KR20060115027A - 주파수 분할 다중접속 기반 무선통신 시스템에서 데이터와제어 정보의 다중화 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 IFDMA(Interleaved Frequency Division Multiple Access) 및 LFDMA(Localized Frequency Division Multiple Access) 기반 무선통신 시스템에서데이터 및 제어정보를 다중화하는 방법을 제안한다. 제안 방법은 데이터와 제어정보를 동일한 심벌 주기 내에서 다중화한 후 단일 반송파를 사용하여 IFDMA 혹은 LFDMA 전송함으로써 기존의 시분할 및 주파수 분할 다중화 방법에 비하여 자원의 효율성을 향상시키고 낮은PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)을 달성할 수 있다.
IFDMA, LFDMA, OFDM, PAPR, FFT, IFFT

Description

주파수 분할 다중접속 기반 무선통신 시스템에서 데이터와 제어 정보의 다중화 방법 및 장치{Method and Apparatus for multiplexing data and control information in wireless communication systems based on frequency division multiple access}
도 1은 일반적인 IFDMA 송신기의 구조를 도시한 도면.
도 2는 일반적인 LFDMA 송신기의 구조를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 바람직한 제 1 실시 예에 따른 제어정보와 데이터의 다중화 방법을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 바람직한 제 1 실시 예에 따른 제어정보와 데이터가 다중화된 OFDM 심벌 주기에서의 FFT 매핑을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 바람직한 제 1실시예 내지 제 2실시예에 따른 수신기의 구조 및 동작을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 바람직한 제 2 실시 예에 따른 제어정보와 데이터의 다중화 방법을 도시한 도면.
도 7은 본발명의 바람직한 제 2 실시 예에 따라 수신부의 IFFT 출력이 제어정보 복조 및 복호기와 데이터 복조 및 복호기로 매핑되는 과정을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 바람직한 제 1 실시 예 내지 제 2실시예에 따른 수신기의 동작 절차를 도시한 흐름도.
도 9는 본 발명의 바람직한 제 1 실시 예에 따른 송신기의 동작 절차를 도시한 흐름도.
본 발명은 주파수 분할 다중접속 기반 무선통신 시스템에 관한것으로서, 특히 데이터와 제어 정보를 다중화하여 전송하는 방법에 관한 것이다.
최근 방송 및 이동통신 시스템의 기술로 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 한다.) 전송 기술이 널리 적용되고 있다. OFDM 기술은 무선통신 채널에서 흔히 존재하는 다중경로 신호 성분들 간의 간섭을 제거하고 다중 접속 사용자들간의 직교성을 보장해 주며 주파수 자원의 효율적 사용을 가능하게 한다. 그로 인하여 기존의 코드분할 다중접속 기술에 비하여 고속데이터 전송 및 광대역 시스템에 유용한 기술이다. 그러나, 상기 OFDM 기술은 다중반송파(multi-carrier) 전송 기술로서 송신 데이터들을 여러 부반송파(sub-carrier)에 나누어 실어서 병렬 전송하기 때문에 송신 신호의 최대전력 대 평균전력 비(Peak-to-Average Power Ratio, 이하 'PAPR'이라 한다.)를 증가시키는 문제가 있다. 큰 PAPR은 송신기의 RF(Radio Frequency) 전력 증폭기(Power amplifier)에서 출력 신호의 왜곡을 발생시키므로 송신기는 상기 문제를 방지하기 위하여 증폭기 입력 전력을 감소시키는 전력 백오프(power back-off)를 필요로 한다. 따라서, OFDM 기술을 이동통신 시스템의 상향링크에 적용할 경우, 단말기가 전송 신호에 대하여 전력 백오프를 수행해야 하기 때문에 그 결과로 셀 커버리지의 감소를 가져온다.
OFDM 기술의 PAPR 문제를 감소시킬 수 있는 기술로서 최근 IFDMA (Interleaved Frequency Division Multiple Access)에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. IFDMA는 OFDM과 마찬가지로 다중 접속 사용자들간의직교성을 보장해 주면서도 그와 더불어 단일 반송파 전송에 기반한 기술로서 송신 신호의 PAPR이 아주 낮다는 장점이 있다. 따라서, 이동통신 시스템에 적용할 경우 OFDM 기술에 비하여 PAPR로 인한 셀 커버리지 감소 문제가 줄어든다.
도 1은 일반적인 IFDMA 송신기의 구조를 도시한 도면이다.
