KR102583965B1 - 무선 통신 시스템에서 물리 계층 보안 통신을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 물리 계층 보안 통신을 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법이 개시된다. 상기 단말의 동작 방법은, 상향링크 데이터 신호의 크기를 지시하는 상향링크 트래픽 정보를 기지국으로 전송하는 단계; 상기 상향링크 트래픽 정보에 기초하여 생성된 재밍 메시지를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계; 상기 재밍 메시지에 기초하여 상기 상향링크 데이터 신호 및 상향링크 재밍 신호를 포함하는 상향링크 전송 신호를 생성하는 단계; 및 상기 상향링크 전송 신호를 상기 기지국으로 전송하는 단계;를 포함한다.

Description

무선 통신 시스템에서 물리 계층 보안 통신을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PHYSICAL LAYER SECURITY COMMUNICATION IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 물리 계층 보안 통신을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
물리 계층 보안 통신은 무선 채널의 물리적 특성을 이용해 물리 계층에서 신호의 도청을 원천적으로 봉쇄하는 보안 통신 기술을 의미한다.
예를 들어, 송신기는 도청자가 데이터 신호를 도청할 수 없도록 데이터 신호에 오버헤드(overhead) 또는 리던던시(redundancy) 신호를 추가할 수 있다. 이때, 데이터 신호를 전송할 수 있는 무선 자원은 한정되어 있기 때문에, 보안을 위한 오버헤드 또는 리던던시 신호가 추가될 경우, 데이터 신호를 전송할 수 있는 자원은 감소할 수 있다. 무선 통신 시스템에서 송신기로부터 전송되는 송신 신호 및 수신기가 수신하는 수신 신호 모두에 대한 도청을 방지하기 위해서는, 상당한 양의 오버헤드가 발생할 수 있다. 이로 인해, 데이터 전송률이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 IFD(In-band Full Duplex) 방식을 지원하는 무선 통신 시스템에서 동일대역에서 동시에 송수신되는 송신 신호 및 수신 신호를 재밍 신호로 활용하는 단말 및 기지국의 동작 방법을 제공하는 것이다.
또한, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 동일대역에서 동시에 송수신되는 송신 신호 및 수신 신호의 트래픽의 비대칭성을 이용하여 사용되지 않는 자원을 이용하여 재밍 신호를 생성하는 단말 및 기지국의 동작 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법을 개시한다. 상기 단말의 동작 방법은, 상향링크 데이터 신호의 크기를 지시하는 상향링크 트래픽 정보를 기지국으로 전송하는 단계; 상기 상향링크 트래픽 정보에 기초하여 생성된 재밍 메시지를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계; 상기 재밍 메시지에 기초하여 상기 상향링크 데이터 신호 및 상향링크 재밍 신호를 포함하는 상향링크 전송 신호를 생성하는 단계; 및 상기 상향링크 전송 신호를 상기 기지국으로 전송하는 단계;를 포함한다. 상기 재밍 메시지는 상기 상향링크 재밍 신호의 패턴을 지시할 수 있다. 상기 상향링크 전송 신호는 상기 기지국의 하향링크 전송 신호가 수신되는 주파수 대역과 동일한 주파수 대역을 통해 전송될 수 있다. 상기 상향링크 재밍 신호는 상기 주파수 대역에서 상기 상향링크 데이터 신호에 의해 점유되는 자원을 제외한 나머지 자원을 통해 전송될 수 있다.
상기 상향링크 재밍 신호는 상기 재밍 메시지가 지시하는 상기 패턴에 따라 시간 영역 및 주파수 영역 중 적어도 하나의 영역에서 상기 상향링크 데이터 신호와 혼합된 후 상기 주파수 대역에서 전송될 수 있다.
상기 나머지 자원의 크기는 상기 주파수 대역에서 상기 하향링크 데이터 신호가 점유하는 자원의 크기와 상기 상향링크 데이터 신호가 점유하는 자원의 크기의 차일 수 있다.
상기 하향링크 재밍 신호는 상기 재밍 메시지가 지시하는 상기 패턴에 따라 하향링크 데이터 신호와 혼합될 수 있다. 상기 하향링크 재밍 신호는 상기 주파수 대역에서 상기 하향링크 데이터 신호에 의해 점유되는 자원을 제외한 나머지 자원을 통해 전송될 수 있다. 상기 하향링크 전송 신호 중 상기 하향링크 재밍 신호는 상기 재밍 메시지가 지시하는 상기 패턴에 따라 제거될 수 있다.
상기 상향링크 트래픽 정보는 상기 기지국으로 전송되는 RRC(radio resource control) 메시지에 포함될 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법을 개시한다. 상기 기지국의 동작 방법은, 단말로부터 상향링크 데이터 신호의 크기를 지시하는 상향링크 트래픽 정보를 수신하는 단계; 상기 상향링크 트래픽 정보에 기초하여 상향링크 재밍 신호의 패턴을 지시하는 재밍 메시지를 생성하는 단계; 상기 재밍 메시지를 상기 단말로 전송하는 단계; 상기 단말로부터 상기 재밍 메시지에 기초하여 생성된 상기 상향링크 재밍 신호를 포함하는 상향링크 전송 신호를 수신하는 단계; 및 상기 상향링크 전송 신호가 수신되는 주파수 대역과 동일한 주파수 대역을 통해 상기 단말로 하향링크 전송 신호를 전송하는 단계;를 포함한다. 상기 상향링크 재밍 신호는 상기 주파수 대역에서 상기 상향링크 데이터 신호에 의해 점유되는 자원을 제외한 나머지 자원을 통해 수신될 수 있다.
상기 상향링크 재밍 신호는 상기 재밍 메시지가 지시하는 상기 패턴에 따라 시간 영역 및 주파수 영역 중 적어도 하나의 영역에서 상기 상향링크 데이터 신호와 혼합된 후 상기 주파수 대역을 통해 전송될 수 있다.
상기 나머지 자원의 크기는 상기 주파수 대역에서 상기 하향링크 데이터 신호가 점유하는 자원의 크기와 상기 상향링크 데이터 신호가 점유하는 자원의 크기의 차일 수 있다.
상기 상향링크 전송 신호 중 상기 상향링크 재밍 신호는 상기 재밍 메시지가 지시하는 상기 패턴에 따라 제거될 수 있다.
상기 상향링크 트래픽 정보는 상기 단말로부터 수신되는 RRC 메시지에 포함될 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법을 개시한다. 상기 기지국의 동작 방법은, 제1 단말로부터 상향링크 데이터 신호의 크기를 지시하는 상향링크 트래픽 정보를 수신하는 단계; 상기 상향링크 데이터 신호의 크기에 기초하여 상향링크 재밍 신호의 패턴을 지시하는 상향링크 재밍 메시지를 생성하는 단계; 상기 상향링크 데이터 신호의 크기 및 제2 단말로 전송하기 위한 하향링크 데이터 신호의 크기에 기초하여 하향링크 재밍 신호의 패턴을 지시하는 하향링크 재밍 메시지를 생성하는 단계; 상기 상향링크 재밍 메시지를 상기 제1 단말로 전송하는 단계; 상기 하향링크 재밍 메시지를 상기 제2 단말로 전송하는 단계; 상기 제1 단말로부터 상기 상향링크 재밍 메시지에 기초하여 생성된 상기 상향링크 재밍 신호를 포함하는 상향링크 전송 신호를 수신하는 단계; 및 상기 제2 단말로 상기 하향링크 재밍 메시지에 기초하여 생성된 상기 하향링크 재밍 신호를 포함하는 하향링크 전송 신호를 전송하는 단계;를 포함한다.
상기 하향링크 전송 신호는 상기 상향링크 전송 신호가 수신되는 주파수 대역과 동일한 주파수 대역을 통해 전송될 수 있다.
상기 하향링크 재밍 신호는 상기 하향링크 전송 신호가 전송되는 주파수 대역에서 상기 하향링크 데이터 신호에 의해 점유되는 자원을 제외한 나머지 자원을 통해 전송될 수 있다.
상기 상향링크 재밍 신호는 상기 상향링크 전송 신호가 전송되는 주파수 대역에서 상기 상향링크 데이터 신호에 의해 점유되는 자원을 제외한 나머지 자원을 통해 전송될 수 있다.
상기 하향링크 재밍 신호는 상기 하향링크 재밍 메시지가 지시하는 상기 패턴에 따라 시간 영역 및 주파수 영역 중 적어도 하나의 영역에서 상기 하향링크 데이터 신호와 혼합된 후 상기 주파수 대역을 통해 전송될 수 있다.
상기 상향링크 재밍 신호는 상기 상향링크 재밍 메시지가 지시하는 상기 패턴에 따라 시간 영역 및 주파수 영역 중 적어도 하나의 영역에서 상기 상향링크 데이터 신호와 혼합된 후 상기 주파수 대역을 통해 전송될 수 있다.
상기 상향링크 전송 신호 중 상기 상향링크 재밍 신호는 상기 상향링크 재밍 메시지가 지시하는 상기 패턴에 따라 제거될 수 있다.
상기 상향링크 트래픽 정보는 상기 단말로부터 수신되는 RRC 메시지에 포함될 수 있다.
상기 하향링크 재밍 메시지는 동일 채널 간섭 제거(co-channel interference cancelation; CCIC) 동작을 수행할지 여부를 지시하는 CCIC 정보를 포함할 수 있다. 상기 CCIC 지시 정보는 상기 제2 단말로부터 수신된 동일 채널 간섭 정도를 지시하는 CCI 채널 피드백 정보에 기초하여 생성될 수 있다. 상기 CCI 채널 피드백 정보는 상기 제1 단말이 전송하는 신호의 세기에 기초하여 생성될 수 있다. 상기 제1 단말이 전송하는 신호의 세기는 상기 제1 단말로부터 수신되는 상기 상향링크 트래픽 정보에 기초하여 측정될 수 있다.
상기 상향링크 재밍 정보는 상기 제1 단말의 전송 전력을 지시하는 전송 전력 제어 메시지를 포함할 수 있다. 상기 전송 전력 제어 메시지는 CCI 채널 피드백 정보에 기초하여 생성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 동일대역에서 전송되는 송신 신호 및 수신 신호의 데이터 크기의 비대칭성을 이용하여, 데이터 트래픽 전송에 사용되지 않는 자원을 이용하여 재밍 신호를 전송함으로써, 신호의 보안성을 향상시키기 위한 추가적인 오버헤드 없이, 데이터 전송률을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 통신 시스템을 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 사용되는 상향링크 전송 신호 및 하향링크 전송 신호를 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 통신 노드를 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 IFD 방식의 무선 통신 시스템을 도시한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국 및 단말 간에 송수신되는 신호의 흐름을 도시한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터에 삽입되는 재밍 시퀀스 및 패턴을 도시한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 하향링크 데이터 및 상향링크 데이터에 삽입되는 재밍 시퀀스 및 패턴을 도시한 개념도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 재밍 시퀀스 및 패턴을 지시하는 정보를 도시한 개념도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 무선 자원의 시간 영역에서 재밍 신호를 포함하는 전송 신호를 생성하는 방법을 도시한 개념도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 주파수 영역에서 재밍 시퀀스를 포함하는 전송 신호를 생성하는 동작을 도시한 개념도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 시간 영역 및 주파수 영역에서 재밍 시퀀스를 포함하는 전송 신호를 생성하는 동작을 도시한 개념도이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하향링크 데이터 전송 신호, 상향링크 데이터 전송 신호, 그리고 도청자 단말에 의해 수신되는 수신신호를 도시한 개념도이다.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 IFD 방식의 무선 통신 시스템을 도시한 개념도이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국 및 단말 간에 송수신되는 신호의 흐름을 도시한 순서도이다.
도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 사용되는 상향링크 트래픽 정보의 구조를 도시한 개념도이다.
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 재밍 시퀀스 및 패턴을 지시하는 정보를 도시한 개념도이다.
도 17은 본 발명의 제3 실시예에 따른 통신 노드의 송수신기 구조를 도시한 블록 구성도이다.
도 18은 본 발명의 제3 실시예에 따른 송수신기의 베이스밴드 송신 모뎀의 구조를 도시한 블록 구성도이다.
도 19는 본 발명의 제3 실시예에 따른 송수신기의 베이스밴드 수신 모뎀의 구조를 도시한 블록 구성도이다.
도 20은 본 발명의 제4 실시예에 따른 송수신기의 베이스밴드 송신 모뎀의 구조를 도시한 블록 구성도이다.
도 21은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국 및 단말 간에 송수신되는 데이터의 전송률을 설명하기 위한 개념도이다.
도 22는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국 및 단말 간에 송수신되는 데이터 전송률의 용량 이득을 도시한 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
명세서 전체에서, 단말(terminal)은，이동 단말(mobile terminal, MT), 이동 국(mobile station, MS), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 퓨대 가입자국 (portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 사용자 장비 (user equipment, UE) 등을 지칭할 수도 있고, 단말, MT, MS, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
또한, 기지국(base station, BS)은, 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 노드B(node B), 고도화 노드 B(evolved node B, eNodeB), 접근점 (access point, AP), 무선 접근 국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기 (relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기 (high reliability relay station, HR-RS), 소형 기지국 등을 지칭할 수도 있고, BS, ABS, HR-BS, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, HR-RS, 소형 기지국 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 통신 시스템을 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 무선 통신 시스템(100)은 기지국(110), 사용자 단말(120), 및 도청자 단말(130)을 포함할 수 있다. 도 1은 설명의 편의를 위해 1개의 기지국(110)을 도시하고 있으나, 기지국의 개수는 복수 개일 수 있다. 도 1은 설명의 편의를 위해 1개의 사용자 단말(120)을 도시하고 있으나, 사용자 단말의 개수는 복수 개일 수 있다. 도 1은 설명의 편의를 위해 1개의 도청자 단말(130)을 도시하고 있으나, 도청자 단말의 개수는 복수 개일 수 있다.
