KR20070114623A - 다중 접속 방식의 무선 통신 시스템에서 주파수다이버시티를 제공하는 주파수 자원 할당 방법 및 이를이용한 송수신 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 H-ARQ을 지원하는 다중 접속 방식의 무선 통신 시스템에서 주파수 다이버시티를 제공하는 자원 할당 방법 및 이를 이용한 송수신 방법 및 장치에 대한 것으로서, 본 발명에 따라 주파수 분할 다중 방식을 기반으로 하며 복합 재전송을 지원하는 무선 통신 시스템에서 주파수 자원의 할당 방법은 주파수 자원의 할당을 위해 설정된 논리적인 노드를 상기 주파수 자원의 할당 대역에 따라 복수의 레벨로 구분하는 과정과, 상기 주파수 자원을 할당받는 수신기에 대한 복합 재전송 프로세스의 전송 시점과 상기 노드를 결정하는 과정과, 상기 복합 재전송 프로세스의 전송 시점에 대응되도록 상기 수신기에 대한 상기 주파수 자원의 호핑 인덱스를 결정하는 과정과, 상기 수신기에 대해 결정된 노드의 레벨을 기준으로 해당 노드가 속한 최상위 레벨 간에 계층적으로 상기 주파수 자원의 호핑을 수행하는 과정을 포함한다. 따라서 본 발명에 의하면, SC-FDMA 시스템 또는 연속적인 자원 할당을 수행하는 OFDM 시스템에서 안정적으로 주파수 다이버시티를 제공하는 자원 할당을 수행할 수 있다.

주파수, 자원 할당, SC-FDMA, OFDM, 주파수 다이버시티

Description

다중 접속 방식의 무선 통신 시스템에서 주파수 다이버시티를 제공하는 주파수 자원 할당 방법 및 이를 이용한 송수신 방법 및 장치{METHOD FOR ALLOCATING FREQUENCY RESOURCE TO PROVIDE FREQUENCY DIVERSITY IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM SUPPORTING MULTIPLE ACCESS, TRANSMISSION/RECEPTION METHOD AND APPARATUS USING THE SAME}

도 1은 종래 H-ARQ를 이용하는 무선 통신 시스템에서 주파수 대역의 호핑 동작을 나타낸 도면

도 2는 종래 OFDM 시스템에서 H-ARQ 재전송 시 호핑 동작의 일 예를 나타낸 도면

도 3a는 본 발명의 실시 예 1에 따른 무선 통신 시스템에서 주파수 자원 할당을 위한 노드 트리 구조를 나타낸 도면

도 3b는 본 발명의 실시 예 1에 따른 무선 통신 시스템에서 주파수 자원의 할당 예를 나타낸 도면

도 4는 본 발명의 실시 예 1에 따른 무선 통신 시스템에서 주파수 자원의 단계적 할당을 위한 호핑 과정을 나타낸 도면

도 5는 본 발명의 실시 예 2에 따른 무선 통신 시스템에서 주파수 자원 할당을 위한 노드 트리 구조를 나타낸 도면

도 6은 본 발명의 실시 예 3에 따른 무선 통신 시스템에서 주파수 자원의 단계적 할당을 위한 호핑 과정을 나타낸 도면

도 7은 본 발명의 실시 예 4에 따른 무선 통신 시스템에서 주파수 자원 할당을 위한 노드 트리 구조를 나타낸 도면

도 8은 본 발명의 실시 예 4에 따른 무선 통신 시스템에서 주파수 자원의 단계적 할당을 위한 호핑 과정을 나타낸 도면

도 9a는 본 발명의 실시 예 5에 따른 무선 통신 시스템에서 주파수 자원 할당을 위한 노드 트리 구조를 나타낸 도면

도 9b는 본 발명의 실시 예 5에 따른 무선 통신 시스템에서 주파수 자원의 할당 예를 나타낸 도면

도 10은 본 발명의 실시 예 5에 따른 무선 통신 시스템에서 주파수 자원의 단계적 할당을 위한 호핑 과정을 나타낸 도면

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 주파수 자원 할당 방법이 적용된 이동 단말의 송신기 구성을 나타낸 블록도

도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 주파수 자원 할당 방법이 적용된 기지국의 수신기 구성을 나타낸 블록도

도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 주파수 자원 할당 방법이 적용된 이동 단말의 송신 동작을 나타낸 순서도

도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 주파수 자원 할당 방법이 적용된 기지국의 송신 동작을 나타낸 순서도

도 15는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 이동 단말이 상위 레벨부터 호핑을 수행하여 주파수 자원의 인덱스를 업데이트하는 과정을 나타낸 순서도

도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 주파수 자원 할당 방법이 적용된 기지국의 송신 동작을 나타낸 순서도

도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 주파수 자원 할당 방법에 따라 기지국에서 노드 트리 구조를 변경하고, 변경된 노드 트리 구조에 따라 단말에서 단계적 호핑(Hierarchical hopping)을 수행하는 과정을 나타낸 순서도.

본 발명은 다중 접속 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서 자원 할당 방법 및 장치에 대한 것으로서, 특히 단말별로 다른 주파수 자원을 할당하여 데이터를 전송하는 주파수 분할 다중 방식에서 복합 재전송(Hybrid ARQ) 기술을 적용할 경우 주파수 자원의 할당 방법과 이를 이용한 송수신 방법 및 장치에 대한 것이다.

일반적으로 무선 통신 시스템은 그 통신 방법에 따라 정해진 주파수 대역을 다수의 채널로 구분하여 가입자마다 할당된 주파수 채널을 사용하는 주파수 분할 다중 접속(Frequency Division Multiple Access : FDMA) 시스템과, 하나의 주파수 채널을 다수의 가입자가 시간을 나누어 사용하는 시분할 다중 접속(Time Division Multiple Access : TDMA) 시스템과, 다수의 가입자가 동일한 주파수 대역을 동일한 시간대에 사용하되 가입자마다 다른 부호를 할당하여 통신을 하는 부호 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access : CDMA) 시스템 등으로 구분된다. 이러한 무선 통신 시스템은 현재 통신 기술의 급격한 발전에 따라 일반적인 음성통화 서비스는 물론 다수의 가입자에게 대용량 패킷(Packet) 데이터 서비스를 제공하는 단계에 이르고 있다.

상기한 무선 통신 시스템에서 기지국은 서비스 영역 내에 있는 복수의 단말들에게 자원을 할당하기 위해 스케쥴링을 수행하여 단말에게 어떤 자원을 할당할 지를 결정하며, 제어 채널을 통해 각 단말의 자원 할당 정보를 전송한다. 여기서 자원이라 함은, 무선 통신 시스템의 종류에 따라 다를 수 있다. 예를 들어 CDMA 시스템에서의 자원은 월시 코드와 같은 코드 자원이 될 수 있으며, FDMA 시스템에서의 자원은 주파수 대역 자원이 될 수 있으며, OFDM 시스템에서의 자원은 부반송파(sub-carrier) 자원이 될 수 있다. TDMA 시스템에서의 자원은 타임 슬롯(time slot) 즉, 시간 자원이 될 수 있다. 상기 부반송파 자원은 주파수 대역 자원에 포함된다. 따라서 이하 설명에서 자원이라 함은 시스템의 종류에 따라 상기 코드, 주파수, 시간의 조합 또는 그 일부를 지칭하며, 본 명세서에서는 이중에서 주파수 자원의 할당 방식에 대해 기술하기로 한다.

한편 상기한 무선 통신 시스템에서 고속, 고품질의 데이터 서비스를 저해하는 요인은 대체적으로 채널 환경을 들 수 있다. 일반적으로 무선 통신에서 채널 환경은 백색 가우시안 잡음(Additive White Gaussian Noise : AWGN)외에도 페이딩(fading) 현상으로 인해 발생되는 수신 신호의 전력 변화, 쉐도우잉(Shadowing), 단말의 이동 및 빈번한 속도 변화에 따른 도플러(doppler) 효과, 다른 사용자 및 다중 경로(multipath) 신호에 의한 간섭 등으로 인해 변화된다. 따라서 무선 통신 시스템에서 고속, 고품질의 데이터 서비스를 지원하기 위해서는 상기한 채널 환경의 저해 요인을 효과적으로 극복하는 것이 필요하다.

이하에서는 FDM 방식을 기반으로 하는 무선 통신 시스템에서 채널 환경의 저해 요인을 극복하기 위한 주파수 다이버시티(Frequency Diversity) 기술 및 복합 재전송(H-ARQ) 기술을 설명하기로 한다.

먼저 FDM 방식을 기반으로 하는 무선 통신 시스템의 예로는 상기 FDMA 시스템 외에도 다중-캐리어(Multi-Carrier)를 사용하여 대용량 패킷 데이터를 전송하는 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing : OFDM) 시스템과 국제적인 표준화 단체인 3GPP의 LTE(Long Term Evolution) 시스템에서 상향 링크의 다중 방식으로 제안되고 있는 단일 캐리어(Single Carrier : SC)-FDMA 시스템 등이 포함되어 있다.

상기 OFDM 시스템 및 SC-FDMA 시스템 등과 같은 FDM 방식의 무선 통신 시스템에서 채널의 페이딩 현상을 극복하기 위한 기술 중 하나로 주파수 다이버시티 기술이 있다. 상기 주파수 다이버시티 기술은 주파수 영역에서 채널의 좋고 나쁜 현상이 반복되는 경우 하나의 데이터 패킷 내의 심볼들을 넓은 대역을 통하여 전송함으로써 좋거나 나쁜 채널 환경을 골고루 겪게 하는 다이버시티 기술을 말한다. 수신기 입장에서 보면 하나의 패킷에 포함된 변조 심볼들 중에는 환경이 좋지 않은 채널들을 통해 수신된 심볼들도 존재하고, 좋은 환경의 채널을 통해 수신된 심볼들 도 존재한다. 따라서 좋은 채널을 통해 수신된 심볼들을 이용하여 데이터 패킷의 복조가 가능하므로 상기 주파수 다이버시티 기술은 상기 FDM 방식의 무선 통신 시스템에서 채널 환경의 변화를 보상할 수 있다.

상기 주파수 다이버시티 기술은 방송 채널이나 공통 제어 채널 등과 같이 특정 사용자의 채널 환경에 맞추어 적응해서는 안되는 트래픽, 또는 실시간 트래픽과 같이 지연에 민감한 트래픽에는 적합하지 않다. 즉 상기 주파수 다이버시티 기술은 방송 채널 등과 같이 다수의 사용자가 공통으로 이용하는 채널의 트래픽 또는 지연에 민감하지 않은 트래픽의 전송에 적합하다.

