이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제를 달성하기 위하여 후술되는 발명의 개시된 개념 및 구체적인 실시예가 변경 또는 변형되어 사용될 수도 있다는 사실을 잘 인식할 것이다. 또한 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 개시하는 개념 및 구조와 균등한 개념들 및 구조들이 본 발명의 가장 넓은 형태의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않는다는 사실을 잘 인식할 것이다. 도면들 중 참조번호들 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들 로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 주요한 요지는 주파수 다이버시티 기술을 사용하여 데이터를 전송하기 위하여 2개 이상의 서브캐리어 세트들을 한 단말(UE)에게 할당하는 경우, 주파수 다이버시티 이득을 충분히 얻으면서 간단한 시그널링으로 구현할 수 있는 자원 할당을 제안하는 것이다. 본 발명에서 제안한 방법은 OFDM 혹은 SC-FDMA 등과 같은 주파수 분할 다중 방식에서 다이버시티 기술을 이용한 전송 시 예외 없이 적용이 가능하다.
본 발명은 실제 주파수 영역의 최소 단위 자원들(즉 서브캐리어 세트들)을, 해당 옵셋들에 일대일 대응되는 논리적인 단위 자원들인 서브밴드들로 재구성 한 후, 상기 서브밴드들을 나타내는 서브밴드 인덱스를 이용하여 자원 할당을 수행한다. 서브캐리어 세트의 옵셋과, 서브밴드 인덱스를 대응시키는 매핑 규칙은 하기의 실시예들로 제시된다.
<<제1 실시예>>
제1 실시예는 최대 할당 가능한 서브캐리어 세트들의 수(R)가 2의 제곱수인 경우에 대한 매핑 규칙을 설명하도록 한다.
주파수 영역에서의 서브캐리어 세트의 옵셋을 0 과 R-1 사이의 정수 값을 갖 는 변수 x로 정의하고, 이에 대응되는 서브밴드의 인덱스를 같은 범위의 변수 y라고 정의한다. 변수 x는 아래 <수학식 1>과 같이 2의 제곱수들의 합으로 표현이 가능하고, 이에 대응되는 변수 y는 <수학식 1>의 계수들을 사용한 <수학식 3>으로부터 얻어진다. 이 때, <수학식 1>의 Q는 <수학식 2>에 따라서 R로부터 얻어지며, <수학식 1> 및 <수학식 3>에서 사용된 x에 해당하는 각 계수
는 0 또는 1 중 하나의 값을 가진다.
상기에 나타낸 바와 같이, 서브캐리어 세트의 옵셋(x)에 대응하는 서브밴드 인덱스는, 상기 옵셋을 이진수 형태에서 비트 역전(Bit Reverse-Order: 이하 BRO라 칭함)된 것임을 알 수 있다.
하기에서는 R=16, Q=4 일 때 위 <수학식 1> 내지 <수학식 3>을 사용하여 서 브캐리어 세트의 옵셋에 대응되는 새로운 서브밴드 인덱스를 정의하는 예를 설명한다.
x가 '5'이면 <수학식 1>은 <수학식 4>와 같이 표현되고, 이에 따른 계수 값들은 각각
,
,
,
이므로, 대응되는 서브밴드 인덱스는 하기 <수학식 5>와 같이 '10'이 된다.
다시 말해서 서브캐리어의 옵셋 '5'(=0101)는 서브밴드 인덱스 '10'(=1010)에 대응하며, 여기서 '1010'은 '0101'의 BRO 결과이다.
상기에서 보인 바와 같이 <수학식 1> 내지 <수학식 3>을 사용하여 서브캐리어 세트의 옵셋(x)을 대응되는 서브밴드 인덱스(y)로 재구성한 전체 결과는 하기의 <표 1>과 같다. <표 1>에 따라 기존 기술에서 자원 할당의 시그널링 정보로 사용했 던 UE별 옵셋을, 서브밴드 인덱스로 대체 가능하다. 예를 들어, UE에게 시그널링된 인덱스가 '1'인 경우, UE에게 실제 할당된 주파수 자원은 8의 옵셋을 가지는 서브캐리어 세트가 된다.
Index(y) |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
Offset(x) |
0 |
8 |
4 |
12 |
2 |
10 |
6 |
14 |
1 |
9 |
5 |
13 |
3 |
11 |
7 |
5 |
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따라 2개 이상의 서브캐리어 세트들을 UE에게 할당하는 예를 나타낸 것이다. 도 3의 예를 살펴봄으로써, 본 발명의 자원 할당 방법이 주파수 다이버시티 이득을 효율적으로 얻음을 확인한다.
도 3을 참조하여, UE#1(310)에게 두 개의 서브캐리어 세트들을 할당하는 경우를 설명한다. 옵셋(x)(311)과 서브밴드 인덱스(y)(312)는 각각 <표 1>과 동일하고, R(313)은 할당 가능한 서브캐리어 세트들의 개수로서 여기에서는 16이다. UE#1(310)에게 서브밴드 인덱스가 0과 1인 서브밴드들을 할당하는 경우는, 실제 주파수 영역에서 옵셋이 0과 8인 서브캐리어 세트들이 할당되어야 한다. 자원(314)은 UE#1에 할당된 서브캐리어 세트들 0, 8을 나타낸다. UE#1(310)에게 할당된 전체 서브캐리어들 중에서,
로 표시된 서브캐리어들은 옵셋이 0인 서브캐리어 세트이고,
로 표현된 서브캐리어들은 옵셋이 8인 서브캐리어 세트이다.
