KR102364075B1 - 무선 통신 시스템에서 인터리브 가드 ofdm을 사용하는 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 인터리브 가드 ofdm을 사용하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

사용자 단말, 장치, 및 방법이 IG-OFDM 구조를 사용하는 무선 통신을 위해 제공된다. 장치는 알려진 기준 신호를 전송하도록 구성된다. 장치는, 적어도 하나의 사용자 단말(UE)로부터 및 기준 신호에 응답하여, 적어도 하나의 UE를 사용하여 동적으로 켜거나 끌 수 있는 독립적으로 디코딩할 수 있는 부대역들의 개수 또는 부대역 대역폭 중 적어도 하나를 포함하는 능력 정보를 수신하도록 구성된다. 장치는 수신된 능력 정보에 따라 인터리브 가드 OFDM(IG-OFDM) 구조를 정의하도록 구성되고, IG-OFDM 구조는 가드 톤들에서의 신호 송신이 없는 OFDM 심볼 내에 분산된 가드 톤들을 포함한다. 장치는 IG-OFDM 구조에 따라 형성되는 전송된 파형을 사용하여 적어도 하나의 UE와 통신하도록 구성된다.

Description

무선 통신 시스템에서 인터리브 가드 OFDM을 사용하는 방법 및 장치{METHODS AND APPARATUS USING INTERLEAVED GUARD OFDM IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS}
본 발명은 일반적으로 무선 통신 시스템, 보다 구체적으로 저 전력, 큰 대역폭 통신 시스템의 성능을 향상시키는 방법에 관한 것이다.
직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)은 스펙트럼 대역폭 효율, 주파수 선택적 페이딩 채널들에 대한 견고성 등으로 인해 다양한 높은 데이터율의 무선 통신 시스템에 대한 표준으로서 채택되었다. 그러나, 우리가 미래의 통신 시스템들에 대해 증가된 데이터율을 제공하기 위해 더 큰 시스템 대역폭들을 탐색함에 따라 OFDM 시스템의 구현은 여러 가지 어려움을 수반한다. OFDM 시스템의 데이터율 및 대역폭이 증가함에 따라, 신호 처리 복잡성이 증가하고 이는 전력 소비 증가로 이어진다. 개시되는 실시예들은 저 전력, 큰 대역폭 통신 시스템을 위한 인터리브 가드(interleaved guard) OFDM을 도입하여 이들 문제를 해결한다.
무선 통신 시스템에서 인터리브 가드 OFDM을 사용하는 방법 및 장치가 제공된다.
제1 실시예는 적어도 제어기를 포함하는 송수신기를 포함하는 장치를 포함한다. 송수신기는 알려진 기준 신호를 전송하도록 구성된다. 송수신기는 적어도 하나의 UE 를 사용하여 동적으로 켜거나 끌 수 있는 독립적으로 디코딩할 수 있는 부대역의 수 또는 부대역 대역폭 중 적어도 하나를 포함하는 능력 정보를 적어도 하나의 사용자 단말(UE)로부터 및 기준 신호에 응답하여 수신하도록 구성된다. 송수신기는 수신되는 능력 정보에 따라, 가드 톤에서의 신호 전송이 없는 OFDM 심볼 내에 분산된 가드 톤(guard tone)들을 포함하는 인터리브 가드 OFDM(IG-OFDM) 구조를 정의하도록 구성된다. 송수신기는 IG-OFDM 구조에 따라 형성되는 전송된 파형을 사용하여 적어도 하나의 UE와 통신하도록 구성된다. 일부 경우에, 능력 정보는 IG-OFDM 구조에 대한 톤들의 비트맵을 사용하여 전송되고, 여기에서 비트맵은 가드 톤이나 널 톤(null tone)이 삽입되어야 하는 위치들을 표시하고, IG-OFDM 구조는 이들 위치에서 가드 톤이나 널 톤을 포함한다. 일부 경우에, 장치는 IG-OFDM 서비스 기간에 IG-OFDM 구조에 따라 적어도 하나의 UE와 통신하기 위해 IG-OFDM 모드와 비 IG-OFDM 모드 사이에서 동적으로 스위칭한다. 일부 경우에, IG-OFDM 구조는 데이터 전송의 제1 부분에서 통신되고, 데이터 전송의 제2 부분은 IG-OFDM 구조에 따라 포맷된다. 일부 경우에, 장치는 IG-OFDM 구조에 따라 상이한 각각의 부대역 대역폭들을 사용하여 적어도 두 개의 상이한 UE와 통신한다.
제2 실시예는 송수신기를 포함하는 적어도 하나의 기지국과의 무선 통신하기 위해 UE를 포함한다. 송수신기는 적어도 하나의 UE를 사용하여 동적으로 켜거나 끌 수 있는 독립적으로 디코딩할 수 있는 부대역들의 수 또는 부대역 대역폭 중 적어도 하나를 포함하는 적어도 하나의 기지국에 능력 정보를 전송함으로써 적어도 하나의 기지국과 통신하도록 구성된다. 이후, 송수신기는 능력 정보에 의해 적어도 부분적으로 정의되는 IG-OFDM 구조에 따라 형성되는 수신된 파형을 사용하여 기지국과 통신하도록 구성된다. IG-OFDM 구조는 가드 톤들에서의 신호 전송이 없는 OFDM 심볼 내에 분산된 가드 톤들을 포함한다. 일부 경우에, 능력 정보는 데이터 전송의 제1 부분에서 통신되고, 데이터 전송의 제2 부분은 IG-OFDM 구조에 따라 포맷된다. 일부 경우에, UE는 독립적으로 디코딩할 수 있는 부대역들 중 적어도 하나를 필터링하기 위해 수신된 IG-OFDM 파형의 OFDM 심볼 내에 분산된 가드 톤들을 사용한다. 일부 경우에, UE는 각각의 부대역에 대해, 별도의 가변 이득 증폭기(서브-VGA), 아날로그-디지털 컨버터(서브-ADC), 및 고속 푸리에 변환(서브-FFT) 프로세서를 사용하여 독립적으로 디코딩할 수 있는 복수의 부대역들을 처리한다. 일부 경우에, UE는 해당 UE에 대응하지 않는 부대역들에 대한 서브 처리 경로들을 동적으로 끈다. 일부 경우에, UE는 적어도 하나의 서브 아날로그-디지털 컨버터(서브-ADC)를 사용하여 UE와 관련된 독립적으로 디코딩할 수 있는 복수의 부대역들 중 하나에서 데이터를 수신하여 처리하고, UE와 관련되지 않은 독립적으로 디코딩할 수 있는 부대역에 대응하는 적어도 하나의 다른 서브 아날로그-디지털 컨버터를 끈다.
제3 실시예는 적어도 제어기를 포함하는 적어도 송수신기를 포함하는 장치에 의한 무선 통신을 위한 방법을 포함한다. 상기 방법은 적어도 하나의 UE를 사용하여 동적으로 켜거나 끌 수 있는 독립적으로 디코딩할 수 있는 부대역들의 수 또는 부대역 대역폭 중 적어도 하나를 포함하는 적어도 하나의 기지국에 능력 정보를 전송함으로써 적어도 하나의 기지국과 통신하는 단계를 포함한다. 이후, 상기 방법은 능력 정보에 의해 적어도 부분적으로 정의되는 IG-OFDM 구조에 따라 형성되는 수신된 파형을 사용하여 기지국과 통신하는 단계를 포함한다. IG-OFDM 구조는 이들 가드 톤에서 신호 전송이 없는 OFDM 심볼 내에 분산된 가드 톤들을 포함한다. 일부 경우에, 능력 정보는 IG-OFDM 구조에 대한 톤들의 비트맵을 포함하고, 비트맵은 가드 톤 또는 널 톤이 삽입되어야 하는 위치들을 표시하고, IG-OFDM 구조는 이들 위치에서 가드 톤 또는 널 톤을 포함한다. 또한, 상기 방법은 수신된 파형의 OFDM 심볼 내에 분산된 가드 톤들을 사용하여 독립적으로 디코딩할 수 있는 부대역들 중 적어도 하나를 필터링하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 방법은 적어도 하나의 서브 아날로그-디지털 컨버터(서브-ADC)를 사용하여 장치와 관련된 독립적으로 디코딩할 수 있는 복수의 부대역들 중 하나에서 데이터를 수신하여 처리하는 단계, 및 장치와 관련되지 않은 독립적으로 디코딩할 수 있는 부대역에 대응하는 적어도 하나의 다른 서브 아날로그-디지털 컨버터를 끄는 단계를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 능력 정보는 데이터 전송의 제1 부분에서 전송되고, 데이터 전송의 제2 부분은 IG-OFDM 구조에 따라 포맷된다. 일부 경우에, 적어도 하나의 기지국은 IG-OFDM 구조에 따라 상이한 각각의 부대역 대역폭들을 사용하여 적어도 두 개의 상이한 UE와 통신한다. 또한, 상기 방법은 각각의 부대역에 대해 별도의 가변 이득 증폭기(서브-VGA), 아날로그-디지털 컨버터(서브-ADC), 및 고속 푸리에 변환(서브-FFT) 프로세서를 사용하여 독립적으로 디코딩할 수 있는 복수의 부대역들을 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 방법은 해당 장치에 대응하지 않는 부대역들에 대한 서브 처리 경로들을 동적으로 끄는 단계를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 가드 톤들은 부대역들 사이에서의 간섭을 감소시키기 위해 특정 위치들에서 OFDM 심볼 내에 분산된다.
아래의 상세한 설명을 착수하기 전에, 본 특허 문서 전체에 걸쳐서 사용되는 특정 단어 및 구문들의 정의를 규정하는 것이 바람직할 수 있다: 용어 "포함하다(include)" 및 "포함하다(comprise)" 및 이들의 파생어는 제한없는 포함을 의미하고; 용어 "또는"은 및/또는 을 의미하는 포함이고; 구문 "~와 관련된" 및 "이와 관련된" 및 이들의 파생 구문은 포함하는, ~내에 포함되는, ~와 상호 연결하는, 포함하는, ~내에 포함되는, ~에 또는 ~와 연결하는, ~에 또는 ~와 결합하는, ~와 통신할 수 있는, ~와 협력하는, 인터리브하는, 병치하는, ~에 근접하는, ~에 또는 ~와 바인딩하는, 갖는, ~의 속성을 갖는 등을 의미할 수 있고; 용어 "제어기"는 적어도 하나의 동작을 제어하는 임의의 장치, 시스템 또는 이들의 일부를 의미하고, 이러한 장치는 하드웨어, 펌웨어나 소프트웨어, 또는 상기의 적어도 두 개의 일부 조합에서 구현될 수 있다. 특정 제어기와 관련된 기능은 국부적이든 원격이든 집중화되거나 분산될 수 있다. 특정 단어 및 구문들에 대한 정의는 본 특허 문서 전체에 걸쳐서 제공되고, 당업자는 많은 경우, 그렇지 않다면 대부분의 경우, 이러한 정의들이 이전뿐만 아니라 이러한 정의된 단어 및 구문들의 미래 사용에 적용된다는 것을 이해해야 한다.
본 발명 및 발명의 장점의 더 완벽한 이해를 위해, 이제 유사한 참조 번호들은 유사한 부품들을 나타내는 첨부 도면들을 참조한 다음의 설명으로 참조가 이루어진다.
도 1은 본 발명에 따른 예시적인 무선 네트워크를 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 예시적인 무선 송신 경로 및 수신 경로를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 예시적인 사용자 단말(UE)을 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 예시적인 eNB를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 FFT를 사용하는 기준 OFDM 시스템에서의 톤 구조를 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 FFT와 바인딩하는 채널의 일 예를 도시한다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 FFT를 사용하는, LTE-A 시스템에서의 반송파 집성의 예들을 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 FFT 및 결합된 부대역들을 사용하는 아날로그 다중 톤(multi-tone) 접근 방법을 도시한다.