또한 무선 통신 시스템에서 고속, 고품질의 데이터 서비스를 지원하기 위한 또 다른 기술로는 H-ARQ 기술을 예로 들 수 있다. UL(Uplink)에서 H-ARQ 기술을 간략히 설명하면, 송신단인 단말은 패킷을 전송하고, 수신단인 기지국은 패킷 수신의 성공(ACK) 또는 실패(NACK) 여부를 피드백으로 전송한다. 그리고 단말은 패킷 전송이 실패하였을 경우 해당 패킷을 재 전송함으로써 패킷의 수신 성공률 및 시스템의 전송률(throughput)을 높일 수 있다. 기지국은 이전에 전송된 패킷들과 재전송된 패킷을 모두 이용하여 복조를 수행함으로써, 수신 신호 대 잡음비 향상, 에러 정정 부호화 효과, 시간축에서의 다이버시티 이득 등을 얻을 수 있다.

상기 H-ARQ 기술은 재전송 시점이 고정적인가 또는 스케쥴러(scheduler)에 의해 매번 가변적인가의 여부에 따라 동기식(Synchronous) H-ARQ와 비동기식(Asynchronous) H-ARQ로 구분된다. 이하에서는 편의상 동기식 H-ARQ를 가정하여 종래 H-ARQ 재전송 시 주파수 대역에서 호핑(hopping) 동작을 설명하기로 한다.

도 1은 종래 H-ARQ를 이용하는 무선 통신 시스템에서 주파수 대역의 호핑(hopping) 동작을 나타낸 도면이다.

도 1에서 가로축은 시간 영역을 의미하고, 세로축은 물리적인 주파수 자원인 주파수 영역을 의미한다. 상기 주파수 영역에서 한 단말에게 할당되는 자원의 기본 단위는 연속적인 주파수 자원, 연속적인 부반송파들의 셋(set)으로 되어 있다. 상기 시간 영역에서 단일 패킷 전송의 기본 단위를 서브 프레임(subframe)(110)으로 정의하고, 초기 전송 후 하나의 패킷을 재 전송하는데 까지 걸리는 시간을 H-ARQ 라운드 트립 시간(Round Trip time : RTT)(111)이라 정의한다.

상기 H-ARQ RTT(111)는 데이터 전송 후 ACK 또는 NACK의 피드백을 받고 재 전송할 패킷을 생성하기까지 걸리는 시간을 고려하여 서브 프레임 단위로 정해지며, 도 1의 예에서 하나의 H-ARQ RTT(111)는 4개의 서브 프레임(101)이 전송되는 시간임을 가정한다. 그리고 본 명세서에서는 송수신기 사이에서 전송-피드백-재전송의 일련의 동작을 수행하는 논리적인 H-ARQ 채널을 1 H-ARQ 프로세스(170)라고 정의한다. 하나의 H-ARQ 프로세스(170)에서 패킷 전송 간격은 상기 H-ARQ RTT(111)와 같으므로, 효율적인 전송을 위하여 복수 개의 H-ARQ 프로세스가 동시에 수행된다. 도 1에서는 4 개의 H-ARQ 프로세스가 예시되어 있다.

상기 복수 개의 H-ARQ 프로세스들은 재전송 시 데이터 전송을 위한 주파수 대역을 호핑하는 호핑 프로세스(171)와, 초기 전송 시 할당받은 주파수 대역을 재전송 시에도 그대로 사용하는 비호핑(Non-hopping) 프로세스(172)로 구분된다. 일반적으로 non-hopping 프로세스는 각 송신기별 주파수 대역에서의 채널 상황을 바 탕으로 하여 주파수 선택적 스케쥴링(frequency-selective scheduling)을 수행하는 경우에 해당하며, 이 경우 이미 채널 상황이 좋은 주파수 대역을 할당받았다고 볼 수 있으므로 재전송 시 데이터 전송을 위한 주파수 대역을 호핑을 할 필요가 없다.

따라서 참조번호 172의 Non-hopping 프로세스에서 각각 참조번호 140, 150 , 160의 주파수 대역을 할당받은 단말은 해당 H-ARQ의 다음 시점들에서도 역시 동일한 주파수 대역(141, 151, 161 또는 142 , 152, 162)으로 각각 데이터를 전송한다. 한편, 본 발명과 직접 관련된 참조번호 171의 호핑 프로세스의 경우는 단말이 고속으로 이동하여 스케쥴링 시 사용되는 채널 상황의 정확성이 떨어지는 경우 또는 VoIP(Voice of IP) 와 같이 고정된 자원을 하나의 단말에 오랜 시간 할당하여 안정적으로 서비스를 지원하는 경우 등에서 주파수 다이버시티 이득을 얻기 위하여 적용 가능하다. 뿐만 아니라 각 셀(cell)마다 호핑 방법을 다르게 가져갈 경우, 다른 셀로부터의 간섭을 랜덤화(randomization)하는 효과도 함께 기대할 수 있으며, 이는 셀의 경계에 있는 사용자의 성능을 크게 향상시킬 수 있으리라 기대된다.

도 1을 참조하여 동작을 설명하면 초기 전송에서 주파수 대역 120을 할당받은 단말의 경우 다음 전송 시점에서는 주파수 대역 121로 호핑하여 데이터를 전송하게 되고 다음 재전송 시에는 다시 주파수 대역 122로 이동하게 되므로 하나의 패킷은 참조번호 120, 121, 122의 세 번 전송에서 전체 주파수 대역을 골고루 겪게 됨으로써 주파수 다이버시티를 얻을 수 있다. 마찬가지로 초기 전송에서 주파수 대역 130을 할당받은 단말은 재전송 시점에서 다른 주파수 대역 131, 132로 호핑하여 데이터 전송을 수행함으로써 참조번호 130, 131, 132의 세 번 전송에서 주파수 다 이버시티를 얻을 수 있다.

상기와 같이 H-ARQ 의 재전송 시 데이터를 전송하는 주파수 대역을 호핑 하는 방법에 있어서, 임의의 전송 시점에서 할당된 서로 다른 주파수 자원들(120, 130)은 다음 번 전송 시점에서 호핑한 주파수 자원들(121, 131 또는 122, 132)이 충돌되지 않는 것이 보장되어야 한다.

도 2는 종래 OFDM 시스템에서 H-ARQ 재전송 시 호핑 동작의 일 예를 나타낸 도면으로서, 이는 전체 주파수 대역의 자원을 복수의 자원 유닛(Resource Unit : RU)으로 나누고 각 RU 별로 호핑하는 방법을 도시한 것이다.

도 2에서 호핑 프로세스(250) 전송에 해당되는 서브 프레임들은 각각 n, n+1, n+2의 인덱스로 표현하였다. 도 2의 예에서는 n 시간(220)의 RU(221)는 n+1, n+2 시간(230, 240)에서 각각 RU(231, 243)로 호핑하며, n 시간(220)의 RU(222)는 n+1, n+2 시간(230, 240)에서 각각 RU(233, 241)로 호핑한다. 그리고 n 시간(220)의 RU(223)는 n+1, n+2 시간(230, 240)에서 각각 RU(232, 242)로 호핑한다. 만약 하나의 단말이 n 번째 시간 인덱스에서 초기 전송을 할 때 연속된 세 개의 RU, 즉 참조번호 221, 222, 223의 RU들을 할당받았을 경우, H-ARQ 프로세스에서 n+1 번째 시간 인덱스에서 할당받는 RU들의 위치는 결과적으로 참조번호 231, 233, 232와 같고, n+2 번째 시간 인덱스에서 할당받는 RU들의 위치는 참조번호 243, 241, 242과 같다. 결과적으로 하나의 패킷이 H-ARQ 프로세스의 n, n+1, n+2 시간 인덱스에서 세 번 전송되었다면 해당 패킷이 실제 전송된 주파수 대역은 전 대역에 퍼져 있으므로 주파수 다이버시티를 얻을 수 있다.

반면 SC-FDMA 방식의 다중 접속 시스템이나 연속적인 주파수 자원의 할당이 요구되는 OFDM 시스템의 경우에는 낮은 PAPR(Peak to Power Ratio)을 유지하기 위하여 한 단말에 할당받은 주파수 자원이 항상 연속되어야 하며, 이러한 특성은 재전송에서 호핑을 수행하는 경우에도 마찬가지로 유지되도록 보장되어야 한다. 따라서 도 2에서 설명한 것과 같이 각 RU별로 독립적으로 호핑되는 패턴은 적용할 수 없다. 따라서 재전송 시에도 연속적인 주파수 대역 전송의 특성이 보장되면서 단말별로 할당받은 주파수 대역의 크기가 다른 경우에도 호핑 시 충돌이 일어나지 않도록 하는 새로운 호핑 패턴이 필요하다.

본 발명은 주파수 분할 다중 방식을 기반으로 하고, 복합 재전송을 지원하는 무선 통신 시스템에서 안정적인 주파수 다이버시티를 제공하는 주파수 자원의 할당 방법과 이를 이용한 송수신 방법 및 장치를 제공한다.

또한 본 발명은 주파수 분할 다중 방식을 기반으로 하고, 복합 재전송을 지원하는 무선 통신 시스템에서 복합 재전송 프로세서의 전송 시점에 따라 효율적인 호핑 방식을 제공하는 주파수 자원의 할당 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 주파수 분할 다중 방식을 기반으로 하고, 복합 재전송을 지원하는 무선 통신 시스템에서 복합 재전송 프로세스의 매 전송 시마다 주파수 자원을 호핑할 경우 할당되는 주파수 대역의 크기가 다른 단말들간에 충돌을 방지하면서 각 단말별로 할당된 주파수 자원의 연속성을 유지하는 주파수 자원의 할당 방법 을 제공한다.

본 발명에 따른 주파수 분할 다중 방식을 기반으로 하며 복합 재전송을 지원하는 무선 통신 시스템에서 주파수 자원의 할당 방법은 주파수 자원의 할당을 위해 설정된 논리적인 노드를 상기 주파수 자원의 할당 대역에 따라 복수의 레벨로 구분하는 과정과, 상기 주파수 자원을 할당받는 수신기에 대한 복합 재전송 프로세스의 전송 시점과 상기 노드를 결정하는 과정과, 상기 복합 재전송 프로세스의 전송 시점에 대응되도록 상기 수신기에 대한 상기 주파수 자원의 호핑 인덱스를 결정하는 과정과, 상기 수신기에 대해 결정된 노드의 레벨을 기준으로 해당 노드가 속한 최상위 레벨 간에 계층적으로 상기 주파수 자원의 호핑을 수행하는 과정을 포함한다.