기지국(110), 사용자 단말(120), 및 도청자 단말(130) 각각은 적어도 하나의 통신 프로토콜을 지원할 수 있다. 여기서, 통신 프로토콜은 CDMA(code division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, WCDMA(wideband CDMA) 기반의 통신 프로토콜, TDMA(time division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, FDMA(frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 기반의 통신 프로토콜, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SC(single carrier)-FDMA 기반의 통신 프로토콜, NOMA(non-orthogonal multiple access) 기반의 통신 프로토콜, 및 SDMA(space division multiple access) 기반의 통신 프로토콜을 포함할 수 있다.
예를 들어, 무선 통신 시스템(100)은 동일대역 IFD 방식의 무선 통신 시스템일 수 있다. 이때, 기지국(110)과 사용자 단말(120)은 서로 다른 시간에서 데이터를 전송할 수 있다. 예를 들어, 기지국(110)은 0 내지 T 시간에서 하향링크(downlink; DL)를 통해 데이터 x를 사용자 단말(120)로 전송할 수 있다. 사용자 단말(120)은 0 내지 T 시간에서 DL을 통해 데이터 x를 기지국(110)으로부터 수신할 수 있다.
또한, 사용자 단말(120)은 T 내지 2T 시간에서 상향링크(uplink; UL)를 통해 기지국(110)으로 데이터 w를 전송할 수 있다. 기지국(110)은 T 내지 2T 시간에서 UL를 통해 사용자 단말(120)로부터 데이터 w를 수신할 수 있다.
이때, 도청자 단말(130)은 0 내지 T 시간에서 기지국(110)이 전송하는 데이터 x를 도청할 수 있다. 또한, 도청자 단말(130)은 T 내지 2T 시간에서 사용자 단말(120)이 전송하는 데이터 w를 도청할 수 있다.
따라서, IFD 방식의 무선 통신 시스템은 UL 전송 신호 및 DL 전송 신호 모두에 대한 도청을 고려해야한다. 즉, 양방향 통신 시스템에서는 UL 전송 신호 및 DL 전송 신호에 대한 보안을 위한 오버헤드가 발생할 수 있다. 이에 따라, IFD 방식의 무선 통신 시스템에서는 보안을 위한 오버헤드로 인해, 데이터 전송률이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
예를 들어, IFD 방식의 무선 통신 시스템에서 UL 전송 신호 및 DL 전송 신호는 아래의 도 2와 같이 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 사용되는 상향링크 전송 신호 및 하향링크 전송 신호를 도시한 개념도이다.
도 2를 참고하면, IFD 방식의 무선 통신 시스템에서 기지국은 단말로 DL 트래픽(210)을 전송할 수 있다. 이와 동시에, 기지국은 DL 트래픽(210)이 전송되는 주파수 대역과 동일한 주파수 대역을 통해 단말로부터 UL 트래픽(221)을 수신할 수 있다.
또한, 단말은 기지국으로부터 DL 트래픽(210)을 수신할 수 있다. 이와 동시에, 단말은 DL 트래픽(210)이 수신되는 주파수 대역과 동일한 주파수 대역을 통해 기지국으로 UL 트래픽(221)을 전송할 수 있다.
즉, DL 트래픽(210) 및 UL 트래픽(221)은 동일한 주파수 대역에서 동시에 송수신될 수 있다. 따라서, IFD 방식의 무선 통신 시스템에서 데이터 전송률은 단방향 방식의 무선 통신 시스템에서의 데이터 전송률에 비해 최대 2배까지 향상될 수 있다.
그러나, IFD 방식의 무선 통신 시스템은 DL 트래픽 및 UL 트래픽의 크기가 동일한 경우에만 최대의 데이터 전송 효율을 얻을 수 있다. 예를 들어, IFD 방식의 무선 통신 시스템에서 UL 트래픽(211)의 크기는 DL 트래픽(210)의 크기 보다 작을 수 있다. 이때, DL 트래픽(210)의 크기와 UL 트래픽(211)의 크기의 차이만큼 데이터가 전송되지 않고 낭비되는 시간 또는 주파수 자원(222)이 발생할 수 있다. 즉, DL 트래픽(210)의 크기와 UL 트래픽(211)의 크기가 상이한 경우, 낭비되는 자원(222)이 발생함으로써 데이터 전송률에 대한 이득이 감소할 수 있다.
여기서, 기지국은 도 1의 기지국(110)과 동일 또는 유사하게 동작할 수 있다. 또한, 단말은 도 1의 사용자 단말(120)과 동일 또는 유사하게 동작할 수 있다. 도 1의 기지국(110), 사용자 단말(120), 및 도청자 단말(130)의 구조는 아래의 도 3의 통신 노드(300)의 구조와 동일 또는 유사할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 통신 노드를 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 통신 노드(300)는 도 1의 기지국(110), 사용자 단말(120), 및 도청자 단말(130) 중 적어도 하나와 동일 또는 유사할 수 있다. 통신 노드(300)는 적어도 하나의 프로세서(310), 메모리(320) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(330)를 포함할 수 있다. 또한, 통신 노드(300)는 입력 인터페이스 장치(340), 출력 인터페이스 장치(350), 저장 장치(360) 등을 더 포함할 수 있다. 통신 노드(300)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(370)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.
다만, 통신 노드(300)에 포함된 각각의 구성요소들은 공통 버스(370)가 아니라, 프로세서(310)를 중심으로 개별 인터페이스 또는 개별 버스를 통하여 연결될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(310)는 메모리(320), 송수신 장치(330), 입력 인터페이스 장치(340), 출력 인터페이스 장치(350) 및 저장 장치(360) 중에서 적어도 하나와 전용 인터페이스를 통하여 연결될 수도 있다.
프로세서(310)는 메모리(320) 및 저장 장치(360) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(310)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(320) 및 저장 장치(360) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(320)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
통신 노드(300)는 IFD 방식의 무선 통신 시스템에서 동작할 수 있다. IFD 방식의 무선 통신 시스템은 아래의 도 4를 통해 설명한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 IFD 방식의 무선 통신 시스템을 도시한 개념도이다.
도 4를 참고하면, 무선 통신 시스템(400)은 기지국(410), 사용자 단말(420), 및 도청자 단말(430)을 포함할 수 있다. 여기서, 무선 통신 시스템(400)은 도 1의 무선 통신 시스템(100)과 동일 또는 유사할 수 있다. 사용자 단말(420)는 도 1의 사용자 단말(120)과 동일 또는 유사할 수 있다. 또한, 도청자 단말(430)은 도 1의 도청자 단말(130)과 동일 또는 유사할 수 있다.
기지국(410)은 DL 전송 신호(411)를 사용자 단말(420)로 전송할 수 있다. 이와 동시에, 기지국(410)은 DL 전송 신호(411)가 전송된 주파수 대역과 동일한 주파수 대역을 통해 사용자 단말(420)로부터 재밍(jamming) 신호를 포함하는 UL 전송 신호(421)를 수신할 수 있다.
마찬가지로, 사용자 단말(420)은 기지국(410)으로부터 DL 전송 신호(411)를 수신할 수 있다. 이와 동시에, 사용자 단말(420)은 DL 전송 신호(411)가 수신된 주파수 대역과 동일한 주파수 대역을 통해 기지국(410)으로 재밍(jamming) 신호를 포함하는 UL 전송 신호(421)를 전송할 수 있다.
즉, DL 전송 신호(411)와 UL 전송 신호(421)는 동일한 주파수 대역에서 동시에 전송될 수 있다. IFD 방식의 무선 통신 시스템(400)에서 기지국(410)과 사용자 단말(420)은 동일한 주파수 대역에서 동시에 신호를 전송할 수 있다. 따라서, IFD 방식의 무선 통신 시스템(400)에서 UL 및 DL의 데이터 전송률은 향상될 수 있다.
이때, 도청자 단말(430)은 DL 전송 신호(411)와 UL 전송 신호(421)를 동시에 수신할 수 있다. 도청자 단말(430)이 수신하는 신호는 DL 전송 신호(411)와 UL 전송 신호(421)가 혼합되어 있을 수 있다. 즉, 도청자 단말(430)이 수신하는 신호의 DL 전송 신호(411)와 UL 전송 신호(421)는 상호간에 재밍 신호로 작용하여 상호를 보호할 수 있다. 또한, 기지국(410)은 DL의 데이터 트래픽의 크기가 UL의 데이터 트래픽의 크기 보다 작은 경우, 남는 자원을 이용하여 추가적인 재밍 신호 또는 인공 잡음(artificial noise)을 전송으로써 보안성을 향상시킬 수 있다. 마찬가지로, 사용자 단말(420)은 UL의 데이터 트래픽의 크기가 DL의 데이터 트래픽의 크기 보다 작은 경우, 남는 자원을 이용하여 추가적인 재밍 신호 또는 인공 잡음을 전송으로써 보안성을 향상시킬 수 있다.
재밍 신호를 이용한 기지국(410) 및 사용자 단말(420) 간의 물리 계층 보안 통신 절차는 아래의 도 5를 통해 설명한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국 및 단말 간에 송수신되는 신호의 흐름을 도시한 순서도이다.
도 5를 참고하면, 무선 통신 시스템은 LTE(long term evolution) 시스템일 수 있다. 이때, 도 5의 절차는 RRC(radio resource control) 연결 수립(connection establishment) 절차에 포함될 수 있다. 여기서, LTE 시스템은 IFD 방식을 지원할 수 있다고 가정한다.
예를 들어, 사용자 단말(520)은 UL 트래픽 정보를 기지국(510)으로 전송할 수 있다(S501). UL 트래픽 정보는 RRC 연결 요청 메시지에 포함될 수 있다. UL 트래픽 정보는 사용자 단말(520)이 상향링크를 통해 전송하고자 하는 상향링크 요구 데이터 트래픽(required data traffic)에 관한 정보를 포함할 수 있다. 또한, UL 트래픽 정보의 사용 여부를 결정하는 제어 메시지가 사용될 수 있다.
기지국(510)은 사용자 단말(520)로부터 UL 트래픽 정보를 수신할 수 있다. 예를 들어, 기지국(510)은 사용자 단말(520)로부터 UL 트래픽 정보를 포함하는 RRC 연결 요청 메시지를 수신할 수 있다.
기지국(510)은 사용자 단말(520)로부터 수신한 UL 트래픽 정보에 기초하여 재밍 시퀀스를 위한 자원을 할당할 수 있다(S502).
예를 들어, 기지국(510)은 사용자 단말(520)로부터 수신한 UL 트래픽 정보에 기초하여 사용자 단말(520)로부터 요구되는 UL 데이터 트래픽의 크기를 확인할 수 있다. 기지국(510)은 사용자 단말(520)로부터 요구되는 UL 데이터 트래픽의 크기와 기지국(510)이 DL를 통해 전송하고자 하는 DL 요구 데이터 트래픽의 크기를 비교할 수 있다. 기지국(510)은 요구되는 UL 데이터 트래픽의 크기 및 DL 데이터 트래픽의 크기에 기초하여 동일한 주파수 대역을 통해 UL 및 DL에서 동시에 전송하기 심볼 수를 결정할 수 있다.
기지국(510)은 결정된 심볼 수에 기초하여 재밍 시퀀스 및 패턴을 결정할 수 있다(S503). 재밍 시퀀스 및 패턴을 결정하기 위한 기지국(510)의 동작은 아래의 도 6 내지 도 11을 통해 설명한다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터에 삽입되는 재밍 시퀀스 및 패턴을 도시한 개념도이다.
도 6을 참고하면, IFD 방식으로 동일한 주파수 대역에서 동시에 전송되는 DL 데이터 트래픽(611)의 크기는 UL 데이터 트래픽(621)의 크기를 초과할 수 있다. 이때, UL 전송을 위한 자원 중에는 DL 데이터 트래픽(611)의 크기 및 UL 데이터 트래픽(621)의 크기의 차이만큼 남는 자원(622)이 발생할 수 있다.
기지국(510)은 UL 전송을 위한 자원 중 남는 자원(622)에 기초하여 재밍 시퀀스를 결정할 수 있다. 예를 들어, 기지국(510)은 남는 자원(622)의 크기에 기초하여 수도(pseudo) 랜덤 방식으로 생성되는 재밍 시퀀스(624)를 결정할 수 있다. 또한, 기지국(510)은 수도 랜덤 방식에 기초하여 재밍 시퀀스(624)를 UL 데이터(623)에 삽입하는 패턴을 결정할 수 있다. 즉, 기지국(510)은 재밍 시퀀스(624) 및 UL 데이터(623)를 포함하는 UL 데이터 트래픽을 결정할 수 있다.
상술한 데이터 트래픽을 결정하는 방법은 UL 데이터 트래픽의 크기가 DL 데이터 트래픽의 크기를 초과하는 경우에도 적용될 수 있다. 또한, 재밍 시퀀스는 UL 데이터뿐만 아니라 DL 데이터에도 삽입될 수 있다. UL 데이터 및 DL 데이터에 삽입되는 재밍 시퀀스 및 패턴은 아래의 도 7을 통해 설명한다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 하향링크 데이터 및 상향링크 데이터에 삽입되는 재밍 시퀀스 및 패턴을 도시한 개념도이다.
도 7을 참고하면, 기지국(510)은 DL 전송을 위한 자원 중 DL 데이터 트래픽(711)을 위한 자원에 더하여 DL 재밍 시퀀스(714)를 위한 자원(712)을 결정할 수 있다. 또한, 기지국(510)은 UL 전송을 위한 자원 중 UL 데이터 트래픽(721)을 위한 자원에 더하여 UL 재밍 시퀀스(724)를 위한 자원(722)을 결정할 수 있다.
