KR101826671B1 - 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 장치 - Google Patents

단일 반송파 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 장치에 관한 것으로, 이러한 본 발명은, 프리코딩 매트릭스에 대응하는 SLM(Selected mapping algorithm) 시퀀스 서브 세트의 SLM 시퀀스들을 각각 데이터에 적용하는 과정과, 적용된 데이터 각각의 PAPR(Peak to Average Power Ratio) 값이 가장 적은 경우의 SLM 시퀀스를 선택하는 과정과, 상기 선택한 SLM 시퀀스의 인덱스 및 상기 선택한 SLM 시퀀스를 적용한 데이터를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 데이터 송신 방법과, 상기 프리코딩 매트릭스에 대응하는 SLM 시퀀스 서브 세트에서 선택된 SLM 시퀀스의 인덱스와 상기 선택된 SLM 시퀀스가 적용된 데이터를 수신하는 과정과, 상기 인덱스가 지시하는 SLM 시퀀스를 이용하여 상기 SLM 시퀀스가 적용된 데이터에서 SLM 시퀀스를 제거하여 데이터를 복원하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 프리코딩 매트릭스가 적용된 데이터 수신 방법 및 이에 따른 송수신 장치를 제공한다.
OFDM, SC-FDMA, SLM, precoding

Description

단일 반송파 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 장치{A method for transmitting and receiving data using Interference Cancellation in a Single-Carrier Frequency Division Multiple Access system and an apparatus thereof}
본 발명은 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속 방식(Single-Carrier Frequency Division Multiple Access: SC-FDMA) 시스템에서 데이터 송수신 방법에 관한 것으로, 프리코딩(precoding)이 적용되는 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속 방식 시스템에서 PAPR(Peak to Average Power Ratio)을 감소시키기 위한 데이터 송수신 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 이동통신 시스템에서는 무선 채널에서 고속데이터 전송에 유용한 방식으로 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiple Access; 이하 OFDM이라 함) 방식, 혹은 이와 비슷한 방식으로 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속(Single Carrier - Frequency division Multiple Access: 이하 SC-FDMA 이라 함)이 활발하게 연구되고 있다. 현재 비동기 셀룰러 이동통신 표준단체인 3GPP (3rd Generation Partnership Project) 에서는 차세대 이동통신 시스템인 LTE(Long Term Evolution) 시스템을 상기 다중 접속 방식 기반으로 연구 중이다. LTE에서는 상기 OFDM 시스템을 하향 링크(DL, Down Link)에 적용하고, 상기 SC-FDMA 시스템을 상향 링크(UL, Up Link)에 적용하는 것을 고려하고 있다.
한편, LTE-A(LTE Advanced)에서, 프리코딩을 이용한 다중 안테나 기술(MIMO, multi-input-multi-output)은 단일 사용자 및 다중 사용자에 대한 안정적인 퍼포먼스를 제공할 수 있는 상향 링크의 주요 기술로 유력하게 제안되었다. 이러한 코드북 기반의 프리코딩은 몇몇 회사에서 LTE 시스템을 간단하게 개량하기 위한 기술로 고려되고 있다.
한편, SC-FDMA는 OFDMA에 비해 적은 PAPR을 가지므로 유력한 상향 링크 기술로 채택되었지만, 프리코딩을 적용한 MIMO 기술과 접목하는 경우, 다음과 같은 몇 가지 문제가 있다. 즉, SC-FDMA에 다중 안테나 사용의 안정적인 성능을 제공하기위해 프리코딩을 적용할 경우, 상향 링크 컨트롤 신호의 오버헤드를 야기하며, 특히, PAPR가 증가하고, 어떤 형태의 프리코딩이 채택되어야 하는지에 대한 정보가 추가로 더 요구되는 등의 문제가 있다.
즉, 상향 링크에 프리코딩이 적용되는 경우에, 각 전송 신호는 공간 처리를 수행함에 따라 이러한 공간을 구분하기 위한 값들이 합성되는 신호가 되므로, PAPR가 크게 증가한다.