또한 본 발명에 따른 주파수 분할 다중 방식의 무선 통신 시스템에서 복합 재전송을 위한 송신 방법은 해당 수신기에 대해 결정된 노드의 레벨을 기준으로 해당 노드가 속한 최상위 레벨 간에 계층적으로 상기 복합 재전송 프로세서에서 주파수 자원의 호핑 패턴을 결정하는 과정과, 상기 결정된 주파수 자원의 호핑 패턴에 따라 단계적으로 증감되는 상기 노드의 레벨에 대응되게 상기 주파수 자원의 인덱스를 결정하는 과정과, 상기 결정된 주파수 자원의 초기 인덱스부터 할당받은 개수만큼의 주파수 자원에 전송할 데이터를 매핑하여 상기 복합 재전송을 수행하는 과정을 포함한다.

또한 본 발명에 따른 주파수 분할 다중 방식을 기반으로 하며 복합 재전송을 지원하는 무선 통신 시스템에서 주파수 자원의 할당 방법은 주파수 자원의 할당을 위해 설정된 논리적인 노드를 상기 주파수 자원의 할당 대역에 따라 복수의 레벨로 구분하는 과정과, 상기 주파수 자원을 할당받는 수신기에 대한 복합 재전송 프로세스의 전송 시점과 자원 할당을 위한 상기 레벨에 따른 다수의 노드들을 결정하는 과정과, 상기 복수의 레벨 중 가장 낮은 레벨에 속하는 적어도 하나의 노드들이 각각 동일한 자원 유니트를 공유할 수 있도록 해당되는 하위 노드들을 결정하는 과정과, 상기 복합 재전송 프로세스의 전송 시점에 대응되도록 상기 수신기에 대한 상기 주파수 자원의 호핑 인덱스를 결정하는 과정과, 상기 수신기에 대해 결정된 노드의 레벨을 기준으로 해당 노드가 속한 최상위 레벨 간에 계층적으로 상기 주파수 자원의 호핑을 수행하는 과정을 포함한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

먼저 본 발명이 적용되는 시스템의 기본 조건을 간략히 설명하면, 본 발명에서는 하향 링크(Down-link : DL) 또는 상향 링크(Up-link : UL)에서 모두 적용이 가능하지만, 설명의 편의를 위하여 UL를 가정하기로 한다. 또한 본 발명은 H-ARQ 기술이 적용되는 시스템에서 주파수 다이버시티를 얻기 위한 방법으로 본 발명은 동기식 및 비동기식 H-ARQ에서 모두 적용이 가능하다.

그리고 본 발명의 기본 개념과 본 발명에서 제안되는 실시 예들을 간략히 설 명하면, 다음과 같다.

본 발명의 기본 개념을 설명하면, 본 발명에서 주파수 자원 할당은 노드들로 이루어진 트리 구조를 기반으로 이루어진다. 주파수 자원을 할당받는 단말은 하나의 노드가 정해진다. 이러한 노드 트리 구조에서 각 노드들의 상하 위치를 레벨로 정의한다. 상기 노드 트리에서 각 노드는 논리적인 주파수 자원을 표현하며, 하위 레벨에 속한 노드의 주파수 자원은 상위 레벨에 속한 노드의 주파수 자원에 포함된다. 따라서 상위 레벨로 갈수록 하나의 노드에서 가용 주파수 자원의 크기가 커지며, 최상위 레벨의 노드의 가용 주파수 자원은 전체 주파수 대역과 같다.

상기한 노드 트리 구조를 이용하면, 주파수 다이버시티를 얻기 위해 하나의 H-ARQ 프로세스의 임의의 전송시점에서 노드들은 미리 정해진 패턴에 따라 할당받는 주파수 자원을 호핑한다. 이때 호핑은 각 노드의 레벨별로 수행되며 레벨별로 호핑이 일어나는 주파수 대역의 범위는 해당 노드의 바로 위 레벨의 노드에 할당된 주파수 자원이 되며, 상위 레벨에서 할당받은 노드가 포함된 레벨까지 단계적으로 호핑 동작을 수행하면 최종 할당받을 주파수 자원을 결정할 수 있다.

상기한 트리 구조에서 서로 다른 레벨의 노드들은 크기가 서로 다른 연속적인 주파수 자원을 의미하므로 예컨대, SC-FDMA 시스템에서의 낮은 PAPR을 보장할 수 있고, 또한 호핑 동작이 바로 위 레벨의 노드에 속한 주파수 자원 내로 한정되므로 H-ARQ 프로세스에서 호핑 동작 시 다른 단말에 할당된 주파수 자원과 충돌이 발생하지 않는다. 뿐만 아니라 본 발명에 의하면, 상위 레벨들에서의 단계적인(Hierarchical) 호핑 동작에 의해 실제 할당받는 주파수 자원이 전 주파수 대역 에 대해 골고루 위치하게 됨으로써, H-ARQ의 재전송 과정을 통하여 주파수 다이버시티 이득을 효과적으로 얻을 수도 있다.

본 발명에서 제안하는 실시 예들을 살펴보면, 본 발명의 실시 예1은 FDM 방식 기반의 무선 통신 시스템에서 주파수 자원의 할당 시 안정적인 주파수 다이버시티를 제공할 수 있는 노드 트리 구조를 제안하고, 상향 링크 전송에서 H-ARQ 프로세스의 전송 시점에 따라 할당 주파수 자원을 단계적으로 호핑하는 방법을 제안한 것이다. 또한 실시 예2는 상기 실시 예1와 같은 공정한(Faired) 노드 트리 구조에서 주파수 자원의 할당을 위한 일반식을 제안한 것이다.

그리고 실시 예3은 상기 실시 예 1 또는 실시 예 2의 특정 경우로 동일한 상위 레벨의 노드에 속해있는 노드 수에 따라 공통된 호핑 패턴을 제안한 것이고, 실시 예4는 실시 예 1의 변형으로 동일한 레벨의 노드에 속해 있는 주파수 자원의 수가 다른 노드 트리를 사용하여 자원을 할당할 때 단계적 호핑 방법을 제안한 것이다. 마지막으로 실시 예5는 각 레벨에 속한 노드의 하위 노드 수도 다르고 같은 레벨의 노드에서 노드당 주파수 자원 수가 다른 완전 비공정(Unfaired) 노드 트리에 대해서도 적용이 가능한 단계적 호핑 방법을 제안한 것이다. 이하 본 발명의 실시 예 1 내지 5를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

< 실시 예 1>

도 3a는 본 발명의 실시 예 1에 따른 무선 통신 시스템에서 주파수 자원 할당을 위한 노드 트리 구조를 나타낸 도면이다.

먼저 주파수 자원 할당의 기본 단위는 주파수 대역에서 연속적인 부반송파들 의 집합으로 이루어진 RU라고 가정하고, 도 3a와 같은 트리 구조에서 각 노드들의 상하 위치를 레벨(LEVEL 0~4)(310)로 정의한다. 도 3a에서 레벨 4의 노드 트리에서 최하위 레벨 4에 속한 각 노드가 기본 주파수 자원인 RU와 같은 경우 레벨 3에 속한 8개의 노드들(i_0,0,0,0, i_0,0,0,1, i_0,0,1,0, i_0,0,1,1, i_0,1,0,0, i_0,1,0,1, i_0,1,1,0, i_0,1,1,1)은 3개의 연속적인 RU를, 레벨 2에 속한 4개의 노드들(i_0,0,0, i_0,0,1, i_0,1,0, i_0,1,1)은 6개의 연속적인 RU를, 레벨 1에 속한 노드들(i_0,0, i_0,1)은 12개의 연속적인 RU를, 마지막으로 최상위 레벨 0에서의 노드(i₀)는 전체 주파수 대역의 자원인 24 개의 연속적인 RU에 해당된다.

각 노드의 인덱스 길이는 해당 노드가 속한 레벨의 인덱스(l) +1이며, 상위 레벨에서의 인덱스를 모두 포함한다. 노드 트리에서 하위 노드의 자원은 상위 노드의 자원의 부분집합이므로 상위 노드의 자원이 이미 할당된 경우 하위 노드의 자원을 따로 할당할 수 없다. 도 3a의 자원 할당 예에서는 레벨 1의 노드 i_0,1(331)은 UE1(301)에게 할당되었고, 다른 노드 i_0,0(330)은 레벨 2에서 하위 노드로 나뉘어 i_0,0,1(341)이 UE2(302)에게 할당되었다. 그리고 i_0,0(330)에 속한 레벨 2의 다른 노드 i_0,0,0(340)은 다시 레벨 3에서 두 개의 하위 노드로 나뉘어 진다.

이중에서 i_0,0,0,1(351)은 UE3(303)에게 할당되었고, i_0,0,0,0(350)은 레벨 4에서 3개의 하위 노드로 나뉘어져 이중 하나인 i_0,0,0,0,0(360)이 UE4(304)에게 할당되었다. 이렇게 트리 구조로 노드의 자원을 할당하였을 때 실제로 할당되는 주파수 대역은 도 3b와 같이 매핑된다.

도 3b는 본 발명의 실시 예 1에 따른 무선 통신 시스템에서 주파수 자원의 할당 예를 나타낸 도면이다.

전체 24개의 RU 전체가 최상위 레벨의 i₀와 같고 전체 주파수 대역을 크게 두 부분으로 나눈 각각이 노드 트리의 레벨 1에서의 i_0,0, i_0,1(330, 331)의 주파수 대역을 의미한다. 즉, 노드 트리의 상위 레벨에서 하위 레벨로 내려가는 것과 대응하여 넓은 주파수 대역 내에서 좁은 주파수 대역으로 나뉘어 진다. 결국 도 3a에서 UE1 내지 UE4(301~304)는 노드 트리에서 각각 i_0,1(331), i_0,0,1(341), i_0,0,0,1(351), i_0,0,0,0,0(360)을 할당받으며, 이는 실제 주파수 대역에서 각각 도 3b의 참조번호 (333), (343), (353), (361)에 해당된다.

상기한 주파수 할당을 가정하고 본 발명의 실시 예 1에 따라 H-ARQ 프로세스의 전송 시점에 따라 할당 주파수 자원을 단계적으로 호핑하는 방법에 대해 살펴보기로 한다.

즉 도 4는 본 발명의 실시 예 1에 따른 무선 통신 시스템에서 주파수 자원의 단계적 할당을 위한 호핑 과정을 나타낸 도면이다.