기지국(510)은 DL 재밍 시퀀스(714)를 위한 자원(712)의 크기에 기초하여 DL 재밍 시퀀스(714)를 결정할 수 있다. 예를 들어, 기지국(510)은 DL 재밍 시퀀스(714)를 위한 자원(712)의 크기에 기초하여 수도 랜덤 방식으로 생성되는 DL 재밍 시퀀스(714)를 결정할 수 있다. 또한, 기지국(510)은 수도 랜덤 방식에 기초하여 재밍 시퀀스(714)를 DL 데이터(713)에 삽입하는 패턴을 결정할 수 있다. 즉, 기지국(510)은 DL 데이터(713) 및 DL 재밍 시퀀스(714)를 포함하는 DL 데이터 트래픽을 결정할 수 있다.
마찬가지로, 기지국(510)은 UL 재밍 시퀀스(724)를 위한 자원(722)의 크기에 기초하여 UL 재밍 시퀀스를 결정할 수 있다. 예를 들어, 기지국(510)은 UL 재밍 시퀀스(724)를 위한 자원(722)의 크기에 기초하여 수도 랜덤 방식으로 생성되는 UL 재밍 시퀀스(724)를 결정할 수 있다. 또한, 기지국(510)은 수도 랜덤 방식에 기초하여 UL 재밍 시퀀스(724)를 UL 데이터(723)에 삽입하는 패턴을 결정할 수 있다. 즉, 기지국(510)은 UL 데이터(723) 및 UL 재밍 시퀀스(724)를 포함하는 UL 데이터 트래픽을 결정할 수 있다.
여기서, DL 재밍 시퀀스(714) 및 UL 재밍 시퀀스(724)는 동일하거나 상이한 종류의 재밍 시퀀스일 수 있다. 또한, DL 재밍 시퀀스(714)의 패턴 및 UL 재밍 시퀀스(724)의 패턴은 동일하거나 상이할 수 있다.
상술한 재밍 시퀀스를 포함하는 데이터 트래픽 생성 방법은 UL 데이터 트래픽의 크기 및 DL 데이터 트래픽의 크기의 차이가 미리 정해진 크기 미만일 경우에 적용될 수 있다. 또는, DL 데이터 트래픽 또는 UL 데이터 트래픽에 더욱 강력한 보안이 요구되는 경우에 적용될 수 있다.
예를 들어, 재밍 시퀀스는 아래의 수학식 1과 같은 코드북(code book) 매트릭스로 표시될 수 있다. 여기서, 재밍 시퀀스는 도 6의 UL 재밍 시퀀스(623), 도 7의 DL 재밍 시퀀스(714), 및 UL 재밍 시퀀스(724) 중 적어도 하나와 동일 또는 유사할 수 있다.
여기서, M은 재밍 시퀀스의 개수를 의미할 수 있다. N은 각각의 재밍 시퀀스의 최대 길이를 의미할 수 있다. 또한, N은 전송 신호가 OFDM 방식으로 생성된다고 가정할 경우, OFDM 심볼의 서브캐리어 개수 또는 FFT 크기를 의미할 수 있다.
즉, J의 각 요소인 Jm,n은 제로 평균 및 단위 분산(zero mean and unit variance)을 갖는 복소 가우시안 분산(complex Gaussian distribution)을 갖는 값으로 정해질 수 있다. 여기서, m = 1,..., M 이고, n = 1,..., N 일 수 있다.
또한, 재밍 시퀀스의 패턴은 아래의 수학식 2와 같은 코드북 매트릭스로 표시될 수 있다.
여기서, N은 임의의 순열(random permutation) 값을 가질 수 있다. P는 서로 다른 순열 값을 가질 수 있다.
기지국(510)은 수학식 1, 2에 기초하여 재밍 시퀀스를 포함하는 전송 신호를 결정할 수 있다. 예를 들어, DL 데이터 트래픽과 UL 데이터 트래픽의 비율이 5:3이고, DL 데이터 트래픽 및 UL 데이터 트래픽이 전송되는 서브캐리어의 개수가 64개인 경우를 가정할 수 있다. 이때, 기지국(510)은 수학식 1의 코드북 매트릭스 J의 J1,1 내지 J1,64의 시퀀스와 J2,1 내지 J2,N의 시퀀스를 이용하여 전송 신호 x1 내지 x5에 재밍 시퀀스를 삽입할 수 있다.
예를 들어, 전송 신호 x1에는 q1,1 내지 q1,26이 지시하는 서브캐리어에 J1,1 내지 J1,26의 재밍 시퀀스가 삽입될 수 있다. 전송 신호 x2에는 q2,1 내지 q2,26이 지시하는 서브캐리어에 J1,27 내지 J1,52의 재밍 시퀀스가 삽입될 수 있다. 전송 신호 x3에는 q3,1 내지 q3,26이 지시하는 서브캐리어에 J1,53 내지 J1,64 및 J2,1 내지 J2,24의 재밍 시퀀스가 삽입될 수 있다. 전송 신호 x4에는 q4,1 내지 q4, 25이 지시하는 서브캐리어에 J2,25 내지 J2,39의 재밍 시퀀스가 삽입될 수 있다. 전송 신호 x5에는 q5,1 내지 q5, 25이 지시하는 서브캐리어에 J2,40 내지 J2,64의 재밍 시퀀스가 삽입될 수 있다.
기지국(510)은 재밍 시퀀스 및 패턴에 관한 정보를 지시하는 정보를 생성할 수 있다. 재밍 시퀀스 및 패턴을 지시하는 정보는 아래의 도 8을 통해 설명한다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 재밍 시퀀스 및 패턴을 지시하는 정보를 도시한 개념도이다.
도 8을 참고하면, 재밍 시퀀스 및 패턴을 지시하는 재밍 정보(800)는 DL 재밍 신호 필드(801), UL 재밍 신호 필드(802), DL 재밍 신호 패턴 필드(803), UL 재밍 신호 패턴 필드(804), DL 재밍 신호 길이 필드(805), 및 UL 재밍 신호 길이 필드(806)를 포함할 수 있다.
재밍 시퀀스 및 패턴을 지시하는 정보(800)는 보안 모드 명령(security mode command) 메시지에 포함될 수 있다. 또한, 보안 모드 명령 메시지가 재밍 시퀀스 및 패턴을 지시하는 정보(800)를 포함하는지 여부를 알리는 제어 메시지가 사용될 수 있다.
DL 재밍 신호 필드(801)는 DL 재밍 시퀀스 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, DL 재밍 신호 필드(801)는 DL 전송 심볼에 포함되는 재밍 시퀀스를 지시할 수 있다. DL 재밍 신호 필드(801)는 수학식 1의 J의 열의 주소를 지시할 수 있다.
DL 재밍 신호 필드(802)는 UL 재밍 시퀀스 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, DL 재밍 신호 필드(802)는 UL 전송 심볼에 포함되는 재밍 시퀀스를 지시할 수 있다. UL 재밍 신호 필드(802)는 수학식 1의 J의 열의 주소를 지시할 수 있다.
DL 재밍 신호 패턴 필드(803)는 DL 재밍 신호의 패턴에 관한 정보를 포함할 수 있다. DL 재밍 신호 패턴 필드(803)는 DL 전송 심볼에 포함되는 재밍 시퀀스의 패턴을 지시할 수 있다. 예를 들어, DL 재밍 신호 패턴 필드(803)는 수학식 2의 Q의 열의 주소를 지시할 수 있다.
UL 재밍 신호 패턴 필드(804)는 UL 재밍 신호 패턴 정보를 포함할 수 있다. UL 재밍 신호 패턴 필드(804)는 UL 전송 심볼에 포함되는 재밍 시퀀스의 패턴을 지시할 수 있다. 예를 들어, UL 재밍 신호 패턴 필드(804)는 수학식 2의 Q의 열(row)의 주소(address)를 지시할 수 있다.
DL 재밍 신호 길이 필드(805)는 DL 재밍 신호 길이 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, DL 재밍 신호 길이 필드(805)는 DL 전송 심볼에 포함되는 재밍 시퀀스의 길이를 지시할 수 있다. UL 재밍 신호 길이 필드(806)는 UL 재밍 신호 길이 정보를 포함할 수 있다. UL 재밍 신호 길이 필드(806)는 UL 전송 심볼에 포함되는 재밍 시퀀스의 길이를 지시할 수 있다.
예를 들어, 전송 신호의 구조가 도 6과 같이 UL 트래픽(623)에만 재밍 시퀀스(624)를 삽입하는 경우, DL 재밍 신호 길이 필드(805)는 0을 지시할 수 있다. 이때, DL 트래픽(611)에는 재밍 시퀀스가 삽입되지 않으므로, 기지국(510)은 DL 트래픽(611)에 대한 재밍 시퀀스의 패턴에 관한 정보를 전송하지 않을 수 있다. 따라서, DL 재밍 신호 길이 필드(803)는 선택적(optional)으로 사용되는 필드일 수 있다.
마찬가지로, 전송 신호의 구조가 DL 트래픽에만 재밍 시퀀스를 삽입하는 경우, UL 재밍 신호 길이 필드(806)는 0을 지시할 수 있다. 이때, UL 트래픽에는 재밍 시퀀스가 삽입되지 않으므로, 기지국(510)은 UL 트래픽에 대한 재밍 시퀀스의 패턴에 관한 정보를 전송하지 않을 수 있다. 따라서, UL 재밍 신호 패턴 필드(804)는 선택적으로 사용되는 필드일 수 있다.
또한, 전송 신호의 구조는 도 7과 같이 DL 트래픽(713)에 DL 재밍 시퀀스(714)가 삽입되고, UL 트래픽(723)에 상향링크 재밍 시퀀스(724)가 삽입되는 구조일 수 있다. 이때, UL 재밍 신호 길이 필드(806)는 UL 재밍 시퀀스(724)의 길이를 지시하는 값을 포함할 수 있다. 또한, DL 재밍 신호 길이 필드(805)는 DL 재밍 시퀀스(714)의 길이를 지시하는 값을 포함할 수 있다.
UL 및 DL에서 사용되는 재밍 시퀀스의 정확한 값은 데이터의 디코딩을 위해서 반드시 필요한 값은 아닐 수 있다. 따라서, DL 재밍 신호 필드(801) 및 UL 재밍 신호 필드(802)는 선택적으로 사용되는 메시지일 수 있다.
기지국(510)은 재밍 시퀀스 및 패턴을 지시하는 정보(800)를 사용자 단말(520)로 전송할 수 있다. 사용자 단말(520)은 기지국(510)으로부터 재밍 시퀀스 및 패턴을 지시하는 정보(800)를 수신할 수 있다.
다시 도 5를 참고하면, 기지국(510)은 재밍 신호 정보를 사용자 단말(520)로 전송할 수 있다(S504). 재밍 시퀀스 정보는 DL 재밍 신호 필드(801) 및 UL 재밍 신호 필드(802)를 포함할 수 있다. 사용자 단말(520)은 기지국(510)으로부터 DL 재밍 신호 필드(801) 및 UL 재밍 신호 필드(802)를 수신할 수 있다. 사용자 단말(520)은 기지국(510)으로부터 수신된 DL 재밍 신호 필드(801) 및 UL 재밍 신호 필드(802)에 기초하여 DL 전송 신호 및 UL 전송 신호에 재밍 시퀀스가 삽입되는지 여부를 확인할 수 있다. 도 8을 통해 설명한 바와 같이, DL 재밍 신호 필드(801) 및 UL 재밍 신호 필드(802)는 선택적으로 사용될 수 있다.
기지국(510)은 재밍 신호 패턴 정보를 사용자 단말(520)로 전송할 수 있다(S505). 재밍 신호 패턴 정보는 DL 재밍 신호 패턴 필드(803) 및 UL 재밍 신호 패턴 필드(804)를 포함할 수 있다. 사용자 단말(520)은 기지국(510)으로부터 DL 재밍 신호 패턴 필드(803) 및 UL 재밍 신호 패턴 필드(804)를 수신할 수 있다. 사용자 단말(520)은 DL 재밍 신호 패턴 필드(803)에 기초하여 DL 전송 심볼에 포함되는 재밍 시퀀스의 패턴을 확인할 수 있다. 사용자 단말(520)은 UL 재밍 신호 패턴 필드(804)에 기초하여 UL 전송 심볼에 포함되는 재밍 시퀀스의 패턴을 확인할 수 있다.
기지국(510)은 재밍 신호 길이 정보를 사용자 단말(520)로 전송할 수 있다(S506). 재밍 신호 길이 정보는 DL 재밍 신호 길이 필드(805) 및 UL 재밍 신호 길이 필드(806)를 포함할 수 있다. 사용자 단말(520)은 기지국(510)으로부터 DL 재밍 신호 길이 필드(805) 및 UL 재밍 신호 길이 필드(806)를 수신할 수 있다. 사용자 단말(520)은 DL 재밍 신호 길이 필드(805)에 기초하여 UL 전송 심볼에 포함되는 재밍 시퀀스의 길이를 확인할 수 있다. 사용자 단말(520)은 UL 재밍 신호 길이 필드(806)에 기초하여 DL 전송 심볼에 포함되는 재밍 시퀀스의 길이를 확인할 수 있다.
사용자 단말(520)은 DL 재밍 신호 길이 필드(805) 및 UL 재밍 신호 길이 필드(806)를 수신한 이후, 기지국(510)으로 응답(Ack) 메시지를 전송할 수 있다(S507). 기지국(510)은 사용자 단말(520)로부터 응답 메시지를 수신할 수 있다.