따라서 상술한 바와 같은 종래의 문제를 감안한 본 발명의 목적은 프리코딩을 이용한 데이터 송수신 시, PAPR을 감소시킬 수 있는 데이터 송수신 방법 및 장치를 제공함에 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은 PAPR을 감소시키기 위한 SLM 시퀀스 이용시, 컨트롤 정보의 양을 줄일 수 있는 데이터 송수신 방법 및 장치를 제공함에 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 프리코딩 매트릭스가 적용된 데이터 송신 방법에 있어서, 상기 프리코딩 매트릭스에 대응하는 SLM(Selected mapping algorithm) 시퀀스 서브 세트의 SLM 시퀀스들을 각각 데이터에 적용하는 과정과, 적용된 데이터 각각의 PAPR(Peak to Average Power Ratio) 값이 가장 적은 경우의 SLM 시퀀스를 선택하는 과정과, 상기 선택한 SLM 시퀀스의 인덱스 및 상기 선택한 SLM 시퀀스를 적용한 데이터를 전송하는 과정을 포함한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 프리코딩 매트릭스가 적용된 데이터 수신 방법은, 상기 프리코딩 매트릭스에 대응하는 SLM 시퀀스 서브 세트에서 선택된 SLM 시퀀스의 인덱스와 상기 선택된 SLM 시퀀스가 적용된 데이터를 수신하는 과정과, 상기 인덱스가 지시하는 SLM 시퀀스를 이용하여 상기 SLM 시퀀스가 적용된 데이터에서 SLM 시퀀스를 제거하여 데이터를 복원하는 과정을 포함한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 데이터 송신 장치는, 각 프리코딩 매트릭스에 대응하는 SLM 시퀀스 서브 세트를 저장하는 시퀀스 서브 세트부; 프리코딩 매트릭스가 적용된 데이터에 프리코딩 매트릭스에 해당하는 상기 SLM 시퀀스 서브 세트의 SLM 시퀀스들을 각각 적용하여 PAPR 값이 가장 작은 값을 가지는 SLM 시퀀스를 선택하는 시퀀스 선택부; 상기 선택한 SLM 시퀀스의 인덱스를 생성하여 전송하는 인덱스 생성부; 및 상기 선택한 SLM 시퀀스를 데이터에 적용하는 시퀀스 적용부를 포함한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 데이터 수신 장치는, SLM 시퀀스의 인덱스를 수신하면, 수신한 인덱스가 지시하는 SLM 시퀀스를 제공하는 시퀀스 서브 세트 모듈; 및 입력되는 데이터에 포함된 SLM 시퀀스를 상기 시퀀스 서브 세트 모듈로부터 수신한 SLM 시퀀스를 이용하여 제거하여 데이터를 복원하는 시퀀스 제거 모듈;을 포함한다.
본 발명에 따르면, 어느 일 프리코딩 매트릭스에 대응하는 SLM 시퀀스 서브 세트를 송수신 양단간에 공유하고, 공유한 SLM 시퀀스 서브 세트에서 선택되는 SLM 시퀀스를 이용하여 PAPR을 감소시킬 수 있다. 이러한 본 발명은 프리코딩을 이용한 데이터 송수신시 PAPR을 감소시키고, 이와 동시에, PAPR 감소시 사용하는 SLM 시퀀 스에 대한 정보의 양을 줄일 수 있는 이점이 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명의 실시 예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
먼저, 본 발명의 실시 예에 따라 프리코딩 및 SLM 시퀀스가 적용된 데이터를 송신하는 송신기의 구조에 대해서 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 송신기의 개략적인 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 송신기는 DFT기(DFT modules)(110), 공간매핑기(spatial mapping)(120), 프리코더(precoder)(130), 부반송파매핑기(subcarrier mapping)(140), 시퀀스 처리기(150), IDFT기(IDFT modules)(160), CP첨부기(adding cyclic prefix)(170), 및 DAC/RF 모듈(digital analog converter/RF module)(180)을 포함한다.
DFT기(DFT modules)(110)는 시간 영역에서 주파수 영역으로 입력되는 신호를 변환한다. 이때, 그 규격이 M-point DFT인 경우, M개씩의 시간 영역의 입력 샘플을 주파수 영역으로 변환한다.
공간매핑기(spatial mapping)(120)는 적어도 하나의 소스를 다수개의 안테나에 할당한다. 이와 같이, 각 안테나(포트)에 대응하도록 데이터를 할당하는 것을 공간 매핑이라한다.
프리코더(precoder)(130)는 다수의 안테나들로부터 합성되는 데이터를 구분하도록 직교의 매트릭스를 적용하는 데에 사용된다. 즉, 프리코더는 안테나수에 대응하는 수의 프리코딩 벡터를 적용한다.
부반송파매핑기(subcarrier mapping)(140)는 주파수 영역의 데이터를 적절한 부반송파에 매핑하는 기능을 수행한다. 예컨대, 샘플 수 M개의 주파수 영역의 데이터를 적합한 부반송파에 매핑한다.
시퀀스 처리기(150)는 프리코딩에 적용된 데이터에 SLM 시퀀스를 적용하여 PAPR을 감소시킨다. 이때, 시퀀스 처리기(150)는 프리코딩 벡터에 따라 최적의 SLM 시퀀스를 해당 데이터에 적용한다.
본 발명의 실시 예에 따른 시퀀스 처리기(150)는 다수의 SLM 시퀀스들의 집합인 SLM 시퀀스 세트를 저장한다. 또한, 시퀀스 처리기(150)는 이러한 SLM 시퀀스 세트에서, 코드북에 저장된 다수의 프리코딩 벡터에 대응하는 SLM 시퀀스 서브 세 트를 구분하여 저장한다. 즉, SLM 시퀀스 세트는 모든 SLM 시퀀스들의 집합이며, SLM 시퀀스 서브 세트는 SLM 시퀀스 세트의 부분 집합이다. SLM 시퀀스는 PAPR을 분산 또는 감소하기 위한 시퀀스이며, 데이터에 SLM 시퀀스를 스칼라 곱 또는 스크램블링하여 SLM 시퀀스를 적용한다.