도 9는 하나의 FFM을 사용하는, 본 명세서에 개시된 바와 같은 인터리브 가드 OFDM 구조의 일 실시예를 도시한다.
도 10은 개시된 실시예들에 따른 예시적인 인터리브 가드 OFDM 송신기의 아키텍처를 도시한다.
도 11은 개시된 실시예들에 따른 하나의 FFT를 위한 예시적인 인터리브 가드 OFDM 수신기 아키텍처(1100)의 아키텍처를 도시한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 본 명세서에 개시된 바와 같은 수신기 또는 송수신기에 의해 수행될 수 있는 복수의 부대역을 사용하는 광대역 OFDM 아날로그 신호에 대한 부대역 ADC 처리 방법을 도시한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 FFT를 사용하는 수신기 아키텍처의 다른 실시예를 도시한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDMA 시스템에 적용되는 개시된 기술들의 일 실시예를 도시한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 MAC 계층에서의 동적 인터리브 가드 OFDM을 도시한다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른, IG-OFDM 모드가 헤더와 페이로드 사이에서 동적으로 변경되는, PHY 계층에서의 동적 구성을 도시한다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM과 IG-OFDM 전송 모드 간의 동적 스위칭 및 스케줄링을 도시한다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른, 낮은 대역폭 장치가 동작을 위해 하나의 서브-ADC 및 서브-FFT만을 지원하는 경우의 일 예를 도시한다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 DC 대신에 절반의 대역폭으로의 다운 컨버전을 갖는 이러한 대안적 수신기 아키텍처를 도시한다.
후술되는 도 1 내지 도 19, 및 본 특허 문서에서 본 특허의 원리들을 설명하기 위해 사용되는 다양한 실시예들은 단지 예시를 위한 것으로 본 발명의 범위를 제한하기 위해 어떤 방식으로든 해석되어서는 안된다. 당업자들은 본 발명의 원리들이 임의의 적절하게 배치된 시스템 또는 방법으로 구현될 수 있음을 이해할 것이다.
개시된 실시예들은 송신기에서 집성 회로 누출을 없애고 수신기에서 저 전력 동작을 지원하는 큰 대역폭들을 위한 OFDM 통신 시스템을 포함한다. 개시된 실시예들은 OFDM 심볼 내에서 가드 톤 또는 널 톤들을 인터리브하는(분산시키는) 인터리브 가드 OFDM(IG-OFDM) 구조를 포함한다. 이들 톤에서 전송되는 신호는 없다. IG-OFDM을 사용하는 데이터 전송을 위한 전체 유용한 스펙트럼은 통신의 동등한 대역폭을 위한 종래의 OFDM 시스템에 비해 여전히 일정하게 유지될 수 있다. IG-OFDM 시스템은 이전 버전과의 호환성을 위해 필요에 따라 일반적인 OFDM 시스템으로 돌아갈 수 있다. 개시된 실시예들은 특히 저 전력, 큰 대역폭 통신 시스템들에서, 더 적은 간섭으로 더 높은 성능을 제공한다.
개시된 실시예들은 가드 톤들이 OFDM 심볼 내에 분산되는 새로운 OFDM 구조를 포함한다. 이것은 가드 톤들에 의해 정의되는 각각의 부대역이 독립적으로 처리될 수 있고, 사용되지 않은 부대역들은 동적으로 꺼질 수 있어서 전력을 절약할 수 있기 때문에 더 낮은 샘플링 주파수들을 갖는 수신기에서 서브 ADC들의 사용을 가능하게 한다. 또한, 이것은 집성하는 장치에 대한 필요성을 제거하고, 관심이 있는 현재 채널에 폴드백하는 인접한 채널들의 고조파 복사로 인해 발생할 수 있는 누출을 제거한다는 점에서, 큰 대역폭 통신을 제공하는 전통적인 아키텍처들에 의해 획득되는 유사한 기능과 비교할 때 송신기를 간소화시킨다.
도 1은 본 발명에 따른 예시적인 무선 네트워크(100)를 도시한다. 도 1에 도시된 무선 네트워크(100)의 실시예는 단지 예시를 위한 것이다. 무선 네트워크(100)의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 무선 네트워크(100)는 eNodeB(eNB)(101), eNB(102), 및 eNB(103)를 포함한다. eNB(101)는 eNB(102) 및 eNB(103)와 통신한다. 또한, eNB(101)는 인터넷, 전용 IP 네트워크, 또는 다른 데이터 네트워크와 같은 적어도 하나의 인터넷 프로토콜(IP) 네트워크(130)와 통신한다.
네트워크 유형에 따라, "기지국" 또는 "액세스 포인트" 또는 "AP"와 같은 다른 잘 알려진 용어들이 "eNodeB" 또는 "eNB" 대신에 사용될 수 있다. 편의를 위해, 용어 "eNodeB", "eNB" 및 "기지국"이 원격 단말들에 무선 액세스를 제공하는 네트워크 인프라구조 구성 요소들을 나타내기 위해 본 특허 문서에서 사용된다. 또한, 네트워크 유형에 따라, "사용자 단말" 또는 "UE" 대신에 "이동국", "가입자국", "원격 단말", "무선 단말", "사용자 장치" 또는 이러한 장치를 나타내는 유사한 용어들과 같은 다른 잘 알려진 용어들이 사용될 수 있다. 편의를 위해, UE가 (휴대폰 또는 스마트폰과 같은) 이동 장치이든, (데스크톱 컴퓨터 또는 자동 판매기와 같은) 일반적으로 고려되는 고정 장치이든, eNB에 무선으로 액세스하는 원격 무선 단말을 나타내기 위해 "사용자 단말" 및 "UE"가 본 특허 문서에서 사용된다.
eNB(102)는 eNB(102)의 커버리지 영역(120) 내의 제1의 복수의 사용자 단말(UE)에 대한 네트워크(130)에 대한 무선 광대역 액세스를 제공한다. 제1의 복수의 UE는 소기업(SB)에 위치할 수 있는 UE(111), 대기업(E)에 위치할 수 있는 UE(112), WiFi 핫스팟(HS)에 위치할 수 있는 UE(113), 제1 거주지(R)에 위치할 수 있는UE(114), 제2 거주지(R)에 위치할 수 있는 UE(115), 및 휴대 전화, 무선 랩톱, 또는 무선 PDA 등과 같은 모바일 장치(M)일 수 있는 UE(116)를 포함한다. eNB(103)는 eNB(103)의 커버리지 영역(125) 내의 제2의 복수의 UE에 대한 네트워크(130)에 무선 광대역 액세스를 제공한다. 제2의 복수의 UE는 UE(115) 및 UE(116)를 포함한다. 일부 실시예에서, eNB(101 내지 103) 중 하나 이상이 5G, LTE, LTE-A, WiMAX 또는 다른 진보된 무선 통신 기술들을 사용하여 서로 및 UE(111 내지 116)들과 통신할 수 있다.
점선은 커버리지 영역들(120 및 125)의 대략적인 범위를 나타내며, 이는 단지 예시 및 설명을 위해 대략적인 원형으로 도시된다. 커버리지 영역들(120 및 125)과 같은 eNB들과 관련된 커버리지 영역들은 천연 및 인공 장애물과 관련된 무선 환경에서의 변동 및 eNB들의 구성에 따라, 불규칙한 형상을 포함하여 다른 형상들을 가질 수 있다는 것을 명확히 이해해야 한다.
도1은 무선 네트워크(100)의 일 예를 도시하지만, 다양한 변경들이 도 1에 대해 이루어질 수 있다. 예를 들어, 무선 네트워크(100)는 모든 적합한 배열로 임의의 개수의 eNB 및 임의의 개수의 UE를 포함할 수 있다. 또한, eNB(101)는 임의의 개수의 UE와 직접 통신할 수 있고, 이들 UE에 네트워크(130)에 대한 무선 광대역 액세스를 제공할 수 있다. 마찬가지로, 각각의 eNB(102 및 103)는 네트워크(130)와 직접 통신할 수 있고, UE들에 네트워크(130)에 대한 직접적인 무선 광대역 액세스를 제공한다. 또한, eNB(101, 102 및/또는 103)는 외부 전화 네트워크 또는 다른 유형의 데이터 네트워크와 같은 다르거나 추가적인 외부 네트워크들에 대한 액세스를 제공할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 예시적인 무선 송신 및 수신 경로들을 도시한다. 다음의 설명에서, 송신 경로(200)는 (eNB(102)와 같은) eNB에서 구현되는 것으로 기술될 수 있고, 수신 경로(250)는 (UE(116)와 같은) UE에서 구현되는 것으로 기술될 수 있다. 그러나, 수신 경로(250)가 eNB에서 구현될 수 있고, 송신 경로(200)가 UE에서 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 일부 실시예에서, 송신 경로(200) 및 수신 경로(250)는 본 명세서에 기술된 IG-OFDM 기술들을 사용하여 통신하도록 구성된다.
송신 경로(200)는 채널 코딩 및 변조 블록(205), 직렬-병렬 변환(S-to-P) 블록(210), 크기 N의 역 고속 푸리에 변환(IFFT) 블록(215), 병렬-직렬 변환(P-to-S) 블록(220), 추가 순환 전치 블록(255), 및 업 컨버터(UC)(230)를 포함한다. 수신 경로(250)는 다우 컨버터(DC)(255), 제거 순환 전치 블록(260), 직렬-병렬 변환(S-to-P) 블록(265), 크기 N의 고속 푸리에 변환(FFT) 블록(270), 병렬-직렬 변환(P-to-S) 블록(275), 및 채널 디코딩 및 복조 블록(280)을 포함한다.
송신 경로(200)에서, 채널 코딩 및 변조 블록(205)은 정보 비트들의 집합을 수신하고, (저밀도 패리티 검사(LDPC) 코딩과 같은) 코딩을 적용하고, 주파수 도메인 변조 심볼들의 시퀀스를 생성하기 위해 (예를 들어, 직교 위상 시프트 키잉(QPSK) 또는 직교 진폭 변조(QAM)로) 입력 비트들을 변조한다. 직렬-병렬 변환 블록(210)은 N개의 병렬 심볼 스트림을 생성하기 위해 직렬 변조된 심볼들을 병렬 데이터로 (디멀티플렉싱하는 것과 같이) 변환하고, 여기서 N은 eNB(102) 및 UE(116)에서 사용되는 IFFT/FFT 크기이다. 크기 N의 IFFT 블록(215)은 시간 도메인 출력 신호들을 생성하기 위해 N개의 병렬 심볼 스트림들에 대해 IFFT 연산을 수행한다. 병렬-직렬 변환 블록(220)은 직렬 시간 도메인 신호를 생성하기 위해 크기 N의 IFFT 블록(215)으로부터 병렬 시간 도메인 출력 심볼들을 (멀티플렉싱하는 것과 같이) 변환한다. 추가 순환 전치 블록(225)은 시간 도메인 신호에 순환 전치를 삽입한다. 업 컨버터(230)는 무선 채널을 통해 전송을 위한 RF 주파수로 추가 순환 전치 블록(225)의 출력을 (업 컨버팅하는 것과 같이) 변조한다. 또한, 신호는 RF 주파수로의 변환 전에 기저대에서 필터링될 수 있다.
eNB(102)로부터의 전송된 RF 신호는 무선 채널을 통과한 후에 UE(116)에 도달하고, eNB(102)에서의 이들에 대한 역 작업들은 UE(116)에서 수행된다. 다운 컨버터(255)는 수신된 신호를 기저대 주파수로 다운 컨버팅하고, 제거 순환 전치 블록(260)은 직렬 시간 도메인 기저대 신호를 생성하기 위해 순환 전치를 제거한다. 직렬-병렬 변환 블록(265)은 시간 도메인 기저대 신호를 병렬 시간 도메인 신호들로 변환한다. 크기 N의 FFT 블록(270)은 N개의 병렬 주파수 도메인 신호를 생성하기 위해 FFT 알고리즘을 수행한다. 병렬-직렬 변환 블록(275)은 병렬 주파수 도메인 신호들을 변조된 데이터 심볼들의 시퀀스로 변환한다. 채널 디코딩 및 복조 블록(280)은 원래의 입력 데이터 스트림을 복구하기 위해 변조된 심볼들을 복조하고 디코딩한다.
eNB들(101 내지 103) 각각은 UE들(111 내지 116)로의 하향링크에서의 전송과 유사한 송신 경로(200)를 구현할 수 있고, UE들(111 내지 116)로부터의 상향링크에서의 수신과 유사한 수신 경로(250)를 구현할 수 있다. 마찬가지로, UE들 (111 내지 116) 각각은 eNB들(101 내지 103)로의 상향링크에서의 전송을 위한 송신 경로(200)를 구현할 수 있고, eNB들(101 내지 103)로부터의 하향링크에서의 수신을 위한 수신 경로(250)를 구현할 수 있다.
