으로 다중화되어 자원 영역에 맵핑된 미드앰블 구조의 일 예이다. 인접 셀 간의 구별을 위하여 재사용 계수 3이 적용되며, 각 셀은 A, B, C의 세 가지 미드앰블 구조 중 하나를 선택하여 미드앰블 시퀀스를 전송할 수 있다. 각 미드앰블 구조 내에서 셀의 안테나 개수만큼 FDM 방식으로 다중화되고, 서브밴드 단위로 미드앰블 구조가 반복된다. 도 10에서는 1/2 서브밴드에서의 미드앰블 구조만을 나타내고 있다. 도 10-(a)는 전송 안테나의 개수가 4개인 경우의 미드앰블 구조의 일 예이다. A, B 및 C의 미드앰블 구조에서 각 안테나의 미드앰블 시퀀스를 12 부반송파 간격으로 맵핑된다. 도 10-(b)는 전송 안테나의 개수가 2개인 경우의 미드앰블 구조의 일 예이다. A, B 및 C의 미드앰블 구조에서 각 안테나의 미드앰블 시퀀스를 6 부반송파 간격으로 맵핑된다.
도 10에서는 각 안테나의 미드앰블 시퀀스가 일정한 부반송파 간격으로 맵핑되는 경우를 나타내나, 각 안테나에 할당된 부반송파의 위치가 변화될 수 있다. 프리앰블(preamble)은 하나의 OFDM 심벌을 차지하며, 단말은 상관 관계(correlation)를 이용하여 프리앰블을 검출할 수 있다. 미드앰블의 구조와 프리앰블의 구조가 유사한 경우 단말은 미드앰블을 프리앰블로 착각하여 검출하는 오류가 발생할 수 있다. 따라서 미드앰블의 구조를 변화시킬 필요가 있다.
도 11은 각 안테나의 미드앰블 시퀀스가 톤 회전(tone rotation)되어 자원 영역에 맵핑된 미드앰블 구조의 일 예를 나타낸다. 톤 회전에 의하여 각 안테나의 미드앰블 시퀀스는 주파수 영역에서 일정한 부반송파 간격으로 맵핑되지 않고 그 간격이 변화할 수 있다. 재사용 계수에 따라 각 셀에서 사용할 수 있는 부반송파의 위치 및 개수는 고정되어 있다.
도 11-(a)는 각 안테나의 미드앰블 시퀀스 별로, 도 11-(b)는 각 안테나의 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 서브밴드 별로 톤 회전을 적용한 것이다. 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파의 위치가 1 부반송파 내지 안테나의 개수에 해당하는 부반송파만큼 옮겨질 수 있다. 도 11에 표시된 부반송파 간에는 다른 안테나의 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파가 존재할 수도 있고, 재사용 계수가 다른 인접 셀을 위하여 유보된 자원이 존재할 수도 있다.
도 12는 각 안테나의 미드앰블 시퀀스가 톤 회전(tone rotation)되어 자원 영역에 맵핑된 미드앰블 구조의 또 다른 예를 나타낸다. 도 11의 톤 회전에 의한 미드앰블 구조는 프리앰블과 미드앰블을 구분하는 데에 충분하지 못할 수 있다. 따라서 재사용 계수까지 고려하여 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파의 위치가 재배치될 수 있다. 즉, 각 셀이 재사용 계수에 따라 할당받는 부반송파의 위치가 주파수 영역에서 쉬프트(shift)되거나 회전(rotation)될 수 있다.
도 12-(a)는 재사용 계수에 따라 부반송파의 위치가 재배치되는 경우의 일 예이다. 각 안테나의 미드앰블 시퀀스는 톤 회전에 의하여 재배치되지는 않으나, 서브밴드 단위로 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 위치가 변화한다. 즉, 서브밴드의 인덱스에 따라 재사용 영역 0, 1, 2의 미드앰블 시퀀스/ 재사용 영역 1, 2, 0의 미드앰블 시퀀스/ 재사용 영역 2, 0, 1의 미드앰블 시퀀스/...가 차례대로 자원 영역에 맵핑된다. 도 12-(b)는 재사용 계수와 톤 회전을 고려하여 부반송파의 위치가 재배치되는 경우의 일 예이다. 도 12-(b)에서는 서브밴드 단위로 재사용 계수에 따라 부반송파의 위치가 재배치되며, 톤 회전이 적용되어 각 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파의 위치가 쉬프트되거나 회전된다. 도 12에서는 서브밴드 단위로 재사용 계수를 고려하여 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파의 위치를 재배치하였으나, 재사용 계수가 고려되는 단위는 서브밴드에 한정되지 않는다. 예를 들어 안테나 개수(4)*재사용 계수(3)=12부반송파마다 재사용 계수가 적용되어 부반송파가 재배치될 수 있다.
도 10 내지 도 12에서 기술한 미드앰블 구조는 수학식에 의해서 표현될 수 있다. 재사용 계수가 3이며 톤 회전 또는 재사용 계수를 고려한 부반송파 재배치가 적용되지 않은 기본 미드앰블 구조에서 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파의 인덱스는 수학식 2에 의해 결정될 수 있다.
Figure 112010022788473-pat00003
k는 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파의 인덱스, Nt는 안테나의 개수, s는 시퀀스의 인덱스, a는 안테나의 인덱스, BSID는 셀 ID를 나타낸다.
수학식 3는 수학식 2의 기본 미드앰블 구조에 톤 회전을 적용한 미드앰블 구조를 수학식으로 표현한 것이다.