상기 도 1에 도시한 바와 같이 고속 퓨리에 변환(Fast Fourier Transform， 이하 'FFT'라 한다)(104)과 역 고속 퓨리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform, 이하 'IFFT'라 한다)(106)을 이용한 방법 외에도 다른 송신기 구현 방법이 가능하다. 상기와 같은 FFT(104)와 IFFT(106)를 이용한 구현은 높지 않은 하드웨어 복잡도로 IFDMA 시스템 파라미터의 변경을 용이하게 하는 장점이 있다. OFDM과 IFDMA의 차이점을 송신기 구조 측면에서 보면, OFDM 송신기에서 다중 반송파 전송에 이용되는 IFFT(106)에 더하여, IFDMA 송신기에서는 FFT(104)가 상기 IFFT(106) 전단에 추가적으로 존재한다. 그리하여, 상기 도 1에서 송신 변조 심벌(100)은 블록단위로 상기 FFT(104)로 입력된다. 상기 FFT(104)에서 출력된 신호는 등간격으로 IFFT(106)의 입력에 인가되어 IFDMA 송신 신호 성분이 주파수 영역에서 등간격의 부반송파를 사용하여 전송되도록 한다. 상기 과정에서 일반적으로 상기 IFFT(106)의 입출력 크기 N은 상기 FFT(104)의 입출력 크기 M에 비하여 큰 값을 가진다. OFDM에서는 상기 변조 심벌 블록(100)이 상기 FFT(104)를 거치지 않고 바로 IFFT(106)로 입력되어 여러 부반송파를 이용하여 전송됨으로써 큰 값의 PAPR이 발생한다.
IFDM는 송신 심벌이 상기 IFFT(106)에서 최종 처리되어 다중 반송파로 전송됨에도 불구하고 그 이전에 상기 송신 심벌 블록을 상기 FFT(104)로 전처리(pre-processing)함으로써 FFT(104)와 IFFT(106)의 상호 상쇄 작용에 의하여 상기 IFFT(106) 출력 신호가 단일 반송파로 전송된 것과 유사한 효과를 달성함으로써 낮은 PAPR을 달성할 수 있다. 그리고, 최종적으로 상기 IFFT(106) 출력을 PSC(Parallel-to-Serial Converter) (102)에서 직렬 스트림으로 변환 후 OFDM 시스템에서와 마찬가지로 주기적 전치 부호(cyclic prefix, 이하 "CP"라 한다.) 혹은 보호 구간(Guard time)(108)를 붙인 후 전송함으로써 다중 경로 채널 신호 성분들 간의 간섭을 방지할 수 있다.
도 2는 IFDMA와 유사한 기술로서, 다중 접속 사용자들간의 직교성을 보장해 주고 단일 반송파 전송에 기반하여 OFDM에 비하여 낮은 PAPR을 달성할 수 있는 LFDMA(Localized Frequency Division Multiple Access) 기술의 송신기 구조를 도시하고 있다. 상기 도 1과 상기도 2에서 볼 수 있듯이, 송신기 구조 측면에서 LFDMA 기술이 IFDMA 기술과 다른 점은FFT(204) 출력이 연속된 인덱스의 IFFT(206) 입력으로 인가된다는 것이다. 따라서, LFDMA 송신 신호를 주파수 영역에서 살펴 보면, 상기 FFT(204) 출력이 상기 IFFT(206) 입력으로 매핑될 때 사용된 인접한 부반송파들로 이루어진 대역을 차지한다. 다시 말하면, 주파수 영역에서 IFDMA 송신 신호는 등간격으로 산재된 부반송파 대역(subband)들을 차지하고 LFDMA 신호는 인접한 부반송파들로 이루어진 부반송파 대역을 차지한다.
상기 IFDMA 및 LFDMA 기반 시스템을 방송 혹은 이동통신 시스템에 적용하기 위해서는 데이터 전송뿐만 아니라 상기 데이터를 수신기에서 복조 및 복호 할 수 있도록 하기 위한 제어정보 및 파일럿의 전송이 필요하다. 파일럿은 송신기와 수신기 간에 약속된 패턴의 데이터가 전송되는 것이므로 무선 페이딩 채널에 의하여 수신 신호에 왜곡이 발생하였을 경우 수신기는 상기 파일럿을 바탕으로, 채널로 인하여 수신 신호에 발생한 왜곡을 추정하고 제거할 수 있다. 한편, 상기 제어정보는 송신 데이터에 적용된 변조 방식, 채널 코딩(channel coding) 방식, 데이터 블록 크기, 서브패킷 ID 등과 같은 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request) 관련 정보 등을 담고 있다. 수신기는 상기 제어정보를 수신함으로써 송신 데이터에 적용된 상기 정보들을 알아내어 수신 데이터의 복조 및 복호 등의 동작을 수행할 수 있게 된다.