도 2a 및 도 2b의 구성 요소들 각각은 하드웨어만을 사용하거나 하드웨어와 소프트웨어/펌웨어의 조합을 사용하여 구현될 수 있다. 특정 예로서, 도 2a 및 도 2b에서의 구성 요소들의 적어도 일부는 소프트웨어로 구현될 수 있고, 다른 구성 요소들은 구성할 수 있는 하드웨어나 구성할 수 있는 하드웨어와 소프트웨어의 혼합에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, FFT 블록(270) 및 IFFT 블록(215)은 구성할 수 있는 소프트웨어 알고리즘들로서 구현될 수 있고, 여기서 크기 N의 값은 구현에 따라 수정될 수 있다. 하나 이상의 하드웨어 제어기들이 이들 도면에 도시되는 구성 요소들의 각각 또는 복수의 구성 요소를 구현하기 위해 사용될 수 있다.
또한, FFT 및 IFFT를 사용하여 기술되지만, 이것은 단지 예시이며, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 이산 푸리에 변환(DFT) 및 역 이산 푸리에 변환(IDFT) 함수와 같은 다른 유형의 변환들이 사용될 수 있다. DFT 및 IDFT 함수에 대해서 변수 N의 값은 (1, 2, 3, 4 등과 같은) 임의의 정수일 수 있고, FFT 및 IFFT 함수에 대해서 변수 N의 값은 (1, 2, 4, 8, 16 등과 같은) 2의 거듭제곱인 임의의 정수일 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 2a 및 도 2b는 무선 송신 및 수신 경로의 예를 도시하지만, 다양한 변화들이 도 2a 및 도2b에 대해 이루어질 수 있다. 예를 들어, 도 2a 및 도 2b의 다양한 구성 요소들은 결합되거나, 더 세분화되거나, 생략될 수 있고, 추가 구성 요소들이 특정 요구에 따라 추가될 수 있다. 또한, 도 2a 및 도 2b는 무선 네트워크에서 사용될 수 있는 송신 및 수신 경로의 유형의 예들을 도시하기 위한 것이다. 다른 적합한 아키텍처가 무선 네트워크에서의 무선 통신을 지원하기 위해 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 예시적인 UE(116)를 도시한다. 도 3에 도시되는 UE(116)의 실시예는 단지 예시를 위한 것으로, 도 1a의 UE(111 내지 115)는 동일하거나 유사한 구성을 가질 수 있다. 그러나, UE들은 매우 다양한 구성들을 갖고, 도 3은 UE의 특정 구현에 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
UE(116)는 복수의 안테나(305a 내지 305n), 무선 주파수(RF) 송수신기(310a 내지 310n), 송신(TX) 처리 회로(315), 마이크로폰(320), 및 수신(RX) 처리 회로(325)를 포함한다. TX 처리 회로(315) 및 RX 처리 회로(325)는 각각 RF 송수신기(310a 내지 310n) 각각에 결합된다, 예를 들어 안테나(305a), 안테나(305b) 및 N 번째 안테나(205n)에 결합되는 RF 송수신기(310a), RF 송수신기(310b) 내지 N번째 RF 송수신기(310n)에 결합된다. 특정 실시예들에서, UE(116)는 하나의 안테나(305a) 및 하나의 RF 송수신기(310a)를 포함한다. 또한, UE(116)는 스피커(330), 메인 프로세서(340), 입출력(I/O) 인터페이스(IF)(345), 키패드(350), 디스플레이(355), 및 메모리(360)를 포함한다. 메모리(360)는 기본 운영 체계(OS) 프로그램(361) 및 하나 이상의 어플리케이션(362)을 포함한다.
RF 송수신기들(310a 내지 310n)은 네트워크(100)의 eNB 또는 AP에 의해 전송되는 입력 RF 신호를 각각의 안테나(305a 내지 305n)로부터 수신한다. 특정 실시예에서, 각각의 RF 송수신기(310a 내지 310n) 및 각각의 안테나(305a 내지 305n)는 특정 주파수 대역 또는 기술 유형에 대해 구성된다. 예를 들어, 제1 RF 송수신기(310a) 및 안테나(305a)는 블루투스ㄾ과 같은 근거리 무선 통신을 통해 통신하도록 구성될 수 있는 반면에, 제2 RF 송수신기(310b) 및 안테나(305b)는 Wi-Fi와 같은 IEEE 802.11 통신을 통해 통신하도록 구성될 수 있고, 다른 RF 송수신기(310n) 및 안테나(305n)는 3G, 4G, 5G, LTE, LTE-A, 또는 WiMAX와 같은 셀룰러 통신을 통해 통신하도록 구성될 수 있다. 특정 실시예에서, 하나 이상의RF 송수신기(310a 내지 310n) 및 각각의 안테나(305a 내지 305n)는 특정 주파수 대역 또는 동일한 기술 유형에 대해 구성된다. RF 송수신기(310a 내지 310n)는 중간 주파수(IF) 또는 기저대 신호를 생성하기 위해 입력 RF 신호를 다운 컨버팅한다. IF 또는 기저 신호는 기저대 또는 IF 신호를 필터링, 디코딩, 및/또는 디지털화함으로써 처리된 기저대 신호를 생성하는 RX 처리 회로(325)로 전송된다. RX 처리 회로(325)는 (예를 들어, 웹 브라우징 데이터에 대한) 추가 처리를 위해 메인 프로세서(340)에 또는 (예를 들어, 음성 데이터를 위한) 스피커(330)에 처리된 기저대 신호를 전송한다.
TX 처리 회로(315)는 메인 프로세서(340)로부터의 (웹 데이터, 이메일, 또는 대화형 비디오 게임 데이터와 같은) 다른 발신 기저대 데이터 또는 마이크로폰(320)으로부터의 아날로그 또는 디지털 음성 데이터를 수신한다. TX 처리 회로(315)는 처리된 기저대 또는 IF 신호를 생성하기 위해 발신 기저대 데이터를 인코딩, 멀티플렉싱, 및/또는 디지털화한다. RX 송수신기(310a 내지 310n)는 TX 처리 회로(315)로부터의 발신 처리된 기저대 또는 IF 신호를 수신하고, 기저대 또는 IF 신호를 하나 이상의 안테나(305a 내지 305n)를 통하여 전송되는 RF 신호로 업 컨버팅한다.
메인 프로세서(340)는 하나 이상의 프로세서 또는 다른 처리 장치들을 포함할 수 있고, UE(116)의 전체 동작을 제어하기 위해 메모리(360)에 저장된 기본 OS 프로그램(361)을 실행할 수 있다. 예를 들어, 메인 프로세서(340)는 잘 알려진 원리에 따라 RF 송수신기(310a 내지310n), RX 처리 회로(325) 및 TX 처리 회로(315)에 의해 순방향 채널 신호들의 수신 및 역방향 채널 신호들의 전송을 제어할 수 있다. 일부 실시예에서, 메인 프로세서(340)는 적어도 하나의 마이크로프로세서 또는 마이크로제어기를 포함한다.
메인 프로세서(340)는 발명의 적어도 하나의 양태의 일반적인 설명을 삽입하는 동작과 같이, 메모리(360)에 내장되어 있는 다른 프로세스 및 프로그램들을 또한 실행할 수 있다. 메인 프로세서(340)는 실행하는 프로세스가 요구할 때 메모리(360) 속으로 또는 밖으로 데이터를 이동시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 메인 프로세서(340)는 운영자 또는 eNB로부터 수신되는 신호들에 응답하여 또는 OS프로그램(361)을 기반으로 하여 어플리케이션(362)들을 실행하도록 구성된다. 또한, 메인 프로세서(340)는 랩톱 컴퓨터 및 핸드헬드 컴퓨터들과 같은 다른 장치들에 연결하는 능력을 UE(116)에 제공하는 I/O 인터페이스(345)에 결합된다. I/O 인터페이스(345)는 이들 부속품과 메인 제어기(340) 간의 통신 경로이다.
메인 프로세서(340)는 키패드(350) 및 디스플레이 유닛(355)에 또한 결합된다. UE(116)의 사용자는 UE(116)에 데이터를 입력하기 위해 키패드(350)를 사용할 수 있다. 디스플레이 유닛(355)은, 웹사이트로부터와 같이, 문자 또는 적어도 제한된 그래픽들을 랜더링할 수 있는 액정 디스플레이나 다른 디스플레이, 또는 이들의 조합일 수 있다.
메모리(360)는 메인 프로세서(340)에 결합된다. 메모리(360)의 일부는 랜덤 액세스 메모리(RAM)를 포함할 수 있고, 메모리(360)의 다른 일부는 플래시 메모리 또는 다른 읽기 전용 메모리(ROM)를 포함할 수 있다.
도 3은 UE(116)의 일 예를 도시하지만, 다양한 변경들이 도 3에 이루어질 수 있다. 예를 들어, 도 3의 다양한 구성 요소들은 결합되거나, 더 세분화되거나, 생략될 수 있고, 추가 구성 요소들이 특정 요구에 따라 추가될 수 있다. 특정 예로서, 메인 프로세서(340)는 하나 이상의 중앙 처리 유닛(CPU) 및 하나 이상의 그래픽 처리 유닛(GPU)과 같이 복수의 프로세서로 나뉠 수 있다. 또한, 도 3이 휴대폰 또는 스마트폰으로서 구성되는 UE(116)를 도시하지만, UE들은 다른 유형의 모바일 장치 또는 고정 장치로서 동작하도록 구성될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 예시적인 eNB(102)를 도시한다. 도 4에 도시된 eNB(102)의 실시예는 단지 예시를 위한 것으로, 도 1의 다른 eNB들은 동일하거나 유사한 구성을 가질 수 있다. 그러나, eNB들은 매우 다양한 구성들을 갖고, 도 4는 eNB의 특정 구현에 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
도 4에 도시된 바와 같이, eNB(102)는 복수의 안테나(405a 내지 405n), 복수의 RF 송수신기(410a 내지 410n), 송신(TX) 처리 회로(415), 및 수신 처리 회로(420)를 포함한다. 또한, eNB(102)는 제어기/프로세서(425), 메모리(430), 및 백홀이나 네트워크 인터페이스(435)를 포함한다.