시퀀스 처리기(150)는 데이터 전송시 사용할 프리코딩 매트릭스가 선택되면, 해당 프리코딩 매트릭스에 대응하는 SLM 시퀀스 서브 세트의 모든 SLM 시퀀스들을 추출하여, 전송하는 데이터 주파수 영역의 신호에 각각 스칼라 곱 연상을 행한 후, IDFT를 통해 시간 영역의 신호로 변환시킨다. 이러한 신호들은 서로 다른 PAPR 값을 가진다. 이때, 본 발명의 실시 예에 따르면, 시퀀스 처리기(150)는 PAPR의 값이 가장 적은 값을 가지는 데이터에 적용된 SLM 시퀀스를 선택하여, 해당 데이터에 SLM 시퀀스를 적용한다.
IDFT기(160)는 데이터를 주파수 영역의 신호를 시간영역의 신호로 변환하여 심볼 단위로 출력한다. 예컨대, IDFT기의 입력 샘플의 크기가 N bit인 경우, N bit의 입력 샘플 단위로 시간 영역의 신호로 변환한다.
CP첨부기(170)는 멀티패스 채널에 의한 ISI(Inter-Symbol interference)를 완화하기 위해 각 심벌에 CP를 첨부한다.
DAC/RF 모듈(180)은 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하고, 라디오 주파수에 실어서 전송하는 역할을 수행한다.
좀 더 자세히 본 발명의 실시 예에 따른 PAPR을 감소시키기 위한 시퀀스 처리기(310)에 대해서 설명하기로 한다. 도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 SLM 시퀀스를 적용하기 위한 송신기의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 SLM 시퀀스 서브 세트를 생성하여 저장하기 위한 송신기의 구조를 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 SLM 시퀀스를 적용하기 위한 송신기의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 시퀀스 서브 세트부(310)는 코드북입력부(210), SLM 시퀀스 데이터베이스(220), 서브세트선택부(230) 및 서브세트저장부(240)를 포함한다.
코드북입력부(210)는 송신기 및 수신기간에 공유하는 코드북(Codebook)에서 랭크(rank) 및 안테나 포트수에 따라 달라지는 각 프리코딩 매트릭스를 서브세트선택부(230)에 입력한다. 다음의 <표 1>은 본 발명의 실시 예에 따른 코드북을 설명하기 위한 것이다.
Figure 112009014555924-pat00001
<표 1>에 나타낸 바와 같이, 코드북은 안테나 수(안테나 포트 수) 및 랭크(rank)에 따라 서로 다른 프리코딩 매트릭스를 저장한다. 이러한 프리코딩 매트릭스 각각을 {
Figure 112009014555924-pat00002
,
Figure 112009014555924-pat00003
,
Figure 112009014555924-pat00004
,
Figure 112009014555924-pat00005
}이라 하기로 한다.
SLM 시퀀스 데이터베이스(220)는 모든 SLM 시퀀스(SLM 시퀀스 세트)를 저장하는 데이터베이스이며, 여기서, SLM 시퀀스 세트는 {
Figure 112009014555924-pat00006
}이다. 이러한 SLM 시퀀스 세트를 서브세트선택부(230)에 입력한다.
서브세트선택부(230)는 그 입력으로 프리코딩 매트릭스들과, SLM 시퀀스 세트를 가지며, SLM 시퀀스 세트로부터 각 프리코딩 매트릭스에 각각 대응하는 SLM 시퀀스 서브 세트를 선택하여 출력한다. 예컨대, 프리코딩 매트릭스
Figure 112009014555924-pat00007
대응하는 SLM 시퀀스 서브 세트로 {
Figure 112009014555924-pat00008
}를 출력하고,
Figure 112009014555924-pat00009
에 대응하는 SLM 시퀀스 서브 세트로 {
Figure 112009014555924-pat00010
}를 출력하며,
Figure 112009014555924-pat00011
에 대응하는 SLM 시퀀스 서브 세트로 {
Figure 112009014555924-pat00012
}를 출력한다.
이때, 서브세트선택부(230)는 SLM 시퀀스 세트로부터 SLM 시퀀스 서브 세트를 선택하되, 각 프리코딩 매트릭스에 상응하여 PAPR을 분산시킬 수 있는 SLM 시퀀스들을 선택한다.
SLM 시퀀스 서브 세트는 SLM 시퀀스 세트의 일부이며, 각 프리코딩 매트릭스에 따라 PAPR을 분산시킬 수 있는 SLM 시퀀스는 다르므로, 각 SLM 시퀀스 서브 세트는 서로 다른 인자들을 가진다.
서브세트저장부(240)는 각 프리코딩 매트릭스에 해당하는 SLM 시퀀스 서브 세트를 저장한다. 이는 서브세트선택부(230)로부터 입력 받는다.
이러한 SLM 시퀀스 서브 세트를 생성하여 저장하는 것은, SLM 시퀀스 세트가 변경되거나, 코드북이 변경되는 새롭게 생성할 수 있다. 이와 같이, 변경되는 주기는 사업자에 따라 다양하게 설정할 수 있다.