Figure 112010022788473-pat00004
k는 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파의 인덱스, Nt는 안테나의 개수, s는 시퀀스의 인덱스, a는 안테나의 인덱스, BSID는 셀 ID, si는 서브밴드 인덱스를 나타낸다. 수학식 1과 비교할 때 서브밴드 인덱스 si를 기반으로 톤 회전을 적용한다.
수학식 4는 수학식 2의 기본 미드앰블 구조에 재사용 계수를 고려한 부반송파의 재배치를 적용한 미드앰블 구조를 수학식으로 표현한 것이다.
Figure 112010022788473-pat00005
k는 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파의 인덱스, Nt는 안테나의 개수, s는 시퀀스의 인덱스, a는 안테나의 인덱스, BSID는 셀 ID를 나타낸다. 수학식 1과 비교할 때 재사용 계수를 기반으로 부반송파가 재배치된다.
수학식 5는 수학식 4의 일 예로, 도 12-(a)의 미드앰블 구조를 수학식으로 표현한 것이다.
Figure 112010022788473-pat00006
Nsb는 서브밴드에 속하는 부반송파의 개수이다.
수학식 6는 수학식 4의 또 다른 예로, 도 12-(b)의 미드앰블 구조를 수학식으로 표현한 것이다.
Figure 112010022788473-pat00007
Nsb는 서브밴드에 속하는 부반송파의 개수이다.
미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파의 위치와 적용되는 시퀀스까지 표현하면, 상기 수학식 1의 계수 bk는 수학식 7에 의해서 구체화될 수 있다.
Figure 112010022788473-pat00008
k는 부반송파의 인덱스(0≤k≤Nused-1), Nused는 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파의 개수, Nt는 전송 안테나의 개수, G(x)는 표 1의 길이가 2048비트인 Golay 시퀀스(0≤x<2047), fft는 FFT의 크기, BSID는 셀 ID를 나타낸다. u는 쉬프트 값(0≤u≤127)으로 u=mod(BSID, 128)에 의해서 결정될 수 있다.
offsetD(fft)는 FFT 크기에 따라 달라지는 오프셋 값이다. 표 2는 FFT 크기에 따른 오프셋 값을 나타낸다.
FFT size Offset
2048 30
1024 60
512 40
또한, g는 전송 안테나의 인덱스, s는 k에 따라 변화하는 파라미터로 k≤(Nused-1)/2일 때 s=0, k>(Nused-1)/2일 때 s=1이다. 상기 수학식 7에 의해 계산되는 부반송파의 인덱스 k에 의해서 도 10 내지 도 12의 미드앰블 구조가 결정될 수 있다.
한편, 인접하는 복수의 셀의 안테나의 개수가 다른 경우, 미드앰블 시퀀스가 부반송파에 맵핑되는 위치에 따라 각 안테나가 인접 셀로부터 받는 간섭 수준이 다를 수 있다. 일 예로 매크로 셀(macro cell)의 커버리지(coverage) 내에 펨토 셀(femto cell)이 존재할 때 발생할 수 있다.
도 13은 4개의 안테나를 가진 셀과 2개의 안테나를 가진 셀의 미드앰블 시퀀스가 서로에게 간섭으로 작용하는 경우의 일 예를 나타낸다. 4개의 안테나를 가진 제1 셀은 도 10-(a)에서 A의 미드앰블 구조를 사용하여 미드앰블 시퀀스를 전송한다. 2개의 안테나를 가진 제2 셀은 도 10-(b)의 B의 미드앰블 구조를 사용하여 미드앰블 시퀀스를 전송한다. 이때 제2 셀의 제1 안테나는 미드앰블 시퀀스가 맵핑된 부반송파의 위치에 따라서 간섭 수준이 달라진다. 예를 들어, 제1 위치(61)와 제3 위치(63)에서는 제1 셀의 제3 안테나에서 전송되는 미드앰블 시퀀스의 영향을 받아 간섭을 받게 되나, 제2 위치(62)에서는 제1 셀의 미드앰블 시퀀스가 전송되지 않아 간섭을 받지 않는다. 즉, 부반송파의 위치에 따라 인접 셀에서 간섭을 받을 수도, 받지 않을 수도 있으므로 정확한 채널 측정이 어렵다. 또한, 제1 셀의 미드앰블 시퀀스 중 제1 안테나와 제2 안테나는 제2 셀로부터 간섭을 받지 않는 반면, 제3 안테나와 제4 안테나는 제2 셀로부터 간섭을 받게 된다. 특히 직교성(orthogonality)이 없는 신호일 경우 간섭을 제거하기가 더욱 어렵다.
또한 안테나의 개수가 8개인 셀의 경우 FDM 방식으로 다중화되는 경우 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파의 간격이 멀어져서 미드앰블 추정 성능이 감소할 수 있다. 따라서 FDM 이외에 다른 다중화 방식을 조합할 필요가 있다.
이에 따라 안테나 개수의 관계 없이 동일한 패턴의 미드앰블 구조가 설계될 수 있다. 이때 복수의 안테나는 FDM/CDM 방식을 조합하여 다중화되거나, 또는 FDM/TDM(Time Division Multiplexing) 방식을 조합하여 다중화될 수 있다.
도 14는 제안된 미드앰블 전송 방법의 일 실시예이다.