현재 이동통신 시스템에 널리 적용되고 있는 CDMA(Code Division Multiple Access) 기술에서는 상기 데이터, 제어정보, 파일럿 등에 서로 다른 채널 구분 코드(channelization code)를 이용하거나 시간적으로 분할하여 전송함으로써 수신기 가 상기 신호들을 간섭없이 분리하여 검출할 수 있도록 한다. 한편 OFDM 기술에서는 상기 데이터, 제어정보, 파일럿 등을 서로 다른 부반송파에 실어 보내 거나 혹은 시간적으로 분할하여 전송한다. 상기와 같이 데이터, 제어정보, 파일럿 등을 시간적으로 분할하여 전송하는 방식은 대부분의 통신 시스템에 적용이 가능한 기술이다. 하지만, 일반적으로 상기 제어정보는 하나의 타임 슬롯 전체를 차지할 만큼 정보량이 많지는 않기 때문에 상기 시분할 기반 다중화 방식을 적용할 경우 자원이 쓸데 없이 낭비되는 문제가 발생할 수도 있다. 그리고 상기 제어정보를 OFDM 기술에서 적용하는 바와 같이 데이터와 다른 별도의 부반송파를 이용하여 전송할 경우 송신 신호의 PAPR을 증가시키는 문제가 있다.
따라서 상기한 바와 같이 동작되는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 본 발명의 목적은, IFDMA 및 LFDMA 기반 통신 시스템에서 송신 신호의 PAPR을 낮추고 자원을 효율적으로 사용할 수 있도록 데이터와 제어정보를 다중화하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 IFDMA 및 LFDMA 기반 통신 시스템에서 데이터와 제어정보를 한 OFDM 심벌 주기 내의 FFT 입력 단에서 다중화하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 IFDMA 및 LFDMA 기반 통신 시스템에서 제어정보를 TTI 내의 각 OFDM 심벌 주기 내에 분산시켜 데이터와 다중화하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명의 실시예는, 복수개의 부 반송파를 이용하는 통신시스템에서 데이터를 전송하는 장치는, 데이터 및 제어정보를 포함하는 신호를 생성하는 데이터 생성부와, M개의 부 반송파를 이용하여 상기 신호를 한 심벌 단위로 고속 퓨리에 변환(FFT)하는 FFT부와, 상기 FFT부로부터 출력되는 신호를 N개의 부 반송파를 이용하여 역 고속 퓨리에 변환(IFFT)하는IFFT부와, 상기 IFFT부로부터 출력되는 신호에 보호구간을 부가하여 전송심벌을 생성하는 보호구간 부가부로 구성됨을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예는, 복수개의 부 반송파를 이용하는 통신시스템에서 데이터를 전송하는 방법은 데이터 및 제어정보를 포함하는 신호를 생성하는 과정과, M개의 부 반송파를 이용하여 상기 신호를 한 심벌 단위로 고속 퓨리에 변환(FFT)하는 과정과, 상기 FFT된 신호를 N개의 부 반송파를 이용하여 역 고속 퓨리에 변환(IFFT)하는 과정과, 상기 IFFT된 신호에 보호구간을 부가하여 전송심벌을 생성하는 과정으로 구성됨을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예는, 복수개의 부 반송파를 이용하는 통신시스템에서 데이터를 수신하는 장치는, 데이터 및 제어정보를 포함하는 심벌과 파일럿을 포함하는 심벌 중 하나로 구성되는 수신 신호를 M개의 부 반송파를 이용하여 심벌 단위로 고속 퓨리에 변환(FFT)를 수행하는 FFT부와, 상기 FFT부로부터 출력되는 파일럿 신호를 이용하여 채널 추정하고, 상기 채널 추정 결과를 이용하여 상기 FFT로부터 출력되는 데이터 및 제어정보를 포함하는 신호를 채널 보상하는 채널 보상부와, 상기 채널 보상부로부터 출력되는 신호에 N개의 부 반송파를 이용하여 상기 심벌 단위로 역 고속 퓨리에 변환(IFFT)을 수행하는 IFFT부와, 상기 IFFT부에서 출력되는 제어정보를 이용하여 상기 제어정보와 동일 심벌로 전송된 데이터를 복조하는 복조부로 구성됨을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예는, 복수개의 부 반송파를 이용하는 통신시스템에서 데이터를 수신하는 방법은 데이터 및 제어정보를 포함하는 심벌과 파일럿을 포함하는 심벌 중 하나로 구성되는 수신 신호를 M개의 부 반송파를 이용하여 심벌 단위로 고속 퓨리에 변환(FFT)를 수행하는 과정과, 상기 FFT된 파일럿 신호를 이용하여 채널 추정하고, 상기 채널 추정 결과를 이용하여 FFT된 데이터 및 제어정보를 포함하는 신호를 채널 보상하는 과정과, 상기 채널 보상된 신호를 N개의 부 반송파를 이용하여 상기 심벌 단위로 역 고속 퓨리에 변환(IFFT)을 수행하는 과정과, 상기 IFFT된 신호에 포함된 제어정보를 이용하여 상기 제어정보와 동일 심벌로 전송된 데이터를 복조하는 복조부로 구성됨을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면과 함께 상세히 설명한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 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.