상술한 바와 같은 SLM 시퀀스 서브 세트의 SLM 시퀀스를 이용하는 경우, 기본적으로, PAPR을 분산(감소)시키기 위한 역할을 수행하며, 송신기가 수신기에 알려주어야 하는 정보의 량도 감소시킬 수 있다.
SLM 시퀀스 데이터베이스(220)는 전체 8개의 SLM 시퀀스를 가진다고 가정한다. 만약, SLM 시퀀스 서브 세트를 이용하지 않는 경우, 8개의 SLM 시퀀스는 송신 신호의 PAPR을 분산(감소)시키기 위한 후보가 되며, 이에 따라, 송신기는 PAPR을 감소할 수 있는 최적의 SLM 시퀀스 인덱스인 3 비트의 신호를 수신기에 제공해야 한다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따르면, 각 프리코딩 매트릭스에 대응하는 SLM 시퀀스 서브 세트를 SLM 시퀀스 데이터베이스(220)로부터 추출하고, 추출한 SLM 시퀀스 서브 세트를 송신기 및 수신기 양단간에 공유한다.
앞서 가정한 바와 같이, SLM 시퀀스 데이터베이스는 8개의 SLM 시퀀스를 저장한다. 이때, 각 프리코딩 매트릭스에 대응하는 SLM 시퀀스 서브 세트는 4개의 SLM 시퀀스를 가진다.
송신 신호의 PAPR을 분산(감소)시키기 위한 후보는 4개의 SLM 시퀀스가 된다. 따라서 송신기는 PAPR을 감소할 수 있는 최적의 SLM 시퀀스를 SLM 시퀀스 서브셋으로부터 선택하여, 선택한 SLM 시퀀스의 인덱스를 제공하는 경우, 2 비트의 정보만 제공하면 된다. 이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, SLM 시퀀스를 이용하여 PAPR을 감소하며, 이와 동시에 SLM 시퀀스 인덱스의 양도 줄일 수 있다.
상술한 바와 같이, 모든 SLM 시퀀스 서브 세트가 결정된 후에, 송신기는 프리코딩 매트릭스가 적용된 데이터의 SLM 시퀀스를 결정하고, 결정한 SLM 시퀀스를 해당 데이터에 적용하여 전송하여야 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 시퀀스 처리부(150)는 시퀀스 서브 세트부(310), 시퀀스 선택부(320), 시퀀스 인덱스 생성부(330) 및 시퀀스 적용부(340)를 포함한다.
도 2에서 설명한 바와 같이, 시퀀스 서브 세트부(310)는 각 프리코딩 매트릭스에 대응하는 SLM 시퀀스 서브 세트를 생성하여 저장한다.
이때, 시퀀스 서브 세트부(310)는 전송 신호에 적용되는 프리코딩 매트릭스가 선택되면, 선택된 프리코딩 매트릭스에 해당하는 SLM 시퀀스 서브 세트를 시퀀스 선택부(320)에 제공한다.
시퀀스 선택부(320)는 그 입력으로 데이터 해당 데이터에 적용된 프리코딩 매트릭스, 및 프리코딩 매트릭스에 상응하는 SLM 시퀀스 서브 세트를 가진다.
시퀀스 선택부(320)는 이러한 데이터에 SLM 시퀀스 서브 세트의 SLM 시퀀스들을 각각 적용하여 PAPR을 측정하고, 측정한 PAPR이 가장 적은은 SLM 시퀀스를 선택한다. 즉, 다음의 <수학식 1>과 같이, PAPR 값이 최소가 될 수 있는 시퀀스들을 선택한다.
Figure 112009014555924-pat00013
Best_SLM_sequence_index =
좀 더 자세히 설명하면, 입력된 데이터는 프리코딩 매트릭스가 곱해진 데이터이며, 시퀀스 선택부(320)는 이러한 데이터에 SLM 시퀀스 서브 세트의 SLM 시퀀스들을 각각 적용한다. 그런 다음, 시퀀스 선택부(320)는 SLM 시퀀스가 적용된 데이터를 IDFT하여 시간 영역의 신호로 변환한다. 그런 다음, 시퀀스 선택부(320)는 시간 영역으로 변환된 각 데이터의 PAPR을 측정하여 PAPR이 가장 작은 값을 가지는 SLM 시퀀스를 선택한다.
상술한 바와 같이, 최적의 SLM 시퀀스를 선택하기 위하여, 시퀀스 선택 부(320)는 입력되는 데이터에 SLM 시퀀스 서브 세트의 SLM 시퀀스들을 각각 곱하는 곱셈기(321), SLM 시퀀스들이 곱해진 각 데이터를 시간 영역의 신호로 변환하는 IDFT기(323), 및 시간 영역의 신호로 변환된 데이터들의 PAPR 값을 각각 산출하고, 산출된 PAPR 값이 가장 적은 SLM 시퀀스를 선택하는 선택기(325)를 포함한다.
시퀀스 인덱스 생성부(330)는 시퀀스 선택부(320)가 선택한 SLM 시퀀스의 인덱스를 생성하여 전송한다. 이때, 전송되는 SLM 시퀀스 인덱스는 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)를 통해 전송됨이 바람직하다.