UE#2(320)에게 네 개의 서브캐리어 세트들이 할당된 경우를 설명한다. <표 1>을 참조하면, UE#2에게 할당된 서브밴드 인덱스는 0,1,2,3이고, 이는 실제 주파수 영역에서 옵셋이 0,8,4,12의 서브캐리어 세트들이 할당된 것과 같다. 자원(321)은 UE#2에게 할당된 4개의 서브캐리어 세트들 0, 8, 4, 12를 나타낸다.
상기에서 알 수 있듯이 본 발명에서 제안한 것과 같은 서브밴드 인덱스를 사용하여 주파수 자원을 할당할 경우, 2개 이상의 서브캐리어 세트들이 동시에 한 UE에게 할당되더라도, 모든 할당된 서브캐리어들이 전 대역에 골고루 위치하므로 도 2에서 나타낸 경우에 비하여 보다 큰 주파수 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.
변형된 실시예로서, R이 2의 제곱수보다 1만큼 적은 경우를 설명한다. R이 2의 제곱수보다 1만큼 적은 경우에는, R이 2의 제곱수인 경우와 동일하게, 앞서 언급한 <수학식 1> 내지 <수학식 5>를 사용하여, 서브캐리어 세트의 옵셋(x)을 대응되는 서브밴드 인덱스(y)로 재구성할 수 있으며, 이때 서브캐리어 세트의 옵셋(x)이 0에서 R-2까지의 범위에서만 사용된다. 그러면 상기한 <수학식 1> 내지 <수학식 5>를 이용하여 서브캐리어 세트의 옵셋(x)을 대응되는 서브밴드 인덱스(y)로 재구성한 전체 결과는 하기의 <표 2> 및 <표 3>과 같다.
하기 <표 2>는 R이 3인 경우 서브캐리어 세트의 옵셋들과 해당하는 서브밴드 인덱스들을 나타낸 것이다.
Index(y) |
0 |
1 |
2 |
Offset(x) |
0 |
2 |
1 |
하기 <표 3>은 R이 7인 경우 서브캐리어 세트의 옵셋들과 해당하는 서브밴드 인덱스들을 나타낸 것이다.
Index(y) |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Offset(x) |
0 |
4 |
2 |
6 |
1 |
5 |
3 |
<<제2 실시예>>
제2 실시예에서는 최대 할당 가능한 서브캐리어 세트들의 개수(R)가 2의 제곱 수가 아닌 경우, 서브캐리어 세트의 옵셋과 서브밴드 인덱스를 대응시키는 실시예를 설명한다. <수학식 6>과 같이 R이 2의 제곱수에 해당하는 부분과 홀수 부분의 곱으로 나타내어질 때, 실제 주파수 영역의 서브캐리어 세트들의 옵셋인 변수 x는 <수학식 7>과 같이 표현된다. <수학식 7>에서 사용된 변수 Q 및
는 <수학식 8>과 같이 정의된다.
는 x를 M으로 나눈 나머지로 정의되므로, 0과 M-1 사이의 정수 값을 가진다. x에 대응하는 서브밴드 인덱스 y는 <수학식 9>과 같이 구해진다. <수학식 7> 및 <수학식 9> 에서 사용된 계수
는 0 또는 1 중 하나의 값을 가진다.
여기서 M은 홀수이다.
하기에서는 R=24일 때 <수학식 6> 내지 <수학식 9>를 사용하여 서브캐리어 세트의 옵셋에 대응되는 새로운 서브밴드 인덱스를 정의하는 예를 설명한다.
R=24일 때 <수학식 6>에서 M=3, Q=3이며, 서브캐리어 세트의 옵셋(x)이 '13'인 경우, 대응되는 서브밴드 인덱스(y)는 <수학식 10>와 같이 '9'가 된다.
상기 <수학식 6> 내지 <수학식 9>를 사용하여 서브캐리어 세트의 옵셋(x)을 대응되는 서브밴드 인덱스(y)로 재구성한 전체 결과는 하기의 <표 4>와 같다.
index(y) |
offset(x) |
0 |
0 |
1 |
12 |
2 |
6 |
3 |
18 |
4 |
3 |
5 |
15 |
6 |
9 |
7 |
21 |
8 |
1 |
9 |
13 |
10 |
7 |
11 |
19 |
12 |
4 |
13 |
16 |
14 |
10 |
15 |
22 |
16 |
2 |
17 |
14 |
18 |
8 |
19 |
20 |
20 |
5 |
21 |
17 |
22 |
11 |
23 |
23 |
상기와 같이 서브캐리어 세트의 옵셋을 서브밴드 인덱스로 재구성하는 매핑 규칙을 사용하여, 연속적인 서브밴드 인덱스들을 할당하는 경우 최대 주파수 다이버시티 이득을 얻을 수 있다. 하기에서는 앞서 설명한 매핑 규칙을 사용하면서, 1차원(1-Dimensional: 1D) 시그널링 혹은 트리 구조 시그널링을 사용하여 자원 할당을 시그널링하는 동작을 설명한다. 전체 할당 가능한 최소 단위 자원들의 개수인 R은 한 셀 내에서 정해지는 값이므로 브로드캐스팅되거나 미리 정해질 수 있으며, 본 발명은 R의 시그널링 방식에 국한되지 않음에 유의한다.
