KR102378790B1 - 다중 사용자 접속을 지원하는 통신시스템에서 신호를 송신하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

다중 사용자 접속을 지원하는 통신시스템에서 신호를 송신하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 개시는, 다중 사용자 접속을 지원하는 통신시스템에서 신호를 송신하는 방법에 있어서, 다중 사용자 신호 검출을 위한 모신호 성좌의 에너지와, 미리 결정된 첨두 전력 대 평균 전력비를 이용하여 적어도 하나의 새로운 신호 성좌를 생성하는 과정과, 상기 적어도 하나의 새로운 신호 성좌에 대응하는 심볼들로 구성된 코드북 관련 정보를 수신측으로 송신하는 과정과, 상기 코드북을 이용하여 상기 수신측으로 신호를 송신하는 과정을 포함한다.

Description

다중 사용자 접속을 지원하는 통신시스템에서 신호를 송신하기 위한 방법 및 장치{A METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING A SIGNAL IN A COMMUNICATON SYSTEM SUPPORTING MULTIPLE USERS ACCESS}
본 개시는 LTE(Long Term Evolution)와 같은 4G 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 제공될 5G 또는 pre-5G 통신 시스템에 관한 것이다.
4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE(Long Term Evolution) 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.
또한, 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.
이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및 SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
SCMA는 코드북 기반의 비직교 다중 접속 기술로서 다차원 성좌에 대응하는 심볼을 전송한다. 이러한 SCMA는 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)에 비해 수신측의 에러율이 낮은 반면, 송신측에서의 PAPR(peak-to-average ratio)이 높게 나타난다.
PAPR을 감소시키기 위해서 여러 방법들이 제안된 바 있으며, 대표적인 방법으로 clipping, companding, PTS(partial transmit sequence), SLM(selected mapping 등이 제시되었다. 그러나, 이러한 방법들은 OFDMA(orthogonal frequency division multiple access)를 기반으로 연구되어 왔으며, PAPR을 감소시키는 대신, 시스템의 복잡도를 증가시키거나 추가적인 정보의 전송을 요구하여 시스템에 부하를 가져오고, 또한, 신호를 왜곡시켜서 시스템의 성능을 저하시키는 단점들이 있다. 따라서, SCMA기반으로 발생하는 PAPR을 감소시킬 수 있는 방안이 요구된다.
본 개시는 SCMA를 이용하는 통신 시스템에서 PAPR을 감소시키는 방안 및 장치를 제안한다.
본 개시의 실시 예에 따른 방법은; 다중 사용자 접속을 지원하는 통신시스템에서 신호를 송신하는 방법에 있어서, 다중 사용자 신호 검출을 위한 모신호 성좌의 에너지와, 미리 결정된 첨두 전력 대 평균 전력비를 이용하여 적어도 하나의 새로운 신호 성좌를 생성하는 과정과, 상기 적어도 하나의 새로운 신호 성좌에 대응하는 심볼들로 구성된 코드북 관련 정보를 수신측으로 송신하는 과정과, 상기 코드북을 이용하여 상기 수신측으로 신호를 송신하는 과정을 포함한다.
본 개시의 실시 예에 따른 장치는; 다중 사용자 접속을 지원하는 통신시스템에서 신호를 송신하는 장치에 있어서, 다중 사용자 신호 검출을 위한 모신호 성좌의 에너지와, 미리 결정된 첨두 전력 대 평균 전력비를 이용하여 적어도 하나의 새로운 신호 성좌를 생성하는 제어부와, 상기 제어부의 지시에 따라 상기 적어도 하나의 새로운 신호 성좌에 대응하는 심볼들로 구성된 코드북 관련 정보를 수신측으로 송신하고, 상기 코드북을 이용하여 상기 수신측으로 신호를 송신하는 송수신부를 포함한다.