단계 S100에서 기지국은 복수의 안테나 각각에 대한 미드앰블 시퀀스를 생성한다. 단계 S110에서 기지국은 상기 각 미드앰블 시퀀스를 자원 영역 내의 부반송파에 인접한 72개의 부반송파를 포함하는 서브밴드 단위로 맵핑한다. 상기 각 미드앰블 시퀀스는 상기 자원 영역에서 다중화되며, 하나의 서브밴드 내에서 상기 각 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파의 위치는 상기 복수의 안테나의 개수에 관계 없이 일정하다. 또한, 상기 각 미드앰블 시퀀스는 각 서브밴드에서 주파수 영역으로 쉬프트(shift)되어 맵핑될 수 있다. 단계 S120에서 기지국은 상기 각 미드앰블 시퀀스를 상기 각 안테나 별로 단말로 전송한다.
이하 실시예를 통해 도 14의 제안된 미드앰블 전송 방법을 설명하도록 한다.
복수의 안테나가 FDM/CDM 방식을 조합하여 다중화될 수 있다.
도 15 내지 도 17는 제안된 미드앰블 전송 방법에 따른 미드앰블 구조의 일 예를 나타낸다. 도 15는 안테나의 개수가 2개인 셀의 미드앰블 구조, 도 16은 안테나의 개수가 4개인 셀의 미드앰블 구조, 도 17은 안테나의 개수가 8개인 셀의 미드앰블 구조의 일 예이다. 안테나의 개수가 4개일 때의 미드앰블 구조를 기본으로 하여 안테나의 개수가 2개와 8개인 경우의 미드앰블 구조가 설계될 수 있다. 도 15 내지 도 17은 각 안테나에 대한 미드앰블 시퀀스가 12 부반송파 단위로 할당되는 경우를 나타낸다. 도 16을 참조하면 안테나의 개수가 4개인 셀의 미드앰블 구성은 도 10-(a)의 미드앰블 구조와 같다. 도 15를 참조하면 안테나의 개수가 2개인 셀의 미드앰블 구조는 도 16의 안테나의 개수가 4개인 미드앰블 구조에서 제3 안테나(안테나 2)와 제4 안테나(안테나 3)를 비워놓은 형태의 구성이다. 도 17을 참조하면 안테나의 개수가 8개인 셀의 미드앰블 구조는 도 16의 안테나의 개수가 4개인 미드앰블 구조에서 제1 안테나 내지 제 4안테나(안테나 0 내지 안테나 3)가 제 5 안테나 내지 제8 안테나(안테나 4 내지 안테나 7)와 각각 CDM 방식으로 다중화되어 구성된다. 이는 FDM 방식만으로 다중화할 경우 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파의 간격이 멀어져 미드앰블 추정 성능이 떨어질 수 있기 때문이다. 도 17에서는 제1 안테나와 제5 안테나, 제2 안테나와 제6 안테나, 제3 안테나와 제7 안테나, 제4 안테나와 제8 안테나가 서로 CDM 방식으로 다중화되는 것을 예로 들고 있으나, 어떤 두 안테나도 짝(pair)을 이루어 CDM 방식으로 다중화될 수 있다. 또한, 도 15 내지 도 17에서 재사용 계수 3을 적용하여 각 재사용 영역이 순차적으로 반복되는 것을 예로 들고 있으나, 도 11 및 도 12에서 기술된 톤 회전 또는 재사용 계수를 고려한 부반송파의 재배치가 수행될 수 있다. 즉, 도 15 내지 17에서는 부반송파 인덱스가 증가하는 방향으로 재사용 영역 0, 재사용 영역 1, 재사용 영역 2가 순차적으로 반복되어 배치되나, 재사용 영역 0, 1, 2, 1, 2, 0, 2, 0, 1,...와 같이 순서가 변화할 수 있다. 또한 도 15 내지 도 17에서는 각 안테나에 대한 미드앰블 시퀀스가 12부반송파 간격으로 일정하게 맵핑되는 것을 예시로 하고 있으나, 시간 축에서의 주기성을 피하기 위하여 각 안테나의 맵핑 위치를 변화시킬 수 있다. 예를 들어 도 16의 재사용 영역 0에서 안테나 0, 안테나 1, 안테나 2, 안테나 3이 순차적으로 반복되어 맵핑되나, 그 순서를 안테나 0, 1, 2, 3 / 안테나 1, 2, 3, 0 / ...와 같이 변화시킬 수 있다.
도 17과 같이 안테나를 CDM 방식으로 다중화할 경우 미드앰블 시퀀스로 직교 시퀀스(orthogonal sequence)를 사용할 필요가 있다. 미드앰블 시퀀스가 하나의 서브밴드를 단위로 형성되므로, 직교 시퀀스 역시 하나의 서브밴드를 단위로 형성된다. 전송 안테나의 개수가 8개인 경우 하나의 서브밴드에 각 안테나당 6개의 부반송파가 할당되므로, 길이가 6인 직교 시퀀스가 6개 존재할 수 있다. 안테나의 개수가 2개 또는 4개인 경우 6개의 직교 시퀀스 중 하나를 선택하여 미드앰블 시퀀스로 사용할 수 있고, 안테나의 개수가 8개인 경우 6개의 직교 시퀀스 중 2개를 선택하여 미드앰블 시퀀스로 사용할 수 있다. 이때 하나는 제1 안테나 내지 제4 안테나를 위한 미드앰블 시퀀스이며, 나머지 하나는 제5 안테나 내지 제8 안테나를 위한 미드앰블 시퀀스일 수 있다. 다만 서브밴드 내에 미드앰블 시퀀스 간의 직교성이 깨질 경우 미드앰블 추정 성능이 감소할 수 있다.