사용자 단말(520)은 기지국(510)으로부터 수신한 재밍 시퀀스 및 패턴을 지시하는 정보(800)에 기초하여 UL 전송 신호를 생성할 수 있다. 재밍 시퀀스를 포함하는 전송 신호를 생성하는 방법은 아래의 도 9 내지 도 12를 통해 설명한다. 우선, 시간 영역에서 재밍 시퀀스를 포함하는 전송 신호를 생성하는 동작을 아래의 도 9를 통해 설명한다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 무선 자원의 시간 영역에서 재밍 신호를 포함하는 전송 신호를 생성하는 방법을 도시한 개념도이다.
도 9를 참고하면, DL 트래픽와 UL 트래픽의 비율은 5:3일 수 있다. 즉, UL 전송을 위한 자원 중 60%의 자원은 UL 트래픽을 위해 할당되고, 나머지 40%의 자원은 사용되지 않을 수 있다. 여기서, 사용되지 않는 40%의 나머지 자원은 재밍 시퀀스를 위해 사용될 수 있다.
사용자 단말(520)은 주파수 영역에서 복수 개의 데이터 전송 신호들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말(520)은 제1 내지 제3 OFDM 심볼들을 생성할 수 있다. 제1 OFDM 심볼은 X1,1 내지 X1,N 서브캐리어 신호들을 포함할 수 있다. 제2 OFDM 심볼은 X2,1 내지 X2,N 서브캐리어 신호들을 포함할 수 있다. 제3 OFDM 심볼은 X3,1 내지 X3,N 서브캐리어 신호들을 포함할 수 있다. 여기서, N은 서브캐리어의 개수를 의미할 수 있다. 즉, 제1 내지 제3 OFDM 심볼의 서브캐리어 개수는 동일할 수 있다.
사용자 단말(520)은 제1 내지 제3 OFDM 심볼의 서브캐리어 신호들에 대해 IFFT(inverse fast fourier tramsform)를 수행할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말(520)은 제1 OFDM 심볼의 X1,1 내지 X1,N 서브캐리어 신호들에 대하여 제1 IFFT(911)를 수행할 수 있다. 제1 IFFT(911)이 수행된 X1,1 내지 X1,N 서브캐리어 신호들은 Y1,1 내지 Y1,N 로 표시될 수 있다. 사용자 단말(520)은 제2 OFDM 심볼의 X2,1 내지 X2,N 서브캐리어 신호들에 대하여 제2 IFFT(912)를 수행할 수 있다. 제2 IFFT(912)이 수행된 X2,1 내지 X2,N 서브캐리어 신호들은 Y2,1 내지 Y2,N 로 표시될 수 있다. 사용자 단말(520)은 제3 OFDM 심볼의 X3,1 내지 X3,N 서브캐리어 신호들에 대하여 제3 IFFT(913)를 수행할 수 있다. 제3 IFFT(913)이 수행된 X3,1 내지 X3,N 서브캐리어 신호들은 Y3,1 내지 Y3,N 로 표시될 수 있다.
사용자 단말(520)은 Y1,1 내지 Y1,N 서브캐리어 신호들에 대하여 제1 병렬-직렬(parallel to serial; P/S)(921) 변환(conversion)을 수행할 수 있다. 제1 P/S 변환된 신호는 제1 변환 신호(931)라 지칭될 수 있다. 사용자 단말(520)은 Y2,1 내지 Y2,N 서브캐리어 신호들에 대하여 제2 P/S 변환(922)을 수행할 수 있다. 제2 P/S 변환된 신호는 제2 변환 신호(932)라 지칭될 수 있다. 사용자 단말(520)은 Y3,1 내지 Y3,N 서브캐리어 신호들에 대하여 제3 P/S 변환(923)을 수행할 수 있다. 제3 P/S 변환된 신호는 제3 변환 신호(933)라 지칭될 수 있다.
이때, 사용자 단말(520)은 제1 내지 제3 변환 신호(931 내지 933)와 동일한 길이의 제1 재밍 시퀀스 및 제2 재밍 시퀀스를 생성(924 및 925)할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말(520)은 도 8의 UL 재밍 신호 필드(802)에 기초하여 제1 재밍 시퀀스(934) 및 제2 재밍 시퀀스(935)를 생성할 수 있다.
사용자 단말(520)은 변환 신호 및 재밍 시퀀스(932ㄴ 내지 935)를 혼합하여 시간 영역 전송 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말(520)은 UL 재밍 신호 패턴 필드(804)가 지시하는 패턴에 따라 변환 신호 및 재밍 신호(931 내지 935)를 혼합하여 5개의 시간 영역 전송 신호들(941 내지 945)를 생성할 수 있다.
사용자 단말(520)은 5개의 시간 영역 전송 신호들(941 내지 945)에 대하여 CP(cyclic prefix)를 삽입할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말(520)은 제1 시간 영역 전송 신호(941)에 제1 CP(951)를 삽입하여 제1 OFDM 심볼(z1)을 생성할 수 있다. 사용자 단말(520)은 제2 시간 영역 전송 신호(942)에 제2 CP(952)를 삽입하여 제2 OFDM 심볼(z2)을 생성할 수 있다. 사용자 단말(520)은 제3 시간 영역 전송 신호(943)에 제3 CP(953)를 삽입하여 제3 OFDM 심볼(z3)을 생성할 수 있다. 사용자 단말(520)은 제4 시간 영역 전송 신호(944)에 제4 CP(954)를 삽입하여 제4 OFDM 심볼(z4)을 생성할 수 있다. 사용자 단말(520)은 제5 시간 영역 전송 신호(945)에 제5 CP(955)를 삽입하여 제5 OFDM 심볼(z5)을 생성할 수 있다.
사용자 단말(520)은 시간 영역뿐만 아니라, 주파수 영역에서 재밍 시퀀스를 포함하는 전송 신호를 생성할 수 있다. 주파수 영역에서 재밍 시퀀스를 포함하는 전송 신호를 생성하는 동작은 아래의 도 10을 통해 설명한다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 주파수 영역에서 재밍 시퀀스를 포함하는 전송 신호를 생성하는 동작을 도시한 개념도이다.
도 10을 참고하면, DL 트래픽와 UL 트래픽의 비율은 5:3일 수 있다. 즉, UL 전송을 위한 자원 중 60%의 자원은 UL 트래픽을 위해 할당되고, 나머지 40%의 자원은 사용되지 않을 수 있다. 여기서, 사용되지 않는 40%의 나머지 자원은 재밍 시퀀스를 위해 사용될 수 있다.
사용자 단말(520)은 주파수 영역에서 복수 개의 데이터 전송 신호들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말(520)은 제1 내지 제3 OFDM 심볼들을 생성할 수 있다. 제1 OFDM 심볼(1011)은 X1,1 내지 X1,N 서브캐리어 신호들을 포함할 수 있다. 제2 OFDM 심볼(1012)은 X2,1 내지 X2,N 서브캐리어 신호들을 포함할 수 있다. 제3 OFDM 심볼(1013)은 X3,1 내지 X3,N 서브캐리어 신호들을 포함할 수 있다. 여기서, N은 서브캐리어의 개수를 의미할 수 있다. 즉, 제1 내지 제3 OFDM 심볼(1011 내지 1013)의 서브캐리어 개수는 동일할 수 있다.
이때, 사용자 단말(520)은 주파수 영역에서 제1 재밍 시퀀스(1014) 및 제2 재밍 시퀀스(1015)를 생성할 수 있다. 제1 재밍 시퀀스(1014)는 J1,1 내지 J1,N 서브캐리어 신호들을 포함할 수 있다. 제2 재밍 시퀀스(1015)는 J2,1 내지 J2,N 서브캐리어 신호들을 포함할 수 있다. 사용자 단말(520)은 도 8의 UL 재밍 신호 필드(802)에 기초하여 제1 재밍 시퀀스(1014) 및 제2 재밍 시퀀스(1015)를 생성할 수 있다.
사용자 단말(520)은 도 8의 UL 재밍 신호 패턴 필드(804)가 지시하는 패턴에 따라 제1 내지 제3 OFDM 심볼(1011 내지 1013), 제1 재밍 시퀀스(1014) 및 제2 재밍 시퀀스(1015)를 혼합하여 5개의 주파수 영역 신호들(1021 내지 1025)을 생성할 수 있다.
사용자 단말(520)은 5개의 주파수 영역 신호들(1021 내지 1025)에 대하여 IFFT를 수행할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말(520)은 제1 주파수 영역 신호(1021)에 대하여 제1 IFFT(1031)를 수행할 수 있다. 사용자 단말(520)은 제2 주파수 영역 신호(1022)에 대하여 제2 IFFT(1032)를 수행할 수 있다. 사용자 단말(520)은 제3 주파수 영역 신호(1023)에 대하여 제3 IFFT(1033)를 수행할 수 있다. 사용자 단말(520)은 제4 주파수 영역 신호(1024)에 대하여 제4 IFFT(1034)를 수행할 수 있다. 사용자 단말(520)은 제5 주파수 영역 신호(1025)에 대하여 제5 IFFT(1035)를 수행할 수 있다.
사용자 단말(520)은 IFFT 출력 신호에 대하여 P/S 변환을 수행할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말(520)은 제1 IFFT(1031) 출력 신호에 대하여 제1 P/S 변환(1041)을 수행할 수 있다. 사용자 단말(520)은 제2 IFFT(1032) 출력 신호에 대하여 제2 P/S 변환(1042)을 수행할 수 있다. 사용자 단말(520)은 제3 IFFT(1033) 출력 신호에 대하여 제3 P/S 변환(1043)을 수행할 수 있다. 사용자 단말(520)은 제4 IFFT(1034) 출력 신호에 대하여 제4 P/S 변환(1044)을 수행할 수 있다. 사용자 단말(520)은 제5 IFFT(1035) 출력 신호에 대하여 제5 P/S 변환(1045)을 수행할 수 있다.
사용자 단말(520)은 P/S 변환된 신호들에 CP를 삽입하여 OFDM 전송 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말(520)은 제1 P/S 변환(1041)된 신호에 제1 CP(1051)를 삽입하여 제1 OFDM 전송 심볼(z1)을 생성할 수 있다. 사용자 단말(520)은 제2 P/S 변환(1042)된 신호에 제2 CP(1052)를 삽입하여 제2 OFDM 전송 심볼(z2)을 생성할 수 있다. 사용자 단말(520)은 제3 P/S 변환(1043)된 신호에 제3 CP(1053)를 삽입하여 제3 OFDM 전송 심볼(z3)을 생성할 수 있다. 사용자 단말(520)은 제4 P/S 변환(1044)된 신호에 제4 CP(1054)를 삽입하여 제4 OFDM 전송 심볼(z4)을 생성할 수 있다. 사용자 단말(520)은 제5 P/S 변환(1045)된 신호에 제5 CP(1055)를 삽입하여 제5 OFDM 전송 심볼(z5)을 생성할 수 있다.
사용자 단말(520)은 주파수 영역뿐만 아니라, 주파수 영역에 더하여 시간 영역에서 재밍 신호를 포함하는 전송 신호를 생성할 수 있다. 주파수 영역 및 시간 영역에서 재밍 신호를 포함하는 전송 신호를 생성하는 동작은 아래의 도 11을 통해 설명한다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 시간 영역 및 주파수 영역에서 재밍 시퀀스를 포함하는 전송 신호를 생성하는 동작을 도시한 개념도이다.
도 11을 참고하면, DL 트래픽와 UL 트래픽의 비율은 5:3일 수 있다. 즉, UL 전송을 위한 자원 중 60%의 자원은 UL 트래픽을 위해 할당되고, 나머지 40%의 자원은 사용되지 않을 수 있다. 여기서, 사용되지 않는 40%의 나머지 자원은 재밍 시퀀스를 위해 사용될 수 있다.
사용자 단말(520)은 주파수 영역에서 복수 개의 데이터 전송 신호들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말(520)은 제1 내지 제3 OFDM 심볼들을 생성할 수 있다. 제1 OFDM 심볼(1111)은 X1,1 내지 X1,N 서브캐리어 신호들을 포함할 수 있다. 제2 OFDM 심볼(1112)은 X2,1 내지 X2,N 서브캐리어 신호들을 포함할 수 있다. 제3 OFDM 심볼(1113)은 X3,1 내지 X3,N 서브캐리어 신호들을 포함할 수 있다. 여기서, N은 서브캐리어의 개수를 의미할 수 있다. 즉, 제1 내지 제3 OFDM 심볼(1111 내지 1113)의 서브캐리어 개수는 동일할 수 있다.
이때, 사용자 단말(520)은 주파수 영역에서 제1 재밍 시퀀스(1114)를 생성할 수 있다. 제1 재밍 시퀀스(1114)는 J1,1 내지 J1,N 서브캐리어 신호들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말(520)은 도 8의 UL 재밍 신호 필드(802)에 기초하여 제1 재밍 시퀀스(1114)를 생성할 수 있다.
사용자 단말(520)은 제1 내지 제3 OFDM 심볼(1111 내지 1113), 및 제1 재밍 시퀀스(1114)를 혼합할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말(520)은 도 8의 UL 재밍 신호 패턴 필드(804)가 지시하는 패턴에 따라 제1 내지 제3 OFDM 심볼(1111 내지 1113), 및 제1 재밍 시퀀스(1114)를 혼합하여 4개의 주파수 영역 신호들(1121 내지 1124)을 생성할 수 있다.
사용자 단말(520)은 4개의 주파수 영역 신호들(1121 내지 1124)에 대하여 IFFT를 수행할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말(520)은 제1 주파수 영역 신호(1121)에 대하여 제1 IFFT(1131)를 수행할 수 있다. 사용자 단말(520)은 제2 주파수 영역 신호(1122)에 대하여 제2 IFFT(1132)를 수행할 수 있다. 사용자 단말(520)은 제3 주파수 영역 신호(1123)에 대하여 제3 IFFT(1133)를 수행할 수 있다. 사용자 단말(520)은 제4 주파수 영역 신호(1124)에 대하여 제4 IFFT(1134)를 수행할 수 있다.