CDMA 및 OFDM 등의 종래기술에서 데이터와 제어정보를 서로 다른 코드 채널, 다른 타임 슬롯, 혹은 다른 부반송파에 실어 보낸 방법과 달리 본 발명에서는 데이터와 제어정보를 동일한 타임슬롯에 다중화하여 동시에 전송하는 방법을 제안한다. 상기 다중화 하여 동시에 전송하는 방법은 기존 방법들에 비하여 낮은 PAPR을 달성하고 자원의 효율적 사용을 가져올 수 있다. 여기서 상기 제어정보는 송신 데이터에 적용된 변조 방식, 채널 코딩(channel coding) 방식, 데이터 블록 크기, 서브패킷 ID 등과 같은 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request) 관련 정보 등이며 CQI(Channel Quality Indicator)나ACK/NACK 등의 제어정보도 필요 시에는 포함될 수 있다.
<<제 1실시 예>>
도 3은 본 발명의 바람직한 제 1 실시 예에 따른 데이터, 제어정보, 파일럿의 다중화 전송 방법을 도시한 도면이다.
상기 도 3과 같이, 송신기는 전송할 데이터, 제어정보, 파일럿 등을 다중화하여 전송시간 간격(Transmission Time Interval, 이하 "TTI"라 한다.)(300) 내의 프레임을 형성하는데 상기 도 3의예에서는 TTI 내에 여덟 개의 OFDM 심벌 주기(302)가 존재하는 상황을 가정하고 있다. 상기 도 3에서 IFDMA 및 LFDMA 전송 기술을 FFT(310) 출력 신호의 관점에서 보면 OFDM처럼 IFFT(314)를 이용하여 상기 FFT(310) 출력 신호를 다중 반송파 전송한다고 볼 수 있다. 그러므로, 상기 IFFT(314)로부터의 N 개의 출력이 상기 도 1에서 도시한 바와 같이 PSC(102)에 의하여 직렬 스트림으로 변환된 후 CP(108)를 붙여서 전송되는 주기를 상기와 같이 OFDM 심벌 주기(302)라고 하였다. 그리하여, 상기 도 3에서 상기 TTI(300) 내에 존재하는 여덟 개의 송신 신호 블록들은 각각에 해당하는 OFDM 심벌 주기마다 상기 FFT(310)로 입력되어 FFT가 수행된다. 그리고, 상기 FFT(310) 출력은 상기 도 1과상기 도 2에서 도시한 바와 같이 적용하고자 하는 IFDMA 혹은 LFDMA 기술에 해당하는 매핑 규칙에 따라 IFFT(314) 입력으로 매핑(312)되어 IFFT가 수행된다. 마지막 과정으로 상기 IFFT(304) 출력에 CP를 붙여서 전송하게 된다.
도 9는 본발명의 바람직한 실시예에 따른 송신기의 동작을 도시한 흐름도이다.
900단계에서 전송할 데이터, 제어정보, 파일럿 등을 다중화하여 TTI내의 프레임, 즉 전송 데이터를 형성한다. 그리고 902단계에서, 각각의 OFDM 심벌 주기로 해당 주기 내의 심벌들을 묶어서 심벌단위로 FFT를 수행한다.
904단계에서 상기 FFT에서 출력된 신호는 적용하고자 하는 IFDMA 혹은 LFDMA 기술에 해당하는 매핑 규칙에 따라 IFFT 입력으로 매핑되어 IFFT가 수행된다. 이후, 906단계에서 상기 IFFT 출력 신호에 CP를 붙여서 전송하게 된다.
이와 같이 상기 제 1실시예에서 제안하는 방법은, 상기 도 3에 도시한 바와 같이 데이터(306)와 제어정보(304)를 한 OFDM 심벌 주기 내의 FFT 입력 단에서 다 중화하는 것이다. 그리고 파일럿(308)은 데이터(306) 및 제어정보(304)와 별도의 OFDM 심벌 주기에 전송한다. IFDMA 및 LFDMA 전송의 경우 상기 파일럿(308)이 데이터와 동일한 OFDM 심벌 주기 내에서 다중화 되면 채널 추정이 곤란해지므로 수신 데이터 및 제어 정보가 정상적으로 복조되기 힘들다. 하기의 수신기 동작에서 기술되어 있듯이 제어정보(304)의 경우에는 한 OFDM 심벌 주기 내에 데이터(306)와 함께 다중화 되어도 수신 데이터 및 제어정보의 정상적인 복조가 가능하다.