도 1과 마찬가지로 도 4의 세로축은 주파수 영역을 의미하며, 가로축은 시간영역을 의미한다. 상기 시간 영역에서 패킷 전송의 기본 단위는 서브 프레임(410)이며, 1 H-ARQ RTT(411)는 예컨대, 4 개 서브 프레임의 시간임을 가정한다. 도 4에 는 1 호핑 프로세스(430)는 해당 H-ARQ 프로세스가 전송되는 서브 프레임에 대하여 시간 인덱스를 순서대로 n(431), n+1(432), n+2(433), n+3(434)으로 도시하였다. 도 4에서 사용자별 자원 할당은 도 3a 및 도 3b에서 설명한 방식에 따라 UE 1 내지 UE 4(301~304)에게 노드를 할당하였으며, 시간에 따른 호핑 패턴을 각 레벨의 노드별로 다음 <수학식 1>과 같이 정의한다.(노드와 해당 호핑 패턴의 인덱스가 동일함)

상기 <수학식 1>의 호핑 패턴은 미리 주어지거나 또는 단말과 기지국간의 시그널링에 의해 주어지며, 이를 반복하여 사용한다. 상기 <수학식 1>의 호핑 패턴 내의 각 호핑 인덱스의 범위는 0부터 (해당 레벨에서의 노드 수-1) 이다. 이때 할당된 주파수 자원간의 충돌을 방지하기 위하여 특정 시점에서 한 레벨에 속한 여러 노드의 호핑 인덱스가 중복되어서는 안된다.

본 발명에서 제안하는 단계적 호핑은 레벨 1에서부터 할당받은 노드가 포함된 레벨까지 각 노드에서 호핑을 단계적으로 수행하는 것으로, 각 레벨에서의 노드는 동일한 상위 노드에 속한 자원내에서 호핑을 하게 된다. 레벨 1에서의 호핑 동작을 살펴보면, 레벨 1에 속한 노드의 수는 2개이므로 호핑 인덱스는 0, 1이 가능 하고 호핑되는 연속적인 RU 단위는 각 노드별 RU의 수와 같은 12가 된다. 그리고 레벨 2에서의 호핑은 상위 노드의 자원 내에서 6개의 RU 단위로, 레벨 3에서는 역시 상위 노드의 자원 내에서 3개의 RU 단위로, 레벨 4에서는 1개의 RU 단위로 호핑하게 된다.

도 4에서 UE1(301)의 경우 i_0,1(333) 노드(도 3b 참조)를 할당받았으므로 레벨 1에서의 호핑만 고려하면 된다. 상기 <수학식 1>에 해당 노드의 호핑 패턴이 S_0,1(n, n+1, n+2, n+3) ={1,0,1,0}로 정의되어 있는데, 본 실시 예에서 호핑 인덱스인 0과 1은 24개의 RU를 크게 두 부분으로 나누었을 때 도 4에 도시된 것처럼 각각 위쪽과 아래쪽의 연속된 12개의 RU들을 의미한다. 역으로 호핑 인덱스인 0과 1은 24개의 RU를 크게 두 부분으로 나누었을 때 각각 아래쪽과 위쪽의 연속된 12개의 RU들을 의미하는 것으로 설정하는 것도 가능하다.

본 실시 예에서 UE1(301)가 각 시점에서 할당받는 주파수 자원의 첫 번째 RU 인덱스 a₁(t)는 아래 <수학식 2>와 같이 표현된다. 아래 <수학식 2>에서 t가 n 또는 n+2일 때는 호핑 인덱스 S_0,1(t)의 값이 1이므로 RU 인덱스(420)가 12~23인 아래쪽의 12개 RU를 사용하게 되고, n+1, n+3의 시점에서는 S_0,1(t)의 값이 0이므로 RU 인덱스가 0~ 11인 위쪽의 12개의 RU를 사용한다. 도 4에서는 UE1(301)의 호핑은 결과적으로 참조번호 (443)->(441)->(442)와 같이 이루어진다.

도 4에서 UE2(302)의 경우 레벨 2의 i_0,0,1 노드(도 3b 참조)를 할당받았으므로 레벨 1과 레벨 2에서의 호핑을 차례로 고려하여야 한다. 먼저 레벨 1에서 i_0,0,1의 상위 노드인 i_0,0의 호핑 패턴은 상기 UE1(301)과는 반대로 t가 n 또는 n+2일 때는 호핑 인덱스의 값이 0이므로 RU 인덱스가 0~11인 12개의 RU를 사용하게 되고, n+1, n+3의 시점에서는 호핑 인덱스의 값이 1이므로 RU 인덱스가 12~23인 12개의 RU를 사용하게 된다. 그리고 도 4에서 UE2(302)의 레벨 1에서의 호핑은 참조번호 (440)->(444)->(445)와 같이 이루어진다. UE2(302)의 레벨 2에서 호핑은 해당 시점에서 레벨 1에 의해 결정된 12개의 RU 내에서 동작하게 된다. 상기 <수학식 1>을 참조하면, 해당 노드 i_0,0,1의 호핑 패턴이 {1,1,0,0}이므로 이는 12개의 RU 중에서 n, n+1의 시간에서는 아래쪽의 6개 RU를 사용하며, n+2, n+3의 시점에서는 위쪽의 6개 RU를 사용함을 의미한다. 도 4에서 노드 i_0,0,1에서 n+1 시점에서 호핑한 주파수 대역은 레벨 1의 호핑(440)과 레벨 2의 호핑(451)이 단계적으로 이루어진다. 동일한 방식으로 n+2, n+3 시점에서의 레벨 1, 레벨 2 두 단계의 호핑은 각각 참조번호 (444)->(452), (445)->(454)와 같다. 상기 레벨 1, 레벨 2의 호핑을 모두 고려하여 호핑 프로세스에 속한 임의의 시점 t에서 UE2(302)에게 할당된 첫 번째 RU 인덱스 a₂(t)는 하기 <수학식 3>과 같이 구할 수 있다. UE2(302)에 할당된 RU의 수는 총 6 개이므로 하기 <수학식 3>에서 구한 첫 번째 RU 인덱스부터 연속된 6개의 자원이 시간 t에 UE2(302)에 할당된 전체 주파수 자원이 된다.

도 4에서 레벨 3의 i_0,0,0,1 노드(도 3b 참조)를 할당받은 UE3(303)의 경우에는 레벨 1 내지 레벨 3에서의 호핑을 차례로 고려하여야 한다. i_0,0,0,1의 상위 노드들은 레벨 1에서 i_0,0, 레벨 2에서 i_0,0,0이다. 레벨 1에서의 호핑은 상기에서 이미 설명하였고, 레벨 2에서의 호핑은 노드 i_0,0,0의 호핑 패턴이 {0,0,1,1}이므로 이는 12개의 RU 중에서 n, n+1의 시간에서는 위쪽의 6개 RU를 사용하며 n+2, n+3의 시점에서는 아래쪽의 6개 RU를 사용함을 의미한다. 레벨 2까지 할당받은 6개의 RU 안에서 레벨 3의 호핑도 상기 <수학식 1>에 따라 호핑 패턴 S_0,0,0,1(n, n+1, n+2, n+3) ={1,1,1,1}에 따라 이루어진다. 결과적으로 도 4에서 n+1, n+2, n+3의 시점에서의 UE3(303)의 단계적 호핑은 각각 단계별로 참조번호 (440)->(450)->(460), 참조번호 (444)->(453)->(461), 참조번호 (445)->(456)->(462)와 같다. 상기 레벨 1 내지 레벨 3의 단계별 호핑을 모두 고려하여 임의의 시점 t에서 UE3(303)에게 할당된 첫 번째 RU의 인덱스 a₃(t)는 하기 <수학식 4>와 같이 구할 수 있다. UE3(303)에게 할 당된 전체 주파수 자원은 하기 <수학식 4>에서 구한 첫 번째 RU 인덱스부터 3개의 연속한 RU이다.

도 4에서 UE4(304)는 레벨 4의 i_0,0,0,0,0 노드(도 3b 참조)를 할당받았으므로 상위의 레벨 1 내지 레벨 3에서 각각 i_0,0, i_0,0,0, i_0,0,0,0에 따라 호핑되고, 레벨 4(304)에서는 S_0,0,0,0,0(n, n+1, n+2, n+3) ={0,1,2,0}에 따라 호핑된다. 레벨 4에서는 하나의 상위 노드에 3개의 노드가 속해져 있으므로 가능한 호핑 인덱스는 0 내지 2이다.

상기와 동일한 방법으로 도 4에서 n+1, n+2, n+3의 시점에서 UE4(304)의 단계적 호핑은 각각 레벨에 따른 단계별로 참조번호 (440)->(450)->(450)->(470), 참조번호 (444)->(453)->(463)->(471), 참조번호 (445)->(456)->(464)->(464)와 같다. 상기 레벨 1 내지 레벨 4의 단계별 호핑을 모두 고려하여 임의의 시점 t에서 UE4(304)에 할당된 RU의 인덱스는 하기 <수학식 5>과 같이 구할 수 있다. UE3(303)에게 할당된 주파수 자원은 하기 <수학식 5>에서 구한 인덱스의 RU가 된다.

상기한 실시 예에서는 상위 노드에서부터 차례로 아래 레벨의 노드로 내려오 면서 호핑을 수행하는 단계적 호핑 동작을 설명하였으나 실제 호핑 동작에서는 아래 레벨의 노드에서 상위 노드로 올라가는 단계로 수행할 수도 있다. 즉 상기 <수학식 2> 내지 <수학식 5>는 여러 단계에 걸친 호핑 동작을 한꺼번에 표현한 것으로 상기 두 가지 접근 방법에 대해 공통적으로 정의된다. 그리고 상기 <수학식 2> 내지 <수학식 5>에서 덧셈으로 연결된 두 항들은 각각 레벨 1에서 할당된 노드가 속한 레벨까지의 호핑에 의한 인덱스 값이므로 따라서 각 레벨에 따라 단계적 호핑이 진행된다는 것은 동일하게, 초기 인덱스 값을 해당 레벨의 호핑에 맞게 업데이트 하는 것으로 볼 수 있다. 또한 i_0,1, i_0,0,1, i_0,0,0,1는 각각 UE1, UE2, UE3(301, 302, 303)에게 할당되었기 때문에 하위 노드에 대해 고려하지 않았지만, 동일한 방법으로 여러 UE에게 할당하고 상기에서 설명한 바와 같은 단계적 호핑 동작을 적용할 수 있다.

본 실시 예 1에서는 각 레벨에 속한 노드에서 하위 노드 수 및 노드 당 주파수 자원의 수가 동일한 경우에 노드 트리를 이용하여 자원을 할당하는 경우 본 발명에서 제안하는 단계적 호핑 방법을 설명하였다. 그리고 이러한 노드 트리를 공정한(Faired) 노드 트리라고 정의할 때 하기 실시 예 2는 상기 공정한(Faired) 노드 트리에서 주파수 자원의 할당을 위한 일반식을 제안한 것이다.