본 개시는, SCMA 기반 모신호 성좌의 에너지를 유지하면서 미리 결정된 PAPR 값을 만족하는 신호 성좌들에 대응하는 심볼들로 구성된 코드북을 설계하고, 이를 이용하여 통신함에 따라 기존의 신호 처리 과정을 이용하면서 PAPR의 성능을 개선할 수 있다.
도 1은 일반적인 SCMA에서 사용하는 다차원 신호 성좌의 일 예를 나타낸 도면;
도 2는 일반적인 SCMA 기반 통신 시스템에서 송신측의 송신 동작 흐름도의 일 예;
도 3은 본 개시의 실시 예에 따른 송신측의 동작 흐름도의 일 예;
도 4는 본 개시의 실시 예에 따른 objective 함수 및 constraint 함수의 일 예를 나타낸 도면의 일 예;
도 5는 본 개시의 실시 예에 따른 최적화된 objective 함수 및 constraint 함수의 일 예를 나타낸 도면의 일 예;
도 6은 도 5의 실시 예에 따른 최적화된 모신호 성좌들의 일 예;
도 7은 본 개시의 실시 예에 따라 획득한 최적의 인 경우, 새로운 모신호 성좌의 일 예를 나타낸 도면,
도 8은 본 개시의 실시 예에 따른 송신측의 블록도의 일 예,
도 9a,b는 본 개시의 실시 예에 따른 새로운 모신호 성좌 기반 SCMA 코드북을 사용하여 통신 시 나타내는 PAPR 성능 그래프의 일 예.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 도면상에 표시된 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호로 나타내었으며, 다음에서 본 개시를 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 개시에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 본 개시는 다중 사용자 접속을 지원하는 이동 통신 시스템에서 신호를 전송하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
다중 사용자 접속 기술 중 대표적인 기술인 SCMA(sparse code multiple access)는 기존의 TDMA(time division multiple access) 또는 FDMA(frequency division multiple access)와 유사하게 사용자 별로 시간 또는 주파수를 분할하여 할당한다.
FDMA 기술 중 하나인 OFDMA(orthogonal frequency division multiple access)는 주파수 대역을 직교적으로 분할하여 각 사용자에게 할당하기 때문에, 이론상 사용자 신호들 사이에 간섭이 존재하지 않는다.
이와 비교하여, SCMA는 전파 자원인 시간 또는 주파수를 일부분 공유하여 사용하기 때문에, 달리 사용자들의 신호들이 서로 중첩되어 간섭이 존재하게 된다. 그러므로, SCMA 기반 통신 시스템에서는 수신측에서 다중 사용자의 신호들이 중첩될 수 있기 때문에, 중첩된 다중 사용자들의 신호들로부터 각 사용자의 신호를 검출해야 하며, 이를 위해 일 예로, MPA(massage passing algorithm) 검출기를 이용할 수 있다.
또한, SCMA를 적용할 경우, 통신 시스템에서 송신측은 다차원 신호 성좌를 기반으로 하는 코드북을 이용하여 신호를 전송하게 된다.
일반적인 이동 통신 시스템에서 송신측은 신호 전송 시 변조기에게 입력된 비트 스트림을 변조하여 생성한 변조 심볼을 출력한다. 예를 들어, M차 변조를 수행하는 변조기를 가정하면, 상기 변조기는 M 비트 단위로 비트 스트림(bit stream)을 입력 받아, 2M 의 변조 심볼들 중 하나의 심볼을 출력할 수 있다. 이 경우, 상기 출력된 심볼은 미리 정해진 M 비트들로 구성된 패턴에 맵핑될 수 있다. 그러면, 출력된 심볼은 단일 신호 성좌 상의 2M의 포인트들 중 하나의 포인트에 대응할 것이다. 이와 비교하여, 송신측이 다차원 신호 성좌의 일 예로, 차원 신호 성좌를 이용하는 경우를 가정하면, M차 변조를 수행하는 상기 변조기는 마찬가지로, M 비트들을 입력받아 N개의 심볼들을 출력하게 된다.