RF 송수신기(410a 내지 410n)는 UE 또는 다른 eNB들에 의해 전송되는 신호들과 같은 입력 RF 신호들을 안테나(405a 내지 405n)로부터 수신한다. RF 송수신기(410a 내지 410n)는 IF 또는 기저대 신호들을 생성하기 위해 입력 RF 신호들을 다운 컨버팅한다. IF 또는 기저대 신호들은, 기저대 또는 IF 신호들을 필터링, 디코딩, 및/또는 디지털화함으로써 처리된 기저대 신호들을 생성하는 RX 처리 회로(420)로 전송된다. RX 처리 회로(420)는 추가 처리를 위해 제어기/프로세서(425)에 처리된 기저 신호들을 전송한다.
TX 처리 회로(415)는 제어기/프로세서(425)로부터 (음성 데이터, 웹 데이터, 이메일, 또는 대화형 비디오 게임 데이터와 같은) 아날로그 또는 디지털 데이터를 수신한다. TX 처리 회로(415)는 처리된 기저대 또는 IF 신호들을 생성하기 위해 발신 기저대 데이터를 인코딩, 멀티플렉싱, 및/또는 디지털화한다. RF 송수신기(410a 내지 410n)는 TX 처리 회로(415)로부터 발신 처리된 기저대 또는 IF 신호들을 수신하고, 기저대 또는 IF 신호들을 안테나(405a 내지 405n)를 통해 전송되는 RF 신호들로 업 컨버팅한다.
제어기/프로세서(425)는 eNB(102)의 전체 동작을 제어하는 하나 이상의 프로세서 또는 다른 처리 장치들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어기/프로세서(425)는 잘 알려진 원리들에 따라 RF 송수신기(410a 내지 410n), RX 처리 회로(420), 및 TX 처리 회로(415)에 의해 순방향 채널 신호들의 수신 및 역방향 채널 신호들의 전송을 제어할 수 있다. 제어기/프로세서(425)는 더 진보된 무선 통신 기능들과 같은 추가적인 기능들을 또한 지원할 수 있다. 예를 들어, 제어기/프로세서(425)는 빔포밍, 또는 원하는 방향으로 발신 신호들을 효율적으로 조종하기 위해 복수의 안테나(405a 내지 405n)로부터의 발신 신호들이 상이하게 가중되는 방향 라우팅 동작들을 지원할 수 있다. 다른 다양한 기능들 중 어느 하나가 제어기/프로세서(425)에 의해 eNB(102)에서 지원될 수 있다. 일부 실시예에서, 제어기/프로세서(425)는 적어도 하나의 마이크로프로세서 또는 마이크로제어기를 포함한다.
또한, 제어기/프로세서(425)는 기본 OS와 같이, 메모리(430)에 내장되어있는 프로그램 및 다른 프로세스들을 실행할 수 있다. 제어기/프로세서(425)는 실행하는 프로세스에 의해 필요에 따라 메모리(430) 속으로 또는 밖으로 데이터를 이동시킬 수 있다.
또한, 제어기/프로세서(425)는 백홀 또는 네트워크 인터페이스(435)에 결합된다. 백홀 또는 네트워크 인터페이스(435)는 eNB(102)가 백홀 연결을 통해 또는 네트워크를 통해 다른 장치 또는 시스템들과 통신할 수 있도록 한다. 인터페이스(435)는 모든 적합한 유선 또는 무선 연결(들)을 통한 통신을 지원할 수 있다. 예를 들어, eNB(102)가 (5G, LTE, 또는 LTE-A를 지원하는 것과 같이) 셀룰러 통신 시스템의 일부로서 구현될 때, 인터페이스(435)는 eNB(102)가 유선 또는 무선 백홀 연결을 통해 다른 eNB들과 통신할 수 있도록 한다. eNB(102)가 액세스 포인트로서 구현될 때, 인터페이스(435)는 eNB(102)가 (인터넷과 같은) 더 큰 네트워크에 유선 또는 무선 연결을 통해 또는 유선 또는 무선 로컬 영역 네트워크를 통해 통신할 수 있도록 한다. 인터페이스(435)는 이터넷 또는 RF 송수신기와 같은 유선 또는 무선 연결을 통해 통신을 지원하는 모든 적합한 구조를 포함한다.
메모리(430)는 제어기/프로세서(425)에 결합된다. 메모리(430)의 일부는 RAM을 포함할 수 있고, 메모리(430)의 다른 일부는 플래시 메모리 또는 다른 ROM을 포함할 수 있다.
더 상세히 후술되는 바와 같이, (RF 송수신기(410a 내지 410n), TX 처리 회로(415) 및/또는 RX 처리 회로(420)를 사용하여 구현되는) eNB(102)의 송신 및 수신 경로는 FDD 셀 및 TDD 셀들의 집성과의 통신을 지원한다.
도 4는 eNB(102)의 일 예를 도시하지만, 다양한 변경들이 도 4에 대해 이루어질 수 있다. 예를 들어, eNB(102)는 도 4에 도시된 각각의 구성 요소의 임의의 개수를 포함할 수 있다. 특정 예로서, 액세스 포인트는 다수의 인터페이스(435)를 포함할 수 있고, 제어기/프로세서(425)는 상이한 네트워크 주소 사이에서 데이터를 전송하는 라우팅 기능들을 지원할 수 있다. 다른 특정 예로서, TX 처리 회로(415)의 하나의 인스턴스 및 RX 처리 회로(420)의 하나의 인스턴스를 포함하는 것과 같이 도시되지만, eNB(102)는 (RF 송수신기당 하나와 같이) 각각에 대해 복수의 인스턴스를 포함할 수 있다.
도 5는 하나의 FFT를 사용하는 기준 OFDM 시스템에서의 톤 구조(500)를 도시한다. 널/가드 톤(502)은 데이터/파일롯 톤(504)에 인접한, 시스템의 가장자리들에서 및 DC에서 삽입된다. DC에서의 널 톤은 중앙의 반송파가 강한 DC 오프셋을 가질 수 있는 DC 수신기들에 적용된다. 가드 부반송파 또는 톤(502)들은 인접한 대역으로의 하나의 대역으로부터의 간섭을 방지하기 위해 사용된다. 채널 대역폭이 증가함에 따라, ADC 대역폭이 증가한다. 또한, 부반송파 간격이 일정하게 유지된다고 가정하면 FFT 크기가 또한 증가한다.
IEEE 802.11ad와 같은 일부 무선 시스템들은, 저 전력 소비를 위해 효율적인 방법으로 구현되어야 하는, 통신을 위한 큰 대역폭(수 GHz)을 제공한다. 채널 대역폭을 증가시키는 하나의 방법은 채널 바인딩에 의한 것이다. 이러한 경우, 두 개의 인접한 채널에 속하는 스펙트럼이 하나의 넓은 대역 채널로 바인딩된다. FFT 크기는 적절하게 증가된다; 일반적으로, FFT 크기에서의 상대적인 증가는 대역폭에서의 상대적인 증가에 비례한다. 예를 들어, IEEE 802.11n 규격서는 312.5 KHz의 동일한 부반송파 간격을 유지하면서, 64에서 128까지 FFT 크기를 변경함으로써 대역폭을 20 MHz에서 40 MHz까지 증가시킬 수 있는 채널 바인딩 메커니즘들을 설명한다.
도 6은 하나의 FFT를 사용하는 채널 바인딩의 일 예이다. 본 도면에서, 대역 1(602)은 개별 대역 중 하나의 대역폭의 두 배를 갖는 바인딩된 채널(606)을 생성하기 위해 대역 2(604)와 바인딩된다.
전술한 채널 바인딩 메커니즘에 대한 하나의 대안은 예를 들어, LTE-A에서 구현되는 바와 같은 반송파 집성이다. 이러한 경우, 복수의 대역들이 독립적인 데이터 스트림들과 동시 사용되어 각각의 대역에 대한 시그널링을 제어한다. 대역들은 연속 또는 비연속일 수 있다. 이러한 옵션으로, 각각의 부대역에 대해 하나씩 복수의 FFT가 필요하다. 일반적으로, FFT들은 그들이 원래의 하나의 대역 동작에 있는 것처럼 유지한다.
도 7a 및 도 7b는 복수의 FFT를 사용하는, LTE-A 시스템에서의 반송파 집성의 예들을 도시한다. 도 7a는 복수의 FFT를 사용하는 연속 반송파 집성을 도시한다. 본 예에서, 그의 하나의 FFT를 사용하는 반송파 A(702)는 (복수의 FFT를 사용하는) 집성 반송파(706)를 생성하기 위해 그 자신의 하나의 FFT를 사용하는 다음의 연속 반송파 B(704)와 집성된다.
도 7b는 복수의 FFT를 사용하는 비연속 반송파 집성을 도시한다. 본 예에서, 그의 하나의 FFT를 사용하는 반송파 A(712)는 (복수의 FFT를 사용하는) 집성 반송파(716)를 생성하기 위해 그 자신의 하나의 FFT를 사용하는 비연속 반송파 B(714)와 집성된다.
다른 시스템들은 복수의 FFT가 LTE 반송파 집성의 경우에서와 같이 상이한 부대역들에 대해 사용되지만, 부대역들 간의 간격은 작게 유지되는 아날로그 멀티 톤 방법을 사용할 수 있다. 필연적으로, 이것은 간섭 추정 및 소거 기술을 사용하여 수신기에서 소거되는 간섭을 초래한다.
도 8은 결합된 부대역 및 복수의 FFT들을 사용하는 아날로그 멀티 톤 방법을 도시한다. 본 예는 대역 1(802), 대역 2(812), 및 대역 3(822)을 포함하는 세 개의 대역을 도시한다. 각각의 대역은 예를 들어, 부대역(804) 및 부대역(806)으로서 도시되는 바와 같이 데이터/파일롯 신호들의 복수의 대역들을 가지며, 각각의 부대역은 각각의 FFT를 갖는다. 부대역들은 일반적으로 DC 신호(808)에 의해 도시되는 바와 같이 DC 신호에 의해 분리된다. 대역들은 가드 톤(810)들에 의해 도시되는 바와 같이 가드 톤들에 의해 분리된다.
이러한 아날로그 멀티 톤 방법의 장점은 가드 대역들을 최소화하는 것에 의한 오버헤드 감소이다. 아날로그 멀티 톤 방법의 단점은 (수신기에서 수행될 수 있는) 디지털 도메인에서의 부대역 간섭 또는 고조파 누출을 보정할 가능성이 없고, 이들이 잡음 및 다른 장애들의 존재하에서 수신기에서 취소하기 매우 어려울 수 있기 때문에 대역들의 집성이 송신기에서 잘 작동하지 못한다는 것이다.
다중 대역 OFDM은 그것이 하나의 대역에 대응하는 하나의 FFT를 사용한다는 것을 제외하고 도 8에 도시된 아날로그 멀티 톤과 유사한 구조를 사용하고, 복수의 대역들 사이에서 호핑한다.
개시된 실시예들은 장치들 중 하나가 액세스 포인트(AP), 기지국(BS), eNB 또는 UE일 수 있는, 큰 대역폭 시스템들을 위한 장치들 간 통신을 고려한다. 당업자는 AP, BS, eNB, 또는 UE가 다른 장치일 수 있고, 본 명세서에서 청구되거나 기술된 기술들이 일반성의 손실없이 그것에 적용될 수 있음을 이해할 수 있다.
개시된 실시예들은 OFDM 심볼 내에서 가드 톤 또는 널 톤들을 인터리브하는(분산시키는) 인터리브 가드 OFDM(IG-OFDM) 구조를 포함한다. 이들 톤에서 전송되는 신호는 없다. IG-OFDM을 사용하는 데이터 전송을 위한 전체 유용한 스펙트럼은 통신의 등가 대역폭에 대한 종래의 OFDM 시스템과 비교하여 여전히 일정하게 유지될 수 있다. IG-OFDM 시스템은 이전 버전과의 호환성을 위해 필요에 따라 동적으로 일반적인 OFDM 시스템으로 돌아갈 수 있다.