< 실시 예 2 >

즉 도 5는 본 발명의 실시 예 2에 따른 무선 통신 시스템에서 주파수 자원 할당을 위한 노드 트리 구조를 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하여 Faired 노드 트리의 방법으로 자원을 할당하고 주어진 호핑 패턴에 따라 할당받은 주파수 대역을 호핑하여 데이터를 전송하는 경우 임의의 시간에서 주파수 할당에 대한 일반적인 수식을 정의하기로 한다. 도 5에서 같이 노드 트리의 레벨(510)을 LEVEL 0~L라고 두고, l번째 레벨(여기서 l은 0[1]부터 L사이의 정수)에서의 동일한 상위 레벨의 노드에 속해 있는 노드 수를 N_l이라고 하고, l번째 레벨에서의 하나의 노드에 속해있는 RU의 수를 R_l이라고 가정한다. Faired 노드 트리의 정의에 따라 특정 레벨에 속한 노드에서 N_l, R_l는 동일하며 위 실시 예 1의 경우 각 레벨에서 상기 N_l, R_l 값은 하기 <수학식 6>과 같이 정의할 수 있다.

또한 도 5의 참조번호 520, 530~533, 540~543에서 나타났듯이 l번째 레벨에서의 노드는 상위 및 해당 레벨에서의 노드 인덱스를 모두 포함하여 l+1 개의 인덱스로 표현된다. 일반적으로 노드 트리에서 상위 레벨과의 관계를 표현하기 위하여 l과 l+1번째 레벨은 하기 <수학식 7>과 같이 정의하며, 이때 가장 상위 노드에 속한 RU의 수(R₀)는 전체 RU의 수와 동일하다.

l 번째 레벨에서 n번째 노드의 호핑 패턴이

라고 주어져 있다고 가정한다. 이때

은 해당 노드가 속한 상위 l-1 레벨에서 노드 인덱스이며,

은 동일한 상위 노드에 속한 l 번째 레벨의 노드들 간의 인덱스이다. 또한 호핑은 동일한 상위 노드에 속한 노드끼리 이루어지므로

에서 정의된 호핑 인덱스가 가질 수 있는 값은

이 된다.

동일 시점에서 동일한 상위 노드에 속한, 즉 상호간에 호핑이 일어나는 노드들인

의 호핑 인덱스가 같아서는 안된다. (같을 경우는 충돌을 의미함) 본 발명에서는 상기의 성질을 만족하는 임의의 길이의 호핑 패턴의 경우 모두 적용이 가능하도록 편의상 호핑 인덱스의 길이는 모두 M으로 동일하다고 가정한다. 만약 l 번째 레벨에 속한 노드 임의의

를 할당받을 경우 임의의 시점 t에서 할당받는 첫 번째 RU의 인덱스는 하기 <수학식 8>과 같이 정의된다. 또한 해당 노드에 속한 RU의 수는 R_l이므로 데이터 전송을 위하여 할당받은 전체 주파 수 자원인 RU의 인덱스의 집합은 하기 <수학식 9>와 같이 정의할 수 있다.

상기한 설명에서 시간 인덱스는 해당 H-ARQ 프로세스의 전송 시점에서의 시간 순서를 의미한다. 동기식 H-ARQ의 경우에는 H-ARQ 프로세스의 전송시점이 H-ARQ RTT로 미리 정해져 있기 때문에 상기 시간 인덱스의 1증가는 실제 시간에서 (H-ARQ RTT) 수만큼의 서브 프레임 시간에 해당된다. 비동기식 H-ARQ의 경우에는 하나의 H-ARQ 프로세스의 다음 번 전송 시간이 스케쥴링에 의해 가변적으로 결정되므로 상기 시간 인덱스는 실제 해당 프로세스가 할당받은 경우에 증가한다. 이와 같이 H-ARQ 프로세스별로 전송 시점에 따른 호핑 패턴을 정의할 수도 있지만, 반면 서브 프레임의 시간 인덱스(번호)에 따라 호핑 패턴을 정의하고, 각 H-ARQ 프로세스는 해당되는 서브 프레임에서의 호핑 패턴을 사용하여 할당 주파수를 계산할 수도 있다. 만약 상기 실시 예 1에서 관심있는 H-ARQ 프로세스의 전송시점인 n, n+1, n+2, n+3에서 서브 프레임의 번호(subframe number)를 4*n, 4*(n+1), 4*(n+2), 4*(n+3)이라고 두고 각 서브 프레임의 시간 인덱스(번호)에 따라 길이 16짜리의 호핑 패턴 을 가정하되, 하기 <수학식 10>과 같이 상기 <수학식 1>에서 사용된 패턴을 각각 4번씩 반복하여 정의한다고 가정하자. 이 경우 실제로 실시 예 1과 실시 예 2의 동작은 동일할 것이다.

상기한 실시 예 2를 통하여 호핑의 단위가 서브 프레임인 경우 본 발명이 적용되는 예를 살펴보았으며, 상기 호핑의 단위는 임의의 호핑 인터벌(hopping interval)에 대한 것으로 확장이 가능하다. 모든 사용자의 기본 호핑 인터벌이 동일하다고 가정하고, 해당 인터벌 간격으로 호핑 패턴을 정의할 경우 호핑 인터벌은 SC-FDMA 시스템에서의 송신 IFFT 출력 단위인 long block이 될 수도 있고, 상기와 같이 서브 프레임 또는 재전송 단위일 수 있다. 한편 임의로 한 서브 프레임내의 long block들을 복수의 그룹으로 나누고, 그룹별로 호핑 인터벌을 둘 수도 있는데, 이 경우 정의된 매 호핑 마다의 인터벌 간격이 항상 일정하지 않게 된다. 사용자들 간의 충돌을 방지하기 위하여 기본 호핑 인터벌은 모든 사용자에 동일하게 정하더라도 각 사용자별로 상기 <수학식 10>에서 나타난 예와 같이 동일 인덱스로 패턴을 구성함에 따라 실제 자원 상에서의 호핑 간격을 가변적으로 조절할 수 있다.

< 실시 예 3 >

상기한 실시 예 1 또는 실시 예 2에서 Faired 노드 트리를 가정하면서 각 레 벨 별로 또한 동일 레벨에서 속한 상위 노드에 따라

을 따로 정의하였다. 본 실시 예 3은 상기 실시 예 1 또는 실시 예 2의 특정 경우로 동일한 상위 레벨의 노드에 속해있는 노드 수에 따라 공통된 호핑 패턴을 정의한 것이다. 실시 예 1 에서는 레벨 1~3에서 N_l이 2이고, 레벨 4에서는 N_l이 3이므로 상기 <수학식 1>과 같이 정의된 것을 하기 <수학식 11>로 공통적인 패턴을 쓰도록 가정한다. 즉, 레벨 1,2,3에서 하위 노드 중 첫 번째 노드는 호핑 패턴이 {0,1,0,1}이고 두 번째 노드는 호핑 패턴이 항상 {1,0,1,0}으로 고정되는 것이다.

상기 <수학식 1>과 같은 호핑 패턴을 사용하였을 때 시간에 따라 호핑하는 동작을 나타내는 도 4와 대응으로 상기 <수학식 11>과 같이 공통적인 호핑 패턴을 사용했을 때 도 6과 같은 호핑 동작을 설명할 수 있다.

즉 도 6은 본 발명의 실시 예 3에 따른 무선 통신 시스템에서 주파수 자원의 단계적 할당을 위한 호핑 과정을 나타낸 도면이다.

도 6에서 UE1(301)은 레벨 1에서 i_0,1를 할당받으므로 S_0,1의 패턴에 따라 n+1 시점에는 참조번호 (643), n+2, n+3 시점에는 각각 참조번호 (641), (642)와 같이 호핑한다. UE1(301)이 할당받는 자원은 상기 실시 예 1에서의 상기 <수학식 2>와 같이 정의되는 인덱스의 RU부터 연속한 12개의 RU가 된다.

UE2(302)의 경우 레벨 1에서는 S_0,0, 레벨 2에서는 S_0,0,1을 사용하므로 상기 패턴에 따라 n+1 시점에는 참조번호 (640)->(650) , n+2, n+3 시점에는 각각 참조번호 (644)->(653), 참조번호 (645)->(654)와 같이 호핑한다. UE2(302)가 할당받는 자원은 상기 실시 예 1에서의 <수학식 2>와 같이 정의되는 인덱스의 RU부터 연속한 6개의 RU가 된다. UE3(301)은 레벨 1에서는 S_0,0, 레벨 2에서는 S_0,0,1, 레벨 3에서는 S_0,0,0,1을 사용하므로 <수학식 11>의 호핑 패턴에 따라 n+1 시점에는 참조번호 (640)->(651)->(660), n+2, n+3 시점에는 각각 참조번호 (644)->(652)->(662), 참조번호 (645)->(655)->(663)와 같이 호핑한다. UE3(303)이 할당받는 자원은 아래의 <수학식 12>와 같이 정의되는 인덱스의 RU부터 연속한 3개의 RU가 된다.

UE4(304)는 호핑 패턴으로 레벨 1에서는 S_0,0, 레벨 2에서는 S_0,0,0, 레벨 3에서는 S_0,0,0,0, 레벨 4에서는 S_0,0,0,0,0을 사용하므로 <수학식 11>의 호핑 패턴에 따라 n+1 시점에는 참조번호 (640)->(651)->(661)->(670), n+2, n+3 시점에는 각각 참조번호 (644)->(652)->(652)->(671), 참조번호 (645)->(655)->(664)->(672)와 같이 호핑한다. UE4(304)가 할당받는 자원은 하기 <수학식 13>과 같이 정의되는 인덱스 의 RU이다.

이와 같이 일부의 노드에 대해 공통적인 패턴을 사용하는 경우 미리 정의하거나 또는 단말과 기지국간에 시그널링을 해주어야 하기 때문에 호핑 패턴의 수가 줄어듦에 따라 시스템의 복잡도를 줄일 수 있다.

< 실시 예 4 >

본 실시 예는 실시 예 1의 변형으로 동일한 레벨의 노드에 속해 있는 주파수 자원의 수가 다른 노드 트리를 사용하여 자원을 할당할 때 단계적 호핑 동작을 제안한 것이다.

즉 도 7은 본 발명의 실시 예 4에 따른 무선 통신 시스템에서 주파수 자원 할당을 위한 노드 트리 구조를 나타낸 도면이다.