시퀀스 처리부(330)는 전송되는 데이터에 시퀀스 선택부(320)가 선택한 SLM 시퀀스를 적용하여 전송한다. 본 발명의 실시 예에서 데이터에 SLM 시퀀스를 "적용"하는 것은 스칼라 곱(scalar product) 연산을 통해 수행할 수 있다. 이때, SLM 시퀀스는 하다마드(Hadmard) 코드 등의 시퀀스를 이용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따라 SLM 시퀀스가 적용된 데이터를 수신하는 수신기의 구조에 대해서 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 수신기의 개략적인 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 수신기는 DAC/RF 모듈(analog to digital converter/RF module)(410), CP제거기(cyclic prefix removal)(420), DFT기(DFT modules)(430), 채널추정등화기(Channel Estimation/Equalizer)(440), 시퀀스 수신기(450), 부반송파디매핑기(subcarrier demapping)(460), 프리코더제거기(precoder)(470), 공간디매핑기(spatial demapping)(480) 및 IDFT기(IDFT modules)(490)를 포함한다.
DAC/RF 모듈(analog to digital converter/RF module)(410)은 라디오 주파수(Radio Frequency)의 신호를 수신하여, 수신한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.
CP제거기(420)는 수신한 데이터에서 각 심벌의 CP(Cyclic Prefix)를 제거한다.
DFT기(430)는 시간 영역의 신호인 수신한 데이터를 DFT하여 주파수 영역의 신호로 변환하여 출력한다.
채널추정등화기(440)는 수신한 데이터의 채널을 추정하여, 수신한 데이터의 채널에 의한 영향을 보상한다.
시퀀스 수신기(450)는 PUCCH 채널을 통해 수신한 데이터에 적용된 SLM 시퀀스의 인덱스를 수신하여, 수신한 SLM 시퀀스 인덱스가 지시하는 SLM 시퀀스를 이용하여 수신한 데이터의 SLM 시퀀스를 제거한다.
부반송파디매핑기(subcarrier demapping)(460)는 주파수 영역의 데이터를 적절한 부반송파별로 분리하는 기능을 수행한다.
프리코더제거기(precoder)(470)는 송수신기 양단간에 공유하는 PMI 인덱스에 따라 데이터에 적용된 프리코딩을 이용하여 프리코딩으로 구분된 각 데이터를 분류한다.
공간디매핑기(spatial demapping)(480)는 안테나별로 구분된 데이터를 구분하여 출력한다.
IDFT기(IDFT modules)(490)는 주파수 영역의 신호인 데이터를 IDFT하여 시간 영역의 신호로 출력한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 다른 SLM 시퀀스가 적용된 데이터를 수신하기 위한 수신기의 일부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 시퀀스 수신기(450)는 시퀀스 서브 세트 모듈(510) 및 시퀀스 제거 모듈(520)을 포함한다.
시퀀스 서브 세트 모듈(510)은 각 프리코딩 매트릭스에 대응하는 SLM 시퀀스 서브 세트를 송신기와 공유한다.
시퀀스 서브 세트 모듈(510)은 송신기로부터 SLM 시퀀스 인덱스를 수신하면, 해당 SLM 시퀀스 인덱스가 지시하는 SLM 시퀀스를 시퀀스 제거 모듈(520)에 제공한다. 시퀀스 서브 세트 모듈(510)은 이러한 SLM 시퀀스 인덱스는 PUCCH를 통해 수신할 수 있다.
시퀀스 제거 모듈(520)은 입력되는 데이터에 시퀀스 서브 세트 모듈(510)로부터 수신한 SLM 시퀀스를 이용하여 입력되는 데이터의 SLM 시퀀스를 제거하여 출력한다. 앞서 설명한 바와 같이, 송신기 및 수신기는 각 프리코딩 매트릭스에 해당하는 SLM 시퀀스 서브 세트를 공유하므로, 공유한 SLM 시퀀스 서브 세트의 SLM 시퀀스 인덱스를 수신한 경우에는, 송신기가 이용한 동일한 SLM 시퀀스를 이용하여 데이터로부터 SLM 시퀀스를 제거할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시 예에 따른 SLM 시퀀스를 적용한 데이터 송수신 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 SLM 시퀀스를 적용한 데이터 송수신 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 상향 링크를 기준으로 설명하며, 이에 따라, 앞서 설명한 수신기는 도 6에서 기지국(200)이며, 앞서 설명한 송신기는 도 6에서 단말이 된다.
도 6을 참조하면, 기지국(200)은 S601 단계에서 단말(100)과의 채널을 추정하여 가장 적합한 프리코딩 매트릭스를 선택한다. 그런 다음, 기지국(200)은 S603 단계에서 선택한 프리코딩 매트릭스의 인덱스(또는 지시자)(PMI, Precoding Matrix Index, Precoding Matrix Indication)를 단말(100)에 전송한다. 이때, 기지국(200)은 이러한 프리코딩 매트릭스를 PDCCH(Physical Downlink control Channel)의 적어도 하나의 DCI(Data control information)를 통해 전송 될 수 있다.