도 1은 일반적인 SCMA에서 사용하는 다차원 신호 성좌의 일 예를 나타낸 도면이다. 설명의 편의상, 도 1에서는 4개의 심볼들을 2차원 신호 성좌에서 나타내는 경우를 일 예로서 설명한다. 하지만, 본 개시는 2차원 이상의 신호 성좌 및 4개 외의 다른 개수의 심볼들을 나타내는 경우로의 확장이 가능하다.
도 1을 참조하면, 일 예로, 2차원 신호 성좌에서 동일한 도형 모양 즉, ■, ◆, ●, ▲각각에 대응하는 한 쌍의 포인트들(points)을 모신호 성좌 심볼이라 칭하기로 한다. 예를 들어, ■에 대응하는 2개의 포인트들로 구성된 모신호 성좌 심볼
Figure 112015074879858-pat00001
을 하나의 벡터라고 가정하면, 상기 벡터를 구성하는 성분들의 크기 합인 L1-norm은 (
Figure 112015074879858-pat00002
)와 같이 나타내어진다.
도 2는 일반적인 SCMA 기반 통신 시스템에서 송신측의 송신 동작 흐름도의 일 예이다.
도 2를 참조하면, 200단계에서 송신측은, 설명의 편의상, 도 1과 같이 총 4개의 2차원 모신호 성좌들을 설계한 경우를 가정하자. 그리고, 202단계에서 송신측은, 상기 설계한 모신호 성좌들 각각에 대응하는 모신호 심볼을 부호화하여 출력될 수 있는 SCMA 부호어들의 집합인 SCMA 코드북을 구성한다. 구체적인 예로, 변조 차수가 M이고, N차원 신호 성좌를 모신호 성좌로 설계한 경우를 가정하면, 송신측은, 길이 K(>N)의 SCMA 부호어를 생성하게 된다. 이 경우, 송신측의 SCMA 부호기는 M 비트들(bits)을 입력받아 N개의 신호 성좌 각각에서 선택한 하나씩 포인트로 구성된 총 N개의 포인트들을 길이 K의 SCMA 부호어에 대응하는 총 비트들을 N개의 비트들에 할당하고, 나머지 K-N개의 비트들에는 모두 ‘0’을 할당한다. 즉, SCMA 부호어는 N개의 복소수 값과 K-N개의 0을 갖는 행 벡터로 표현된다. 결과적으로, 일반적인 변조 방식에서 하나의 스칼라 값이 출력되는 것과 달리, SCMA 부호기에서는 길이 K의 벡터가 출력된다. 그리고, 설계된 모신호 성좌의 특성을 유지하면서 복수개의 다른 신호 성좌들을 생성하기 위해서, 임의의 모신호 성좌를 기준으로 치환(permutation), 위상 로테이션(phase rotation), 켤레화(conjugation) 등을 이용한다. 204단계에서 송신측은 상기 SCMA 코드북 관련 정보를 각 수신측에게 전송한다. 이후, 상기 송신측은 상기 SCMA 코드북을 기반으로 출력된 신호들을 각 수신측에게 전송한다.
SCMA 기반 통신 시스템에서 도 1에 도시한 바와 같이, 기존의 모신호 성좌들을 이용할 경우, 송신측이 전송하는 신호들의 PAPR이 OFDM 신호보다도 높게 된다.