도 7의 노드 트리는 도 3a에서 설명한 실시 예 1의 노드 트리와 레벨 0 내지 3 에서 동일하다. 그 차이점은 레벨 4에서 동일 상위 노드에 속한 노드의 수(N₄)가 3->2로 줄어들고, 레벨 4의 노드들에 속한 RU의 수가 노드별로 다르다는 점이다. 동일한 상위 노드에 속한 2개의 노드인 i_0,0,0,0,0(760), i_0,0,0,0,1(761)에서의 RU 수는 각각 R_4,0=1, R_4,1=2가 된다. 본 실시 예3이 상기한 실시 예 1과 차별되는 동작은 i_0,0,0,0,0(760), i_0,0,0,0,1(761) 노드를 할당받은 UE4(304), UE5(305)에만 해당하므로 각각의 경우 하기 <수학식 14>에 정의된 S_0,0,0,0,0, S_0,0,0,0,1의 패턴에 따라 호핑하는 예를 도 8을 참조하여 설명하도록 하겠다.

도 8은 본 발명의 실시 예 4에 따른 무선 통신 시스템에서 주파수 자원의 단계적 할당을 위한 호핑 과정을 나타낸 도면이다.

먼저 i_0,0,0,0의 노드를 할당받은 UE4(304)의 동작을 살펴보도록 하겠다. 단계적 호핑 동작을 위하여 UE4(304)는 레벨 1 내지 레벨 3에서 실시 예 1에서 설명한 i_0,0, i_0,0,0, i_0,0,0,0의 호핑 패턴을 사용한다. 하기 <수학식 14>에서 정의한 레벨 4의 호핑 동작까지 고려했을 때 UE4(304)의 n+1, n+2, n+3 시점에서의 최종 호핑 동작은 참조번호 (840)->(841)->(841)->(842), 참조번호 (850)->(851)->(852)->(852), 참조번호 (860)->(861)->(862)->[0](863)와 같다. 그리고 동일한 방법으로 UE5(305)가 n+1, n+2, n+3 시점에서 수행하는 최종 호핑 동작은 각각 참조번호 (840)->(841)->(841)->(841), 참조번호 (850)->(851)->(852)->(853), 참조번호 (860)->(861)->(862)->(862)와 같다. 또한 임의의 시점 t에서 UE4, UE5가 할당받는 RU(들)의 첫번째 인덱스는 하기 <수학식 15>와 같이 정의된다. 이때 주의할 점은 UE4, UE5는 동일한 레벨의 노드를 할당받았지만 각 노드의 RU 수가 다르기 때문에 호핑 동작을 수행할 때 다른 레벨의 노드에 포함된 RU를 고려하여야 한다.

본 실시 예에서 설명하지는 않았지만 노드 i_0,0,0,0,1의 경우에는 2개의 RU가 속해져 있으므로 이를 레벨 5의 하위 노드에서 RU수가 1인 참조번호 (771), (772)의 노드를 분리하여 할당할 수 있다.

< 실시 예 5 >

도 9a는 본 발명의 실시 예 5에 따른 무선 통신 시스템에서 주파수 자원 할당을 위한 노드 트리 구조를 나타낸 도면이고, 도 9b는 본 발명의 실시 예 5에 따른 무선 통신 시스템에서 주파수 자원의 할당 예를 나타낸 도면이다.

본 실시 예의 경우 도 9a와 같이 각 레벨에 속한 노드의 하위 노드 수도 다르고 같은 레벨의 노드에서 노드당 주파수 자원 수가 다른 완전 비공정(Unfaired) 노드 트리에 대해서도 적용이 가능하다.

먼저 도 9b에 도시된 것처럼 레벨 1에서 전체 24개의 RU로 구성된 주파수 자원은 RU를 각각 12, 4, 8 개를 포함하고 있는 세 개의 노드 i_0,0, i_0,1, i_0,2(930, 931, 932)로 나뉜다. i_0,1(931)은 더 이상 하위 레벨에서 노드가 없으므로 이하의 노드를 정의하지 않는다. i_0,0(930)는 레벨 2에서 RU를 7, 5개 포함하는 두 노드 i_0,0,0, i_0,0,1(940, 941)로 나뉘고, i_0,2(932)는 레벨 2에서 각각 4개씩의 RU를 포함하 는 i_0,2,0, i_0,2,1(943, 944)로 나뉜다. 레벨 3에서는 상기 레벨 2의 노드 중 i_0,0,0, i_0,0,1(940, 941)에서만 정의되어 있는데 이때 i_0,0,0(940)의 7개의 RU는 각각 3,4 개의 RU를 포함하는 주파수 자원인 i_0,0,0,0, i_0,0,0,1(950, 951)로 나뉘고, i_0,0,1(941)의 5개의 RU는 각각 1, 4개의 RU를 포함하는 주파수 자원인 i_0,0,1,0, i_0,0,1,1(952, 953)로 나뉘게 된다. 그리고 도 9a에 도시된 것처럼 상기에서 설명한 노드들 중 i_0,1를 UE1, i_0,0,1를 UE2, i_0,2,0를 UE3, i_0,0,0,1를 UE4에 각각 할당한다. 이때 실제 주파수 영역에서 각 노드가 차지하는 주파수 대역은 도 9b와 같다. 도 9a의 노드 인덱스는 각각 도 9b의 주파수 자원들과 일대일 매핑되어 있다. 상기 UE1 내지 UE4가 할당된 노드들의 호핑 패턴을 아래 <수학식 16>과 같이 정의하고, 이하 도 10을 참조하여 임의의 시간에서 할당받는 주파수 자원을 알아보기로 하겠다.

도 10은 본 발명의 실시 예 5에 따른 무선 통신 시스템에서 주파수 자원의 단계적 할당을 위한 호핑 과정을 나타낸 도면이다.

먼저 레벨 1의 노드인 i_0,1을 할당받는 UE1(301)의 경우 레벨 1에서의 호핑 만 수행하면 되므로 임의의 시점 n+1,n+2,n+3에서의 호핑 동작은 각각 도 10의 참 조번호 (1042), (1045), (1046)와 같다. 이때 임의의 시점에서 UE1(301)이 할당받는 첫 번째 RU의 인덱스는 하기 <수학식 17>과 같이 정의된다. 하기 <수학식 17>내에 정의된 argument "a"는 해당 시점에서 이전 주파수 자원에 매핑(mapping) 된 노드의 인덱스를 나타내는 것이다. 예를 들면 임의의 시점 t에서 UE1(301)의 호핑 인덱스(S_0,1(t))가 0일 경우, 전체 주파수 자원 중 가장 첫 번째로 할당받으므로 a₁(t)=0이 된다. 만약 UE1(301)의 호핑 인덱스(S_0,1(t))가 1이면 i_0,0 노드의 호핑 인덱스(S_0,0(t))가 0이면 노드에 먼저 12(R_0,0)개의 RU가 할당된 후, 다음 RU가 UE1에게 할당될 것이므로 하기 <수학식 17>에 따라 a₁(t)=12가 된다. 만약 UE1의 호핑 인덱스(S_0,1(t))가 2이면 i_0,0, i_0,1가 먼저 할당받고 난 다음을 할당받게 될 것이므로 하기 <수학식 17>에 따라 a₁(t)=12+8=20이 된다. 레벨 1의 각 노드에서 할당된 RU수가 같을 경우에는 공통된 RU 수와 호핑 인덱스만으로 계산이 가능하지만 본 실시예에서와 같이 세 개의 노드에 할당된 RU 수가 다를 경우에 앞쪽 주파수 자원이 몇 개가 할당될지 모르기 때문에 하기 <수학식 17>과 같은 식이 필요한 것이다.

UE2(302)의 경우는 레벨 1의 노드인 i_0,0의 호핑과 레벨 2의 노드인 i_0,0,1에서 의 호핑을 단계적으로 수행하게 된다. 상기 <수학식 16>에서 정의한 호핑 패턴을 참조하면 임의의 시점 n+1, n+2, n+3에서의 호핑 동작은 각각 도 10의 참조번호 (1040)->(1050), 참조번호 (1044)->(1053), 참조번호 (1047)->(1054)와 같다. 이 때 임의의 시점에서 UE2(302)가 할당받는 첫 번째 RU의 인덱스는 하기 <수학식 18>과 같이 정의된다. 하기 <수학식 18>내에 정의된 argument "a"는 상기 UE1의 경우와 마찬가지로 레벨 1의 호핑에 따라 이전 주파수 자원에 매핑된 노드의 인덱스를 나타내는 것이다. 또한 레벨 2에서 호핑을 수행하는 인접 노드 i_0,0,0의 RU 수(7)를 고려하여 전체 수학식을 완성하였다.

UE3(301)의 경우는 레벨 1의 노드인 i_0,2의 호핑과 레벨 2의 노드인 i_0,2,0에서의 호핑을 단계적으로 수행하게 된다. 상기 <수학식 16>에서 정의한 호핑 패턴을 참조하면 임의의 시점 n+1, n+2, n+3에서의 호핑 동작은 각각 도 10의 참조번호 (1041)->(1070), 참조번호 (1043)->(1071) , 참조번호 (1048)->(1072)와 같다. 임의의 시점에서 UE3(303)가 할당받는 첫 번째 RU의 인덱스는 하기 <수학식 19>와 같이 정의된다. 하기 <수학식 19>내에 정의된 argument "a"는 레벨 1의 호핑에 따라 이전 주파수 자원에 매핑된 노드의 인덱스를 나타내는 것이다. 또한 레벨 2에서 호 핑을 수행하는 인접 노드 i_0,2,1의 RU 수(4)를 고려하여 전체 수학식을 완성하였다.

UE4(304)의 경우는 레벨 1의 노드인 i_0,0의 호핑, 레벨 2의 노드인 i_0,0,0에서의 호핑, 레벨 3의 노드인 i_0,0,0,1을 단계적으로 수행하게 된다. 상기 <수학식 16>에서 정의한 호핑 패턴을 참조하면 임의의 시점 n+1, n+2, n+3에서의 호핑 동작은 각각 도 10의 참조번호 (1040)->(1051)->(1060), 참조번호 (1044)->(1052)-> (1052), (1047)->(1055)->(1061)와 같다. 임의의 시점에서 UE4(304)가 할당받는 첫 번째 RU의 인덱스는 하기 <수학식 20>과 같이 정의된다. 하기 <수학식 20>내에 정의된 argument "a"는 레벨 1의 호핑에 따라 이전 주파수 자원에 매핑된 노드의 인덱스를 나타내는 것이다. 또한 레벨 2에서 호핑 및 레벨 3에서의 호핑도 하기 <수학식 20>에 고려되었다.