상기의 데이터(306), 제어정보(304), 파일럿(308) 다중화 방법은 FFT(310) 및 IFFT(314)에 기반을 두지 않은 IFDMA 및 LFDMA 송신기 구조에서도 적용이 가능하다.
상기 도 3에 도시한 바와 같이 데이터와 제어정보를 동일한 IFDMA 심벌 스트림 내에서 다중화함으로써 OFDM 시스템의 경우처럼 데이터와 제어정보를 주파수 영역에서 분할하여 별도의 부반송파 대역에 IFDMA 혹은 LFDMA 전송하는 경우에 비하여 낮은 PAPR을 달성할 수 있는 장점이 있다. 그리고, 데이터와 제어정보를 시간 상으로 다중화하여 다른 OFDM 심벌 주기에서 IFDMA 혹은LFDMA 전송하는 경우와 비교하면 자원의 효율적인 사용 측면에서 장점이 있다. 그 이유는, 일반적으로 제어정보는 그 양이 크지 않기 때문에 하나의 OFDM 심벌 주기를 제어정보 전송에 모두 할당할 경우 불필요하게 많은 자원이 제어정보 전송에 할당되고 그만큼 데이터 전송에 사용할 수 있는 자원은 줄어드는 문제가 있기 때문이다. 상기 문제는 많은 양의 데이터를 높은 데이터율로 전송하여야 할 경우 더 심각해진다.
하기에서는 상기와 같이 데이터와 제어정보를 다중화할 경우 수신기가 데이 터를 정상적으로 복조 및 복호 할 수 있도록 하기 위한 송신 IFDMA 및 LFDMA 신호의 프레임 포맷에 대하여 기술한다. 일반적으로 전송될 데이터 양이나 전송되는 채널(radio channel)의 상황에 따라 다른 변조 방식 및 코딩 방식이 데이터 전송에 적용될 수 있으며 HARQ 기술이 적용될 때는 재전송 상황에 따라 다른 HARQ 제어정보가 전송될 수 있다. 따라서, 수신기가 상기 제어정보를 복조 및 복호하여 상기 제어정보들을 정확히 알게 되어야 데이터의 정상적인 복조가 가능해진다.
수신기가 상기 제어정보를 항상 제대로 복조할 수 있도록 하기 위해서는 상기 제어정보의 전송 포맷은 어느 한 가지로 고정되거나 무선 링크 설정 시에 송신기와 수신기 간에 어느 한 포맷을 사용하는 것으로 정의 되어 있어야 한다. 즉, 항상 고정된 변조 방식과 채널 부호화 방식, 제어정보의 비트 수, 그리고 고정된 타임 슬롯 및 FFT 입력으로 매핑되어 전송되어야 수신기는 상기 제어정보를 제대로 복조하고 복호할 수 있다. 예를 들면, 상기 도 3의 경우에서 제어정보는 부호화율 1/3의 길쌈 부호화된 후 QPSK 변조 방식으로 전송되고 L 개의 변조 심벌로 구성되며 TTI 내에서 두 번째 OFDM 심벌 주기에 전송되며 인덱스 0~(L-1)의 FFT 입력에 인가되어 전송된다는 식으로 포맷이 송신기와 수신기 간에 정의 되어 있으면 수신기는 상기 포맷 정보를 이용하여 제어정보에 대한 복조 및 복호를 수행할 수 있다. 그런데, 제어정보가 고정된 포맷으로 전송되지 않으면 수신기에서는 여러 가지 가능한 포맷들에 대하여 검출을 시도하는 블라인드 포맷(blind format) 검출 방식을 적용하여야 하므로 제어정보의 정상적인 복조 및 복호가 힘들 수도 있으며 수신기의 복잡도가 높아지는 문제가 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제 1 실시 예에 따른 제어정보와 데이터가 다중화된 OFDM 심벌 주기에서의 FFT 매핑을 도시한 도면이다. 상기 도 4에서 L 개의 변조 심벌로 구성된 제어정보(400)가 상기 FFT(404)의 인덱스 0~(L-1)의 입력으로 인가되며 데이터(402)는 나머지FFT 입력들에 인가된다. 즉, 인덱스 L~(M-1) 에 인가된다.
도 5는 본발명의 바람직한 제 1실시예에 따른 수신기의 구조를 도시한 도면이다.