그러므로, 이하, 본 개시의 실시 예에서는 SCMA 기반 통신 시스템에서 송신측의 PAPR 특성을 감소시킬 수 있는 방안을 제안한다. 구체적으로, 본 개시의 실시 예에 따른 모신호 성좌의 설계 방법은, PAPR을 개선하기 위한 최적화 문제를 정의하고, 이를 통해서 새로운 모신호 성좌를 획득하는 방식으로 구성된다. 구체적으로, 본 개시의 실시 예에 따른 모신호 성좌를 설계하기 위해서 스케일링 팩터를 반영하여 최적화 문제를 변형한다. 변형된 최적화 문제는 objective 함수 하나와 constraint 하나로 구성이 되며, constraint를 만족시키는 objective 함수의 최적값과 최적화된 스케일링 팩터를 획득함으로써 새로운 모신호 성좌가 설계될 수 있다. 또한, 상기 최적화 문제를 변형하여 constraint를 만족시키는 임의의 objective 함수 값과 스케일링 팩터에 대한 사이의 관계를 제안한다. 이하, 본 개시의 실시 예는 예를 들어, 사물인터넷 (IoT: Internet of Things) 환경의 M2M(machine to machine) 통신에 적용 가능하다.
도 3은 본 개시의 실시 예에 따른 송신측의 동작 흐름도의 일 예이다.
도 3을 참조하면, 본 개시의 실시 예에서는 300단계에서 송신측이 PAPR을 감소시키기 위한 새로운 모신호 성좌들을 설계한다. 다수의 부반송파들을 사용하는 통신 시스템을 가정하면, PAPR은 부반송파 신호들의 위상이 일치하거나 중첩된 부반송파 신호들의 크기가 클 경우 높은 PAPR이 발생하게 된다.
그러므로, 본 개시의 실시 예에서는, 상기한 PAPR의 특성을 이용하여 다음과 같은 새로운 신호 성좌를 계산한다. 여기서, 새로운 신호 성좌 심볼(
Figure 112015074879858-pat00003
)은, 예를 들어, 도 1의 모신호 성좌 심볼(
Figure 112015074879858-pat00004
) (이하, ‘기존의 모신호 성좌 심볼’이라 칭함)의 에너지를 유지하면서, 각 성분의 크기의 합 즉,(
Figure 112015074879858-pat00005
) 의 L1-norm으로 정의되는 objective 함수의 최소값을 만족하는 최적화 심볼을 이용하여 획득된다. 본 개시의 실시 예에서 상기 최적화 심볼
Figure 112015074879858-pat00006
은 하기 <수학식 1>을 이용하여 획득할 수 있다.
Figure 112015074879858-pat00007
그리고, 상기 새로운 모신호 성좌 (
Figure 112015074879858-pat00008
)의 값을 획득하기 위해서, 상기 <수학식 1>에 스케일링 팩터
Figure 112015074879858-pat00009
를 반영하여 본 개시의 실시 예에 따른 최적화 문제를 하기 <수학식 2>와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112015074879858-pat00010
상기 스케일링 팩터 (a,b)는 기존의 모신호 성좌(
Figure 112015074879858-pat00011
)와 새로운 모신호 성좌 (
Figure 112015074879858-pat00012
) 사이에 관계식
Figure 112015074879858-pat00013
을 이용하여 정의된다. 본 개시의 실시 예에 따른 최적화 문제는 스케일링 팩터 (a,b)에 의한 constraint를 만족하면서, objective 함수를 최소화하는 (a,b)를 구하는 문제로 구체화될 수 있다.
도 4는 본 개시의 실시 예에 따른 objective 함수 및 constraint 함수의 일 예를 나타낸 도면의 일 예이다.
도 4를 참조하면, 일 예로, (a,b)를 변수라 가정하면, 상기 objective 함수 및 constraint는 각각 변수 (a,b)에 대응하는 좌표상에 나타내어질 수 있다. 즉, objective 함수는
Figure 112015074879858-pat00014
에 대응하는 직선의 방정식(402)으로 나타내어지고, 상기 constraint는
Figure 112015074879858-pat00015
에 대응하는 타원의 방정식(400)으로 나타내어진다. 여기서, 상기 스케일링 팩터의 최적화값인 최적화 변수 (a,b)opt는 상기 방정식들의 교점들(404a,b) 중 K가 최소값을 갖도록 하는 변수 (a,b)값으로부터 획득될 수 있다. 따라서, 본 개시의 실시 예에서는, k 값을 변화시키면서 (a.b)opt 과, 상기 최적화 변수값에 매핑하는
Figure 112015074879858-pat00016
즉, 최적화된 모신호 심볼을 구할 수 있다.