<실시 예6>

상기한 실시 예1 내지 실시 예5에서 노드 트리 구조는 기본적으로 동일한 레 벨에서 주파수 자원을 공유하지 않는 것을 기반으로 하고 있다. 이를 기본 노드 트리라 하였을 때 도 3a, 도 5, 도 7 및 도 9a에서 설명한 기본 노드 트리들에서는 동일 레벨에서 각 노드들이 포함하는 주파수 자원들이 겹치지 않고 독립적이다. 이러한 기본 노드 트리에서 노드들간의 배타적인 주파수 자원 구조 덕분에 자원 충돌 없이 노드들간의 호핑을 간단히 정의할 수 있다. 한편 자원 할당은 하나의 노드 인덱스 정보를 시그널링하는 방식으로 이루어지기 때문에 다수의 노드에 걸쳐 자원을 할당하는 것은 한계가 있다. 예를 들어 도 9a에서 레벨 2의 참조번호 940 노드를 참고하면, 940 노드를 할당할 경우 그 노드에 속한 참조번호 950, 951 노드의 7 개의 RU(즉, 950이 3개, 951이 4개)가 모두 할당된다. 또는 참조번호 950, 951 노드를 할당함으로써 연속한 3 또는 4 개의 RU를 할당할 수도 있지만 이외의 할당 가능성은 제한될 것이다.

이와 같은 기존의 노드 트리의 스케쥴링 제한 사항을 해결하기 위하여 도 18과 같이 일정 레벨 이하에서 같은 레벨의 노드들이 실제 주파수 자원을 공유하도록 하는 자원 할당 트리를 "변경된 노드 트리"라고 하였을 때 이하 상기 변경된 노드 트리를 이용하여 계층적 호핑을 적용하는 본 발명의 실시 예 6을 설명하기로 한다.

즉 도 18a 및 도 18b는 본 발명의 실시 예 6에 따른 무선 통신 시스템에서 주파수 자원 할당을 위한 노드 트리 구조를 나타낸 도면이다.

도 18a의 변경된 노드 트리는 레벨 0,1,2,3 까지는 기본 노드 트리와 같은 구조로 동일 레벨에서 각 노드들이 포함하는 주파수 자원들이 겹치지 않지만 레벨 3 보다 하위의 노드들에서는 다수의 노드들이 동일한 RU를 공유할 수 있는 구조이 다. 도 18a에서 참조번호 1850은 RU 인덱스, 1851은 노드의 레벨을 의미한다.

도 18a에서 레벨 3의 노드들은 예컨대, 참조번호 1841 내지 1848로 레벨 3의 각 노드에 속한 자원의 개수는 6 개이다. 그 중에서 참조번호 1841의 하위 노드를 자세히 살펴보면, 도 18b와 같이 참조번호 1861, 1862는 각각 연속적인 5 개의 RU들을 할당할 수 있는 노드로 각 노드를 통해 RU1 내지 RU5, RU2 내지 RU6가 할당될 수 있다. 또한 참조번호 1863 내지 1865는 연속적인 4개의 RU들을 할당할 수 있으며, 그 할당 가능한 RU들은 각각 RU1 내지 RU4, RU2 내지 RU5, RU3 내지 RU6이다.

동일한 방법으로 참조번호 1866 내지 1869는 각각 연속적인 3 개의 RU들을 할당할 수 있는 노드이고, 참조번호 1870 내지 1874는 각각 연속적인 2개의 RU들을 할당할 수 있는 노드이며, 가장 하위에 있는 참조번호 1875 내지 1880는 각각 RU1 내지 RU6을 의미한다. 본 실시 예6과 같이 변경된 노드 트리에서 할당 가능한 노드가 주파수를 공유하여 스케쥴링 자유도를 높이는 경우 실제 자원 할당 시에 동일한 자원이 여러 사용자에게 중복 할당될 수는 없다. 예를 들어 참조번호 1863의 노드가 이미 할당되었으면 참조번호 1863의 노드에 속하는 RU1 내지 RU4의 자원을 포함하지 않는 참조번호 1874, 1879, 1880의 노드들만 다른 사용자에게 할당될 수 있는 것이다.

상기한 바와 같이 본 실시 예를 통하여 본 발명에서 제안하는 단계적인 호핑 방법은 어떠한 노드트리 구조에도 적용이 가능함을 알 수 있다.

실제 셀룰러 시스템에서 자원 트리 구조 및 노드별 호핑 패턴은 미리 정해져 있다고 가정하고 상기한 실시 예1 내지 실시 예5에 따른 구체적인 호핑 기술을 적 용할 수 있을 것이다. 이러한 노드 트리 구조 및 호핑 패턴은 Cell ID등의 셀별 고유 특성에 따라 미리 약속될 수도 있다. 한편 셀 별 구조 또는 시간에 따른 셀 내 로딩 상황에 따라서 사용하는 노드 트리를 효율적으로 변경하는 일 예로 다수의 노드 트리를 미리 정의해 놓고, 기지국과 단말간에 주기적으로 또는 필요에 따라 제어 시그널링을 통하여 사용되는 노드 트리 구조 및 호핑 패턴 정보를 시그널링하는 방법도 가능할 것이다.

이하에서는 도 11을 참조하여 상향 링크에서 SC-FDMA 시스템을 가정했을 때 본 발명을 적용한 기지국 및 단말의 구조를 설명하기로 한다.

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 주파수 자원 할당 방법이 적용된 이동 단말의 송신기 구성을 나타낸 블록도이다.

도 11에서 제어 채널 디코더(1111)는 이전 슬롯에서 하향 링크를 통해 수신한 상향 링크의 제어 정보 채널을 복조하여 해당 단말에 할당받은 주파수 자원 할당 정보 및 데이터 생성에 필요한 제어 정보를 출력한다. 이때 주파수 자원 할당 정보는 상기한 실시 예 1 내지 실시 예 5에서 설명한 노드 트리 구조 중에서 정해진 노드 또는 그와 대응되는 시그널링을 의미한다. 상기 주파수 자원 할당 정보는 이미 할당된 주파수 자원의 양과 사용할 호핑 패턴의 정보를 포함할 수 있다. 이때 상기 호핑 패턴의 경우 단말과 기지국간에 시그널링되거나 미리 약속되어 있을 수도 있다.

도 11에서 데이터 심볼 생성기(1112)는 상기 제어 정보를 바탕으로 적절한 양의 상향 링크 데이터 심볼들을 생성하여 직렬 대 병렬 변환기(S/P)(1113)으로 출 력한다. 상기 직렬 대 병렬 변환기(1113)는 직렬 신호로 입력된 데이터 심볼들을 병렬 신호로 변환하여 FFT(Fast Fourier Transform) 처리기(1114)로 출력한다. 상기 FFT 처리기(1114)는 입력된 병렬 신호를 주파수 영역의 신호로 변환한다. 이때 FFT 처리기(114)의 사이즈는 상기 데이터 심볼 생성기(1112)에서 생성된 데이터 심볼의 수와 동일하다.

상기 FFT 처리기(1114)의 출력 신호는 매핑기(mapper)(1115)에서 실제 해당 단말에 할당된 주파수 자원으로 매핑되는데 이때 주파수 자원의 할당은 상기 제어 채널 디코더(1111)에서 복조된 상향 링크 제어 정보를 이용한다. 상기 매핑기(1115)로는 시간 정보(1120)가 입력되어 해당 시점에서 할당된 RU 인덱스를 계산할 수 있다. 상기 시간 정보는 실시 예 1과 같이 각 호핑 프로세스별로 카운트한 시간 인덱스일 수도 있고 실시 예 2에서 설명한 것과 같이 서브 프레임 인덱스일수도 있다. 여기서 상기 시간 정보(1120)는 단말 또는 기지국의 카운터가 각 호핑 프로세스별로 시간 인덱스 또는 서브 프레임 넘버(인덱스)를 카운트하여 제공될 수 있다.

상기 매핑기(1115)의 출력 신호는 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 처리기(1116)에서 시간 영역의 신호로 변환되며, 이때 IFFT 처리기(1116)의 사이즈는 보호 구간(Guard Interval)을 포함한 전체 부반송파 수와 같다. 병렬 신호인 상기 시간 영역의 신호는 병렬 대 직렬 변환기(P/S)를 통해 직렬 신호로 변환된 후, CP(Cyclic Prefix) 삽입기(1118)에 입력된다. 상기 CP 삽입기(1118)는 전송 신호에 보호 구간을 삽입하며, 상기 보호 구간의 신호는 예컨대, 입력 신호 중 일부를 반 복하는 CP를 이용한다. 이후 상기 CP가 삽입된 전송 신호는 안테나(1119)를 통해 무선 채널로 전송된다. 상기와 같이 데이터 심볼이 시간 영역에서 생성되고 FFT 처리기를 통해 주파수 영역의 신호로 변환되어 일정 주파수 자원으로 매핑된 후, 다시 IFFT 처리기를 통해 시간 영역의 신호로 변환되어 전송되는 것은 SC-FDMA 시스템의 기본적인 송신단 구조이다.

도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 주파수 자원 할당 방법이 적용된 기지국의 수신기(1200) 구성을 나타낸 블록도이다.

도 12에서 안테나(들)(1131)를 통해 수신된 신호는 CP 제거기(1132)를 통해 보호 구간 신호가 제거된 후, 직렬 대 병렬 변환기(S/P)(1133)으로 입력되어 병렬 신호로 변환된다. 그리고 상기 직렬 대 병렬 변환기(1133)의 출력 신호는 FFT 처리기(1134)를 통해 주파수 영역의 신호로 변환되어 출력된다. 상기 FFT 처리기(1134)의 출력 신호는 디매핑기(1135)를 통해 각 단말별 수신 신호로 분리된다.

상기 디매핑기(1135)의 동작을 수행함에 있어서 스케쥴러(1136)는 상향 링크에서 정해진 단말별 주파수 자원 할당 정보 및 시간 정보(1137)를 제공한다. 한편 기지국은 도시되지 않은 송신기를 통해 상기 스케쥴러(1136)를 통해 제공된 주파수 자원 할당 정보가 포함된 제어 정보를 하향 링크의 제어 채널로 송신한다. 여기서 상기 자원 할당 정보 및 시간 정보는 상기한 실시 예1 내지 실시 예5에서 설명한 자원 할당 방법과 호핑 방법 중 하나를 근거로 생성될 수 있을 것이다. 상기 시간 정보(1137)는 단말 또는 기지국의 카운터가 각 호핑 프로세스별로 시간 인덱스 또는 서브 프레임 인덱스를 카운트하여 제공될 수 있다.