시스템들이 (대략 수 GHz 내지 수십 GHz 크기의) 더 큰 대역폭으로 진화함에 따라, 부대역 ADC를 사용하는 ADC 아키텍처들은 전력 소비 및 대역폭 스케일링의 관점에서 훨씬 더 효율적이다. 서브 ADC 아키텍처들은 또한 ADC 비트폭 요건들을 감소시키는, 아날로그 도메인에서의 부대역 단위에 서의 이득 조정을 허용하는데 유용하다. 또한, 서브 ADC들은 별도의 서브 ADC에서 이들을 처리함으로써 대역 내 낮은 대역폭 간섭을 또한 감소시킬 수 있다. 서브 ADC를 사용하는 시스템들의 경우, 가드 톤들의 인터리빙은 수신기 서브 ADC들의 대역폭으로 정렬하는 방법으로 수행된다. 가드 톤들의 이러한 인터리빙은 부대역 ADC 처리를 사용하는 수신기들에 대한 인접 부대역들 간의 간섭을 감소시킨다.
또한, 개시된 실시예들은 전력을 절감하기 위해 다른 사용자들에 대한 전체 서브 ADC 처리를 끌 수 있기 때문에 IG-OFDM이 OFDMA 방법으로 사용될 때 동적으로 전력을 절감할 수 있다. 이러한 특징은 FFT까지의 처리가 전력 소비 증가로 이어지는 전체 대역폭에서 수행될 필요가 있는 현재의 OFDMA 수신기 구현들에서 제한된다. 송신기에서 하나의 FFT 구조를 유지함으로써, 아날로그 집성 및 누출 문제들은 또한 제거될 수 있다.
전술한 아날로그 멀티 톤 방법에서 사용되는 것과 같이, 집성으로 이어지는 복수의 서브 FFT는 누출 문제들을 겪고, 이들 손상은 한번 발생하면 취소하기 매우 어렵다.
대조적으로, 개시된 실시예들에 따르면, IG-OFDM 수신기 자체는 복수의 FFT를 사용할 수 있고, 필요한 보정들이 디지털 도메인에서 적용될 수 있다. 따라서, 개시된 실시예들의 하나의 중요한 장점은 수신기가 전력 절감을 위해 필요에 따라 복수의 서브 FFT를 사용할 수 있는 동안, 송신기에서의 집성 및 누출 회로가 완전히 제거될 수 있다는 것이다.
도 9는 하나의 FFM을 사용하는, 본 명세서에 개시된 바와 같은 인터리브 가드 OFDM 구조(900)의 일 실시예를 도시한다. 가드 톤들은 각각의 부대역에 대한 대역폭에 따라 배치된다. 가드 톤은 새로운 부대역에서 DC를 지원하기 위해 또한 추가될 수 있다.
본 예는 다른 시스템들과 비교할 때 상당히 증가된 대역폭을 갖는 하나의 대역(902)을 도시한다. 각각의 대역은 예를 들어 부대역(904) 및 부대역(906)으로 도시된 바와 같이 데이터/파일롯 신호들의 복수의 부대역을 갖고, 하나의 FFT가 부대역들을 가로질러 사용된다. 부대역들은 인터리브 가드 톤(910)들에 의해 분리되거나 DC 신호(908)에 의해 도시된 바와 같은 DC 신호에 의해 분리된다. 대역들은 대역 간 가드 톤(912)들에 의해 도시된 바와 같은 대역 간 가드 톤들에 의해 분리된다. 본 예에서, 인터리브 가드 톤(910)들과 비교할 때 더 많는 대역 간 가드 톤(912)들이 존재함을 유의한다. 인터리브 가드 톤(910)들은 저 전력 부대역 수신기를 활성화한다. UE는 부대역 대역폭에 따라 eNB와 통신하기 위해 적어도 하나의 서브 ADC를 사용할 수 있고, 해당 UE에 대한 부대역 대역폭에 대응하지 않는 적어도 하나의 다른 서브 ADC를 끌 수 있다.
표 1은 개시된 인터리브 가드 OFDM 구조를 다른 기술들과 비교한다. K개의 부대역을 갖는, 데이터 전송을 위한 M GHz의 대역폭의 합계가 표 1의 비교에서 가정된다. 표 1은 개시된 인터리브 가드 OFDM 구조가 하나의 FFT를 사용하여 넓은 대역폭을 제공하고, OFDM 심볼 내에서 가드/널 톤들을 인터리빙하는 점에서 유일하다는 것을 보여준다. 또한, 개시된 실시예들은 하나의 광대역 FFT 또는 복수의 서브 FFT에 의한 수신기에 대한 복수의 구현을 허용한다.
방법 FFT (단일/복수) FFT 대역폭 가드
디폴트 단일 M 가장자리만
채널 바인딩 단일 M 가장자리만
반송파 집성 K M/K 대역들 사이
아날로그 멀티-톤 K M/K 대역들 사이
다중-대역 OFDM 단일 M/K (K개 사이에서의 호핑) 가장자리만
인터리브 가드 OFDM 단일 ( Tx )
단일 ( Rx ) 또는
복수 (K Rx ) 		M ( Tx 에서)
M ( Rx 에서) 또는
M/K ( Rx 에서) 		대역들/ 부대역들 사이
도 10은 개시된 실시예들에 따른 예시적인 인터리브 가드 OFDM 송신기(1000)의 아키텍처를 도시한다. 본 예시적인 OFDM 송신기는 UE 및 다른 장치들과 통신하기 위해 본 명세서에 기술된 바와 같은 인터리브 가드 구조(1012)를 주문 제작할 수 있는 제어기(1010)를 포함한다. 인터리브 가드 구조는 예를 들어 수신기의 능력에 따라, 전송된 부대역들 내에 인터리빙된 가드 톤들을 갖는다. 제어기(1010)는 본 명세서에 기술된 바와 같이, 그것이 전송하고 있는 임의의 장치에 대해 필요에 따라 OFDM 신호 내에 가드 톤들을 동적으로 배치할 수 있다. 제어기(1010)는 필요에 따라 추가적인 DC 톤들을 추가할 수 있고, 수신 장치에 의해 식별될 수 있는 스퍼(spur) 위치들에서 널 톤 또는 DC 톤들을 선택적으로 추가할 수 있다.
인터리브 가드 구조는 (인터리브 가드 구조(900)에 대응하는) 1010에서 도시된 바와 같이 출력 신호를 전송하기 위해 사용된다. FFT는 송신기의 제어기에 의한 것과 같이, 1020에서 출력 신호(1010)에 대해 수행된다. 순환 전치(CP)는 송신기의 제어기에 의한 것과 같이, 1030에서 추가된다. 디지털-아날로그 변환은 송신기의 디지털-아날로그 컨버터(DAC)에 의한 것과 같이 1040에서 수행된다. RF 업 컨버전은 송신기의 RF 컨버터에 의한 것과 같이, 1050에서 수행되고, 신호는 1060에서 전송된다.
다양한 수신기 및 송신기들이 본 명세서에서 별도로 기술되지만, 이들은 일반적으로 eNB, UE, 또는 다른 장치의 송수신기 내로 결합될 것이고, 본 명세서에서 기술된 수신기 또는 송신기들의 프로세스, 동작, 또는 구조들은 송수신기들을 포함하도- 의도된다.
도 11은 개시된 실시예들에 따른 하나의 FFT에 대한 예시적인 인터리브 가드 OFDM 수신기 아키텍처(1100)의 아키텍처를 도시한다. 도 11은 인터리브 가드 OFDM 및 서브 ADC 처리를 사용하는 수신기 동작을 도시한다. 광대역 아날로그 신호가 1110에서 수신되고, 송신기의 RF 다운 컨버터에 의한 것과 같이, 1120에서 복수의 부대역들로 다운 컨버팅된다. 이러한 기저대로의 다운 컨버전은 예를 들어 1122에 도시된 바와 같이 부대역들을 추출하기 위해 고조파 및 이미지들을 필터링하는 저주파 통과 필터(LPF)로 이어지는 복수의 국부 발진기(LO) 주파수들과의 혼합기를 사용함으로써 달성될 수 있다. 비이상적인 혼합기 및 필터로 인해, 수신기에서의 업 컨버전 및 다운 컨버전 프로세스 동안 부대역들 사이에 간섭이 존재할 수 있다. 이것은 본 명세서에 개시된 바와 같은 인터리브 가드 톤들이 이들 전이 영역들에서의 간섭을 완화시키기 위해 배치되는 경우이다.
다운 컨버팅된 신호는 1130에서 광대역 가변 이득 증폭기(VGA)를 통해 전달된다. 이러한 프로세스의 일부로서, 각각의 부대역은 1132에서 도시된 바와 같이 독립적인 서브 VGA를 통해 전송될 수 있다. 인터리브 가드 톤 대역(1144)의 부대역(1146)들의 각각은 별도의 서브 VGA 및 서브 ADC에 의해 처리될 수 있다.
광대역 VGA의 출력은 1140에서 광대역 ADC를 통해 전달된다. 이러한 프로세스의 일부로서, 각각의 부대역은 1142에 도시된 바와 같이 독립적인 서브 ADC 및 디지털 도메인으로 다시 업 컨버팅되는 각각의 서브 ADC의 출력들을 통해 전송될 수 있다. 최종적으로, 서브 ADC의 출력은 디지털 도메인에서 다시 업 컨버팅된다. 각각의 서브 ADC는 1132에 도시된 바와 같이 그 자신의 서브 VGA를 가질 수 있다. 이것은 각각의 서브 ADC가 주파수 선택적 패이딩 (또는 예를 들어 대역 내 낮은 대역폭 간섭)에 대처하기 위해 상이한 이득 보상을 가질 수 있도록 하고, 따라서 ADC 비트 폭 요건들을 또한 감소시킬 수 있다.
디지털 도메인으로 다시 변환한 후에, 수신기는 1150에서 신호로부터 CP를 제거하고, 신호는 1160에서 FFT로 공급된다. 최종적으로, 변환된 신호는 1170에서 채널 디코더로 전달된다.
도 12는 본 명세서에 개시된 바와 같이 수신기 또는 송수신기에 의해 수행될 수 있는 복수의 부대역(1212)을 갖는 광대역 OFDM 아날로그 신호(1210)에 대한 부대역 ADC 처리 방법을 도시한다. 고주파수 컨텐트들은 저주파수 기저대로 1220에서 다운 컨버팅된다. 저주파수 기저대의 각각의 부대역은 1230에서 서브 ADC들로 샘플이되고 나서 1240에서 디지털 도메인으로 다시 업 컨버팅된다. 이것은 본 명세서에 기술된 바와 같이 FFT 블록으로 전송되기 전에 광대역 디지털 신호(1250)를 생성한다.
도 13은 업 컨버전을 위해 함께 그룹화될 넓은 대역폭 신호를 필요로 하지 않고 기저대에서 계속 처리하는 복수의 FFT를 사용하는 수신기 아키텍처(1300)의 다른 실시예를 도시한다. 이것은 업 컨버전 및 큰 FFT를 선택할 필요성을 제거한다. 이러한 경우, 기저대에서 각각의 서브 ADC 출력은 복수의 서브 FFT를 사용하여 주파수 도메인으로 직접 변환된다. 모든 톤들이 이제 기저대에 있기 때문에, 톤들은 채널 디코더로 전송되기 전에 옳은 전송 순서로 재정렬될 필요가 있다.