도 5는 본 개시의 실시 예에 따른 최적화된 objective 함수 및 constraint 함수의 일 예를 나타낸 도면의 일 예이다.
도 5를 참조하면, 최적화 변수(a.b)opt를 획득하기 위해서, 도 4의 직선 방정식에서 k값을 변경하는 경우, a축과 b축 상에서 나타내어진
Figure 112015074879858-pat00017
에 대응하는 직선(500)이
Figure 112015074879858-pat00018
에 대응하는 타원(502)의 장축 및 단축 각각과의 교점들 즉,
Figure 112015074879858-pat00019
(504a)와
Figure 112015074879858-pat00020
(504b)과 만날 경우, k값은 최소값을 갖고, 변수 (a,b)는 최적화 변수 (a.b)opt에 대응한다. k의 최소값과 최적화 변수 (a.b)opt 및
Figure 112015074879858-pat00021
는 각각 하기 <수학식 3>과 같이 나타내어진다.
Figure 112015074879858-pat00022
도 6은 도 5의 실시 예에 따른 최적화된 모신호 성좌들의 일 예를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 도 1의 모신호 성좌들 중 z2 를 포함하는 신호 성좌의 모든 포인트들은 ‘0’(600)으로 겹쳐져 나타난다. 즉, k의 최소값을 만족할 경우, 기존의 모신호 성좌들의 차원과 동일한 차원을 갖는 새로운 모신호 성좌들을 획득하기 어렵다. 따라서, 다차원 모신호 성좌들을 지원하는 SCMA 성능의 열화가 발생하게 된다.
한편, 직선 방정식
Figure 112015074879858-pat00023
가 타원 방정식
Figure 112015074879858-pat00024
의 접선일 경우, k는 최대값을 가진다. 이때, k와 (a,b), (
Figure 112015074879858-pat00025
)는 하기 <수학식 5>와 같이 나타내어질 수 있다.
Figure 112015074879858-pat00026
상기 k가 최대값을 가질 경우, 해당하는 모신호 성좌의 PAPR은 최대값을 갖게 된다.
그러므로, 본 개시의 실시 예에서는 기존의 모신호 성좌 심볼
Figure 112015074879858-pat00027
에 대해서, SCMA 성능 열화를 감소시키면서 PAPR이 낮아질 수 있는 최적의 k값을 선택하기 위해서 PAPR 성능이 가장 나쁜 k가 최대값을 갖는 경우와, PAPR 성능이 가장 좋지만 SCMA 성능의 열화가 발생할 수 있는 k가 최소값을 갖는 경우 사이에서 최적의 k0 값을 결정해야 한다. 즉, k=k0
Figure 112015074879858-pat00028
를 만족하는 스케일링 팩터 (a,b) 및 (
Figure 112015074879858-pat00029
)를 하기 <수학식 4>와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112015074879858-pat00030
구체적인 예로, 본 개시의 실시 예에 따라 획득한 최적의 k=1.2인 경우를 가정하면, 새로운 모신호 성좌는 도 7과 같이 나타내어질 수 있다. 도 7을 참조하면, 최적화된 모신호 성좌들 각각을 구성하는 포인트 쌍들 모두 하나의 포인트가 ‘0’에 가까운 값으로 나타내어진 것으로 볼 수 있다. 결과적으로 각 쌍의 포인트들의 크기의 합이 작아지므로, 해당 신호 성좌의 PAPR이 상대적으로 낮아질 것이다.
그리고, 302단계에서 송신측은 상기한 바와 같이 획득된 최적화된 모신호 성좌들을 새로운 모신호 성좌들로 결정한다.