각 셀이 사용하는 직교 시퀀스는 각 셀이 단말들에게 직접 시그널링할 수도 있고, 수학식 8과 같이 규칙을 정하여 선택할 수도 있다.
Figure 112010022788473-pat00009
Nseq는 미드앰블 시퀀스의 개수이며, iseq는 미드앰블 시퀀스의 인덱스이다. Ntx는 기지국의 전송 안테나의 개수이며, itx는 전송 안테나의 인덱스이다.
한편, 복수의 안테나가 FDM/TDM 방식을 조합하여 다중화될 수 있다. FDM/TDM방식의 조합은 전송 안테나의 개수가 8개일 때 적용될 수 있다. 전송 안테나가 8개일 때 제1 안테나 내지 제4 안테나와 제5 안테나 내지 제8 안테나가 TDM 방식으로 다중화될 수 있다. 예를 들어 제1 안테나 내지 제4 안테나에 대한 미드앰블 시퀀스와 제5 안테나 내지 제8 안테나에 대한 미드앰블 시퀀스가 한 번씩 번갈아 가면서 전송될 수 있다. 원래 미드앰블이 5 ms 주기로 전송된다면, TDM 방식으로 다중화되는 경우 각 안테나에 대한 미드앰블은 10 ms를 주기로 전송될 수 있다. 또는 5 ms 주기로 전송되는 미드앰블은 제1 안테나 내지 제4 안테나에 할당하고, 제5 안테나 내지 제8 안테나에 대한 미드앰블이 전송되는 위치는 새롭게 지정될 수 있다. 상기 제5 안테나 내지 제8 안테나에 대한 미드앰블이 전송되는 위치는 고정될 수도 있고, 브로드캐스트(broadcast)되는 방법으로 단말에 알려줄 수 있다.
도 18은 제안된 미드앰블 전송 방법에 따른 미드앰블 구조의 또 다른 예를 나타낸다. 이는 안테나의 개수가 8개인 경우 재사용 계수가 3이 아닌 1을 적용한 경우이다.
도 19 내지 도 21는 제안된 미드앰블 전송 방법에 따른 미드앰블 구조의 또 다른 예를 나타낸다. 도 19는 안테나의 개수가 2개인 셀의 미드앰블 구조의 일 예, 도 20은 안테나의 개수가 4개인 셀의 미드앰블 구조의 일 예, 도 21은 안테나의 개수가 8개인 셀의 미드앰블 구조의 일 예이다. 도 19 내지 도 21은 각 안테나의 미드앰블 시퀀스가 6 부반송파 단위로 할당되는 경우를 나타낸다. 도 19를 참조하면 안테나의 개수가 2개인 셀에서는 제1 안테나(안테나 0)와 제2 안테나(안테나 1)이 FDM 방식으로 다중화되며, 각 안테나에 대한 미드앰블 시퀀스는 6부반송파 단위로 할당된다. 도 20을 참조하면 안테나의 개수가 4개인 셀의 미드앰블은 제1 안테나 및 제3 안테나(안테나 0 및 안테나 2)를 제2 안테나 및 제4 안테나(안테나 1 및 안테나 3)와 각각 CDM 방식으로 다중화하여 구성된다. CDM 방식으로 다중화된 부반송파는 다시 FDM 방식으로 다중화된다. 도 20을 참조하면 안테나의 개수가 8개인 셀의 미드앰블은 제1 안테나, 제3 안테나, 제5 안테나, 제7 안테나(안테나 0, 안테나 2, 안테나 4, 안테나 6)를 제2 안테나, 제4 안테나, 제6 안테나, 제8 안테나(안테나 1, 안테나 3, 안테나 5, 안테나 7)와 각각 CDM 방식으로 다중화하여 구성된다. CDM 방식으로 다중화된 부반송파는 다시 FDM 방식으로 다중화된다. 도 20 및 도 21에서 다양한 조합의 안테나가 CDM 방식으로 다중화될 수 있다. 예를 들어 안테나의 개수가 4개인 경우 제1 안테나 및 제2 안테나, 제3 안테나 및 제4 안테나가 각각 CDM 방식으로 다중화 될 수 있으며, 안테나의 개수가 8개인 경우 제1 안테나 내지 제4 안테나를 제5 안테나 내지 제8 안테나와 각각 CDM 방식으로 다중화하여 구성할 수 있다.
또한 FDM/CDM 방식을 조합하여 다중화하는 대신, FDM/TDM 방식을 조합하여 각 안테나를 다중화할 수 있다. 전송 안테나가 4개일 때 제1 안테나 및 제2 안테나와 제3 안테나 및 제4 안테나가 TDM 방식으로 다중화될 수 있다. 예를 들어 제1 안테나 및 제4 안테나에 대한 미드앰블 시퀀스와 제3 안테나 및 제4 안테나에 대한 미드앰블 시퀀스가 한 번씩 번갈아 가면서 전송될 수 있다. 원래 미드앰블이 5 ms 주기로 전송된다면, TDM 방식으로 다중화되는 경우 각 안테나에 대한 미드앰블은 10 ms를 주기로 전송될 수 있다. 또는 5 ms 주기로 전송되는 미드앰블은 제1 안테나 및 제2 안테나에 할당하고, 제3 안테나 내지 제4 안테나에 대한 미드앰블이 전송되는 위치는 새롭게 지정될 수 있다. 전송 안테나가 8개일 때 도 19의 미드앰블 구조와 유사하게 제1/2 안테나, 제3/4 안테나, 제5/6 안나 및 제7/8 안테나를 각각 TDM 방식으로 다중화하거나, 도 20의 미드앰블 구조와 유사하게 제1 안테나 내지 제4 안테나와 제5 안테나 내지 제8 안테나를 TDM 방식으로 다중화할 수 있다. TDM방식의 다중화를 적용하는 데 있어서 안테나는 다양하게 조합될 수 있다.