본 발명의 변형된 실시예에서는, 앞서 설명한 서브캐리어 세트의 옵셋과 서브밴드 인덱스의 매핑 관계에서, 서브캐리어 세트들의 옵셋들이 셀별로 서로 다른 순환 쉬프트 값을 적용하여 순환 쉬프트된다. 이는 여러 셀들이 동일한 순서의 서브캐리어 세트들을 사용하여 여러 셀들에서 실제 사용되는 주파수 자원들이 서로 충돌하는 것을 방지하기 위함이다.
일 예로서, 셀 A에서 서브밴드들 0, 1, 2, 3이 서브캐리어 세트들 0, 2, 1, 3에 순차적으로 대응된다고 할 때, 셀 B에서는 서브밴드들 0, 1, 2, 3이 서브캐리어 세트들 2, 1, 3, 0에 순차적으로 대응된다. 그러면 셀 A는 0의 순환 쉬프트 값을 가지며, 셀 B는 1의 순환 쉬프트 값을 가진다. 이때 두 셀들에서 각각 1개의 서브밴드를 해당 단말들에게 할당할 경우, 셀 A는 서브밴드 0(서브캐리어 세트 0)을 셀 A내의 단말에게 할당하며, 셀 B는 서브밴드 0(서브캐리어 세트 2)를 셀 B내의 단말에게 할당한다. 따라서 물리계층에서 주파수 자원의 충돌로 인한 셀간 간섭(Inter-cell Interference)이 줄어드는 효과를 얻는다.
또한 각 셀의 순환 쉬프트 값은 소정 시간 주기로 변화할 수 있다. 구체적으로, 각 셀에서는 매 N개의 OFDM 심볼들마다 서브캐리어 세트들의 옵셋들이 m만큼씩 순환 쉬프트된다. 여기서 상기 m은 각 셀별로 상이한 순환 쉬프트 값이다.
다른 변형된 실시예로서 하나의 셀 내에서 사용 가능한 주파수 자원이 각각 여러 개의 서브밴드들로 이루어진 서브밴드 그룹들로 나뉘어지는 경우, 서브캐리어 세트들의 옵셋들은 각 서브밴드 그룹별로 생성된다. 여기서 서브밴드 그룹이란 주파수 특성이 유사한 서브밴드들의 모음으로서, 일 예로서 기지국은 서브밴드 그룹 단위로 스케쥴링을 수행하고, 선택된 서브밴드 그룹 내에서 임의로 선택된 적어도 하나의 서브밴드를 단말에게 할당하게 된다.
예를 들어 서브밴드 그룹 1이 서브밴드들 0, 1, 2, 3을 포함할 때 상기 서브밴드 그룹 1의 서브밴드들은 대응하는 서브캐리어 세트들 0, 2, 1, 3을 가진다. 또한 동일한 셀 내에서 서브밴드 그룹 2가 서브밴드들 0, 1, 2, 3을 포함할 때 상기 서브밴드 그룹 1의 서브밴드들은 대응하는 서브캐리어 세트들 0, 2, 1, 3을 가진다. 상기 서브밴드 그룹들은 동일한 셀에서 관리되므로, 서브캐리어 세트들을 위한 동일한 순환 쉬프트 값을 가진다. 하지만 순환 쉬프트는 각 서브밴드 그룹별로 이루어진다.
또 다른 변형된 실시예로서 하나의 셀 내에서 사용 가능한 주파수 자원이 각각 여러 개의 서브밴드들로 이루어진 서브밴드 그룹들로 나뉘어지는 경우, 서브캐리어 세트들의 옵셋들은 상기 모든 서브밴드 그룹들에 포함되는 전체 서브밴드들에 대응하여 생성된다. 예를 들어 서브밴드 그룹 1이 서브밴드들 0, 1, 2, 3을 포함하고 서브밴드 그룹 2가 서브밴드들 4, 5, 6, 7을 포함할 때, 상기 서브밴드 그룹들의 서브밴드들은 순서대로 서브캐리어 세트들 0, 4, 2, 6, 1, 5, 3, 7에 대응된다. 이 경우에도 순환 쉬프트는 각 서브밴드 그룹 내에서 셀 별로 서로 다른 순환 쉬프트 값을 적용하여 이루어진다. 즉 서브캐리어 세트들 {0, 4, 2, 6}과 서브캐리어 세트들 {1, 5, 3, 7}이 각각 순환 쉬프트된다.