사용자 단말(520)은 IFFT 출력 신호에 대하여 P/S 변환을 수행할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말(520)은 제1 IFFT(1131) 출력 신호에 대하여 제1 P/S 변환(1141)을 수행할 수 있다. 사용자 단말(520)은 제2 IFFT(1132) 출력 신호에 대하여 제2 P/S 변환(1142)을 수행할 수 있다. 사용자 단말(520)은 제3 IFFT(1133) 출력 신호에 대하여 제3 P/S 변환(1143)을 수행할 수 있다. 사용자 단말(520)은 제4 IFFT(1134) 출력 신호에 대하여 제4 P/S 변환(1144)을 수행할 수 있다.
이때, 사용자 단말(520)은 제1 내지 제4 P/S 변환(1141 내지 1144) 신호와 동일한 길이의 제2 재밍 시퀀스를 생성(1145)할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말(520)은 도 8의 UL 재밍 신호 필드(802)에 기초하여 제2 재밍 시퀀스(1155)를 생성할 수 있다.
사용자 단말(520)은 제1 내지 제4 P/S 변환(1141 내지 1144) 신호 및 제2 재밍 시퀀스(1155)를 혼합할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말(520)은 도 8의 UL 재밍 신호 패턴 필드(804)가 지시하는 패턴에 따라 제1 내지 제4 P/S 변환(1141 내지 1144) 신호 및 제2 재밍 시퀀스(1155)를 혼합하여 5개의 시간 영역 전송 신호들(1161 내지 1165)를 생성할 수 있다.
사용자 단말(520)은 5개의 시간 영역 전송 신호들(1161 내지 1165)에 대하여 CP를 삽입할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말(520)은 제1 시간 영역 전송 신호(1161)에 제1 CP(1171)를 삽입하여 제1 OFDM 심볼(z1)을 생성할 수 있다. 사용자 단말(520)은 제2 시간 영역 전송 신호(1162)에 제2 CP(1172)를 삽입하여 제2 OFDM 심볼(z2)을 생성할 수 있다. 사용자 단말(520)은 제3 시간 영역 전송 신호(1163)에 제3 CP(1173)를 삽입하여 제3 OFDM 심볼(z3)을 생성할 수 있다. 사용자 단말(520)은 제4 시간 영역 전송 신호(1164)에 제4 CP(1174)를 삽입하여 제4 OFDM 심볼(z4)을 생성할 수 있다. 사용자 단말(520)은 제5 시간 영역 전송 신호(1165)에 제5 CP(1175)를 삽입하여 제5 OFDM 심볼(Z5)을 생성할 수 있다.
다시 도 5를 참고하면, 기지국(510)은 사용자 단말(520)로부터 응답 메시지가 수신되면, DL을 통해 사용자 단말(520)로 DL 데이터 패킷을 전송(S508)함과 동시에, 사용자 단말(520)로부터 UL를 통해 UL 데이터 패킷을 수신(S509)할 수 있다.
마찬가지로, 사용자 단말(520)은 UL을 통해 기지국(510)으로 UL 데이터 패킷을 전송(S509)함과 동시에, 기지국(510)으로부터 DL를 통해 DL 데이터 패킷을 수신할 수 있다.
예를 들어, 사용자 단말(520)은 도 9의 제1 내지 제5 OFDM 심볼들(Z1 내지 Z5), 또는 도 10의 제1 내지 제5 OFDM 심볼들(z1 내지 z5), 또는 도 11의 제1 내지 제5 OFDM 심볼들(z1 내지 z5)을 포함하는 UL 데이터 패킷을 상향링크를 통해 기지국(510)으로 전송할 수 있다. 기지국(510)은 사용자 단말(520)로부터 UL을 통해 제1 내지 제5 OFDM 심볼들(z1 내지 z5)을 포함하는 UL 데이터 패킷을 수신할 수 있다.
기지국(510)으로부터 전송되는 UL 데이터 패킷, 사용자 단말(520)로부터 전송되는 UL 데이터 패킷, 그리고 도청자 단말(530)에 의해 수신되는 수신 신호는 아래의 도 12를 통해 설명한다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하향링크 데이터 전송 신호, 상향링크 데이터 전송 신호, 그리고 도청자 단말에 의해 수신되는 수신신호를 도시한 개념도이다.
도 12를 참고하면, DL 데이터 전송 신호(1201) 및 UL 데이터 전송 신호(1202)는 동일한 주파수 대역을 통해 동시에 전송될 수 있다.
DL 데이터 전송 신호(1201)는 제1 내지 제5 DL 심볼들(w1 내지 w5)을 포함할 수 있다. 또한, UL 데이터 전송 신호(1202)는 제1 내지 제5 UL 심볼들(z1 내지 z5)을 포함할 수 있다.
이때, 제1 내지 제5 UL 심볼들(z1 내지 z5)은 재밍 신호를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 내지 제5 UL 심볼들(z1 내지 z5)은 도 9의 제1 내지 제5 OFDM 심볼들(z1 내지 z5), 또는 도 10의 제1 내지 제5 OFDM 심볼들(z1 내지 z5), 또는 도 11의 제1 내지 제5 OFDM 심볼들(z1 내지 z5)과 동일 또는 유사할 수 있다. 이때, DL 데이터 전송 신호(1201)는 주어진 모든 자원을 데이터 전송에 이용하기 때문에 데이터 전송률을 극대화할 수 있다.
도청자 단말(530)에 의해 수신되는 수신 신호(1203)는 DL 데이터 전송 신호(1201) 및 UL 데이터 전송 신호(1202)가 모두 혼합될 수 있다. 또한, 도청자 단말(530)은 UL 데이터 전송 신호(1202)에 포함된 재밍 시퀀스의 패턴을 알 수 없다. 따라서, 도청자 단말(530)은 DL 데이터 전송 신호(1201) 및 UL 데이터 전송 신호(1202)를 도청할 수 없다.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 IFD 방식의 무선 통신 시스템을 도시한 개념도이다.
도 13을 참고하면, 무선 통신 시스템(1300)은 IFD 방식으로 동작하는 IFD 기지국(1310), HD 방식으로 동작하는 제1 HD 사용자 단말(1320) 및 제2 HD 사용자 단말(1330), 그리고 도청자 단말(1340)을 포함할 수 있다. 여기서, 무선 통신 시스템(1300)은 도 4의 무선 통신 시스템(400)과 동일 또는 유사할 수 있다. 제1 HD 사용자 단말(1320) 및 제2 HD 사용자 단말(1330)은 도 4의 사용자 단말(420)과 동일 또는 유사할 수 있다. 또한, 도청자 단말(1340)은 도 4의 도청자 단말(430)과 동일 또는 유사할 수 있다.
IFD 기지국(1310)은 DL 전송 신호(1311)를 제1 HD 사용자 단말(1320)로 전송할 수 있다. 이와 동시에, IFD 기지국(410)은 DL 전송 신호(411)가 전송된 주파수 대역과 동일한 주파수 대역을 통해 제2 HD 사용자 단말(1330)로부터 재밍(jamming) 신호를 포함하는 UL 전송 신호(1331)를 수신할 수 있다.
즉, 제1 HD 사용자 단말(1320)은 IFD 기지국(1310)으로부터 DL 전송 신호(1311)를 수신할 수 있다. 이와 동시에, 제2 HD 사용자 단말(1330)은 DL 전송 신호(1311)가 전송되는 주파수 대역과 동일한 주파수 대역을 통해 IFD 기지국(1310)으로 재밍(jamming) 신호를 포함하는 UL 전송 신호(1331)를 전송할 수 있다.
다시 말해, DL 전송 신호(1311)와 UL 전송 신호(1331)는 동일한 주파수 대역에서 동시에 전송될 수 있다. IFD 방식의 무선 통신 시스템(1300)에서 IFD 기지국(1310)은 동일한 주파수 대역에서 동시에 신호를 송수신할 수 있다. 따라서, IFD 방식의 무선 통신 시스템(1300)에서 UL 및 DL의 데이터 전송률은 향상될 수 있다.
이때, 도청자 단말(1340)은 DL 전송 신호(1311)와 UL 전송 신호(1331)를 동시에 수신할 수 있다. 도청자 단말(1340)이 수신하는 신호는 DL 전송 신호(1311)와 UL 전송 신호(1331)가 혼합되어 있을 수 있다. 즉, 도청자 단말(1340)이 수신하는 신호의 DL 전송 신호(1311)와 UL 전송 신호(1331)는 상호간에 재밍 신호로 작용하여 상호를 보호할 수 있다. 또한, IFD 기지국(1310)은 DL의 데이터 트래픽의 크기가 UL의 데이터 트래픽의 크기 보다 작은 경우, 남는 자원을 이용하여 추가적인 재밍 신호 또는 인공 잡음(artificial noise)을 전송으로써 보안성을 향상시킬 수 있다. 마찬가지로, 제1 HD 사용자 단말(1320) 및 제2 HD 사용자 단말(1330)은 UL의 데이터 트래픽의 크기가 DL의 데이터 트래픽의 크기 보다 작은 경우, 남는 자원을 이용하여 추가적인 재밍 신호 또는 인공 잡음을 전송으로써 보안성을 향상시킬 수 있다.
재밍 신호를 이용한 IFD 기지국(1310), 제1 HD 사용자 단말(1320), 및 제2 HD 사용자 단말(1330) 간의 물리 계층 보안 통신 절차는 아래의 도 14를 통해 설명한다.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국 및 단말 간에 송수신되는 신호의 흐름을 도시한 순서도이다.
도 14를 참고하면, 무선 통신 시스템은 LTE 시스템일 수 있다. 이때, 도 14의 절차는 RRC 연결 수립 절차에 포함될 수 있다. 여기서, LTE 시스템은 IFD 방식을 지원할 수 있다고 가정한다.
제2 사용자 단말(1430)은 UL 트래픽 정보를 기지국(1410)으로 전송할 수 있다(S1401). UL 트래픽 정보는 제2 사용자 단말(1430)이 UL를 통해 전송하고자 하는 UL 요구 데이터 트래픽에 관한 정보를 포함할 수 있다. UL 트래픽 정보는 RRC 연결 요청 메시지에 포함될 수 있다. 또한, UL 트래픽 정보의 사용 여부를 결정하는 제어 메시지가 사용될 수 있다.
이때, UL 트래픽 정보는 기지국(1410)뿐만 아니라, 제1 사용자 단말(1420)로 전송될 수 있다(S1402). 따라서, 제1 사용자 단말(1420)은 UL 트래픽 정보에 간섭 채널 추정을 위한 별도의 필드를 포함시킬 수 있다. 예를 들어, UL 트래픽 정보의 구조는 아래의 도 15와 같을 수 있다.
도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 사용되는 상향링크 트래픽 정보의 구조를 도시한 개념도이다.
도 15를 참고하면, UL 트래픽 정보(1500)는 CCI(co-channel interference) 채널 훈련 필드(1501) 및 UL 트래픽 필드(1502)를 포함할 수 있다. 여기서, CCI 채널 훈련 필드(1501)는 CCI를 추정하기 위한 필드일 수 있다. 이때, CCI 채널 훈련 필드(1501)는 선택적으로 사용되는 필드일 수 있다. UL 트래픽 필드(1502)는 의무적(mandatory)으로 사용되는 필드일 수 있다.
다시 도 14를 참고하면, 제1 사용자 단말(1420)은 제2 사용자 단말(1410)로부터 UL 트래픽 정보를 수신할 수 있다(S1402). 제1 사용자 단말(1420)은 제2 사용자 단말(1410)로부터 수신한 UL 트래픽 정보에 포함된 CCI 채널 훈련 필드(1501)를 이용하여 동일 간섭 채널을 추정할 수 있다. 제1 사용자 단말(1420)은 동일 간섭 채널을 추정한 결과에 관한 정보를 포함하는 CCI 채널 피드백 메시지 생성할 수 있다.
제1 사용자 단말(1420)은 CCI 채널 피드백 메시지를 기지국(1410)으로 전송할 수 있다(S1403). 기지국(1410)은 제1 사용자 단말(1420)로부터 CCI 채널 피드백 메시지를 수신할 수 있다. 여기서, CCI 채널 피드백 메시지는 제1 사용자 단말(1420)에 의해 선택적으로 전송될 수 있다.
기지국(1410)은 제2 사용자 단말(1430)로부터 수신한 UL 트래픽 정보에 기초하여 재밍 시퀀스를 위한 자원을 할당할 수 있다(S1404).
예를 들어, 기지국(1410)은 제2 사용자 단말(1420)로부터 수신한 UL 트래픽 정보에 기초하여 제2 사용자 단말(1420)로부터 요구되는 UL 데이터 트래픽의 크기를 확인할 수 있다. 기지국(1410)은 제2 사용자 단말(1420)로부터 요구되는 UL 데이터 트래픽의 크기와 기지국(1410)이 DL을 통해 전송하고자 하는 DL 요구 데이터 트래픽의 크기를 비교할 수 있다. 기지국(1410)은 요구되는 UL 데이터 트래픽의 크기 및 DL 데이터 트래픽의 크기에 기초하여 동일한 주파수 대역을 통해 UL 및 DL에서 동시에 전송하기 심볼 수를 결정할 수 있다.
기지국(1410)은 결정된 심볼 수에 기초하여 재밍 시퀀스 및 패턴을 결정할 수 있다(S1405). 재밍 시퀀스 및 패턴을 결정하기 위한 기지국(1410)의 동작은 도 6 내지 도 11을 통해 설명한 동작과 동일 또는 유사할 수 있다.