상기 도5를 참조하면, 상기 수신기는 먼저 수신 신호 성분에서 CP를 제어한 후 FFT(502)를 수행하고 상기 FFT(502)출력에서 파일럿을 추출하여 채널 추정을 수행한다. 좀더 구체적으로 설명하면, 상기 수신기의 FFT(502)는 상기 도 3에 도시한 송신부의 IFFT(314)에 대응하여, 상기 FFT(502)에 입력되는 수신 신호(500)를 주파수 영역 신호로 변환한다. 이때, 상기 FFT(502) 출력 OFDM 심벌의 주기가 파일럿 주기에 해당하는 경우 상기 FFT(502)의 출력은 채널추정기(504)로 입력(510)된다. 상기 채널추정기(504)는 수신된 파일럿(510)으로부터 채널 상태를 추정하고 IFFT(506)블록에서 데이터 및 제어정보를 복조할 수 있도록 추정된 채널 상태 정보(512)를 상기 채널보상 블록(524)으로 전달한다. 이후, 상기 FFT(502)에서 출력되는 신호가 데이터 및 제어정보(514)가 포함된 OFDM 심벌 주기에 해당하는 경우, 해당 FFT 출력은 상기 채널보상(524) 블록에서 채널보상 된다. 상기 채널보상 동작은 상기 IFFT(506) 출력 단에서 수행하는 것도 가능하다.
상기 채널보상 된 신호(526)는 송신기에서 적용된 IFDMA 혹은 LFDMA 매핑 규칙에 따라 상기 IFFT(506)로 입력된 후, 전송된 데이터의 복조 및 복호에 필요한 정보를 알기 위하여 제어정보의 복조 및 복호가 수행된다.
상기 도 4에 도시한 바와 같이 제어정보는 송신기 FFT(404)의 인덱스 0~(L-1)의 입력에 인가되기 때문에 도 5 수신기의 상기 IFFT(506)에서 인덱스 0~(L-1)의 출력을 제어정보 복조 및 복호기(508)로 인가함으로써 제어정보의 추출이 가능하다. 그리고, 데이터의 경우에는 한 OFDM 주기 내에서 순전히 데이터만 전송되는 경우도 있으므로 상기 IFFT(506)의 모든 출력이 데이터 복조 및 복호기(522)로 인가된다. 상기 제어정보에 해당하는 OFDM 주기에서 상기 제어정보의 복조 및 복호가 수행되어 송신기에서 데이터 전송 시 사용된 변조 및 코딩 방식, 데이터량, HARQ 관련 정보 등이 상기 데이터 복조 및 복호기(522)로 전달(516)되면, 데이터의 복조 및 복호가 가능해지며 최종적으로 복호된 데이터가 데이터 복조 및 복호기(522)로부터 출력된다.
도 8은 본발명의 바람직한 제 1실시예에 따른 수신기의 동작을 도시한 흐름도이다.
800단계에서 상기 수신기는 수신 신호 성분에서 CP를 제어한 후 FFT를 수행하고, 상기 FFT출력에서 파일럿을 추출하여 채널 추정을 수행한다. 802단계에서 상기 FFT에서 출력되는 신호가 데이터 및 제어정보가 포함된 OFDM 심벌 주기에 해당하는 경우, 상기 FFT 출력은 채널보상블록에서 채널보상된다.
804단계에서 상기 채널보상 된 신호는 송신기에서 적용된IFDMA 혹은 LFDMA 매핑 규칙에 따라 IFFT로 입력된 후, 전송된 데이터의 복조 및 복호에 필요한 정보를 알기 위하여 제어정보의 복조 및 복호를 수행하여 데이터에 적용된 변조 및 코딩, HARQ 관련 제어 정보 등을 인지한 후,
806단계에서 상기 데이터 전송시 사용된 변조 및 코딩, HARQ 관련 제어 정보 등을 데이터 복조 및 복호기로 전달하여 데이터의 복조 및 복호를 수행한다.
<<제 2실시 예>>
제 2 실시 예에서는 상기 제 1 실시 예와 마찬가지로 데이터와 제어정보를 동일한 OFDM 심벌 주기 내에서 다중화 전송하는 방법을 제안한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 제 2 실시 예에 따른 제어정보와 데이터의 다중화 방법을 도시한 도면이다.
상기 제1 실시 예와의 차이점은 제어정보(602)를TTI(600) 내의 각 OFDM 심벌 주기(604) 내에 분산시켜 전송하는 것이다. 즉, 제어정보(602)를 OFDM 심벌 주기 내에서 데이터와 다중화 하되 TTI 내의 여러 OFDM 심벌 주기에 분산하여 전송함으로써 페이딩 채널에서 시간 다이버시티(time diversity) 이득을 얻어 제어정보의 검출 성능을 개선할 수 있도록 하는 것이 제 2실시예의 핵심이다. 상기 도 6에서 데이터와 제어정보가 다중화된 OFDM 심벌 주기에서 제어정보는 K 심벌, 데이터는 (M-K) 심벌이 포함되며 각각 FFT(610) 인덱스 0~(K-1)과 K~(M-1)의 입력에 인가된다. 상기 K 및 M의 값은각각 필요한 제어정보의 양과 전송해야 할 데이터 양에 의 하여 결정된다.