<<제3 실시예>>
제3 실시예는 자원 할당 정보의 1D 시그널링에 대한 것이다. 1D 시그널링은 한 셀 내에 위치하는 UE들의 자원 할당 정보를 함께 전송하므로, 각 UE가 자신의 자원 할당 정보뿐 아니라 셀 내 다른 UE들의 자원 할당 정보를 모두 복조할 수 있는 MAP 형태의 시그널링 채널 구조에서 사용 가능하다. 즉 각 UE가 다른 UE들의 자원 할당 정보를 모두 알 수 있고 자원 할당은 연속적인 서브밴드 인덱스의 순서로 이루어진다고 하면, 각 UE는 모든 UE들에 대한 자원 할당 정보들을 참조하여 자신에게 할당된 실제 주파수 자원을 확인한다.
1D 시그널링 방법의 사용 시 각 UE별로 전송되는 자원 할당 정보는, 할당받은 자원의 첫번째(혹은 마지막) 서브밴드 인덱스를 포함한다. 일례로, R=16인 시스템에서 4 명의 UE들 A,B,C,D에게 각각 4개씩의 최소 단위 자원들을 할당하는 경우, 각 UE로 시그널링되는 자원 할당 정보는 각각 해당 첫번째 서브밴드 인덱스를 포함한다. 즉 UE A의 자원 할당 정보는 '0', UE B의 자원 할당 정보는 '4', UE C의 자원 할당 정보는 '8', 그리고 UE D의 자원 할당 정보는 '12'가 된다.
이 경우 UE C는, UE B와 UE D의 자원 할당 정보를 참조하여 UE C에게 할당된 자원이 서브밴드 인덱스 8에서 11 사이의 서브밴드들임을 인지하고, 상기의 <표 1>을 참고하면 실제 주파수 영역에서 할당받은 서브캐리어 세트들의 옵셋들이 1,9,5,13임을 인지한다.
자원 할당 정보가 마지막 서브밴드 인덱스를 포함하는 경우에도 동일하게, 각 UE는 자기 자신의 자원 할당 정보와 다른 UE들의 자원 할당 정보를 참고하여, 자신에게 할당된 주파수 자원을 인지한다. 이러한 1D 시그널링에서 필요한 시그널링 양은 각 UE 별로 log2(16)=4 bits이다. 이때 서브밴드 인덱스와 서브캐리어 세트의 옵셋 간의 매핑은, 앞서 제안한 <수학식 1> 내지 <수학식 3> 또는 <수학식 6> 내지 9>에 따라 이루어진다.
<<제4 실시예>>
제4 실시예는 자원 할당 정보의 트리 구조 시그널링에 대한 것으로서, 최소 단위 자원들을 트리 구조로 표현하여, 할당된 자원에 해당하는 노드를 단말에게 시그널링한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자원 할당의 트리 시그널링 구조를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, R은 16인 트리 구조가 도시되었으며, 상기 트리 구조는 적어도 하나의 노드(420)를 각각 포함하는 5개의 단들(layers)(410, 411, 412, 413, 414)을 가진다. 각 노드(420)는 R과 서브캐리어 세트의 옵셋으로 구성되어 있으며, 하나의 상위 노드 및 2개의 하위 노드들과 브랜치로 연결된다. 상기한 트리 구조에서 최하위 단(410)을 제외한 나머지 단들(411 내지 414)의 각 노드가 의미하는 자원은, 해당 하위 단에 위치한 노드들(하위 노드들)의 자원을 포함한다.
최하위 단(410)의 노드 0 ~ 노드 16은 16개의 최소 단위 자원들, 즉 서브캐리어 세트들에 해당된다. 최하위 단(410)의 서브 캐리어 세트들은 해당 서브밴드 인덱스의 순서대로 나열되어 있으며, 각 서브밴드 인덱스에 대응되는 서브캐리어 세트의 옵셋이 R=16과 함께 노드 0 ~ 15들 중 하나로 표현되어 있다. 두 번째 하위 단(411)의 노드들 16 ~ 23 각각은 2 개의 서브캐리어 세트들을 의미하므로, 이때 R=8이다. 최하위 단(410)에서 R=16일 때의 서브캐리어 세트들 0, 8은, 두 번째 하위 단(411)에서 R=8일 때의 서브캐리어 세트 0과 동일하므로, 노드 16은 노드 0과 노드 1의 자원을 함께 할당함을 의미하게 된다.
마찬가지로 세 번째 하위 단(412)의 노드들 24 ~ 27 각각은 4 개의 서브캐리어 세트들을 의미하며, 노드 24는 R=4일 때 서브캐리어 세트의 옵셋이 0인 자원을 의미하므로, 이는 R=16일 때 서브캐리어 세트들의 옵셋이 0,8,4,12인 자원과 동일하다. 세번째 하위 단(413)의 노드들 28, 29 각각은 8 개의 서브캐리어 세트들을 의미하고, 최상위 단(414)의 노드 30은 16 개의 서브캐리어 세트들, 즉 전체 주파수 자원을 의미한다.
트리 구조의 단들(410~414)을 통틀어 전체 노드들의 개수는 31개이므로, 각 노드 <표 5>과 같이 5비트로 표현 및 시그널링될 수 있다. 전체 자원이 UE들 A,B,C,D에게 균등하게 할당되는 경우, UE C의 자원 할당 정보는 노드 26을 나타내는 '11010'을 포함하며, 상기 자원 할당 정보는 서브밴드 인덱스들 8~11, 즉 옵셋이 1,9,5,13인 서브캐리어 세트들을 의미한다.