PMI를 수신한 단말(100)은 S605 단계에서 PMI가 지시하는 프리코딩 매트릭스에 대응하는 SLM 시퀀스 서브 세트로부터 어느 하나의 SLM 시퀀스를 선택한다. 이때, 앞서 설명한 바와 같이, 선택되는 SLM 시퀀스는 <수학식 1>에 따라, 평균적으로 PAPR이 가장 적은 SLM 시퀀스를 선택한다.
이이서, 단말(100)은 S607 단계에서 선택한 SLM 시퀀스를 지시하는 SLM 시퀀스 인덱스를 생성하여 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)를 통해 기지국(200)으로 전송한다. 이어서, 단말(100)은 S609 단계에서 앞서(S605) 선택한 SLM 시퀀스를 적용한 데이터를 전송한다. 이때, 데이터는 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)를 통해 전송된다.
기지국(200)은 S611 단계에서 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)를 통해 수신한 SLM 시퀀스 인덱스를 이용하여, PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)를 통해 수신한 데이터에서 SLM 시퀀스를 제거함으로써 데이터를 복원한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 SLM 시퀀스를 적용한 데이터를 전송하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7에서 단말(100)은 송신기이며, 기지국(200)은 수신기라고 가정한다. 또한, 단말(100) 및 기지국(200)은 프리코딩 매트릭스 각각에 대응하는 SLM 시퀀스 서브 세트들을 공유한다고 가정한다.
도 7을 참조하면, 단말(100)은 S701 단계에서 기지국(200)으로부터 PMI를 수신한다. 그런 다음, 단말(100)은 S703 단계에서 PMI가 지시하는 프리코딩 매트릭스에 상응하는 SLM 시퀀스 서브 세트의 SLM 시퀀스들을 데이터에 각각 적용한다.
이어서, 단말(100)은 S705 단계에서 SLM 시퀀스들이 적용된 각각의 데이터를 IDFT하여 시간 영역의 신호로 변환한다. 이때, 단말(100)은 S707 단계에서 이러한 신호들의 PAPR을 측정하고, S709 단계에서 가장 적은 PAPR을 가지는 데이터에 적용된 SLM 시퀀스를 선택한다.
이어서, 단말(100)은 S711 단계에서 앞서 선택한 SLM 시퀀스를 지시하는 인덱스를 전송하며, S713 단계에서 앞서 선택한 SLM 시퀀스를 적용하여 데이터를 전송한다.
다음으로, 상술한 바와 같은 데이터를 수신하는 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 SLM 시퀀스를 적용한 데이터를 수신하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8에서 단말(100)은 송신기이며, 기지국(200)은 수신기라고 가정한다. 또한, 단말(100) 및 기지국(200)은 프리코딩 매트릭스 각각에 대응하는 SLM 시퀀스 서브 세트들을 공유한다고 가정한다.
도 8을 참조하면, 기지국(200)은 S801 단계에서 단말(100)과의 채널을 추정하고, S803 단계에서 추정한 채널에 따라 적합한 프리코딩 매트릭스를 선택한다. 그런 다음, 기지국(200)은 S805 단계에서 선택한 프리코딩 매트릭스를 지시하는 PMI를 전송한다. 이때, PMI는 PDCCH를 통해 전송함이 바람직하다. 또한, PMI는 PDCCH의 적어도 하나의 DCI를 통해 전송한다.
이러한 PMI를 수신한 단말(100)은 앞서 설명한 바와 같이, PMI가 지시하는 프리코딩 매트릭스에 상응하는 SLM 시퀀스 서브 세트를 선택하고, SLM 시퀀스 서브 세트에서 PAPR의 값이 가장 적은 SLM 시퀀스의 인덱스 및 이러한 SLM 시퀀스가 적용된 데이터를 기지국(200)에 전송할 것이다.