한편, 본 개시의 실시 예에 따라 송신측은 상기 결정된 새로운 모신호 성좌들을 부호화하여 출력될 수 있는 SCMA 부호어들의 집합으로 구성된 SCMA 코드북을 구성한다. 그리고, 304단계에서 상기 송신측은 상기 SCMA 코드북 관련 정보를 수신측에게 전달한다. 이후, 송신측은 수신측과 상기 SCMA 코드북을 기반으로 통신함에 따라 PAPR이 감소된 신호를 송수신할 수 있다. 실시 예에 따라 본 개시의 실시 예에 따른 SCMA 코드북은, 다수의 사용자들을 지원하기 위해서 다수 개로 운용될 수 있다. 이 경우, 각 사용자 마다 고유의 코드북을 할당하여 다수의 사용자들을 구분할 수 있어야 한다. 구체적으로, 본 개시의 실시 예를 통해서 설계된 새로운 모신호 성좌를 이용해서, 기지국이 지원해야 하는 다중 사용자들의 수가 결정되면, 앞서 설명한 치환, 위상 로테이션, 켤레화(conjugation) 등의 연산을 통해서 다중 사용자들의 수에 대응하는 고유의 코드북을 생성하고, 각 사용자들에게 해당 코드북을 할당함으로써 다수의 다중 사용자들을 지원할 수 있다. 한편, 다수의 사용자들은 본 개시의 실시 예에 따라 설계된 코드북을 할당 받은 후에 기지국과 통신을 수행한다. 이때, 각 사용자가 이용하는 코드북은 채널 환경에 영향을 받게 된다. 기지국과 사용자 단말 사이에 통신을 수행할 때 채널 환경에 좋을 경우, 즉 채널 이득(gain)이 크면 변조 차수를 높여서 하기 위해서 높은 데이터 전송율로 한번에 많은 데이터를 전송할 수 있다. 반면에, 채널 이득이 작으면 변조 차수를 낮춰서 데이터 전송율은 낮지만 채널 환경에 나쁘더라도 높은 신뢰도를 갖는 데이터를 전송할 수 있다. 이에 따라, 다수의 사용자와 기지국 사이에 통신 시 채널 환경이 변화하게 되므로, 기지국은 변화하는 채널 환경을 반영할 수 있도록 미리 설계된 코드북을 채널 이득에 따라 각 사용자 단말에 적합한 변조 차수의 코드북을 할당한다. 이로써, 본 개시의 실시 예에서는 최적의 데이터 전송율을 달성함으로써 효율적으로 데이터를 전송할 수 있다.
도 8은 본 개시의 실시 예에 따른 송신측의 블록도의 일 예이다.
도 8을 참조하면, 일 예로, 송신측(800)은 제어부(802), 송수신부(804), 저장부(806) 및 신호 성좌 설계부(808)를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 송신측의 구성은 일 예로서 도시한 것일 뿐, 사업자의 의도나 실시 예들에 따라 하나의 유닛이 세부 유닛들로 분할되거나, 적어도 하나의 유닛이 다른 유닛들과 통합될 수도 있다.
제어부(802)의 지시에 따라 상기 신호 성좌 설계부(808)는 상기 저장부(806)에 저장되어 있는 모신호 성좌들에 대응하는 새로운 모신호 성좌들을 획득한다. 그러면, 상기 제어부(802)는 상기 새로운 모신호 성좌들을 기반으로 코드북을 구성하고, 상기 저장부(806)에 저장한다. 그리고, 상기 송수신부(804)를 통해서 상기 코드북 관련 정보가 수신측에 전달되도록 제어한다. 그러면, 상기 송수신부(804)는 상기 코드북 관련 정보를 전송한다.