도 22 내지 도 24는 제안된 미드앰블 전송 방법에 따른 미드앰블 구조의 또 다른 예를 나타낸다. 도 22는 안테나의 개수가 2개인 셀의 미드앰블 구조의 일 예, 도 23은 안테나의 개수가 4개인 셀의 미드앰블 구조의 일 예, 도 24는 안테나의 개수가 8개인 셀의 미드앰블 구조의 일 예이다. 도 22 내지 도 24는 각 안테나에 대한 미드앰블 시퀀스가 24 부반송파 단위로 할당되는 경우를 나타낸다. 도 22 내지 도 24에서는 각 안테나의 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파가 FDM 방식으로 다중화된다.
수학식 9에 의해서 도 15 내지 도 24의 미드앰블 구조에서 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파의 인덱스가 정의될 수 있다. 수학식 9는 수학식 7의 변형된 형태이다.
Figure 112010022788473-pat00010
k는 부반송파의 인덱스(0≤k≤Nused-1), Nused는 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파의 개수, Nt는 전송 안테나의 개수, G(x)는 표 1의 길이가 2048비트인 Golay 시퀀스(0≤x<2047), fft는 FFT의 크기, BSID는 셀 ID를 나타낸다. u는 쉬프트 값(0≤u≤127)으로 u=mod(BSID, 128)에 의해서 결정될 수 있다. offset(fft)는 표 2에 의한 FFT 크기에 따라 달라지는 오프셋 값이다. g는 전송 안테나의 인덱스, s는 k에 따라 변화하는 파라미터로 k≤(Nused-1)/2일 때 s=0, k>(Nused-1)/2일 때 s=1이다. 도 15 내지 도 17의 미드앰블 구조에서는 Np=4, 도 19 내지 도 21의 미드앰블 구조에서는 Np=2, 도 22 내지 도 24의 미드앰블 구조에서는 Np=8일 수 있다. 수학식 9에서 결정된 bk에 미드앰블의 전송 전력을 고려한 계수를 곱해질 수 있다.
도 25는 제안된 미드앰블 전송 방법에 따른 미드앰블 구조의 또 다른 예를 나타낸다. 도 25의 미드앰블 구조는 수학식 9에서 Nt=4, Np=4, BSID=0인 경우를 나타낸다.
수학식 9에서 Np=8인 경우 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파의 간격인 24부반송파이다. 미드앰블 부반송파의 밀도가 감소하는 것을 보상하기 위하여 상기 수학식 9에 안테나의 개수에 따라 달라지는 전송 전력에 관한 계수를 곱할 수 있다. 수학식 10은 수학식 9의 변형된 형태를 나타낸다.
Figure 112010022788473-pat00011
도 26은 제안된 미드앰블 전송 방법에 따른 미드앰블 구조의 또 다른 예를 나타낸다. 도 26의 미드앰블 구조는 수학식 10에서 Nt=4, BSID=0인 경우를 나타낸다.
도 27 내지 도 30은 기존의 미드앰블 구조에 대한 제안된 미드앰블 전송 방법에 따른 미드앰블 구조의 성능을 나타낸다.
도 27 내지 도 30은 SNR(Signal-to-Noise Ratio)에 따른 채널 추정치의MSE(Mean Square Error)의 그래프를 나타낸다. SIR(Signal-to-Interference Ratio)는 0 dB로 고정된다. 도 27은 서빙 셀의 안테나의 개수와 인접 셀의 안테나의 개수가 모두 2개인 경우, 도 28은 서빙 셀의 안테나의 개수가 2개이고 인접 셀의 안테나의 개수가 4개인 경우, 도 29는 서빙 셀의 안테나의 개수가 4개이고 인접 셀의 안테나의 개수가 2개인 경우, 도 30은 서빙 셀의 안테나의 개수와 인접 셀의 안테나의 개수가 모두 4개인 경우이다. 도 27과 도 29의 경우 기존의 미드앰블 구조와 제안된 미드앰블 전송 방법에 따른 미드앰블 구조의 성능의 차이가 거의 없지만, 도 28과 도 30의 경우 제안된 미드앰블 전송 방법에 따른 미드앰블 구조에서 채널 추정치의 MSE가 감소하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 서빙 셀의 안테나의 개수와 인접 셀의 안테나의 개수가 다를 때 제안된 미드앰블 전송 방법에 따른 미드앰블 구조를 사용할 경우 채널 추정 성능이 향상될 수 있다.
수학식 11은 제안된 미드앰블 전송 방법에 따른 미드앰블 부반송파의 위치를 결정하는 수학식의 또 다른 예이다. 수학식 11은 Nt=2 또는 4인 경우에 적용될 수 있다. 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파는 12 부반송파 간격으로 할당될 수 있다.
Figure 112010022788473-pat00012
수학식 12는 제안된 미드앰블 전송 방법에 따른 미드앰블 부반송파의 위치를 결정하는 수학식의 또 다른 예이다. 수학식 12는 Nt=8인 경우에 적용될 수 있다. 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파는 24 부반송파 간격으로 할당될 수 있다.