또한, 기지국(1410)은 제1 사용자 단말(1420)로부터 수신한 CCI 채널 피드백 메시지에 기초하여 무선 통신 시스템의 전체의 처리량(throughput)을 최대화하기 위한 자원 할당 동작을 수행할 수 있다. 또한, 기지국(1410)은 제1 사용자 단말(1420)로부터 수신한 CCI 채널 피드백 메시지에 기초하여 제1 사용자 단말(1420)에 대한 간섭을 제어할 수 있다.
예를 들어, 기지국(1410)은 CCI 채널 피드백 메시지에 기초하여 제1 사용자 단말(1420)이 간섭 제거 동작을 수행할지 여부를 결정할 수 있다. 또한, 기지국(1410)은 CCI 채널 피드백 메시지에 기초하여 제2 사용자 단말(1430)이 전송하는 상향링크 전송 신호의 서브캐리어별 전력의 크기를 결정할 수 있다.
이후, 기지국(1410)은 하향링크 재밍 시퀀스 및 패턴을 지시하는 정보를 제1 사용자 단말(1420)로 전송할 수 있다. 또한, 기지국(1410)은 UL 재밍 시퀀스 및 패턴을 지시하는 정보를 제2 사용자 단말(1430)로 전송할 수 있다. DL 재밍 시퀀스 및 패턴을 지시하는 정보는 아래의 도 16a를 통해 설명한다. UL 재밍 시퀀스 및 패턴을 지시하는 정보는 아래의 도 16b를 통해 설명한다.
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 재밍 시퀀스 및 패턴을 지시하는 정보를 도시한 개념도이다.
도 16a를 참고하면, DL 재밍 시퀀스 및 패턴을 지시하는 DL 재밍 신호 정보(1610)는 DL 재밍 신호 필드(1611), DL 재밍 신호 패턴 필드(1612), 및 DL 재밍 신호 길이 필드(1613)를 포함할 수 있다. DL 재밍 신호 필드(1611)는 도 8의 DL 재밍 신호 필드(801)와 동일 또는 유사할 수 있다. DL 재밍 신호 패턴 필드(1612)는 도 8의 DL 재밍 신호 패턴 필드(803)와 동일 또는 유사할 수 있다. DL 재밍 신호 필드(1611)는 도 8의 DL 재밍 신호 필드(805)와 동일 또는 유사할 수 있다.
도 16b를 참고하면, UL 재밍 시퀀스 및 패턴을 지시하는 UL 재밍 신호 정보(1620)는 UL 재밍 신호 정보(1621), UL 재밍 신호 패턴 정보(1622), 및 UL 재밍 신호 길이 정보(1623)를 포함할 수 있다.
UL 재밍 신호 필드(1621)는 도 8의 UL 재밍 신호 필드(802)와 동일 또는 유사할 수 있다. UL 재밍 신호 패턴 필드(1622)는 도 8의 UL 재밍 신호 패턴 필드(804)와 동일 또는 유사할 수 있다. UL 재밍 신호 길이 필드(1623)는 도 8의 UL 재밍 신호 길이 필드(806)와 동일 또는 유사할 수 있다.
다시 도 14를 참고하면, 기지국(1410)은 및 DL 재밍 신호 정보(1611)를 제1 사용자 단말(1420)로 전송할 수 있다(S1406). 제1 사용자 단말(1420)은 기지국(1410)으로부터 DL 재밍 신호 필드(1611)를 수신할 수 있다. 제1 사용자 단말(1420)은 기지국(1410)으로부터 수신된 DL 재밍 신호 필드(1611)에 기초하여 DL 전송 신호에 재밍 시퀀스가 삽입되는지 여부를 확인할 수 있다. DL 재밍 신호 필드(1611)는 선택적으로 사용되는 필드일 수 있다.
기지국(1410)은 DL 재밍 신호 패턴 필드(1612)를 제1 사용자 단말(1420)로 전송할 수 있다(S1407). 제1 사용자 단말(1420)은 기지국(1410)으로부터 DL 재밍 신호 패턴 필드(1612)를 수신할 수 있다. 제1 사용자 단말(1420)은 DL 재밍 신호 패턴 필드(1612)에 기초하여 DL 전송 심볼에 포함되는 재밍 시퀀스의 패턴을 확인할 수 있다.
기지국(1410)은 DL 재밍 신호 길이 정보(1613)를 제1 사용자 단말(1420)로 전송할 수 있다(S1408). 제1 사용자 단말(1420)은 기지국(1410)으로부터 DL 재밍 신호 길이 정보(1613)를 수신할 수 있다. 제1 사용자 단말(1420)은 DL 재밍 신호 길이 정보(1613)에 기초하여 DL 전송 심볼에 포함되는 재밍 시퀀스의 길이를 확인할 수 있다.
기지국(1410)은 CCIC 정보를 제1 사용자 단말(1420)로 전송할 수 있다(S1409). 제1 사용자 단말(1420)은 기지국(1410)으로부터 CCIC 정보를 수신할 수 있다. 여기서, CCIC 정보는 기지국(1410)에 의해 선택적으로 전송될 수 있다.
예를 들어, 기지국(1410)은 제1 사용자 단말(1420)로부터 수신한 CCI 채널 피드백 메시지에 기초하여 제1 사용자 단말(1420)이 간섭 제거 동작을 수행할지 여부를 지시하는 CCIC 정보를 생성할 수 있다. CCIC 정보는 0 또는 1 값을 가질 수 있다. 이때, 0 간섭 제거 동작을 수행할 것을 지시할 수 있다. 또한, 1은 간섭 제거 동작을 수행하지 않을 것을 지시할 수 있다.
제1 사용자 단말(1420)은 CCIC 정보가 0 값을 가질 경우, 동일 채널 간섭을 추정한 결과에 기초하여 제2 사용자 단말(1430)에 의한 간섭 신호를 제거하기 위한 동작을 수행할 수 있다. 반면, 제1 사용자 단말(1420)은 CCIC 정보가 1 값을 가질 경우, 간섭 신호를 제거하기 위한 동작을 수행하지 않을 수 있다.
제1 사용자 단말(1420)은 CCIC 정보를 수신한 이후, 기지국(1410)으로 응답(Ack) 메시지를 전송할 수 있다(S1410). 기지국(510)은 제1 사용자 단말(1420)로부터 응답 메시지를 수신할 수 있다.
한편, 기지국(1410)은 UL 재밍 신호 정보(1621)를 제2 사용자 단말(1420)로 전송할 수 있다(S1411). 제2 사용자 단말(1420)은 기지국(1410)으로부터 UL 재밍 신호 정보(1621)를 수신할 수 있다. 제2 사용자 단말(1430)은 기지국(1410)으로부터 수신된 UL 재밍 신호 정보(1621)에 기초하여 UL 전송 신호에 재밍 시퀀스가 삽입되는지 여부를 확인할 수 있다. UL 재밍 신호 정보(1621)는 선택적으로 사용될 수 있다.
기지국(1410)은 UL 재밍 신호 패턴 정보(1622)를 제2 사용자 단말(1430)로 전송할 수 있다(S1412). 제2 사용자 단말(1430)은 기지국(1410)으로부터 UL 재밍 신호 패턴 정보(1622)를 수신할 수 있다. 제2 사용자 단말(1430)은 UL 재밍 신호 패턴 정보(1622)에 기초하여 UL 전송 심볼에 포함되는 재밍 시퀀스의 패턴을 확인할 수 있다.
기지국(1410)은 UL 재밍 신호 길이 정보(1623)를 제2 사용자 단말(1430)로 전송할 수 있다(S1413). 제2 사용자 단말(1430)은 기지국(1410)으로부터 UL 재밍 신호 길이 정보(1623)를 수신할 수 있다. 제2 사용자 단말(1430)은 UL 재밍 신호 길이 정보(1623)에 기초하여 UL 전송 심볼에 포함되는 재밍 시퀀스의 길이를 확인할 수 있다.
기지국(1410)은 전력 제어 정보를 제2 사용자 단말(1430)로 전송할 수 있다(S1414). 여기서, 전력 제어 정보는 기지국(1410)에 의해 선택적으로 전송될 수 있다. 예를 들어, 기지국(1410)은 제1 사용자 단말(1420)로부터 수신한 CCI 채널 피드백 메시지에 기초하여 전력 제어 정보를 생성할 수 있다. 전력 제어 정보는 제2 사용자 단말(1430)이 전송하는 UL 전송 신호의 서브캐리어별 전력의 크기를 지시할 수 있다.
제2 사용자 단말(1430)은 기지국(1410)으로부터 전력 제어 정보를 수신할 수 있다. 제2 사용자 단말(1430)은 전력 제어 정보에 기초하여 UL 전송 신호의 서브캐리어별 전력을 제어할 수 있다.
제2 사용자 단말(1430)은 전력 제어 정보를 수신한 이후, 기지국(1410)으로 응답 메시지를 전송할 수 있다(S1415). 기지국(1410)은 제2 사용자 단말(1430)로부터 응답 메시지를 수신할 수 있다.
제2 사용자 단말(1430)은 기지국(1410)으로부터 수신한 재밍 시퀀스 및 패턴을 지시하는 정보(1610)에 기초하여 UL 데이터 패킷을 생성할 수 있다. 재밍 시퀀스를 포함하는 UL 데이터 패킷을 생성하는 방법은 도 9 내지 도 12를 통해 설명한 방법과 동일 또는 유사할 수 있다.
기지국(1410)은 DL을 통해 제1 사용자 단말(1420)로 DL 데이터 패킷을 전송할 수 있다(S1416). 이와 동시에, 기지국(1410)은 DL 데이터 패킷이 전송되는 주파수 대역과 동일한 주파수 대역의 UL을 통해 제2 사용자 단말(1430)로부터 UL 데이터 패킷을 수신할 수 있다(S1417).
다시 말해, 제1 사용자 단말(1420)은 하향링크를 통해 기지국(1410)으로부터 DL 데이터 패킷을 수신할 수 있다. 이때, 제2 사용자 단말(1430)은 DL 데이터 패킷이 전송되는 주파수 대역과 동일한 주파수 대역의 UL을 통해 기지국(1410)으로 UL 데이터 패킷을 전송할 수 있다. 즉, DL 데이터 패킷과 UL 데이터 패킷은 동일한 주파수 대역에서 동시에 전송될 수 있다.
한편, 기지국(1410), 제1 사용자 단말(1420), 및 제2 사용자 단말(1430)에 포함되는 송수신기의 구조는 아래의 도 17을 통해 설명한다.
도 17은 본 발명의 제3 실시예에 따른 통신 노드의 송수신기 구조를 도시한 블록 구성도이다.
도 17을 참고하면, 송수신기(1700)는 도 3의 송수신 장치(330)와 동일 또는 유사할 수 있다. 예를 들어, 송수신기(1700)는 베이스밴드 송신 모뎀(1701), 송신 RF 체인(chain)(1702), 분배기(distributor; D)(1703), 안테나(1704), SIC(self interference cancellation)를 위한 참조 신호 생성기(1705), 아날로그 SI 제거기(1706), 수신 RF 체인(1707), 디지털 SI 제거기(1708), 및 베이스밴드 수신 모뎀(1709)을 포함할 수 있다.
베이스밴드 송신 모뎀(1701)은 송신하기 위한 데이터 신호를 베이스밴드 신호로 변조할 수 있다. 송신 RF 체인(1702)은 베이스밴드 송신 모뎀(1701)에 의해 변조된 신호를 RF 처리할 수 있다.
분배기(D)(1703)는 송신 RF 체인(1702)에 의해 RF 처리된 송신 신호를 안테나(1704)를 통해 수신된 수신 신호와 분리할 수 있다. 안테나(1704)는 송신 신호를 전송할 수 있다. 또한, 안테나(1701)는 송신 신호가 전송되는 주파수 대역과 동일한 주파수 대역에서 수신 신호를 수신할 수 있다.
SIC를 위한 참조 신호 생성기(1705)는 베이스밴드 송신 모뎀(1701)에 의해 변조된 신호를 이용하여 참조 신호를 생성할 수 있다. 아날로그 SI 제거기(1706)는 참조 신호 생성기(1705)에 의해 생성된 참조 신호를 이용하여 분배기(D)(1703)에 의해 분리된 수신 신호에서 아날로그 자기 간섭 신호를 제거할 수 있다. 수신 RF 체인(1707)은 SI 제거기(1706)에 의해 아날로그 자기 간섭 신호가 제거된 수신 신호를 RF 처리할 수 있다. 디지털 SI 제거기(1708)는 수신 RF 체인(1707)에 의해 RF 처리된 수신 신호에서 디지털 자기 간섭 신호를 제거할 수 있다. 베이스밴드 수신 모뎀(1709)은 디지털 SI 제거기(1708)에 의해 디지털 자기 간섭 신호가 제거된 수신 신호를 베이스밴드 신호로 복조할 수 있다.
여기서, 베이스밴드 송신 모뎀(1701)의 구체적인 구조는 아래의 도 18을 통해 설명한다. 또한, 베이스밴드 수신 모뎀(1709)의 구조는 아래의 도 19를 통해 설명한다.
도 18은 본 발명의 제3 실시예에 따른 송수신기의 베이스밴드 송신 모뎀의 구조를 도시한 블록 구성도이다.
도 18을 참고하면, 베이스밴드 송신 모뎀(1800)은 도 17의 베이스밴드 송신 모뎀(1701)과 동일 또는 유사할 수 있다. 베이스밴드 송신 모뎀(1800)은 모뎀부(1810) 및 재밍 시퀀스 삽입부(1820)를 포함할 수 있다.
모뎀부(1810)는 송신 데이터 비트 블록(1811), 채널 부호화(encoding) 블록(1812), QAM 변조(modulation) 블록(1813), 및 S-포인트 IFFT 블록(1814)을 포함할 수 있다. 재밍 시퀀스 삽입부(1820)는 재밍 시퀀스 생성기(1821), 재밍 패턴 스위치(1822), 및 CP 삽입기(1823)를 포함할 수 있다.