도 13은 개시된 실시예들에 따른 복수의 FFT에 대한 예시적인 인터리브 가드 OFDM 수신기 아키텍처(1300)의 아키텍처를 도시한다. 도 13은 인터리브 가드 OFDM 및 서브 ADC 처리를 사용하는 수신기 동작을 도시한다. 광대역 아날로그 신호(1302)가 1310에서 수신되고, 수신기의 RF 다운 컨버터에 의한 것과 같이 1320에서 복수의 부대역들로 다운 컨버팅된다. 이후, 수신기는 예를 들어, 부대역들을 추출하기 위해 고조파 및 이미지들을 필터링하는 저주파수 통과 필터(LPF)로 이어지는 복수의 국부 발진기(LO) 주파수들과의 혼합기를 사용함으로써 1330에서 복수의 부대역들을 갖는 기저대로 변환하기 위해 아날로그 다운 컨버터를 사용한다. 비이상적인 혼합기 및 필터로 인해, 수신기에서의 업 컨버전 및 다운 컨버전 프로세스 동안 부대역들 사이에 간섭이 존재할 수 있다. 이것은 본 명세서에 개시된 바와 같이 인터리브 가드 톤들이 이들 전이 영역들에서의 간섭을 완화시키기 위해 배치되는 경우이다.
다운 컨버팅된 신호는 1340에서 광대역 가변 이득 증폭기(VGA)를 통해 전달된다. 이러한 프로세스의 일부로서, 각각의 부대역은 1342에 도시된 바와 같이 독립적인 서브 VGA를 통해 전송될 수 있다. 인터리브 가드 톤 대역(1302)의 부대역(1304)들의 각각은 별도의 서브 VGA 및 서브 ADC에 의해 처리될 수 있다.
광대역 VGA의 출력은 1350에서 광대역 ADC를 통해 전달된다. 이러한 프로세스의 일부로서, 각각의 부대역은 독립적인 서브 ADC(1352) 및 디지털 도메인으로 다시 업 컨버팅되는 각각의 서브 ADC의 출력들을 통해 전송될 수 있다. 최종적으로, 서브 ADC의 출력은 디지털 도메인에서 다시 업 컨버팅된다. 각각의 서브 ADC는 1342에 도시된 바와 같이 그 자신의 서브 VGA를 가질 수 있다. 이것은 각각의 서브 ADC가 주파수 선택적 패이딩 (또는 예를 들어 대역 내 낮은 대역폭 간섭)에 대처하기 위해 상이한 이득 보상을 가질 수 있도록 하고, 따라서 ADC 비트 폭 요건들을 또한 감소시킬 수 있다.
디지털 도메인으로 다시 변환한 후에, 수신기는, 복수의 서브 프로세스(1362)를 사용하는 일부의 경우에, 1360에서 각각의 서브 신호로부터 CP를 제거하고, 신호는 1370에서 FFT로 공급된다. 본 예에서, 각각의 디지털 서브 신호는 별도의 서브 FFT(1372)를 사용하여 처리된다.
수신기는 1380에서 서브 신호들의 톤을 재정렬하고, 변환된 신호는 1390에서 채널 디코더로 전달된다.
도 14는 OFDMA 시스템에 적용된 바와 같이 개시된 기술들의 일 실시예를 도시한다. 사용자 데이터는 ADC 기능들을 기반으로 하여 별도의 부대역들에서 전송된다. 예를 들어 데이터율 요건들이 높지 않은 현재의 사용자를 위한 제어 채널들을 지원하기 위해 낮은 대역폭이 사용될 수 있다. 즉, 다양한 실시예에서, UE는 적어도 하나의 서브 ADC를 사용하여 UE와 관련된 독립적인 디코딩할 수 있는 복수의 부대역 중 하나에서 데이터를 수신하여 처리할 수 있고, 해당 UE에 대응하거나 관련되지 않는 독립적으로 디코딩할 수 있는 부대역에 대응하는 적어도 하나의 다른 서브 ADC를 끌 수 있다. UE 또는 다른 수신기는 목표로 한 사용자의 리소스를 제외하고 모든 다른 사용자들에 속하는 서브 VGA, 서브 ADC 및 서브 FFT를 끌 수 있다. 당업자에게 명백한 바와 같이, 이것은 전력 효율 증가로 이어진다. 논리의 조각들을 스위칭 오프하는 것은 사용자 대역폭, 스케줄링 및 데이터율 요건들에 따라 동적 기준으로 수행된다.
도 14는 수신기 아키텍처(1400)의 다른 실시예를 도시한다. 도 14는 선택된 사용자들을 처리하고, 다른 사용자들(특정 수신기에 대응하지 않는 부대역들)을 위한 서브 처리 경로들(서브 ADC, 서브 VGA 및 서브 FFT)을 또한 끌 수 있는 개시된 실시예들에 따른 복수의 FFT에 대한 예시적인 인터리브 가드 OFDM 수신기 아키텍처(1400)의 아키텍처를 도시한다. 다른 사용자들에 속하는 서브 ADC, 서브 VGA 및 서브 FFT들을 끄는 단계는 전력을 절약한다. 도 14는 인터리브 가드 OFDM 및 서브 ADC 처리를 사용하는 수신기 동작을 도시한다. 광대역 아날로그 신호(1402)가 1410에서 수신되고, 수신기의 RF 다운 컨버터에 의한 것과 같이 1420에서 복수의 부대역으로 다운 컨버팅된다. 이후, 수신기는 예를 들어, 부대역들을 추출하기 위해 고조파 및 이미지들을 필터링하는 LPF로 이어지는 복수의 LO 주파수들과의 혼합기를 사용함으로써 1430에서 복수의 부대역들을 갖는 기저대로 변환하기 위해 아날로그 다운 컨버터를 사용한다. 비이상적인 혼합기 및 필터로 인해, 수신기에서의 업 컨버전 및 다운 컨버전 프로세스 동안 부대역들 사이에 간섭이 존재할 수 있다. 이것은 본 명세서에 개시된 바와 같은 인터리브 가드 톤들이 이들 전이 영역들에서의 간섭을 완화시키기 위해 배치되는 경우이다. 수신기는 독립적으로 디코딩할 수 있는 부대역들을 필터링하기 위해 수신된 파형의 OFDM 심볼 내에 분산된 가드 톤들을 사용할 수 있다.
다운 컨버팅된 신호는 1440에서 광대역 가변 이득 증폭기(VGA)를 통해 전달된다. 이러한 프로세스의 일부로서, 각각의 부대역은 1442에 도시된 바와 같이 독립적인 서브 VGA를 통해 전송될 수 있다. 인터리브 가드 톤 대역(1302)의 부대역(1404)들의 각각은 별도의 서브 VGA 및 서브 ADC에 의해 처리될 수 있다. 이러한 예에서, 서브 VGA(1442)에 의해 처리되는, 특정 사용자를 위한 부대역(1404)만이 요구된다. 서브 VGA(1442)만 켜진다; 1440의 모든 다른 서브 VGA는 꺼진다. 이런 식으로, 수신기는 적어도 하나의 서브 아날로그-디지털 컨버터(서브 ADC)를 사용하여 UE와 관련된 독립적으로 디코딩할 수 있는 복수의 부대역들 중 하나에서 데이터를 수신하여 처리할 수 있고, 해당 수신기와 관련되지 않는 독립적으로 디코딩할 수 있는 부대역에 대응하는 적어도 하나의 다른 서브 아날로그-디지털 컨버터를 끌 수 있다.
광대역 VGA의 출력은 1450에서 광대역 ADC를 통해 전달된다. 이러한 프로세스의 일부로서, 각각의 부대역은 독립적인 서브 ADC(1452) 및 디지털 도메인으로 다시 업 컨버팅되는 각각의 서브 ADC의 출력들을 통해 전송될 수 있다. 최종적으로, 서브 ADC의 출력은 디지털 도메인에서 다시 업 컨버팅된다. 각각의 서브 ADC는 1442에 도시된 바와 같이 그 자신의 서브 VGA를 가질 수 있다. 이것은 각각의 서브 ADC가 주파수 선택적 패이딩 (또는 예를 들어 대역 내 낮은 대역폭 간섭)에 대처하기 위해 상이한 이득 보상을 가질 수 있도록 하고, 따라서 ADC 비트 폭 요건들을 또한 감소시킬 수 있다. 이러한 예에서, 서브 ADC(1452)에 의해 처리되는, 특정 사용자를 위한 부대역(1404)만이 요구된다. 서브 ACD(1452)만 켜진다; 1450의 모든 다른 서브 VGA는 꺼진다. 즉, 수신기는 각각의 부대역에 대해, 별도의 가변 이득 증폭기(서브 VGA), 아날로그-디지털 컨버터(서브 ADC) 및 고속 푸리에 변환(서브 FFT) 프로세서를 사용하여 독립적으로 디코딩할 수 있는 복수의 부대역들을 처리할 수 있다.
디지털 도메인으로 다시 변환한 후에, 수신기는, 복수의 서브 프로세스(1462)를 사용하는 일부 경우에, 1460에서 각각의 서브 신호로부터 CP를 제거한다. 다른 프로세스에서와 같이, 수신기는 원하는 사용자를 위한 부대역만을 위해 1462에서 CP 제거를 수행할 수 있다.
신호는 1470에서 FFT로 공급된다. 이러한 예에서, 각각의 디지털 서브 신호는 별도의 서브 FFT(1472)를 사용하여 처리될 수 있고, 원하는 사용자를 위한 서브 FFT만이 켜지고, 다른 서브 FFT들은 꺼진다.
수신기는 1480에서 서브 신호들의 톤을 재정렬하고, 변환된 신호는 1490에서 채널 디코더로 전달된다.
일반적으로, UE 또는 다른 장치에서의 수신기는 전력을 절약하기 위해 UE를 사용하여 동적으로 켜거나 끌 수 있는 독립적으로 디코딩할 수 있는 부대역들의 수 또는 부대역 대역폭 중 적어도 하나를 포함하는 기지국에 능력 정보를 전송함으로써 기지국과 통신하고, 이후, 능력 정보에 의해 적어도 부분적으로 정의되는 IG-OFDM 구조에 따라 형성되는 수신된 파형을 사용하여 기지국과 통신하도록 구성되는 송수신기를 포함할 수 있고, IG-OFDM 구조는 가드 톤들에서의 신호 전송이 없는 OFDM 심볼 내에 분산된 가드 톤들을 포함한다.