Figure 112010022788473-pat00013
수학식 9 내지 수학식 12는 하나의 재사용 영역의 복수의 안테나의 미드앰블 시퀀스가 인접한 부반송파에 맵핑되는 경우이다. 즉, 전송 안테나의 개수를 고려한 후에 재사용 계수를 적용한다. 예를 들어 전송 안테나의 개수가 4개이고 재사용 계수 3이 적용되는 경우, 재사용 영역 0의 제1 안테나 내지 제4 안테나의 미드앰블 시퀀스가 인접한 부반송파에 맵핑되고, 뒤에 이어 재사용 영역 1의 제1 안테나 내지 제4 안테나의 미드앰블 시퀀스, 재사용 영역 2의 제1 안테나 내지 제4 안테나의 미드앰블 시퀀스가 인접하여 맵핑된다.
이하 수학식 13 내지 수학식 21은 연속된 부반송파가 복수의 재사용 영역에 각각 할당되고 각 재사용 영역에 할당된 분산된 부반송파에 각 전송 안테나의 미드앰블 시퀀스가 차례대로 맵핑되는 경우이다. 즉, 재사용 계수를 먼저 적용한 후에 전송 안테나의 개수를 고려한다. 예를 들어 전송 안테나의 개수가 4개이고 재사용 계수 3이 적용되는 경우, 연속된 부반송파에 재사용 영역 0의 제1 안테나, 재사용 영역 1의 제1 안테나, 재사용 영역 2의 제1 안테나의 미드앰블 시퀀스가 각각 맵핑되고, 뒤에 이어 재사용 영역 0의 제2 안테나, 재사용 영역 1의 제2 안테나, 재사용 영역 2의 제2 안테나의 순서로 각 안테나의 미드앰블 시퀀스가 맵핑된다.
수학식 13은 제안된 미드앰블 전송 방법에 따른 미드앰블 부반송파의 위치를 결정하는 수학식의 또 다른 예이다. 수학식 13은 각 서브밴드에서 안테나 쉬프트(antenna shift) 또는 주파수 쉬프트(frequency shift)가 적용되지 않는 경우이다. 도 31은 수학식 13에 의한 미드앰블 구조의 일 예이다. 도 31-(a)는 안테나의 개수가 2개, 도 31-(b)는 안테나의 개수가 4개, 도 31-(c)는 안테나의 개수가 8개인 경우이다.
Figure 112010022788473-pat00014
수학식 14는 제안된 미드앰블 전송 방법에 따른 미드앰블 부반송파의 위치를 결정하는 수학식의 또 다른 예이다. 수학식 14는 각 서브밴드에서 안테나 쉬프트가 적용되는 경우이다. 도 32는 수학식 14에 의한 미드앰블 구조의 일 예이다. 도 32-(a)는 안테나의 개수가 2개, 도 32-(b)는 안테나의 개수가 4개, 도 32-(c)는 안테나의 개수가 8개인 경우이다.
Figure 112010022788473-pat00015
수학식 15 및 수학식 16은 제안된 미드앰블 전송 방법에 따른 미드앰블 부반송파의 위치를 결정하는 수학식의 또 다른 예이다. 수학식 15 및 수학식 16은 각 서브밴드에서 주파수 쉬프트가 적용되는 경우이다. 도 33은 수학식 15 및 수학식 16에 의한 미드앰블 구조의 일 예이다. 도 33-(a)는 안테나의 개수가 2개, 도 33-(b)는 안테나의 개수가 4개, 도 33-(c)는 안테나의 개수가 8개인 경우이다.
Figure 112010022788473-pat00016
Figure 112010022788473-pat00017
k는 부반송파의 인덱스(0≤k≤Nused-1), Nused는 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파의 개수, Nt는 전송 안테나의 개수, G(x)는 표 1의 길이가 2048비트인 Golay 시퀀스(0≤x<2047), fft는 FFT의 크기, BSID는 셀 ID를 나타낸다. u는 쉬프트 값(0≤u≤127)으로 u=mod(BSID, 256)에 의해서 결정될 수 있다. offset(fft)는 표 2에 의한 FFT 크기에 따라 달라지는 오프셋 값이다. g는 전송 안테나의 인덱스, s는 k에 따라 변화하는 파라미터로 k≤(Nused-1)/2일 때 s=0, k>(Nused-1)/2일 때 s=1이다.
수학식 17은 제안된 미드앰블 전송 방법에 따른 미드앰블 부반송파의 위치를 결정하는 수학식의 또 다른 예이다. 수학식 17은 각 서브밴드에서 안테나 쉬프트 및 주파수 쉬프트가 적용되는 경우이다. 도 34는 수학식 17에 의한 미드앰블 구조의 일 예이다. 도 34-(a)는 안테나의 개수가 2개, 도 34-(b)는 안테나의 개수가 4개, 도 34-(c)는 안테나의 개수가 8개인 경우이다.
Figure 112010022788473-pat00018
수학식 18은 제안된 미드앰블 전송 방법에 따른 미드앰블 부반송파의 위치를 결정하는 수학식의 또 다른 예이다. 수학식 18은 각 서브밴드에서 안테나 쉬프트 또는 주파수 쉬프트가 적용되지 않는 경우이다. 또한 수학식 18에 안테나의 개수에 따른 전력 전송 파라미터가 Np가 추가로 적용된다. 도 35는 수학식 18에 의한 미드앰블 구조의 일 예이다. 도 35-(a)는 안테나의 개수가 2개, 도 35-(b)는 안테나의 개수가 4개, 도 35-(c)는 안테나의 개수가 8개인 경우이다.