상기 제 1 실시예의 경우와 마찬가지로 상기 제어정보(602)에는 적용된 변조 및 코딩 방식, 총 심벌 수, FFT(610) 입력 매핑 등이 송신기와 수신기 간에 미리 정의되어 있으므로 수신기는 약속된 포맷 정보를 바탕으로 제어정보의 복조 및 복호를 수행할 수 있다. 그리고 상기 제 2실시 예에서는 상기 제 1 실시 예의 경우와 비교하여 파일럿 오버헤드를 줄이기 위하여 파일럿(606)은 데이터 및 제어정보와 시분할로 네번째 OFDM 심벌 주기에만 전송되는 것으로 한다.
상기와 같이 포맷된 송신 신호는 제 1 실시 예의 경우와 마찬가지로FFT(610)를 거쳐서 적용되는 IFDMA 혹은 LFDMA 기술에 따라 IFFT 입력으로 매핑(612)된 후 IFFT(614)에 의하여 처리 되고 CP가 붙여진 후에 전송된다. 상기 전송 신호가 수신기에서 수신되는 절차 및 수신기 구조는 상기 도 5와 상기 도8에서 도시한 상기 제 1 실시 예의 경우와 기본적으로 동일하다. 상기 제 1실시예와의 차이점으로서는 여러 OFDM 심벌 주기 내에 분산 전송된 제어심벌들을 모두 수신하여 복조 및 복호가 완료되어야 데이터들에 대한 복조 및 복호가 이루어진다는 것이다. 또한, 제 2 실시 예의 제어정보 및 데이터의 다중화 방법에 대하여 상기 도 7에 도시한 바와 같이 수신부 IFFT(700)에서 인덱스 0~(K-1)와 K~(M-1)의 출력을 각각 제어정보 복조 및 복호기(702)와 데이터 복조 및 복호기(704)로 인가하면 제어정보와 데이터의 정상적인 복조 및 복호가 가능해진다.
도 7은 본발명의 바람직한 제 2 실시 예에 따라 수신부의 IFFT 출력이 제어 정보 복조 및 복호기와 데이터 복조 및 복호기로 매핑되는 과정을 도시한 도면이다.
상기 제 2 실시 예의 제어정보 및 데이터의 다중화 방법에 대하여 상기 도 7에도시한 바와 같이 수신부 IFFT(700)에서 인덱스 0~(K-1)와 K~(M-1)의 출력을 각각 제어정보 복조 및 복호기(502)와 데이터 복조 및 복호기(704)로 인가하면 제어정보와 데이터의 정상적인 복조 및 복호가 가능해진다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 동작하는 본 발명에 있어서, 개시되는 발명중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은, 데이터와 제어정보를 동일한 OFDM 심벌 주기 내에서 다중화한 후 단일 반송파를 사용하여 IFDMA 혹은 LFDMA 전송함으로써 기존의 시분할 및 주파수 분할 다중화 방법에 비하여 자원 효율성을 향상시키고 낮은 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)을 달성할 수 있는 효과가 있다.

Claims (16)

  1. 복수개의 부 반송파를 이용하는 통신시스템에서 데이터를 전송하는 장치에 있어서,
    데이터 및 제어정보를 포함하는 신호를 생성하는 데이터 생성부와,
    M개의 부 반송파를 이용하여 상기 신호를 한 심벌 단위로 고속 퓨리에 변환(FFT)하는 FFT부와,
    상기FFT부로부터 출력되는 신호를 N개의 부 반송파를 이용하여 역 고속 퓨리에 변환(IFFT)하는 IFFT부와,
    상기IFFT부로부터 출력되는 신호에 보호구간을 부가하여 전송심벌을 생성하는 보호구간 부가부로 구성됨을 특징으로 하는 상기 데이터 전송 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제어 정보는,
    변조 정보, 채널코딩 정보, 심벌 수에 관한 정보, FFT 매핑 정보 중 적어도 하나 이상을 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 전송 장치에서 전송되는 신호의 한 전송시간 간격(TTI)은 데이터를 포 함하는 심벌, 데이터와 상기 데이터를 위한 제어정보를 포함하는 심벌 그리고 파일럿을 포함하는 심벌로 구성됨을 특징으로 하는 상기 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 전송 장치에서 전송되는 신호의 한 TTI는 데이터와 각 심벌에 분산되어 전송되는 제어정보를 포함하는 심벌 그리고 파일럿을 포함하는 심벌로 구성됨을 특징으로 하는 상기 장치.