다양한 실시예들에 따르면, 미디어 액세스 제어(MAC) 메시지가 OFDM 구조의 구성을 위해 사용될 수 있다. 도 15는 MAC 계층에서의 동적 인터리브 가드 OFDM(IG-OFDM)을 도시한다. 장치들은 그들이 서브 ADC들을 사용하는 지 여부를 AP에 알리고, 만일 그렇다면, 서브 ADC 동작들을 위해 지원되는 대역폭들이 eNB(1510)에 보고된다. 당업자는 eNB가 다른 장치일 수 있고, 본 발명이 일반성의 손실없이 적용될 수 있음을 이해할 수 있다. 능력 교환이 예를 들어, 기능 IE에 의해 수행될 수 있다. eNB(1510)는 장치 또는 장치들의 그룹(MU-MIMO 또는 OFDMA인 경우)이 IG-OFDM 모드를 지원할 수 있음을 보장하고 나서, 가드 톤들의 인터리빙을 변경하기로 결정한다. 비콘(beacon)들은 연결될 새로운 장치들을 위해 일반적인 OFDM 모드에서 여전히 전송될 수 있다. 상기 실시예는 이전 버전과의 호환성을 보장하기 위한 기준을 제공한다. 이것은 예시로서 도 15에 도시된다. UE i(1520), UE j(1530) 및 UE k(1540))는 eNB(1510)와 연결하고, 가능하다면, 그들의 능력 정보 및 그들의 서브 ADC 대역폭을 제공한다. 능력 정보는 예를 들어, UE가 IG-OFDM 가능하다는 표시, UE가 독립적으로 디코딩할 있는 하나 이상의 대역폭, UE의 서버 ADC 샘플링 주파수, UE가 선호하거나 디코딩할 수 있는 IG-OFDM 구조에 대한 톤들의 비트맵, 가드 톤 또는 널 톤들이 삽입되어야 하는 대역 내의 스퍼 위치 또는 다른 위치들의 식별, UE에 의해 디코딩될 파일롯/데이터 톤들의 집합이나 특정 부대역들, UE의 부대역 대역폭, 전력을 절약하기 위해 적어도 하나의 UE를 사용하여 동적으로 켜거나 끌 수 있는 독립적으로 디코딩할 수 있는 부대역들의 수, 또는 다른 정보를 포함할 수 있다. 능력 정보는 UE의 통신 능력을 정의한다.
eNB(1510)는 이들 정보를 사용하고, 이러한 모드로 전송될 미래의 전송들을 그들에게 알려주는 특정 서비스 기간에 장치들을 스케줄링하고, 수신기에서 절전을 위해 적절한 위치들에 배치된 널 톤들로 IG-OFDM 모들에서 전송한다. 일부 경우에, 능력 정보는 IG-OFDM 구조에 대한 톤들의 비트맵을 포함하거나 이들을 사용하여 전송되고, 비트맵은 가드 톤 또는 널 톤들이 삽입되어야 하는 위치들을 표시하고, IG-OFDM 구조는 이들 위치에서 가드 톤 또는 널 톤을 포함한다.
1552에서, eNB(1510)는 UE i(1520), UE j(1530), 및 UE k(1540))에 OFDM 비콘 또는 다른 알려진 기준 신호를 방송한다.
1554에서, UE i(1520)는 IG-OFDM이 가능하고(IG-OFDM=1) 및 그의 대역폭이 500 MHz인 경우에 그의 능력 정보로 응답한다.
1556에서 UE j(1530)는 IG-OFDM이 불가능한(IG-OFDM=0) 경우에 그의 능력 정보로 응답한다.
1558에서, UE k(1540)는 IG-OFDM이 가능하고(IG-OFDM=1) 및 그의 대역폭이 250 MHz인 경우에 그의 능력 정보로 응답한다.
1560에서, eNB(1510)는 스케줄링된 장치들(UE i(1520), UE j(1530) UE k(1540))에 할당 및 전송 모드 데이터를 전송한다. 이후, eNB는 그의 각각의 능력 정보에 따라 각각의 UE와 통신한다. eNB의 제어기는 각각의 능력 정보에 따라 각각의 UE들과의 통신을 위해 사용되는 IG-OFDM 구조를 동적으로 주문 제작할 수 있다. eNB의 제어기는 수신된 능력 정보에 따라 IG-OFDM 구조를 정의할 수 있고, IG-OFDM 구조는 가드 톤들에서의 신호 전송이 없는 OFDM 심볼 내에 분산된 가드 톤들을 포함한다.
이후, eNB는 그것을 지원하지 않는 UE들에 대한 IG-OFDM을 사용하지 않거나, IG-OFDM 구조에 따라 형성되는 전송된 파형을 사용하여 UE들과 통신할 수 있다. 예를 들어, eNB는 IG-OFDM 서비스 기간에 IG-OFDM 구조에 따라 하나의 UE와 통신하고, IG-OFDM 구조를 사용하지 않고 제2 서비스 기간에 제2 UE와 또한 통신하기 위해 IG-OFDM 모드와 비 IG-OFDM 모드 사이를 동적으로 스위칭할 수 있다.
1562에서, eNB는 1570에 도시된 바와 같이, 해당 UE의 능력 정보에 따라 500MHz에서 널들을 갖는 IG-OFDM에서 UE i(1520)와 통신한다.
1564에서, eNB는 1572에 도시된 바와 같이, 해당 UE의 능력 정보에 따라, 표준 OFDM (또는 다른 비 IG-OFDM 프로토콜)에서 UE j(1530)와 통신한다.
1566에서, eNB는 1574에 도시된 바와 같이, 해당 UE의 능력 정보에 따라, 250 MHz에서 널들을 갖는 IG-OFDM에서 UE k(1540)와 통신한다. 도시된 바와 같이, eNB는 IG-OFDM 구조에 따라 상이한 각각의 부대역 대역폭들을 사용하여 상이한 UE들과 통신할 수 있다.
다른 개시된 실시예들에 따르면, 장치들은 PHY 계층에서 동적으로 구성될 수 있다. 현재의 명세서에서, PHY 헤더에서 또는 확장된 PHY 헤더에서 예약된 비트들이 시그널링을 위해 사용될 수 있다. 필요하다면, 이것은 패킷당 기준으로 변경들을 허용할 수 있다. 이전 버전과의 호환성을 유지하기 위해, 모든 장치들이 헤더를 검출할 수 있도록 헤더가 일반적인 OFDM 모드에서 전송될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 기술된 바와 같은 능력 정보는 헤더와 같은 데이터 패킷의 부분에서 통신될 수 있고, 이후 데이터 패킷의 다른 부분이 능력 정보에 따라 정의되는 IG-OFDM 구조에 따라 포맷된다. 보다 일반적으로, 능력 정보 또는 IG-OFDM 구조는 데이터 전송의 제1 부분에서 통신될 수 있고, 데이터 전송의 제2 부분은 (직접 또는 능력 정보에 따라 정의되는 바와 같이) IG-OFDM 구조에 따라 포맷된다. 이러한 방법으로, 패킷 또는 전송 자체가 그 자신의 몸체의 IG-OFDM 구조를 정의할 수 있다.
도 16은 PHY 계층에서의 동적 구성을 도시하고, 여기에서 IG-OFDM 모드는 헤더와 페이로드 사이에서 동적으로 변경된다. 여기에 도시된 것은 프리앰블, 헤더 및 페이로드를 갖는 PHY 프로토콜 데이터 유닛(PPDU)(1610)이다. 이러한 예에서, 헤더는 하나의 FFT를 사용하는 기준 OFDM 시스템을 정의한다. 페이로드는 하나의 FFT를 사용하는 IG-OFDM 시스템을 정의한다.
다양한 실시예에서, 인터리브 가드의 위치는 또한 프로그램이 가능할 수 있다. 이러한 방법으로, 시스템은 수신기 능력들을 기반으로 하여 IG-OFDM 모드를 최적화할 수 있다. 수신기는 그것이 지원할 수 있는 서브 ADC 대역폭들의 기능 IE를 통해 AP에 통지한다.
다양한 실시예에서, eNB는 동작의 일반 모드 및 IG-OFDM 모드 사이를 동적으로 스위칭할 수 있다. eNB는 그의 서비스 기간에서(예를 들어, IEEE 802.11ad에서) 동작의 스케줄링된 모드를 제공할 수 있다. (IG-OFDM 서비스 기간이라 불리는) IG-OFDM 동작에 대한 특정 기간이 생성될 수 있다. IG-OFDM 서비스 기간에, 기능 교환 및 표시된 IG-OFDM 지원을 수행한 장치들이 eNB에 의해 해당 기간에 처리될 수 있다. 이 기간에, eNB 및 장치들은 수신기에서 전력을 절약하기 위해 IG-OFDM을 사용하여 통신할 수 있다. 이것은 정상적인 서비스 기간에 처리될 기존의 장치들에 대해 완전히 투명할 수 있고, eNB는 이 서비스 기간에 종래의 OFDM 모드로 전송할 수 있다.
도 17은 OFDM과 IG-OFDM 전송 모드 사이에서의 동적 스위칭 및 스케줄링을 도시한다. 전체 전송 기간(1710) 동안, 시스템은 일반적인 OFDM 서비스 기간(1720)을 스케줄링하고, 상이한 시간에, IG-OFDM 서비스 기간(1730)을 스케줄링한다. 해당 UE들이 각각의 서비스 기간 동안에 통신을 위해 스케줄링된다.
다양한 실시예에서, IG-OFDM 구조는 높은 데이터율을 필요로 하지 않고 감소된 스펙트럼을 사용할 수 있는, (사물 인터넷(IoT)을 지원하는 장치들을 위한 것과 같이) 작은 패킷들의 지원을 위해 사용될 수 있다. IoT에 대한 낮은 대역폭 장치는 가요성의 프론트-엔드(front-end)를 가질 수 있지만, 처리를 위한 감소된 대역폭 아키텍처를 또한 사용할 수 있다. 낮은 대역폭에 대한 할당이 장치에 MAC에 의해 미리 통신된다. 이것은 그린필드 장치들에 대한 미리 결정된 낮은 대역폭에서 시스널링을 통해 수행될 수 있다. 이러한 시그널링은 최소 대역폭 장치들을 지원하기 위해 셀룰러 시스템들에서 사용되는 모드들과 유사한 방법으로 수행될 수 있지만, 통신을 위해 송신기에서 IG-OFDM 구조의 지원을 허용할 수 있다.
도 18은 낮은 대역폭 장치(1800)가 동작을 위해 단지 하나의 서브-ADC 및 서브-FFT를 지원하는 일 예를 도시한다. 이러한 예에서, 수신기(1800)는 1810에서 전체 대역폭 OFDM 신호(1802)를 수신하고, 1820에서 본 명세서에 기술된 바와 같이 RF 다운 컨버전을 수행한다. 1830에서의 아날로그 다운 컨버전 동안, 수신기(1800)는 MAC 협상에 의해 미리 정의된 바와 같이 선택 가능한 다운 컨버전 주파수를 사용한다. 이것은 이러한 예에서 부대역(1804)에만 대응하는 다운 컨버팅된 신호를 생성한다.
이후, 1830에서 추가 처리가 하나의 서브 VGA, 서브 ADC, 및 서브 FFT를 사용하여 부대역(1804)에서만 수행된다.
또한, 다양한 실시예들은 DC로 부대역을 이동시키는 대신에 그의 대역폭의 절반으로 (또는 절반에 가깝게) 부대역을 이동시킴으로써 수신기에서의 부대역 처리가 수행될 수 있다는 것을 또한 제공한다. 이러한 실시예들은 서브 ADC 대역폭의 두배로 그러나 서브 ADC의 수의 절반으로 부대역 처리를 수행한다. 특히, I 및 Q는 이러한 방법으로 별도의 ADC를 필요로하지 않고, 디지털 방식으로 다운 컨버팅될 수 있다. 이 방법의 장점은 부대역들에 대한 추가적인 DC 톤들의 필요성을 제거함으로써, 스펙트럼 효율을 개선한다는 것이다.
도 19는 DC 대신에 절반의 대역폭으로의 다운 컨버전을 갖는 이러한 대안적인 수신기 아키텍처를 도시한다. 수신기는 넓은 대역폭 아날로그 신호를 수신한다(1920). 수신기는 두 개의 부대역을 생성하는, DC 대신에 절반의 대역폭으로의 아날로그 다운 컨버전을 1920에서 수행한다. 두 개의 부대역들은 1930에서 각각의 부대역에 대한 서브 ADC 처리를 사용하여 본 명세서에 기술된 바와 같이 처리된다. 수신기는 넓은 대역폭 디지털 신호를 생성하기 위해 디지털 부대역들에서 디지털 업 컨버전을 수행한다(1950).