Figure 112010022788473-pat00019
수학식 19는 제안된 미드앰블 전송 방법에 따른 미드앰블 부반송파의 위치를 결정하는 수학식의 또 다른 예이다. 수학식 19는 각 서브밴드에서 안테나 쉬프트가 적용되는 경우이다. 또한 수학식 19에 안테나의 개수에 따른 전력 전송 파라미터가 Np가 추가로 적용된다. 도 36은 수학식 19에 의한 미드앰블 구조의 일 예이다. 도 36-(a)는 안테나의 개수가 2개, 도 36-(b)는 안테나의 개수가 4개, 도 36-(c)는 안테나의 개수가 8개인 경우이다.
Figure 112010022788473-pat00020
수학식 20은 제안된 미드앰블 전송 방법에 따른 미드앰블 부반송파의 위치를 결정하는 수학식의 또 다른 예이다. 수학식 20은 각 서브밴드에서 주파수 쉬프트가 적용되는 경우이다. 또한 수학식 20에 안테나의 개수에 따른 전력 전송 파라미터가 Np가 추가로 적용된다. 도 37은 수학식 20에 의한 미드앰블 구조의 일 예이다. 도 37-(a)는 안테나의 개수가 2개, 도 37-(b)는 안테나의 개수가 4개, 도 37-(c)는 안테나의 개수가 8개인 경우이다.
Figure 112010022788473-pat00021
수학식 21은 제안된 미드앰블 전송 방법에 따른 미드앰블 부반송파의 위치를 결정하는 수학식의 또 다른 예이다. 수학식 21은 각 서브밴드에서 안테나 쉬프트 및 주파수 쉬프트가 적용되는 경우이다. 또한 수학식 21에 안테나의 개수에 따른 전력 전송 파라미터가 Np가 추가로 적용된다. 도 38은 수학식 21에 의한 미드앰블 구조의 일 예이다. 도 38-(a)는 안테나의 개수가 2개, 도 38-(b)는 안테나의 개수가 4개, 도 38-(c)는 안테나의 개수가 8개인 경우이다.
Figure 112010022788473-pat00022
도 39는 본 발명의 실시예가 구현되는 기지국 및 단말의 블록도이다.
전송기(800)는 미드앰블 시퀀스 생성부(810; midamble sequence generating unit), 부반송파 맵퍼(820; subcarrier mapper) 및 전송 회로(830; transmit circuitry)를 포함한다. 미드앰블 시퀀스 생성부(810)는 복수의 안테나 각각에 대한 미드앰블 시퀀스를 생성한다. 부반송파 맵퍼(820)는 상기 각 미드앰블 시퀀스를 자원 영역 내의 부반송파에 인접한 72개의 부반송파를 포함하는 서브밴드 단위로 맵핑한다. 전송 회로(830)는 상기 각 미드앰블 시퀀스를 복수의 안테나(890-1,...,890-N)를 통해 단말로 전송한다. 상기 각 미드앰블 시퀀스는 상기 자원 영역에서 다중화(multiplexing)되며, 하나의 서브밴드 내에서 상기 각 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파의 위치는 상기 복수의 안테나의 개수에 관계 없이 일정하다. 상기 각 미드앰블 시퀀스는 각 서브밴드에서 주파수 영역으로 쉬프트(shift)되어 맵핑될 수 있다. 상기 각 미드앰블 시퀀스는 인접한 서브밴드에서 주파수 영역으로 1 부반송파만큼 쉬프트되어 맵핑될 수 있다. 각 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파의 인덱스는 수학식 9 내지 수학식 21에 의해 결정될 수 있다. 또한 상기 각 미드앰블 시퀀스는 12 부반송파 또는 24 부반송파 간격으로 맵핑될 수 있다. 상기 전송기(800)의 구성에 따라 상기 도 15 내지 도 26 및 도 31 내지 도 38의 미드앰블 구조가 형성될 수 있다.
수신기(900)는 프로세서(910), 채널 추정부(920) 및 수신 회로(930)를 포함한다. 수신 회로(930)는 기지국에서 전송되는 복수의 미드앰블 시퀀스와 무선 신호를 수신한다. 채널 추정부(920)는 상기 복수의 미드앰블 시퀀스를 기반으로 각 안테나 별로 채널 상태를 측정한다. 프로세서(910)는 상기 측정한 채널 상태를 기반으로 상기 무선 신호를 처리한다. 각 미드앰블 시퀀스는 상기 자원 영역에서 다중화되며, 하나의 서브밴드 내에서 상기 각 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파의 위치는 상기 복수의 안테나의 개수에 관계 없이 일정하다. 또한, 상기 각 미드앰블 시퀀스는 각 서브밴드에서 주파수 영역으로 쉬프트(shift)되어 맵핑될 수 있다. 상기 각 미드앰블 시퀀스는 인접한 서브밴드에서 주파수 영역으로 1 부반송파만큼 쉬프트되어 맵핑될 수 있다. 또한 상기 각 미드앰블 시퀀스는 12 부반송파 또는 24 부반송파 간격으로 맵핑될 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.
상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 실시예들은 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다.