Bits |
resources |
bits |
resources |
bits |
resources |
bits |
resources |
00000 |
node 0 |
01000 |
node 8 |
10000 |
node 16 |
11000 |
node 24 |
00001 |
node 1 |
01001 |
node 9 |
10001 |
node 17 |
11001 |
node 25 |
00010 |
node 2 |
01010 |
node 10 |
10010 |
node 18 |
11010 |
node 26 |
00011 |
node 3 |
01011 |
node 11 |
10011 |
node 19 |
11011 |
node 27 |
00100 |
node 4 |
01100 |
node 12 |
10100 |
node 20 |
11100 |
node 28 |
00101 |
node 5 |
01101 |
node 13 |
10101 |
node 21 |
11101 |
node 29 |
00110 |
node 6 |
01110 |
node 14 |
10110 |
node 22 |
11110 |
node 30 |
00111 |
node 7 |
01111 |
node 15 |
10111 |
node 23 |
11111 |
reserved |
상기한 예에서 자원 할당 정보를 위해 필요한 시그널링 비트 수는 5비트이지만, 각 UE가 다른 UE들의 자원 할당 정보들도 해석하여야 하는 1D 시그널링과는 달리, 자신의 자원 할당 정보만으로도 할당된 자원을 인지할 수 있다. 또한 트리 구조의 각 노드들은 기본적으로 연속적인 인덱스의 자원들을 나타내고 있기 때문에 어느 노드가 할당되는 경우에도 최대의 주파수 다이버시티 이득을 얻을 수 있다. 이때 서브밴드 인덱스와 서브캐리어 세트의 옵셋 간의 매핑은, 앞서 제안한 <수학식 1> 내지 <수학식 3>에 따라 이루어진다.
본 발명에서 제안하는 매핑 규칙 및 시그널링은 한 UE에게 할당하는 최소 단위 자원의 개수나 자원 할당 알고리즘에 국한되지 않고 사용 가능하다. 만약 한 UE에게 일정한 간격의 서브캐리어들을 할당하고자 한다면, 후술되는 제약이 추가될 수 있다. 이러한 경우의 예로써 LTE 상향링크의 DFDMA 시스템을 들 수 있는데, DFDMA 시스템에서는 낮은 PAPR을 위하여 각 UE에게 일정 간격의 서브캐리어들을 할당하는 것을 기본으로 하고 있다. 하기에서는 DFDMA에서 본 발명이 적용되기 위한 제약들을 살펴보도록 하겠다. 하기의 설명은 R이 2의 제곱수인 경우 및 2의 제곱 수가 아닌 경우 모두에 공통적으로 적용된다. 즉,
(여기서 M은 홀수)이다.
1. R이 2의 제곱 수일 때(
)의 제약들은 다음과 같다.
■ 제약 1.1 : 할당 가능한 최소 단위 자원의 개수 (N) :
■ 제약 1.2: 첫번째 최소 단위 자원의 인덱스 (k) :
2. R이 2의 제곱 수가 아닐 때(
, 여기서 M은 1을 제외한 홀수)의 제약들은 다음과 같다.
■ 제약 2.1 : 할당 가능한 최소 단위 자원의 개수 (N) :
■ 제약 2.2 : 첫번째 최소 단위 자원의 인덱스 (k) :
하기에서는 R=12, Q=2인 경우 DFDMA 시스템에서 자원 할당의 예를 설명한다. R=12일 때 <수학식 6> 내지 <수학식 9>를 이용하여 구한, 서브캐리어 세트의 옵셋(x)과 서브밴드 인덱스(y)의 매핑 관계는 하기의 <표 6>과 같다.
index(y) |
offset(x) |
0 |
0 |
1 |
6 |
2 |
3 |
3 |
9 |
4 |
1 |
5 |
7 |
6 |
4 |
7 |
10 |
8 |
2 |
9 |
8 |
10 |
5 |
11 |
11 |
상기 제약 2.1에 따라 할당 가능한 최소 단위 자원들의 개수는 0,1,2,4,12이다. 전체 자원을 6개의 UE들 A 내지 F에 할당함에 있어서, UE A는 4개의 최소 단위 자원들을 할당받으며, UE들 B,C,D는 각각 2개씩의 최소 단위 자원들을, 그리고 UE들 E,F는 각각 1개씩의 최소 단위 자원을 할당받는다. 상기 제약 2.2에 따르면 UE A의 첫번째 최소 단위 자원으로는 서브밴드 인덱스 0,4,8이 가능하고, UE들 B,C,D의 UE의 첫번째 최소 단위 자원으로는 서브밴드 인덱스 0,2,4,6,8,10이 가능하며, UE들 E,F의 첫번째 최소 단위 자원으로는 서브밴드 인덱스 0,1,2,3,4,5,6,7,9,10,11이 모두 가능하다. 따라서 위 제약들을 만족시키면서 UE별로 할당된 자원들이 중복되지 않도록 다양하게 할당할 수 있다.