송신 데이터 비트 블록(1811)은 전송하기 위한 데이터 비트를 생성할 수 있다. 채널 부호화 블록(1812)은 송신 데이터 비트 블록(1811)에 의해 생성된 데이터 비트를 부호화할 수 있다.
QAM 변조 블록(1813)은 채널 부호화 블록(1812)에 의해 부호화된 데이터 비트를 변조할 수 있다. 여기서, 변조는 직교 진폭 변조(quadrature amplitude modulation; QAM) 방식, 주파수 편이 변조(frequency shift keying; FSK) 방식, 및 위상 편이 변조(phase shift keying; PSK) 방식 중 하나의 방식에 따라 수행될 수 있다. QAM 변조 블록(1803)에 의해 출력되는 신호는 도 9의 제1 내지 제3 OFDM 심볼들, 또는 도 10의 제1 내지 제3 OFDM 심볼들(1011 내지 1013), 또는 도 11의 제1 내지 제3 OFDM 심볼들(1111 내지 1113)과 동일 또는 유사할 수 있다.
S-포인트 IFFT 블록(1814)은 QAM 변조 블록(1813)에 의해 생성된 S개의 QAM 심볼에 대하여 IFFT을 수행하여 S개의 샘플 IFFT 출력 신호를 생성할 수 있다. 여기서, S는 정수이다. 예를 들어, S-포인트 IFFT 블록(1814)은 도 9의 제1 IFFT 내지 제3 IFFT(911 내지 913)를 수행할 수 있다. 또한, S-포인트 IFFT 블록(1814)은 도 10의 제1 IFFT 내지 제3 IFFT(1131 내지 1135)를 수행할 수 있다. 또한, S-포인트 IFFT 블록(1814)은 도 10의 제1 IFFT 내지 제3 IFFT(1131 내지 1134)를 수행할 수 있다.
재밍 시퀀스 생성기(1821)는 N개 내지 S개의 재밍 샘플 신호를 생성할 수 있다. 여기서, N≤S이다. 예를 들어, 재밍 시퀀스 생성기(1821)는 도 8의 DL 재밍 신호 정보(801) 및 DL 재밍 신호 길이 정보(805)에 기초하여 S개의 재밍 샘플 신호를 생성할 수 있다. 또는, 재밍 시퀀스 생성기(1805)는 도 8의 DL 재밍 신호 길이(802) 정보 및 UL 재밍 신호 정보(806)에 기초하여 S개의 재밍 샘플 신호를 생성할 수 있다.
또는, 재밍 시퀀스 생성기(1821)는 도 16a의 DL 재밍 신호 정보(1611) 및 DL 재밍 신호 길이 정보 (1613)에 기초하여 S개의 재밍 샘플 신호를 생성할 수 있다. 또는, 재밍 시퀀스 생성기(1805)는 도 16b의 UL 재밍 신호 정보(1621) 및 UL 재밍 신호 길이 정보(1623)에 기초하여 S개의 재밍 샘플 신호를 생성할 수 있다.
예를 들어, 재밍 시퀀스 생성기(1821)는 도 9의 제1 재밍 시퀀스(934) 및 제2 재밍 시퀀스(935)를 생성할 수 있다. 또한, 재밍 시퀀스 생성기(1821)는 도 10의 제1 재밍 시퀀스(1014) 및 제2 재밍 시퀀스(1015)를 생성할 수 있다. 또한, 재밍 시퀀스 생성기(1821)는 도 11의 제1 재밍 시퀀스(1114) 및 제2 재밍 시퀀스(1155)를 생성할 수 있다.
재밍 패턴 스위치(1822)는 미리 정해진 패턴에 따라 재밍 시퀀스 생성기(1821)에 의해 생성된 S개의 재밍 샘플 신호를 S-포인트 IFFT 블록(1814)에 의해 생성된 S개의 샘플 IFFT 출력 신호에 삽입할 수 있다. 예를 들어, 재밍 패턴 스위치(1822)는 도 8의 DL 재밍 신호 패턴 정보(803), 또는 UL 재밍 신호 패턴 정보(804), 또는 도 16a의 DL 재밍 신호 패턴 정보(1612), 또는 도 16b의 UL 재밍 신호 패턴 정보(1622)가 지시하는 패턴에 따라 재밍 시퀀스 생성기(1821)에 의해 생성된 S개의 재밍 샘플 신호를 S-포인트 IFFT 블록(1814)에 의해 생성된 S개의 샘플 IFFT 출력 신호에 삽입할 수 있다.
예를 들어, 재밍 패턴 스위치(1822)는 S개의 재밍 샘플 신호를 S개의 샘플 IFFT 출력 신호에 삽입하여 도 9의 시간 영역 전송 신호들(941 내지 945), 또는 도 10의 주파수 영역 신호들(1021 내지 1025), 또는 시간 영역 전송 신호들(1151 내지 1155)을 생성할 수 있다.
CP 삽입기(1823)는 S개의 재밍 샘플 신호가 삽입된 S개의 샘플 IFFT 출력 신호에 CP를 삽입할 수 있다. 예를 들어, CP 삽입기(1823)는 도 9의 제1 CP 삽입 내지 제5 CP 삽입(941 내지 945) 동작, 또는 도 10의 제1 CP 삽입 내지 제5 CP 삽입(1051 내지 1055) 동작, 또는 도 11의 제1 CP 삽입 내지 제5 CP 삽입(1171 내지 1175) 동작을 수행할 수 있다. CP 삽입기(1823)는 CP가 삽입된 출력 신호를 도 17의 베이스 송신 RF 체인(1702) 및 참조 신호 생성기(1705)로 전달할 수 있다.
한편, 베이스밴드 송신 모뎀(1800)에 대응하는 베이스밴드 수신 모뎀의 구조는 아래의 도 19를 통해 설명한다.
도 19는 본 발명의 제3 실시예에 따른 송수신기의 베이스밴드 수신 모뎀의 구조를 도시한 블록 구성도이다.
도 19를 참고하면, 베이스밴드 수신 모뎀(1900)은 도 17의 베이스밴드 수신 모뎀(1709)과 동일 또는 유사할 수 있다. 베이스밴드 수신 모뎀(1900)은 재밍 시퀀스 제거부(1920) 및 모뎀부(1930)를 포함할 수 있다.
재밍 시퀀스 제거부(1920)는 CP 제거 블록(1921), N-포인트 FFT 블록(1922), 주파수 영역 채널 추정 블록(1923), 채널 등화(equalization) 블록(1924), N-포인트 IFFT 블록(1925), 재밍 패턴 스위치(1926), 및 그라운드 블록(1927)을 포함할 수 있다. 모뎀부(1930)는 S-포인트 FFT 블록(1931), QAM 복조 블록(1932), 채널 복호 블록(1933), 및 수신 데이터 비트 블록(1934)을 포함할 수 있다.
CP 제거 블록(1921)은 도 17의 디지털 SI 제거기(1708)로부터 SI가 제거된 신호를 전달받을 수 있다. CP 제거 블록(1921)은 SI가 제거된 신호에서 CP를 제거할 수 있다. N-포인트 FFT 블록(1922)은 CP 제거 블록(1921)에 의해 CP가 제거된 신호에 대하여 N-포인트 FFT를 수행할 수 있다.
주파수 영역 채널 추정 블록(1923)은 주파수 영역의 채널을 추정할 수 있다. 예를 들어, 주파수 영역 채널 추정 블록(1923)은 SI가 제거된 신호에 기초하여 주파수 영역의 채널을 추정한 결과를 지시하는 채널 정보를 생성할 수 있다.
채널 등화 블록(1924)은 채널 정보에 기초하여 N-포인트 FFT 블록(1922)에 의해 N-포인트 FFT된 신호를 등화할 수 있다. N-포인트 IFFT 블록(1925)은 채널 등화 블록(1924)에 의해 등화된 신호에 대해 N-포인트 IFFT를 수행하여 시간 영역의 신호를 출력할 수 있다.
재밍 패턴 스위치(1926)는 시간 영역의 신호에 포함된 재밍 시퀀스를 제거할 수 있다. 재밍 패턴 스위치(1926)는 시간 영역의 신호에 포함된 재밍 시퀀스를 그라운드 블록(1927)으로 전달할 수 있다. 그라운드 블록(1927)은 재밍 패턴 스위치(1926)로부터 전달된 재밍 시퀀스를 그라운드 처리할 수 있다.
예를 들어, 재밍 패턴 스위치(1926)는 도 8의 DL 재밍 신호 패턴 정보(803) 및 DL 재밍 신호 길이 정보(805)에 기초하여 시간 영역의 신호에서 재밍 시퀀스를 제거할 수 있다. 또는, 재밍 패턴 스위치(1926)는 도 8의 UL 재밍 신호 패턴 정보(804) 및 UL 재밍 신호 길이 정보(806)에 기초하여 시간 영역의 신호에서 재밍 시퀀스를 제거할 수 있다.
또는, 재밍 패턴 스위치(1926)는 도 16a의 DL 재밍 신호 패턴 정보(1612) 및 DL 재밍 신호 길이 정보(1613)에 기초하여 시간 영역의 신호에서 재밍 시퀀스를 제거할 수 있다. 또는, 재밍 패턴 스위치(1926)는 도 16b의 UL 재밍 신호 패턴 정보(1622) 및 UL 재밍 신호 길이 정보(1623)에 기초하여 시간 영역의 신호에서 재밍 시퀀스를 제거할 수 있다.
S-포인트 FFT 블록(1931)은 재밍 시퀀스가 제거된 시간 영역의 신호에 대하여 S-포인트 FFT를 수행할 수 있다. QAM 복조 블록(1932)은 S-포인트 FFT 블록(1931)에 의해 S-포인트 FFT된 신호를 복조할 수 있다. 예를 들어, QAM 복조 블록(1932)은 S-포인트 FFT된 신호를 복조하여, S개의 서브캐리어에 대한 주파수 영역의 신호를 획득할 수 있다.
채널 복호 블록(1933)은 QAM 복조 블록(1932)에 의해 복조된 신호를 복호할 수 있다. 수신 데이터 비트 블록(1934)은 채널 복호 블록(1933)에 의해 복호된 신호로부터 수신 데이터 비트를 획득할 수 있다.
한편, 베이스밴드 수신 모뎀(1900)에 대응하는 본 발명의 제4 실시예에 따른 베이스밴드 송신 모뎀의 구조는 아래의 도 20을 통해 설명한다.
도 20은 본 발명의 제4 실시예에 따른 송수신기의 베이스밴드 송신 모뎀의 구조를 도시한 블록 구성도이다.
도 20을 참고하면, 베이스밴드 송신 모뎀(2000)은 도 17의 베이스밴드 송신 모뎀(1701)과 동일 또는 유사할 수 있다. 베이스밴드 송신 모뎀(2000)은 모뎀부(2010), 재밍 시퀀스 삽입부(2020), 및 CP 삽입부(2030)를 포함할 수 있다.
모뎀부(2010)는 송신 데이터 비트 블록(2011), 채널 부호화 블록(2012), QAM 변조 블록(2013), S-포인트 IFFT 블록(2014)을 포함할 수 있다. 재밍 시퀀스 삽입부(2020)는 재밍 시퀀스 생성기(2021), 재밍 패턴 스위치(2022), Nocc-포인트 FFT 블록(2023), 삽입 블록(2024), 및 N-포인트 IFFT 블록(2025)을 포함할 수 있다.
여기서, 송신 데이터 비트 블록(2011)은 도 18의 송신 데이터 비트 블록(1811)과 동일 또는 유사하게 동작할 수 있다. 채널 부호화 블록(2012)은 도 18의 채널 부호화 블록(1812)과 동일 또는 유사하게 동작할 수 있다.
QAM 변조 블록(2013)은 도 18의 QAM 변조 블록(1813)과 동일 또는 유사하게 동작할 수 있다. S-포인트 IFFT 블록(2014)은 도 18의 S-포인트 IFFT 블록(1814)과 동일 또는 유사하게 동작할 수 있다.
재밍 시퀀스 생성 블록(2021)은 도 18의 재밍 시퀀스 생성 블록(1821)과 동일 또는 유사하게 동작할 수 있다. 재밍 패턴 스위치(2022)는 도 18의 재밍 패턴 스위치(1822)와 동일 또는 유사하게 동작할 수 있다.
베이스밴드 송신 모뎀(2000)은 동작 주파수 대역의 전체 서브캐리어 중 일부의 서브캐리어를 널(null) 서브캐리어로 활용할 수 있다. 예를 들어, 전체 서브캐리어 개수는 N 개일 수 있다. 이때, 실제 점유되는(occupied) 서브캐리어의 개수는 Nocc 개일 수 있다. 즉, 널(null) 서브캐리어의 개수는 N-Nocc 개일 수 있다. 한편, S-포인트 IFFT 블록(2014)에 의해 출력되는 데이터 심볼의 개수는 S 개일 수 있다. 즉, N > Nocc ≥ S 일 수 있다.
예를 들어, 재밍 시퀀스 생성 블록(2021)은 Nocc-S 개의 재밍 샘플 신호를 생성할 수 있다. 재밍 패턴 스위치(2022)는 도 8의 DL 재밍 신호 패턴 정보(803), 또는 UL 재밍 신호 패턴 정보(804), 또는 도 16a의 DL 재밍 신호 패턴 정보(1612), 또는 도 16b의 UL 재밍 신호 패턴 정보(1622)가 지시하는 패턴에 따라 Nocc-S 개의 재밍 샘플 신호를 S 개의 데이터 심볼에 삽입하여 Nocc 개의 샘플 신호를 생성할 수 있다.