이에 따라, 기지국(200)은 S807 단계에서 SLM 시퀀스 인덱스 및 SLM 시퀀스가 적용된 데이터를 수신한다. 그러면, 기지국(200)은 S809 단계에서 SLM 시퀀스 인덱스가 지시하는 SLM 시퀀스를 이용하여 수신한 데이터에서 SLM 시퀀스를 제거하여 데이터를 복원한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따르면, 각 프리코딩 매트릭스에 대응하는 SLM 시퀀스 서브 세트에서 SLM 시퀀스를 선택하므로, 이러한 SLM 시퀀스는 프리코딩 매트릭스에 더 적응적이다. 또한, SLM 시퀀스 서브 세트에서 SLM 시퀀스를 선택하므로, PAPR 감소를 위한 SLM 시퀀스 검색 시간이 IDFT 처리 시간 등의 프로세스 시간이 단축된다. 게다가 SLM 시퀀스 인덱스의 정보의 양을 감소시켜 컨트롤 신호의 오버헤드를 감소시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 효과를 설명하기 위한 그래프이다. 도 9에 본 발명의 실시 예에 따른 방법과 다른 방법들의 PAPR 성능을 도시하였다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법(Proposed multi-2-bit SLM sequence)은 4개의 SLM 시퀀스를 인자로 가지는 SLM 시퀀스 서브 세트를 이용하였다. SLM 시퀀스 서브 세트를 사용하지 않고, 모든 64개의 SLM 시퀀스를 인자로 가지는 SLM 시퀀스 세트(one 6-bit SLM sequence)를 이용하는 경우에 PAPR 성능이 가장 좋으나, 본 발명의 실시 예에 SLM 시퀀스 인덱스를 전송하기 위한 컨트롤 시그날 오버헤드가 크다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 방법은 모든 8개의 SLM 시퀀스를 인자로 가지는 SLM 시퀀스 세트(one 3-bit SLM sequence)를 이용하는 경우와 PAPR의 성능이 유사하다.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시 예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시 예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 이와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 균등론에 따라 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 송신기의 개략적인 구조를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 SLM 시퀀스 서브 세트를 생성하여 저장하기 위한 송신기의 구조를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 SLM 시퀀스를 적용하기 위한 송신기의 구조를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 수신기의 개략적인 구조를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 다른 SLM 시퀀스가 적용된 데이터를 수신하기 위한 수신기의 일부를 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 SLM 시퀀스를 적용한 데이터 송수신 방법을 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 SLM 시퀀스를 적용한 데이터를 전송하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 SLM 시퀀스를 적용한 데이터를 수신하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 효과를 설명하기 위한 그래프.

Claims (14)

  1. 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 송신 장치의 데이터 송신 방법에 있어서,
    수신 장치로부터 프리코딩 매트릭스 인덱스(precoding matrix index: PMI)를 수신하는 과정과,
    SLM(selected mapping algorithm) 시퀀스 세트에서 상기 수신 장치로부터 수신된 상기 프리코딩 매트릭스 인덱스에 대응하는 SLM 시퀀스 서브 세트를 확인하는 과정과,
    상기 확인된 SLM 시퀀스 서브 세트의 SLM 시퀀스들을 각각 데이터에 적용하는 과정과,
    적용된 데이터 각각의 PAPR(Peak to Average Power Ratio) 값이 가장 적은 경우의 SLM 시퀀스를 상기 SLM 시퀀스 서브세트로부터 선택하는 과정과,
    상기 선택된 SLM 시퀀스의 인덱스 및 상기 선택된 SLM 시퀀스를 적용한 데이터를 전송하는 과정을 포함하며, 상기 SLM 시퀀스 서브 세트는 상기 송신 장치와 수신 장치에 모두 저장되어 있으며,
    상기 SLM 시퀀스 서브세트는 상기 SLM 시퀀스 세트에 포함된 SLM 시퀀스 중 상기 프리코딩 매트릭스 인덱스에 따라 결정된 일부의 시퀀스로 구성되며,
    상기 SLM 시퀀스 서브 세트에 포함된 SLM 시퀀스를 지시하기 위한 SLM 시퀀스 인덱스의 비트 수는 상기 SLM 시퀀스 세트에 포함된 SLM 시퀀스를 지시하기 위한 SLM 시퀀스 인덱스의 비트 수보다 적은 것을 특징으로 하는 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 데이터 송신 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 프리코딩 매트릭스 인덱스는,
    상기 송신 장치와 상기 수신 장치와의 채널 추정에 기반하여 선택되어 수신되는 것을 특징으로 하는 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 데이터 송신 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 PAPR 값이 가장 적은 경우의 SLM 시퀀스를 선택하는 과정은,
    상기 SLM 시퀀스들이 적용된 각각의 데이터를 시간 영역의 신호로 변환하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 데이터 송신 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 프리코딩 매트릭스 인덱스는,
    PDCCH(physical downlink control channel)의 적어도 하나의 DCI(data control information)을 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 데이터 송신 방법.
  5. 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 수신 장치의 데이터 수신 방법에 있어서,
    송신 장치와의 채널 추정 결과에 기반하여 결정된 프리코딩 매트릭스 인덱스를 상기 송신 장치에 전송하는 과정과,
    SLM (selected mapping algorithm: SLM) 시퀀스 세트에서 상기 프리코딩 매트릭스 인덱스에 상응하는 SLM 시퀀스 서브 세트를 확인하는 과정과,
    상기 확인된 SLM 시퀀스 서브 세트에서 선택된 SLM 시퀀스의 인덱스와 상기 선택된 SLM 시퀀스가 적용된 데이터를 수신하는 과정과,
    상기 인덱스가 지시하는 SLM 시퀀스를 이용하여 상기 SLM 시퀀스가 적용된 데이터에서 SLM 시퀀스를 제거하여 데이터를 복원하는 과정을 포함하며,
    상기 SLM 시퀀스 서브 세트는 상기 수신 장치와 송신 장치에 모두 저장되어 있으며, 상기 SLM 시퀀스 서브세트는 상기 SLM 시퀀스 세트에 포함된 SLM 시퀀스 중 상기 프리코딩 매트릭스 인덱스에 따라 결정된 일부의 시퀀스로 구성되며,
    상기 SLM 시퀀스 서브 세트에 포함된 SLM 시퀀스를 지시하기 위한 SLM 시퀀스 인덱스의 비트 수는 상기 SLM 시퀀스 세트에 포함된 SLM 시퀀스를 지시하기 위한 SLM 시퀀스 인덱스의 비트 수보다 적은 것을 특징으로 하는 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 프리코딩 매트릭스가 적용된 데이터 수신 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 선택된 SLM 시퀀스는,
    상기 SLM 시퀀스 서브 세트의 SLM 시퀀스들이 적용된 데이터 각각의 PAPR(Peak to Average Power Ratio) 값이 가장 적은 경우의 SLM 시퀀스 인 것을 특징으로 하는 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 데이터 수신 방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 프리코딩 매트릭스 인덱스는,
    PDCCH(physical downlink control channel)의 적어도 하나의 DCI(data control information)을 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 데이터 수신 방법.