Claims (14)

  1. 무선 통신 시스템에서 미드앰블(midamble)을 전송하는 방법에 있어서,
    복수의 안테나 각각에 대한 미드앰블 시퀀스(midamble sequence)를 생성하고,
    상기 각 미드앰블 시퀀스를 상기 각 안테나 별로 단말로 전송하는 것을 포함하되,
    상기 각 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파의 위치는 주파수 재사용 계수(FRF; Frequency Reuse Factor)를 기반으로 결정되며,
    상기 각 미드앰블 시퀀스가 맵핑된 부반송파의 위치는 아래의 수학식을 기반으로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112015032027958-pat00065

    단, bk는 상기 각 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심벌 내에서 부반송파들을 변조(modulation)하는 복소 계수이다. k는 부반송파의 인덱스(0≤k≤Nused-1)이다. Nused는 상기 각 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파의 개수이다. Nt는 전송 안테나의 개수이다. G(x)는 길이가 2048비트인 Golay 시퀀스(0≤x<2047)이다. fft는 FFT(fast Fourier transform)의 크기이다. BSID는 셀 ID이다. u는 쉬프트 값(0≤u≤127)으로 u=mod(BSID, 128)에 의해서 결정될 수 있다. offsetD(fft)는 FFT 크기에 따라 달라지는 오프셋 값이다. g는 전송 안테나의 인덱스이다. s는 k에 따라 변화하는 파라미터로 k≤(Nused-1)/2일 때 s=0, k>(Nused-1)/2일 때 s=1이다.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 미드앰블 시퀀스는 인접한 72개의 부반송파를 포함하는 서브밴드 단위로 부반송파에 맵핑되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 미드앰블 시퀀스는 각 서브밴드에서 주파수 영역으로 쉬프트(shift)되어 맵핑되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 각 미드앰블 시퀀스는 인접한 서브밴드에서 상기 주파수 영역으로 다른 재사용 영역에 할당된 부반송파로 쉬프트되어 맵핑되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 미드앰블 시퀀스는 6 부반송파, 12 부반송파 또는 24 부반송파 간격으로 맵핑되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 미드앰블 시퀀스는 FDM(Frequency Division Multiplexing)/CDM(Code Division Multiplexing)/TDM(Time Division Multiplexing) 중 적어도 하나의 다중화 방식을 기반으로 다중화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 미드앰블 시퀀스는 시간 영역에서 복수의 서브프레임을 포함하는 무선 프레임에서 2번째 하향링크 서브프레임에서 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 각 미드앰블 시퀀스는 상기 2번째 하향링크 서브프레임의 제1 OFDM 심벌에 맵핑되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 무선 통신 시스템에서 미드앰블(midamble)을 전송하는 장치에 있어서,
    복수의 안테나 각각에 대한 미드앰블 시퀀스(midamble sequence)를 상기 복수의 안테나를 통해 각각 단말로 전송하는 전송 회로; 및
    상기 각 미드앰블 시퀀스를 생성하는 미드앰블 시퀀스 생성부를 포함하되,
    상기 각 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파의 위치는 주파수 재사용 계수(FRF; Frequency Reuse Factor)를 기반으로 결정되며,
    상기 각 미드앰블 시퀀스가 맵핑된 부반송파의 위치는 아래의 수학식을 기반으로 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.
    Figure 112015032027958-pat00066

    단, bk는 상기 각 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심벌 내에서 부반송파들을 변조(modulation)하는 복소 계수이다. k는 부반송파의 인덱스(0≤k≤Nused-1)이다. Nused는 상기 각 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파의 개수이다. Nt는 전송 안테나의 개수이다. G(x)는 길이가 2048비트인 Golay 시퀀스(0≤x<2047)이다. fft는 FFT(fast Fourier transform)의 크기이다. BSID는 셀 ID이다. u는 쉬프트 값(0≤u≤127)으로 u=mod(BSID, 128)에 의해서 결정될 수 있다. offsetD(fft)는 FFT 크기에 따라 달라지는 오프셋 값이다. g는 전송 안테나의 인덱스이다. s는 k에 따라 변화하는 파라미터로 k≤(Nused-1)/2일 때 s=0, k>(Nused-1)/2일 때 s=1이다.
  12. 삭제
  13. 무선 통신 시스템에서 미드앰블(midamble)을 수신하는 장치에 있어서,
    기지국에서 전송되는 복수의 미드앰블 시퀀스와 무선 신호를 수신하는 수신 회로;
    상기 복수의 미드앰블 시퀀스를 기반으로 복수의 안테나 별로 채널 상태를 측정하는 채널 추정부; 및
    상기 측정한 채널 상태를 기반으로 상기 무선 신호를 처리하는 프로세서를 포함하되,
    상기 각 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파의 위치는 주파수 재사용 계수(FRF; Frequency Reuse Factor)를 기반으로 결정되며,
    상기 각 미드앰블 시퀀스가 맵핑된 부반송파의 위치는 아래의 수학식을 기반으로 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.
    Figure 112015032027958-pat00067

    단, bk는 상기 각 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심벌 내에서 부반송파들을 변조(modulation)하는 복소 계수이다. k는 부반송파의 인덱스(0≤k≤Nused-1)이다. Nused는 상기 각 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파의 개수이다. Nt는 전송 안테나의 개수이다. G(x)는 길이가 2048비트인 Golay 시퀀스(0≤x<2047)이다. fft는 FFT(fast Fourier transform)의 크기이다. BSID는 셀 ID이다. u는 쉬프트 값(0≤u≤127)으로 u=mod(BSID, 128)에 의해서 결정될 수 있다. offsetD(fft)는 FFT 크기에 따라 달라지는 오프셋 값이다. g는 전송 안테나의 인덱스이다. s는 k에 따라 변화하는 파라미터로 k≤(Nused-1)/2일 때 s=0, k>(Nused-1)/2일 때 s=1이다.
  14. 삭제
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