Nocc-포인트 FFT 블록(2023)은 Nocc 개의 샘플 신호에 대하여 Nocc-포인트 FFT를 수행할 수 있다. 삽입 블록(2024)은 Nocc-포인트 FFT이 수행된 Nocc 개의 샘플 신호를 Nocc 개의 점유된 서브캐리어에 삽입할 수 있다. 또한, 삽입 블록(2024)은 Nocc 개의 샘플 신호가 삽입된 Nocc 개의 점유된 서브캐리어에 N-Nocc 개의 널 서브캐리어를 추가하여 N개의 서브캐리어를 포함하는 주파수 영역 전송 신호를 생성할 수 있다. N-포인트 IFFT 블록(2025)는 N개의 서브캐리어를 포함하는 주파수 영역 전송 신호에 대하여 N-포인트 IFFT를 수행하여 시간 영역 전송 신호를 생성할 수 있다.
CP 삽입 블록(2030)은 도 18의 CP 삽입 블록(1823)과 동일 또는 유사하게 동작할 수 있다. CP 삽입 블록(2030)은 시간 영역 전송 신호에 CP를 삽입하여 OFDM 전송 심볼을 생성할 수 있다. CP 삽입 블록(2030)은 CP가 삽입된 OFDM 전송 심볼을 도 17의 베이스 송신 RF 체인(1702) 및 참조 신호 생성 블록(1705)으로 전달할 수 있다.
도 21은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국 및 단말 간에 송수신되는 데이터의 전송률을 설명하기 위한 개념도이다.
도 21을 참고하면, 제1 방식으로 동작하는 기지국(2110)은 원 신호(orignal signal)에 보안을 위한 별도의 신호를 추가하는 방식으로 하향링크 보안 신호를 생성할 수 있다. 마찬가지로, 제1 방식으로 동작하는 단말(2120)은 원 신호에 보안을 위한 별도의 신호를 추가하는 방식으로 상향링크 보안 신호를 생성할 수 있다. 이때, 하향링크 보안 신호 및 상향링크 보안 신호는 서로 다른 주파수 대역을 통해 전송될 수 있다. 따라서, 하향링크 보안 신호 및 상향링크 보안 신호 각각을 위한 별도의 추가적인 오버헤드가 발생할 수 있다. 또한, 제1 방식으로 동작하는 기지국(2110) 및 단말(2120)은 서로 주파수 대역을 통해 신호를 전송하므로 데이터 전송률이 감소할 수 있다.
이에 반하여, 제2 방식으로 동작하는 기지국(2130)은 데이터 신호와 재밍 신호가 혼합되어 있는 하향링크 신호를 단말(2140)로 전송할 수 있다. 이때, 기지국(2130)은 단말(2140)이 전송하는 상향링크 신호가 전송되는 주파수 대역과 동일한 주파수 대역을 통해 하향링크 신호를 단말(2140)로 전송할 수 있다.
마찬가지로, 제2 방식으로 동작하는 단말(2140)은 데이터 신호와 재밍 신호가 혼합되어 있는 상향링크 신호를 단말(2130)로 전송할 수 있다. 이때, 단말(2140)은 기지국(2130)이 전송하는 하향링크 신호가 전송되는 주파수 대역과 동일한 주파수 대역을 통해 상향링크 신호를 기지국(2130)으로 전송할 수 있다.
따라서, 제2 방식의 하향링크 신호 및 상향링크 신호는 동일한 주파수 대역을 통해 동시에 전송됨으로써, 하향링크 및 상향링크의 데이터 전송률을 증가시킬 수 있다. 또한, 제2 방식의 하향링크 신호 및 상향링크 신호는 동일한 주파수 대역을 통해 동시에 전송됨으로써 상호 간에 재밍 신호로 동작될 수 있다.
또한, 제2 방식으로 동작하는 기지국(2130) 또는 단말(2140)은 상향링크 및 하향링크 간의 데이터 트래픽의 비대칭성에 따라 사용되지 않는 자원을 이용하여 재밍 신호를 생성할 수 있다. 따라서, 보안 신호를 생성하기 위한 별도의 추가적인 오버헤드가 발생하지 않을 수 있다.
예를 들어, 상향링크 데이터 트래픽 대 하향링크 데이터 트래픽의 비율을 α(0≤α≤1)라고 할 경우, 제2 방식의 데이터 전송률은 종래 방식의 데이터 전송률 보다 2(1+α)배 만큼의 이득을 얻을 수 있다. 제2 방식의 데이터 전송률의 용량(capacity) 이득은 아래의 도 22의 그래프와 같을 수 있다.
도 22는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국 및 단말 간에 송수신되는 데이터 전송률의 용량 이득을 도시한 그래프이다.
도 22를 참고하면, x축은 상향링크 데이터 트래픽 대 하향링크 데이터 트래픽의 비율 α을 나타낼 수 있다. y축은 도 21의 제2 방식의 데이터 전송률의 용량 이득 대 제1 방식의 데이터 전송률의 용량 이득을 나타낼 수 있다. 예를 들어, α=0.125인 경우, 제2 방식의 데이터 전송률은 종래 방식의 데이터 전송률에 비해 2.25배의 용량 이득을 획득할 수 있다. 또한, α=0.5인 경우, 제2 방식의 데이터 전송률은 제1 방식의 데이터 전송률에 비해 3배의 용량 이득을 획득할 수 있다. 즉, 제2 방식의 데이터 전송률의 용량 이득 값과 α 값은 비례할 수 있다.
본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (20)

  1. 동일 대역 IFD(in-band full duplexing) 방식으로 동작하는 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법에 있어서,
    상향링크 데이터 신호의 크기를 지시하는 상향링크 트래픽 정보를 기지국으로 전송하는 단계;
    상기 상향링크 트래픽 정보에 기초하여 생성된 재밍 메시지를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계;
    상기 재밍 메시지에 기초하여 상기 상향링크 데이터 신호 및 상향링크 재밍 신호를 포함하는 상향링크 전송 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 상향링크 전송 신호를 상기 기지국으로 전송하는 단계;를 포함하고,
    상기 재밍 메시지는 상기 상향링크 재밍 신호의 패턴을 지시하고,
    상기 상향링크 전송 신호는 상기 기지국의 하향링크 전송 신호가 수신되는 주파수 대역과 동일한 주파수 대역을 통해 상기 하향링크 전송 신호의 수신과 동시에 전송되고,
    상기 상향링크 재밍 신호는 상기 주파수 대역에서 상기 상향링크 데이터 신호에 의해 점유되는 자원을 제외한 나머지 자원을 통해 전송되는, 단말의 동작 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 상향링크 재밍 신호는 상기 재밍 메시지가 지시하는 상기 패턴에 따라 시간 영역 및 주파수 영역 중 적어도 하나의 영역에서 상기 상향링크 데이터 신호와 혼합된 후 상기 주파수 대역에서 전송되는, 단말의 동작 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 나머지 자원의 크기는 상기 주파수 대역에서 하향링크 데이터 신호가 점유하는 자원의 크기와 상기 상향링크 데이터 신호가 점유하는 자원의 크기의 차인, 단말의 동작 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    하향링크 재밍 신호는 상기 재밍 메시지가 지시하는 상기 패턴에 따라 하향링크 데이터 신호와 혼합되고,
    상기 하향링크 재밍 신호는 상기 주파수 대역에서 상기 하향링크 데이터 신호에 의해 점유되는 자원을 제외한 나머지 자원을 통해 전송되고,
    상기 하향링크 전송 신호 중 상기 하향링크 재밍 신호는 상기 재밍 메시지가 지시하는 상기 패턴에 따라 제거되는, 단말의 동작 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 상향링크 트래픽 정보는 상기 기지국으로 전송되는 RRC(radio resource control) 메시지에 포함되는, 단말의 동작 방법.
  6. 동일 대역 IFD(in-band full duplexing) 방식으로 동작하는 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법에 있어서,
    단말로부터 상향링크 데이터 신호의 크기를 지시하는 상향링크 트래픽 정보를 수신하는 단계;
    상기 상향링크 트래픽 정보에 기초하여 상향링크 재밍 신호의 패턴을 지시하는 재밍 메시지를 생성하는 단계;
    상기 재밍 메시지를 상기 단말로 전송하는 단계;
    상기 단말로부터 상기 재밍 메시지에 기초하여 생성된 상기 상향링크 재밍 신호를 포함하는 상향링크 전송 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 상향링크 전송 신호가 수신되는 주파수 대역과 동일한 주파수 대역을 통해 상기 단말로 하향링크 전송 신호를 상기 상향링크 전송 신호의 수신과 동시에 전송하는 단계;를 포함하고,
    상기 상향링크 재밍 신호는 상기 주파수 대역에서 상기 상향링크 데이터 신호에 의해 점유되는 자원을 제외한 나머지 자원을 통해 수신되는, 기지국의 동작 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 상향링크 재밍 신호는 상기 재밍 메시지가 지시하는 상기 패턴에 따라 시간 영역 및 주파수 영역 중 적어도 하나의 영역에서 상기 상향링크 데이터 신호와 혼합된 후 상기 주파수 대역을 통해 전송되는, 기지국의 동작 방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 나머지 자원의 크기는 상기 주파수 대역에서 하향링크 데이터 신호가 점유하는 자원의 크기와 상기 상향링크 데이터 신호가 점유하는 자원의 크기의 차인, 기지국의 동작 방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 상향링크 전송 신호 중 상기 상향링크 재밍 신호는 상기 재밍 메시지가 지시하는 상기 패턴에 따라 제거되는, 기지국의 동작 방법.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 상향링크 트래픽 정보는 상기 단말로부터 수신되는 RRC 메시지에 포함되는, 기지국의 동작 방법.
  11. 동일 대역 IFD(in-band full duplexing) 방식으로 동작하는 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법에 있어서,
    제1 단말로부터 상향링크 데이터 신호의 크기를 지시하는 상향링크 트래픽 정보를 수신하는 단계;
    상기 상향링크 데이터 신호의 크기에 기초하여 상향링크 재밍 신호의 패턴을 지시하는 상향링크 재밍 메시지를 생성하는 단계;
    상기 상향링크 데이터 신호의 크기 및 제2 단말로 전송하기 위한 하향링크 데이터 신호의 크기에 기초하여 하향링크 재밍 신호의 패턴을 지시하는 하향링크 재밍 메시지를 생성하는 단계;
    상기 상향링크 재밍 메시지를 상기 제1 단말로 전송하는 단계;
    상기 하향링크 재밍 메시지를 상기 제2 단말로 전송하는 단계;
    상기 제1 단말로부터 상기 상향링크 재밍 메시지에 기초하여 생성된 상기 상향링크 재밍 신호를 포함하는 상향링크 전송 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 제2 단말로 상기 하향링크 재밍 메시지에 기초하여 생성된 상기 하향링크 재밍 신호를 포함하는 하향링크 전송 신호를 전송하는 단계;를 포함하고,
    상기 상향링크 전송 신호와 상기 하향링크 전송 신호는 동일한 주파수 대역에서 동시에 송수신되는,
    기지국의 동작 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 하향링크 전송 신호는 상기 상향링크 전송 신호가 수신되는 주파수 대역과 동일한 주파수 대역을 통해 전송되는, 기지국의 동작 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 하향링크 재밍 신호는 상기 하향링크 전송 신호가 전송되는 주파수 대역에서 상기 하향링크 데이터 신호에 의해 점유되는 자원을 제외한 나머지 자원을 통해 전송되는, 기지국의 동작 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 상향링크 재밍 신호는 상기 상향링크 전송 신호가 전송되는 주파수 대역에서 상기 상향링크 데이터 신호에 의해 점유되는 자원을 제외한 나머지 자원을 통해 전송되는, 기지국의 동작 방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 하향링크 재밍 신호는 상기 하향링크 재밍 메시지가 지시하는 상기 패턴에 따라 시간 영역 및 주파수 영역 중 적어도 하나의 영역에서 상기 하향링크 데이터 신호와 혼합된 후 주파수 대역을 통해 전송되는, 기지국의 동작 방법.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 상향링크 재밍 신호는 상기 상향링크 재밍 메시지가 지시하는 상기 패턴에 따라 시간 영역 및 주파수 영역 중 적어도 하나의 영역에서 상기 상향링크 데이터 신호와 혼합된 후 주파수 대역을 통해 전송되는, 기지국의 동작 방법.
  17. 청구항 11에 있어서,
    상기 상향링크 전송 신호 중 상기 상향링크 재밍 신호는 상기 상향링크 재밍 메시지가 지시하는 상기 패턴에 따라 제거되는, 기지국의 동작 방법.
  18. 청구항 11에 있어서,
    상기 상향링크 트래픽 정보는 상기 단말로부터 수신되는 RRC 메시지에 포함되는, 기지국의 동작 방법.
  19. 청구항 11에 있어서,
    상기 하향링크 재밍 메시지는 동일 채널 간섭 제거(co-channel interference cancelation; CCIC) 동작을 수행할지 여부를 지시하는 CCIC 정보를 포함하고,
    상기 CCIC 정보는 상기 제2 단말로부터 수신된 동일 채널 간섭 정도를 지시하는 CCI 채널 피드백 정보에 기초하여 생성되고,
    상기 CCI 채널 피드백 정보는 상기 제1 단말이 전송하는 신호의 세기에 기초하여 생성되고,
    상기 제1 단말이 전송하는 신호의 세기는 상기 제1 단말로부터 수신되는 상기 상향링크 트래픽 정보에 기초하여 측정되는, 기지국의 동작 방법.
  20. 청구항 11에 있어서,
    상기 상향링크 재밍 정보는 상기 제1 단말의 전송 전력을 지시하는 전송 전력 제어 메시지를 포함하고,
    상기 전송 전력 제어 메시지는 CCI 채널 피드백 정보에 기초하여 생성되는, 기지국의 동작 방법.
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