  8. 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 데이터 송신 장치에 있어서,
    다른 네트워크 엔티티와 통신을 수행하는 통신부;
    수신 장치로부터 프리코딩 매트릭스 인덱스(precoding matrix index: PMI)를 수신하고, SLM(selected mapping algorithm) 시퀀스 세트에서 상기 수신 장치로부터 수신된 상기 프리코딩 매트릭스 인덱스에 대응하는 SLM 시퀀스 서브 세트를 확인하고, 상기 확인된 SLM 시퀀스 서브 세트의 SLM 시퀀스들을 각각 데이터에 적용하고, 적용된 데이터 각각의 PAPR(Peak to Average Power Ratio) 값이 가장 적은 경우의 SLM 시퀀스를 상기 SLM 시퀀스 서브세트로부터 선택하고, 상기 선택된 SLM 시퀀스의 인덱스 및 상기 선택된 SLM 시퀀스를 적용한 데이터를 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 SLM 시퀀스 서브 세트는 상기 송신 장치와 수신 장치에 모두 저장되어 있으며, 상기 SLM 시퀀스 서브세트는 상기 SLM 시퀀스 세트에 포함된 SLM 시퀀스 중 상기 프리코딩 매트릭스 인덱스에 따라 결정된 일부의 시퀀스로 구성되며,
    상기 SLM 시퀀스 서브 세트에 포함된 SLM 시퀀스를 지시하기 위한 SLM 시퀀스 인덱스의 비트 수는 상기 SLM 시퀀스 세트에 포함된 SLM 시퀀스를 지시하기 위한 SLM 시퀀스 인덱스의 비트 수보다 적은 것을 특징으로 하는 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 데이터 송신 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 프리코딩 매트릭스 인덱스는,
    상기 송신 장치와 상기 수신 장치와의 채널 추정에 기반하여 선택되어 수신되는 것을 특징으로 하는 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 데이터 송신 장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 SLM 시퀀스들이 적용된 각각의 데이터를 시간 영역의 신호로 변환하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 데이터 송신 장치.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 프리코딩 매트릭스 인덱스는,
    PDCCH(physical downlink control channel)의 적어도 하나의 DCI(data control information)을 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 데이터 송신 장치.
  12. 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 데이터 수신 장치에 있어서,
    다른 네트워크 엔티티와 통신을 수행하는 통신부;
    송신 장치와의 채널 추정 결과에 기반하여 선택된 프리코딩 매트릭스 인덱스를 전송하고, SLM(selected mapping algorithm SLM) 시퀀스 세트에서 상기 프리코딩 매트릭스 인덱스에 상응하는 SLM 시퀀스 서브 세트를 확인하고, 상기 확인된 SLM 시퀀스 서브 세트에서 선택된 SLM 시퀀스의 인덱스와 상기 선택된 SLM 시퀀스가 적용된 데이터를 수신하고, 상기 인덱스가 지시하는 SLM 시퀀스를 이용하여 상기 SLM 시퀀스가 적용된 데이터에서 SLM 시퀀스를 제거하여 데이터를 복원하도록 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 SLM 시퀀스 서브 세트는 상기 수신 장치와 송신 장치에 모두 저장되어 있으며, 상기 SLM 시퀀스 서브세트는 상기 SLM 시퀀스 세트에 포함된 SLM 시퀀스 중 상기 프리코딩 매트릭스 인덱스에 따라 결정된 일부의 시퀀스로 구성되며,
    상기 SLM 시퀀스 서브 세트에 포함된 SLM 시퀀스를 지시하기 위한 SLM 시퀀스 인덱스의 비트 수는 상기 SLM 시퀀스 세트에 포함된 SLM 시퀀스를 지시하기 위한 SLM 시퀀스 인덱스의 비트 수보다 적은 것을 특징으로 하는 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 데이터 수신 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 선택된 SLM 시퀀스는,
    상기 SLM 시퀀스 서브 세트의 SLM 시퀀스들이 적용된 데이터 각각의 PAPR(Peak to Average Power Ratio) 값이 가장 적은 경우의 SLM 시퀀스 인것을 특징으로 하는 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 데이터 수신 장치.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 프리코딩 매트릭스 인덱스는,
    PDCCH(physical downlink control channel)의 적어도 하나의 DCI(data control information)을 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 데이터 수신 장치.
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