MAP 방식의 1D 시그널링을 사용하여 각 사용자별로 첫번째 최소 단위 자원의 서브밴드 인덱스가 시그널링된다고 할 때, UE A는 서브밴드 인덱스 0을 시그널링 받고, UE B는 서브밴드 인덱스 4를, UE C는 서브밴드 인덱스 6을, UE D는 서브밴드 인덱스 8을, UE들 E,F는 각각 서브밴드 인덱스 10과 11을 할당받는. 상기 <표 4>의 매핑 관계에 따르면, UE A가 사용하는 서브캐리어 세트들의 옵셋은 0,3,6,9이며, UE B는 서브캐리어 세트들 1와 7을 사용하고, UE C는 서브캐리어 세트들 4와 10을 사용하며, UE D는 서브캐리어 세트들 2와 8을, UE E는 서브캐리어 세트 5, UE F는 서브캐리어 세트 11을 사용하게 된다.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시에에 따른 상향링크 DFDMA 시스템에서 각 사용자들이 할당받은 서브캐리어 세트들을 주파수 영역 상에서 도시한 것으로서, 도시한 바와 같이 자원들(1110 ~ 1160)은 UE들 A,B,C,D,E,F에 대해 할당된 서브캐리어 세트들이다. 각 사용자에게 할당된 서브캐리어들의 간격은 일정함을 확인할 수 있다.
셀룰러 시스템에서 자원 할당에 대한 스케줄링은 기지국에서 일어나는 동작이므로, 기지국은 스케줄링된 자원 할당 정보를 알고 있다. 상기에서 설명한 시그널링은 상향/하향 링크에 관계없이 기지국에서 UE에게 자원 할당 정보를 전송하는 동작을 의미한다.
하향링크 전송인 경우 기지국은 각 UE 별로 할당한 자원을 통하여 데이터를 전송하고, UE은 기지국으로부터의 자원 할당 정보를 이용하여 자신에게 할당된 자원을 통해 기지국으로부터 수신되는 데이터를 복조한다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하향링크 전송을 위한 송수신기 구조도로서, 하향링크에서 OFDM가 사용되는 경우 기지국 및 UE의 구조를 나타낸다.
도 5a를 참조하면, 기지국 송신기(510)는 하향링크에서 기지국의 송신 구조를 나타내고 있다. 순방향 스케쥴러(Downlink scheduler)(511)는 하향링크를 위한 자원 할당 정보를 결정하는데, 이때 각 UE에 할당된 자원을 나타내는 상기 자원 할당 정보뿐만 아니라 UE 별 변조 및 코딩(Modulation and Coding Scheme: MCS) 방법 등의 데이터 채널에 관한 포맷 정보 등을 포함하는 제어 정보가 생성된다.
UE#1에 대한 데이터 심볼 생성기(Data symbol generator for UE#1)(512), UE#2에 대한 데이터 심볼 생성기(513), 및 UE#N에 대한 데이터 심볼 생성기(514)는 상기 순방향 스케쥴러(511)로부터의 제어 정보를 바탕으로 하여 각 UE별 데이터 심볼들을 생성한다. 상기 데이터 심볼 생성기들(512 ~ 514)은 에러 정정(Error Correction) 부호화기, 레이트 매칭기, 인터리버, 심볼 변조기 등을 포함할 수 있으나 본 발명의 주요 내용과 관계 없으므로 도시 및 설명을 생략하기로 한다.
상기 데이터 심볼 생성기들(512 ~ 514)에서 생성된 데이터 심볼들은 직/병렬 변환기(Serial to Parallel converter: S/P)(515)에 입력되어 병렬 신호로 변환된 후, 매퍼(Mapper)(516)에 입력된다. 상기 매퍼(516)는 상기 병렬 변환된 데이터 심볼들을 UE 별로 할당된 주파수 자원에 매핑하는 역할을 수행하며 상기 매핑되는 주파수 자원은 하향링크 스케쥴러(511)로부터의 자원 할당 정보가 지시하는 서브밴드 인덱스 혹은 서브캐리어 세트들의 옵셋에 따라 결정되는 실제 서브캐리어들이다. 또한 상기 매퍼(516)는 하향링크 스케쥴러(511)로부터의 제어 정보를 제어 채널 자원에 매핑하는데, 상기 제어 채널 자원은 사용되는 시그널링 방식에 따라, 상기 각 UE 별로 할당된 주파수 자원들과 동일하거나 혹은 모든 UE들에 공통인 자원이 될 수 있다.
매퍼(516)에서 실제 주파수 자원인 서브캐리어들에 매핑된 모든 UE들의 데이터 심볼들 및 제어 정보는, 역 고속 푸리에 변환기(Inverse Fast Fourier Transfer block, 이하 "IFFT"이라 칭함)(517)에서 시간 영역 신호로 바뀐다.