  5. 복수개의 부 반송파를 이용하는 통신시스템에서 데이터를 전송하는 방법에 있어서,
    데이터 및 제어정보를 포함하는 신호를 생성하는 과정과,
    M개의 부 반송파를 이용하여 상기 신호를 한 심벌 단위로 고속 퓨리에 변환(FFT)하는 과정과,
    상기 FFT된 신호를 N개의 부 반송파를 이용하여 역 고속 퓨리에 변환(IFFT)하는 과정과,
    상기 IFFT된 신호에 보호구간을 부가하여 전송심벌을 생성하는 과정으로 구성됨을 특징으로 하는 상기 데이터 전송장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제어 정보는 변조 정보, 채널코딩 정보, 심벌 수에 관한 정보, FFT 매핑 정보 중 적어도 하나 이상을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 전송 장치에서 전송되는 신호의 한 전송 시간 간격(TTI)은 데이터를 포함하는 심벌, 데이터와 상기 데이터를 위한 제어정보를 포함하는 심벌 그리고 파일럿을 포함하는 심벌로 구성됨을 특징으로 하는 상기 방법.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 전송 장치에서 전송되는 신호의 한 TTI는 데이터와 각 심벌에 분산되어 전송되는 제어정보를 포함하는 심벌 그리고 파일럿을 포함하는 심벌로 구성됨을 특징으로 하는 상기 방법.
  9. 복수개의 부 반송파를 이용하는 통신시스템에서 데이터를 수신하는 장치에 있어서,
    데이터 및 제어정보를 포함하는 심벌과 파일럿을 포함하는 심벌 중 하나로 구성되는 수신 신호를 M개의 부 반송파를 이용하여 심벌 단위로 고속 퓨리에 변환(FFT)를 수행하는 FFT부와,
    상기 FFT부로부터 출력되는 파일럿 신호를 이용하여 채널 추정하고, 상기 채널 추정 결과를 이용하여 상기 FFT로부터 출력되는 데이터 및 제어정보를 포함하는 신호를 채널 보상하는 채널 보상부와,
    상기 채널 보상부로부터 출력되는 신호에 N개의 부 반송파를 이용하여 상기 심벌 단위로 역 고속 퓨리에 변환(IFFT)을 수행하는 IFFT부와,
    상기 IFFT부에서 출력되는 제어정보를 이용하여 상기 제어정보와 동일 심벌로 전송된 데이터를 복조하는 복조부로 구성됨을 특징으로 하는 상기 데이터 수신장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제어 정보는 변조 정보, 채널코딩 정보, 심벌 수에 관한 정보, FFT 매핑 정보 중 최소한 하나를 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 수신 장치에서 수신되는 신호의 한 TTI는 데이터를 포함하는 심벌, 데 이터와 상기 데이터를 위한 제어정보를 포함하는 심벌 그리고 파일럿을 포함하는 심벌로 구성됨을 특징으로 하는 상기 장치.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 수신 장치에서 수신되는 신호의 한 TTI는 데이터와 각 심벌에 분산되어 전송되는 제어정보를 포함하는 심벌 그리고 파일럿을 포함하는 심벌로 구성됨을 특징으로 하는 상기 장치.
  13. 복수개의 부 반송파를 이용하는 통신시스템에서 데이터를 수신하는 방법에 있어서,
    데이터 및 제어정보를 포함하는 심벌과 파일럿을 포함하는 심벌 중 하나로 구성되는 수신 신호를 M개의 부 반송파를 이용하여 심벌 단위로 고속 퓨리에 변환(FFT)를 수행하는 과정과,
    상기FFT된 파일럿 신호를 이용하여 채널 추정하고, 상기 채널 추정 결과를 이용하여 FFT된 데이터 및 제어정보를 포함하는 신호를 채널 보상하는 과정과,
    상기 채널 보상된 신호를 N개의 부 반송파를 이용하여 상기 심벌 단위로 역 고속 퓨리에 변환(IFFT)을 수행하는 과정과,
    상기 IFFT된 신호에 포함된 제어정보를 이용하여 상기 제어정보와 동일 심벌 로 전송된 데이터를 복조하는 복조부로 구성됨을 특징으로 하는 상기 데이터 전송방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제어 정보는 변조 정보, 채널코딩 정보, 심벌 수에 관한 정보, FFT 매핑 정보 중 적어도 하나 이상을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 수신 장치에서 수신되는 신호의 한 TTI는 데이터를 포함하는 심벌, 데이터와 상기 데이터를 위한 제어정보를 포함하는 심벌 그리고 파일럿을 포함하는 심벌로 구성됨을 특징으로 하는 상기 방법.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 수신 장치에서 수신되는 신호의 한 TTI는 데이터와 각 심벌에 분산되어 전송되는 제어정보를 포함하는 심벌 그리고 파일럿을 포함하는 심벌로 구성됨을 특징으로 하는 상기 방법.
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