도 9a,b는 본 개시의 실시 예에 따른 새로운 모신호 성좌 기반 SCMA 코드북을 사용하여 통신 시 나타내는 PAPR 성능 그래프의 일 예이다. 설명의 편의상, 도 9a에서는 이동 통신 시스템 표준의 일 예로, LTE(Long Term Evolution) 표준의 자원 블록(RB: resource block) 구조를 이용하고, 상기 이동 통신 시스템이 사용하는 부반송파들의 총 개수가 2048개이고, OFDM 기반의 SCMA 시스템은 24개의 RBs를 이용하고, OFDMA는 24개의 RBs를 동일하게 이용하는 경우를 가정하자. 그리고, 도 9b에서는 도 9a와 동일한 환경에서 OFDMA가 동일한 변조 심볼을 전송하기 위해서 6개의 RBs를 이용하는 경우를 차이점으로 갖는 경우를 가정하자.
도 9a,b를 참조하면, 일반적인 SCMA 코드북을 이용하여 송신(902a,b)한 경우, OFDMA를 이용하여 송신(900a,b)한 경우에 비해 PAPR 성능이 높게 나타내어짐을 볼 수 있다. 반면, 본 개시의 실시 예에 따라 설계된 SCMA 코드북을 이용하여 송신(904a,b)한 경우의 PAPR 성능이 일반적인 SCMA 코드북을 이용(902a,b)한 경우 에 비해 낮아졌음을 볼 수 있다. 그리고, OFDMA가 동일하게 24개의 RBs를 이용할 경우, k0 값에 따라서 OFDM기반의 SCMA의 PAPR 성능이 OFDMA의 PAPR 성능 보다 더 우수한 경우가 발생하며, OFDMA가 동일하게 6개의 RBs를 이용할 경우, OFDMA기반의 SCMA의 PAPR 성능은 PAPR 최소화 관점에서 최적화된 k값(도 9a,b의 경우 1.0에 대응함)을 가질 때, OFDMA의 PAPR 성능(900a,b)에 가까운 값을 나타내고 있음을 보여준다.
한편 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 개시의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허 청구의 범위뿐만 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (14)

  1. 송신 장치에 의해, 다중 사용자 접속을 지원하는 통신시스템에서 신호를 송신하는 방법에 있어서,
    SCMA(sparse code multiple access) 전송을 위한 적어도 두 개의 신호 성좌(constellation)들에 기초하여 구성된 코드북을 나타내는 정보를 수신 장치로 송신하는 과정과,
    상기 코드북에 기초하여 신호들을 상기 수신 장치로 송신하는 과정을 포함하고,
    상기 적어도 두 개의 신호 성좌들은 모신호(mother signal) 성좌에 스케일링 팩터(scaling factor) 를 적용함으로써 생성되고,
    상기 스케일링 팩터는 상기 모신호 성좌의 심볼들의 에너지 값들과 상기 모신호 성좌의 심볼들의 크기들에 기초하여 생성되는,
    방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 신호 성좌들은,
    상기 모신호 성좌의 제1 심볼의 에너지 값이 상기 적어도 두 개의 신호 성좌들 중 상기 제1 심볼에 대응되는 적어도 두 개의 심볼들의 에너지 값들의 합과 동일하도록 생성되는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 신호 성좌들은,
    상기 적어도 두 개의 신호 성좌들 중 상기 모신호 성좌의 제1 심볼에 대응되는 적어도 두 개의 심볼들의 크기들의 합이, 미리 정해지는 범위의 값이 되도록 생성되는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스케일링 팩터는 상기 제1 심볼에 대응되는 적어도 두 개의 심볼들의 에너지 값들의 합과 상기 크기들의 합을 기초로 생성되는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 신호 성좌들은 상기 송신 장치에 의해 생성되고,
    상기 적어도 두 개의 신호 성좌들의 생성은 치환 (permutation), 위상 로테이션(phase rotation), 켤레화 (conjugation) 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스케일링 팩터 및 상기 적어도 두 개의 신호 성좌들은 상기 송신 장치에 의해 생성되고,
    상기 스케일링 팩터가 생성되는 것은,
    상기 모신호 성좌의 제1 심볼의 에너지 값이, 상기 적어도 두 개의 신호 성좌들 중 상기 제1 심볼에 대응되는 적어도 두 개의 심볼들의 에너지 값들의 합과 동일하고, 상기 적어도 두 개의 신호 성좌들 중 상기 제1 심볼에 대응되는 적어도 두 개의 심볼들의 크기들의 합이, 미리 정해지는 범위의 값이 되도록 상기 적어도 두 개의 신호 성좌들과 상기 모신호 성좌 간의 관계를 정의하는 상기 스케일링 팩터를 생성하는 과정을 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 적어도 두 개의 신호 성좌들을 기초로로 생성될 수 있는 SCMA 부호어들의 집합을 포함하는 상기 코드북을 구성하는 과정을 더 포함하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 구성된 코드북에 대한 정보를 상기 수신 장치로 송신하는 과정을 더 포함하는 방법.