상기 시간 영역 신호는 병/직렬 변환기(Parallel to Serial Converter: P/S)(518)에서 직렬 신호인 OFDM 샘플들로 변환되어 보호 구간(Guard Interval: 이하 GI라 칭함) 삽입기(519)에 입력된다. 상기 보호 구간 삽입기(519)는 상기 OFDM 샘플들에 보호 구간 샘플들을 삽입하는데, 일반적으로 상기 보호 구간 샘플들은 상기 OFDM 샘플들 중 일부를 반복하는 순환전치부호(cyclic prefix: 이하 CP라 칭함)가 된다. 보호 구간 삽입기(519)의 출력인 OFDM 전송 심볼은 송신 안테나(들)(520)를 통하여 무선 채널로 송신된다.
도 5b를 참조하면, UE 수신기(530)는 하향링크에서 UE의 수신 구조를 나타낸다. 수신 안테나(들)(531)를 통해 수신된 신호는 보호 구간 제거기(GI Remover)(532)에서 보호 구간 샘플들이 제거되고, 직/병렬 변환기(S/P)(533)으로 입력되어 병렬 신호로 변환된다. 상기 직/병렬 변환기(S/P)(533)의 출력인 상기 병렬 신호는 고속 푸리에 변환기(Fast Fourier Transfer block, 이하 'FFT'라 칭함)(534)에서 주파수 영역 신호로 바뀌어 출력된다.
상기 FFT(534)의 출력인 상기 주파수 영역 신호 중 제어 채널 자원에 매핑된 제어 신호들은 제어 채널 디코더(Control channel decoder)(535)에 입력되어, 제어 정보로서 복구된다. 디매퍼(Demapper)(536)에서는 FFT(534)의 출력인 상기 주파수 영역 신호를 입력으로 받아들인 후, 제어 채널 디코더(535)에서 복구한 제어 정보 내의 자원 할당 정보를 이용하여 해당 UE에 할당된 주파수 자원으로 전송된 데이터 신호를 상기 주파수 영역 신호로부터 추출해 낸다. 상기 자원 할당 정보는 서브밴드 인덱스 및 서브캐리어 세트의 옵셋의 매핑 관계에 따라 결정되며, 상기 매핑 관계는 본 발명의 앞서 설명한 실시예들 중 하나에서 제안한 수학식들에 따라 정의된다.
디매퍼(536)에서 분리된 해당 UE에 대한 데이터 신호는 병/직렬 변환기(P/S)(537)에서 직렬 신호로 변환된 후, 데이터 채널 디코더(538)에서 복호되어 데이터 심볼들로서 복구된다. 상기 데이터 심볼들의 복구 시 제어 채널 디코더(535)로부터의 제어 정보가 사용된다.
상향링크 전송인 경우 UE는 자원 할당 정보를 기지국으로부터 전송받은 후, 상기 자원 할당 정보에 의해 지시된 자원을 통해 기지국으로 데이터를 전송한다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상향링크 전송을 위한 송수신기 구조도로서, 상향링크에서 SC-FDMA가 사용되는 경우 기지국 및 UE의 구조를 나타낸다. SC-FDMA 시스템에서는 데이터 심볼들을 시간 영역에서 생성하고 FFT(614)를 통하여 주파수 영역 신호로 바꾸어 주파수 자원으로 매핑한 후, 다시 IFFT(616)를 통해 시간 영역 신호로 바꾸어 전송한다.
도 6a를 참조하면, UE 송신기(610)는 하향링크에서 UE의 송신 구조를 나타낸다. 제어 채널 디코더(control channel decoder)(611)는 이전 슬롯에서 하향링크를 통하여 수신된 제어 정보를 복호하여, 해당 UE에 할당된 주파수 자원을 나타내는 자원 할당 정보 및 데이터 생성에 필요한 포맷 정보를 출력한다. 데이터 심볼 생성기(612)에서는 상기 포맷 정보를 바탕으로 데이터 심볼들을 생성하여 직/병렬 변환기(S/P)(613)로 출력한다. 상기 데이터 심볼들은 직/병렬 변환기(S/P)(613)에서 병렬 신호로 변환된 후, FFT(614)에서 주파수 영역 신호로 바뀐다. 이 때 FFT(614)의 사이즈는 데이터 심볼 생성기(612)에서 생성된 데이터 심볼들의 개수와 동일하다.
FFT(614)의 출력인 주파수 영역 신호는 매퍼(615)에 의해서 해당 UE에 할당된 주파수 자원의 서브캐리어들에 해당하는 IFFT(616)의 입력 탭들로 매핑되는데, 상기 주파수 자원은 제어 채널 디코더(611)에서 복구된 자원 할당 정보에 의해 지시된다. IFFT(616)에서는 상기 매퍼(615)로부터 입력된 신호를 시간 영역 신호로 변환하는데, 이때 IFFT(616)의 크기는 보호 구간(GI)을 포함한 전체 서브캐리어들의 개수와 같다.
상기 시간 영역 신호는 병/직렬 변환기(P/S)(617)에서 직렬 신호인 OFDM 샘플들로 변환되어 보호 구간 삽입기(GI adder)(618)에 입력된다. 상기 보호 구간 삽입기(618)에서는 상기 OFDM 샘플들에 보호 구간 샘플들을 삽입하는데, 일반적으로 보호 구간 샘플들은 상기 OFDM 샘플들 중 일부를 반복하는 CP의 형태가 된다. 보호 구간 삽입기(618)의 출력인 OFDM 전송 심볼은 송신 안테나(들)(619)를 통하여 무선 채널로 송신된다.