다양한 개시된 실시예들은 가드/널 톤들이 OFDM 심볼 내에 분산되는(인터리빙되는) 큰 대역폭 시스템들을 위한 OFDM 구조를 포함한다. 다양한 실시예들은 부대역 처리로 복수의 수신기 구현을 허용하는 IG-OFDM을 사용하는 송신기 아키텍처, 수신기 서브 ADC 대역폭으로 정렬된 위치들에 배치된 가드/널 톤들을 갖는 송신기 아키텍처, 및 수신기의 서브 ADC 대역폭의 DC에 배치된 가드/널 톤들을 갖는 송신기 아키텍처를 포함한다. 다양한 개시된 실시예들은 가드/널 톤 분산으로 정렬된 대역폭을 갖는 서브 ADC들을 사용하는 저 전력 수신기 아키텍처, 및 가드/널 톤 분산으로 정렬된 대역폭을 갖는 복수의 서브 FFT 및 서브 ADC들을 사용하는 저 전력 수신기 아키텍처를 포함한다. 다양한 개시된 실시예들은 사용자들이 상이한 부대역들에 할당되고, 수신기가 전력을 절약하기 위해 다른 사용자들에 할당된 부대역들(예를 들어, 서브 VGA, 서브 ADC, 서브 FFT)을 끌 수 있는 OFDMA을 사용하는 시스템, 및 지원되는 서브 ADC 대역폭들 및 수신기에서 IG OFDM 모드 지원의 지식을 교환하기 위해 기능 IE를 사용하는 시스템을 포함한다. 또한, 개시된 실시예들은 패킷 기준으로 동적으로 IG OFDM 모드에서 수신기를 구성하기 위한 MAC 메시지, 및 심볼 기준으로 헤더와 페이로드 사이에 동적으로 IG OFDM 모드에서 수신기를 구성하기 위한 PHY 예약된 헤더 비트를 포함한다. 다양한 실시예들은 패킷 기준으로 수신기 요건들을 기반으로 하여 IG OFDM 가드 톤 위치, IG-OFDM및 일반적인 OFDM 동작을 위한 서비스 기간의 할당, 및 본 명세서에 개시된 바와 같이 IG-OFDM을 사용하여 구성할 수 있는 프론트-엔드를 갖는 하나의 서브 ADC 및 서브 FFT를 사용하는 낮은 대역폭 수신기 아키텍처에 대한 지원을 동적으로 프로그래밍할 수 있는 송신기를 포함한다.
다음의 문서 및 표준 설명들은 이로써 본 명세서에서 완전히 설명된 것처럼 본 발명에 통합된다.
[1] IEEE Std 802.11ad™-2012,"Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications - Amendment 3: Enhancements for Very High Throughput in the 60 GHz Band,"Dec. 2012
[2] IEEE Std 802.11ac™-2013,"-Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications--Amendment 4: Enhancements for Very High Throughput for Operation in Bands below 6 GHz,"Dec. 2013
[3] 3GPP, TR 36.808 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Carrier Aggregation; Base Station (BS) radio transmission and reception
[4] H. Zhang, S. Venkateswaran, U. Madhow, "Analog multitone with interference suppression: Relieving the ADC bottleneck for wideband 60 GHz systems," IEEE Global Communications Conference (Globecom), pp.2305- 2310, Dec. 2012
[5] Multi-band OFDM physical layer specification v1.5, see: http://www.wimedia.org/en/docs/10003r02WM_CRB-WiMedia_PHY_Spec_1.5.pdf
본 발명을 예시적인 실시예를 사용하여 기술하였지만, 다양한 변경예 및 수정예들이 당업자에게 제안될 수 있다. 본 발명은 첨부된 청구 범위들의 범위에 속하는 이러한 변경예 및 수정예들을 포함하도록 의도된다. 본 출원에서의 어떠한 설명도 임의의 특정 요소, 단계 또는 기능이 청구 범위에 포함되어야 하는 필수 요소임을 의미하는 것으로 읽혀져서는 안된다 즉, 특허 주제의 범위는 허용된 특허 청구 범위에 의해서만 정의된다. 또한, 이들 청구 범위의 어떤 것도 정확한 단어들 "~를 위한 수단" 또는 "~를 위한 단계"가 기능을 식별하는 분사 구문 다음에 특정 청구 범위에서 명시적으로 사용되지 않는 한 첨부된 청구 범위 또는 청구 요소들 중 어느 하나와 관련하여 35 U.S.C § 112(f)를 적용하도록 의도되지 않는다. 청구 범위 자체의 기능들에 의해 더 수정되고 향상되기 때문에, 청구 범위 내에서의 "메커니즘", "모듈", 장치", "유닛", "구성 요소", "요소", "부재", "장치", "기계", "시스템", "프로세서", 또는 "제어기"와 같은 용어들의 사용은 관련 기술 분야의 당업자에게 알려진 구조들을 의미하는 것으로 이해되고 의도되고, 35 U.S.C § 112(f)를 적용하기 위한 것이 아니다.

Claims (20)

  1. 무선 통신 시스템에서 적어도 하나의 사용자 단말(user equipment, UE)과 통신을 수행하는 장치에 있어서,
    적어도 하나의 제어기를 포함하는 송수신기를 포함하고, 상기 송수신기는,
    기준 신호를 전송하고;
    상기 적어도 하나의 사용자 단말 중 단말로부터, 상기 기준 신호에 응답하여, 전체 대역폭 내의 부대역들의 수 또는 각 부대역의 대역폭 중 적어도 하나를 포함하는 능력 정보를 수신하고;
    상기 단말의 능력 정보에 기반하여, 상기 적어도 하나의 사용자 단말 중 상기 단말에 대응되는 인터리브 가드 OFDM(IG-OFDM) 구조를 결정하고, 상기 단말에 대응되는 상기 IG-OFDM 구조는, 상기 단말에 의하여 독립적으로 디코딩될 수 있는 복수의 부대역들 및 상기 복수의 부대역들 사이에 배치되어 신호가 전송되지 않는 가드 톤들을 포함함; 및
    상기 단말에 대응되는 상기 IG-OFDM 구조에 따라 형성되는, 전송된 파형을 사용하여 상기 단말과 통신하고,
    상기 능력 정보는, 상기 IG-OFDM 구조에 대한 톤들의 비트맵을 사용하여 전송되고, 상기 비트맵은 상기 가드 톤들이 삽입되어야 하는 위치들을 지시하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치는, 제1 서비스 기간에는 상기 IG-OFDM 구조에 따라 상기 단말과 통신을 수행하고, 제2 서비스 기간에는 상기 적어도 하나의 사용자 단말 중 또 다른 단말과 IG-OFDM 구조를 사용하지 않고 통신을 수행하도록, IG-OFDM 모드와 비 IG-OFDM 모드 사이에서 동적으로 스위칭하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 단말의 능력 정보는, 상기 IG-OFDM 구조는 데이터 전송의 제1 부분에서 수신되고, 상기 데이터 전송의 제2 부분은 상기 IG-OFDM 구조에 따라 포맷되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 단말 중 제1 단말에 대응되는 제1 IG-OFDM 구조는, 상기 적어도 하나의 단말 중 제2 단말에 대응되는 제2 IG-OFDM 구조와 상이한 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 적어도 하나의 기지국과의 무선 통신을 수행하는 사용자 단말(user equipment, UE)에 있어서,
    송수신기를 포함하고, 상기 송수신기는,
    전체 대역폭 내의 부대역들의 수 또는 각 부대역의 대역폭 중 적어도 하나를 포함하는 능력 정보를 기지국으로 전송하고; 및
    상기 사용자 단말에 대응되는 인터리브 가드 OFDM(IG-OFDM) 구조에 따라 형성되는 수신된 파형을 사용하여 상기 기지국과 통신하며,
    상기 IG-OFDM 구조는, 상기 사용자 단말에서 독립적으로 디코딩이 가능한 복수의 부대역들 및 상기 복수의 부대역들 사이에 분산되어 신호를 전송하지 않는 가드톤들을 포함하고,
    상기 능력 정보는, 상기 IG-OFDM 구조에 대한 톤들의 비트맵을 사용하여 전송되고, 상기 비트맵은 상기 가드 톤들이 삽입되어야 하는 위치들을 지시하는 것을 특징으로 하는 사용자 단말.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 능력 정보는, 데이터 전송의 제1 부분에서 전송되고, 상기 데이터 전송의 제2 부분은 상기 IG-OFDM 구조에 따라 포맷되는 것을 특징으로 하는 사용자 단말.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 가드 톤들은 상기 복수의 부대역들을 독립적으로 필터링하기 위하여 이용되는 것을 특징으로 하는 사용자 단말.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 부대역 각각은, 상기 사용자 단말에 포함된, 별도의 가변 이득 증폭기(서브-VGA), 아날로그-디지털 컨버터(서브-ADC), 및 고속 푸리에 변환(서브-FFT) 프로세서에 의하여 독립적으로 처리되는 것을 특징으로 하는 사용자 단말.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 부대역은, 또 다른 사용자 단말에 대응되는 IG-OFDM 구조에 포함된 부대역들에 대한 처리 없이, 디코딩되는 것을 특징으로 하는 사용자 단말.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 부대역 중 제1 부대역의 데이터는, 상기 사용자 단말에 포함된 적어도 하나의 서브 아날로그-디지털 컨버터(서브 ADC)에 의하여 수신 및 처리되고,
    또 다른 사용자 단말의 제2 부대역에 대응되는, 상기 사용자 단말에 포함된 적어도 하나의 다른 sub-ADC 컨버터는, 턴오프 되는 것을 특징으로 하는 사용자 단말.
  12. 무선 통신 시스템에서 적어도 하나의 제어기를 포함하는 적어도 하나의 송수신기를 갖는 사용자 단말에 의한 무선 통신 방법으로서,
    전체 대역폭 내의 부대역들의 수 또는 각 부대역의 대역폭 중 적어도 하나를 포함하는 능력 정보를 기지국으로 전송하는 단계; 및
    상기 사용자 단말에 대응되는 인터리브 가드 OFDM(IG-OFDM) 구조에 따라 형성되는 수신된 파형을 사용하여 상기 기지국과 통신하는 단계를 포함하고,
    상기 IG-OFDM 구조는, 상기 사용자 단말에서 독립적으로 디코딩이 가능한 복수의 부대역들 및 상기 복수의 부대역들 사이에 분산되어 신호를 전송하지 않는 가드톤들을 포함하고,
    상기 능력 정보는, 상기 IG-OFDM 구조에 대한 톤들의 비트맵을 사용하여 전송되고, 상기 비트맵은 상기 가드 톤들이 삽입되어야 하는 위치들을 지시하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 삭제
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 가드 톤들은, 상기 복수의 부대역들을 독립적으로 필터링하기 위하여 이용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 사용자 단말에 포함된 적어도 하나의 서브 아날로그-디지털 컨버터(서브 ADC)를 사용하여, 상기 복수의 부대역들 중 제1 부대역의 데이터를 수신 및 처리하는 단계; 및
    또 다른 사용자 단말의 제2 부대역에 대응되는, 상기 사용자 단말에 포함된 적어도 하나의 다른 서브 아날로그-디지털 컨버터를 끄는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 능력 정보는, 데이터 전송의 제1 부분에서 전송되고, 상기 데이터 전송의 제2 부분은 상기 IG-OFDM 구조에 따라 포맷되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 삭제
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수의 부대역 각각을, 별도의 가변 이득 증폭기(서브 VGA), 아날로그-디지털 컨버터(서브 ADC), 및 고속 푸리에 변환(서브 FFT) 프로세서를 사용하여 독립적으로 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 삭제
  20. 제 12 항에 있어서, 상기 복수의 부대역 간의 간섭을 감소시키기 위해 상기 가드 톤들이 특정 위치들에서 OFDM 심볼 내에 분산되는 것을 특징으로 하는 방법.
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