  8. 다중 사용자 접속을 지원하는 통신시스템에서 신호를 송신하는 장치에 있어서,
    송수신기; 및
    상기 송수신기와 연결된 제어기를 포함하고,
    상기 제어기는,
    SCMA(sparse code multiple access) 전송을 위한 적어도 두 개의 신호 성좌(constellation)들에 기초하여 구성된 코드북을 나타내는 정보를 수신 장치로 송신하고,
    상기 코드북에 기초하여 신호들을 상기 수신 장치로 송신하도록 구성되고,
    상기 적어도 두 개의 신호 성좌들은 모신호(mother signal) 성좌에 스케일링 팩터(scaling factor) 를 적용함으로써 생성되고,
    상기 스케일링 팩터는 상기 모신호 성좌의 심볼들의 에너지 값들과 상기 모신호 성좌의 심볼들의 크기들에 기초하여 생성되는,
    장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 신호 성좌들은,
    상기 모신호 성좌의 제1 심볼의 에너지 값이 상기 적어도 두 개의 신호 성좌들 중 상기 제1 심볼에 대응되는 적어도 두 개의 심볼들의 에너지 값들의 합과 동일하도록 생성되는 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 신호 성좌들은,
    상기 적어도 두 개의 신호 성좌들 중 상기 모신호 성좌의 제1 심볼에 대응되는 적어도 두 개의 심볼들의 크기들의 합이, 미리 정해지는 범위의 값이 되도록 생성되는 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 스케일링 팩터는 상기 제1 심볼에 대응되는 적어도 두 개의 심볼들의 에너지 값들의 합과 상기 크기들의 합을 기초로 생성되는 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 적어도 두 개의 신호 성좌들을 생성하도록 구성되고,
    상기 적어도 두 개의 신호 성좌들의 생성은 치환 (permutation), 위상 로테이션(phase rotation), 켤레화 (conjugation) 중 적어도 하나를 포함하는 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 스케일링 팩터 및 상기 적어도 두 개의 신호 성좌들을 생성하고,
    상기 모신호 성좌의 제1 심볼의 에너지 값이, 상기 적어도 두 개의 신호 성좌들 중 상기 제1 심볼에 대응되는 적어도 두 개의 심볼들의 에너지 값들의 합과 동일하고, 상기 적어도 두 개의 신호 성좌들 중 상기 제1 심볼에 대응되는 적어도 두 개의 심볼들의 크기들의 합이, 미리 정해지는 범위의 값이 되도록 상기 적어도 두 개의 신호 성좌들과 상기 모신호 성좌 간의 관계를 정의하는 상기 스케일링 팩터를 생성하고,
    상기 적어도 두 개의 신호 성좌들을 기초로로 생성될 수 있는 SCMA 부호어들의 집합을 포함하는 상기 코드북을 구성하도록 구성되는 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 구성된 코드북에 대한 정보를 상기 수신 장치로 송신하는 장치.
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