도 6b를 참조하면, 기지국 수신기(630)는 하향링크에서 기지국의 수신 구조를 나타낸다. 수신 안테나(들)(631)를 통해 수신된 신호는 보호 구간 제거기(632)에서 보호 구간 샘플들이 제거되고, 직/병렬 변환기(S/P)(633)로 입력되어 병렬 신호로 변환된다. 직/병렬 변환기(S/P)(633)의 출력인 상기 병렬 신호는 FFT(634)에서 주파수 영역 신호로 바뀌어 출력된다.
상기 FFT(634)의 출력인 상기 주파수 영역 신호는 디매퍼(635)에 입력되어 각 UE별로 수신 신호들로 분리된다. 상기의 디매핑 동작을 수행함에 있어서 디매퍼(635)는 상향링크 스케줄러(636)에서 정해진 UE별 자원 할당 정보가 사용된다. 디매퍼(635)에서 UE별로 나뉘어진 수신신호들은 각각 UE별 데이터 채널 수신기들(640, 650, 660)로 입력된다. 상기 데이터 채널 수신기들(640, 650, 660)은 동일한 구조를 가지며, 대표적으로 데이터 채널 수신기(640)은 IFFT(641), 병/직렬 변환기(P/S)(642), 데이터 심볼 복조기(Data symbol decoder)(643)을 포함한다.
상기 IFFT(641)는 UE1에 해당하는 주파수 자원을 통한 수신 신호를 입력으로 받아들여서 시간 영역 신호로 변환하며, 직/병렬 변환기(642)에서는 상기 시간 영역 신호를 직렬 신호로 변환한다. 상기 직/병렬 변환기(642)의 출력인 상기 직렬 신호는 데이터 심볼 복조기(643)를 거쳐서 송신 데이터로 복구한다. 상기 데이터 채널 수신기들(640, 650, 660)은 각각 UE#1, UE#2, UE#N에 해당하는 주파수 자원의 수신 신호들에 대해 유사한 동작을 수행한다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하향링크 전송을 위한 기지국의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 720 단계에서 기지국은 각 UE의 채널 정보를 바탕으로 하향링크 스케줄링을 수행한다. 상기 스케줄링을 통해 자원 할당 정보 및 각 UE별 데이터 생성(변조 및 에러 부호화 포함)에 필요한 포맷 정보가 생성된다. 730 단계에서는 상기 포맷 정보를 바탕으로 UE별 데이터 심볼들이 생성되고, 740 단계에서 상기 데이터 심볼들은 상기 자원 할당 정보를 바탕으로 실제 주파수 영역의 자원, 즉 서브캐리어들에 매핑된다. 상기 주파수 매핑된 신호는 750 단계에서는 시간영역 신호로 변환되어 무선 채널로 전송된다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하향링크 수신을 위한 UE의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 820 단계에서 UE는 하향링크를 통한 수신 신호에서 미리 약속된 제어 채널 자원을 통해 전송된 제어 채널 신호를 분리하여 하향링크를 위한 제어 정보를 복구한다. 상기 제어 정보를 바탕으로 830 단계에서 UE는 상기 UE에 할당된 자원이 존재하고 데이터가 전송되는지를 판단한다. 만약 할당된 자원이 존재하고 및 상기 할당된 자원을 통해 데이터가 전송되는 경우, 840 단계로 이동하여 UE는 상기 할당된 자원을 통해서 상기 UE의 수신 신호만을 분리하여 수신하고, 850 단계에서 상기 수신 신호를 바탕으로 데이터 심볼들을 복구한다. 한편 상기 830 단계에서 할당된 자원이 존재하지 않거나 데이터가 전송되지 않는 경우에는 동작을 종료한다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상향링크 전송을 위한 UE의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 9을 참조하면, 920 단계에서 UE는 하향링크를 통해 수신한 제어 채널 신호를 복조하여 상향링크를 위한 제어 정보를 획득한 다음 930 단계에서 상기 제어 정보를 바탕으로 상기 UE에 상향링크 전송을 위한 주파수 자원이 할당되었는지를 판단한다. 만약 상기 UE에 할당된 주파수 자원이 있을 경우, 940 단계로 가서 UE는 상향링크 전송을 위한 데이터 심볼들을 생성하고, 950 단계에서 상기 데이터 심볼들을 상기 할당된 주파수 자원의 서브캐리어들에 매핑하여 기지국으로 전송한다. 한편, 상기 930 단계에서 상기 UE에 할당된 주파수 자원이 없다고 판단된 경우 동작을 종료한다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상향링크 수신을 위한 기지국의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 기지국은 1020 단계에서 상향링크 신호를 수신하고, 1030 단계에서 기 결정한 상향링크의 자원 할당 정보를 바탕으로 상기 상향링크 신호로부터 UE별 수신 신호를 분리한다. 1040 단계에서 기지국은 상기 UE별 신호들로부터 데이터 심볼들을 복구한다
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.