그리고 상기 디매핑기(1135)는 도 11에서 설명한 매핑기(1115)의 동작과 역으로 동작한다. 따라서 상기 디매핑기(1135)에서 나뉘어진 수신 신호는 각각 단말별 데이터 심볼 디코딩 블록(1140, 1150, ... ,1160)으로 입력된다.

도 12에서 UE1에 대한 데이터 심볼 디코딩 블록(1140)과 나머지 UE2~UEN에 대한 디코딩 블록(1150, ... ,1160)은 모두 동일한 구성을 갖는다. 각 데이터 심볼 디코딩 블록(1140)은 IFFT 처리기(1141), 병렬 대 직렬 변환기(1142) 및 데이터 심볼 디코더(1143)을 포함하고, 상기 IFFT 처리기(1141)는 UE1에 해당하는 수신 신호를 입력으로 받아들여서 시간 영역의 신호로 변환하고, 병렬 대 직렬 변환기(1142)는 상기 시간 영역의 신호를 직렬 신호로 변환한다. 그리고 데이터 심볼 디코더(1143)은 해당 단말의 수신 신호를 복조한다.

이하 상향 링크 전송에서 본 발명의 실시 예에 따른 주파수 자원 할당 방법 및 호핑을 수행하는 이동 단말 및 기지국의 동작을 설명하기로 한다.

도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 주파수 자원 할당 방법이 적용된 이동 단말의 송신 동작을 나타낸 순서도이다.

먼저 1301 단계에서 단말은 하향 링크를 통해 상향 링크의 제어 정보 채널을 수신 및 복조하여 해당 단말에 할당받은 주파수 자원 할당 정보 및 데이터 생성에 필요한 제어 정보를 출력한다. 이때 주파수 자원 할당 정보는 상기한 실시 예 1 내지 실시 예 5에서 설명한 노드 트리 구조 중에서 정해진 노드 또는 그와 대응되는 시그널링을 의미한다. 이후 단말은 1303 단계에서 상기 제어 정보를 바탕으로 해당 시간에 해당 단말에 상향 링크 전송을 위한 주파수 자원이 할당되었는지를 판단한 다. 만약 해당 단말에 할당된 자원이 있을 경우 단말은 1305 단계로 진행하여 상향 링크 전송을 위한 데이터 채널의 심볼을 생성하고, 1307 단계에서 상기 데이터 심볼들을 할당된 주파수 자원에 매핑한 후 시간 영역 신호로 변환하여 전송한다. 한편 단말은 상기 1303 단계에서 해당 단말에 할당된 자원이 없다고 판단된 경우 바로 1260 단계로 이동하여 송신 동작을 완료한다. 한편 상기 1307 단계에서 단말이 시그널링된 주파수 자원 할당 정보 및 해당 시점의 시간 인덱스(또는 서브 프레임 인덱스)를 이용하여 실제 데이터 전송을 위하여 할당받은 주파수 자원에 데이터 심볼들을 할당하는 절차를 도 14 및 도 15에서 자세히 나타내었다.

즉 도 14는 본 발명의 실시 예에 따라 이동 단말이 상위 레벨부터 호핑을 수행하여 주파수 자원의 인덱스를 업데이트하는 과정을 나타낸 순서도이다.

먼저 1401 단계에서 단말은 레벨(n) 및 자원 인덱스(인덱스)을 0으로 초기화한다. 그리고 1403 단계에서 단말은 해당 시간에 할당받은 노드에 대한 호핑 패턴을 저장한다. 이때 해당 호핑 패턴은 상향 링크 제어 정보에 함께 단말로 전송되거나 미리 시그널링되어 주어진 패턴이다. 1405 단계에서 단말은 n번째 레벨에서의 호핑을 고려하여 주파수 자원의 인덱스를 업데이트 한다. 상기 1403 단계 및 1405 단계의 동작은 본 발명에 따른 단계적 호핑 동작의 수행을 위해 각 레벨에 따라 반복되어 수행된다.

이후 1409 단계에서 단말은 현재 레벨 인덱스 n을 할당받은 노드가 속한 레벨과 동일하면 1411 단계로 진행하고, 현재 레벨 인덱스 n을 할당받은 노드가 속한 레벨 보다 작을 경우에는 다시 상기 1407 단계로 이동하여, 다음 레벨에서의 호핑 을 단계적으로 수행한다. 각 레벨에 대한 상기 1405 단계의 업데이트 과정은(수학식 5 참조)에서 각 항이 덧셈으로 되어 있는 것을 시퀀셜(sequential)하게 표현한 것이다. 그리고 상기 1411 단계에서 단말은 본 발명에 따른 단계적 호핑을 통해 구한 할당받은 자원의 초기 인덱스의 RU부터 할당받은 개수의 RU 만큼의 주파수 자원에 전송할 데이터를 매핑한다.

도 15는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 이동 단말이 상위 레벨부터 호핑을 수행하여 주파수 자원의 인덱스를 업데이트하는 과정을 나타낸 순서도이다.

먼저 1501 단계에서 단말은 레벨(n) 및 자원 인덱스(인덱스)을 0으로 초기화한다. 1503 단계에서 단말은 현재 시점에 자원 할당을 위한 자원 트리 구조가 변경되었는지를 판단한다. 상기한 설명에서 자원 트리 구조는 각 셀 별 특성 또는 상황에 따라서 여러 개의 자원 트리 구조 중에서 선택하여 사용하는 운용 방법이 가능하므로, 현재 사용하는 자원 트리 구조와 이에 따른 호핑 패턴에 따라 호핑 동작을 수행할 수 있다. 이때 자원 트리 구조 정보가 포함된 제어 정보는 주기적인 시그널링을 통하여 또는 필요에 따라 기지국으로부터 전송될 수도 있다. 상기 1503 단계에서 만약 자원 트리 구조가 변경되었다면 1505 단계에서 단말은 새로운 자원 트리 구조 및 이에 대한 각 노드별 호핑 패턴을 로드하여 1507 단계로 진행하고, 자원 트리 구조에 변경이 없는 경우 상기 1505 단계를 수행하지 않고, 바로 1507 단계로 진행한다. 후자의 경우에는 기존에 사용되었던 호핑 패턴을 그대로 적용하면 된다. 그리고 도 15에서 1507 단계 내지 1513 단계의 동작은 도 14에서 1403 단계 내지 1411 단계의 동작과 동일하므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 주파수 자원 할당 방법이 적용된 기지국의 송신 동작을 나타낸 순서도이다.

도 16에서 기지국은 먼저 상향 링크 자원 할당 정보 및 데이터 생성에 필요한 제어 정보가 포함된 상향 링크의 제어 정보 채널을 생성하여 하향 링크를 통해 송신한다. 이후 1601 단계에서 기지국은 단말이 전송한 상향 링크 신호를 수신하고, 1603 단계에서 상향 링크 자원 할당 정보를 바탕으로 단말별로 수신 신호를 분리한다. 상기 1603 단계에서 기지국은 도 13과 같이 해당 시점에서 단말별로 할당된 실제 주파수 자원을 찾아내는 절차를 이용한다. 그리고 기지국은 상기 1603 단계에서 분리된 단말별 수신 신호를 전달받아 1605 단계에서 단말별로 데이터 복조를 수행한 후, 수신 동작을 완료한다.

도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 주파수 자원 할당 방법에 따라 기지국에서 노드 트리 구조를 변경하고, 변경된 노드 트리 구조에 따라 단말에서 단계적 호핑(Hierarchical hopping)을 수행하는 과정을 나타낸 순서도이다.

1701 단계에서 기지국은 이전까지의 상향링크 스케줄링 정보 및 피드백/리퀘스트 정보 등을 모두 수집하여, 1703 단계에서 노드 트리 구조를 변경할 지를 판단한다. 만약 변경해야 할 경우, 1705 단계에서 변경된 노드 트리 구조에 대한 시그널링 정보를 생성하고 이 정보는 주기적인 시그널링을 통하여 또는 필요에 따라 하량 링크로 전송된다. 만약 상기 1703 단계에서 노드 트리 구조를 변경할 필요가 없다고 판단되는 경우 1707 단계로 진행하여 이전 노드 트리 구조에 대한 시그널링 정보를 생성하거나 관련 시그널링 정보 생성을 생략한다. 상기 1705 단계 또는 1707 단계에서 노드 트리 구조에 대한 시그널링 정보는 다른 시그널링 정보와 함께 1709 단계에서 하향링크 시그널링으로 전송되고, 이를 바탕으로 1711 단계에서 단말은 노드 트리 구조에 대한 시그널링을 수신, 이용하여 상향링크 데이터 및 피드백 전송하게 된다. 위와 같은 절차를 주기적으로 수행하여 적절한 노드 트리를 선택함으로써, 효율적인 시스템 운용이 가능하게 된다.

한편 본 발명에서 제안한 단계적 호핑 방법은 SC-FDMA 시스템뿐만 아니라 연속적인 자원 할당하는 경우 등에서 OFDM 시스템에서도 적용이 가능하다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 주파수 분할 다중 방식을 기반으로 하고, 복합 재전송을 지원하는 무선 통신 시스템에서 안정적인 주파수 다이버시티를 제공하도록 주파수 자원을 할당할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 주파수 분할 다중 방식을 기반으로 하고, 복합 재전송을 지원하는 무선 통신 시스템에서 복합 재전송 프로세스의 매 전송 시마다 주파수 자원을 호핑할 경우 할당되는 주파수 대역의 크기가 다른 단말들간에 충돌을 방지하면서 각 단말별로 할당된 주파수 자원의 연속성을 유지할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 복합 재전송을 지원하는 무선 통신 시스템에서 복합 재전송 프로세스에서 주파수 자원을 호핑할 경우 각 셀 별 특성 또는 상황에 따라서 다양한 주파수 자원 할당 방식 중에서 적절한 할당 방식을 선택하여 주파수 자원의 효율적인 운용이 가능하다.

Claims (5)

1. 주파수 분할 다중 방식을 기반으로 하며 복합 재전송을 지원하는 무선 통신 시스템에서 주파수 자원의 할당 방법에 있어서,

   주파수 자원의 할당을 위해 설정된 논리적인 노드를 상기 주파수 자원의 할당 대역에 따라 복수의 레벨로 구분하는 과정과,

   상기 주파수 자원을 할당받는 수신기에 대한 복합 재전송 프로세스의 전송 시점과 상기 노드를 결정하는 과정과,

   상기 복합 재전송 프로세스의 전송 시점에 대응되도록 상기 수신기에 대한 상기 주파수 자원의 호핑 인덱스를 결정하는 과정과,

   상기 수신기에 대해 결정된 노드의 레벨을 기준으로 해당 노드가 속한 최상위 레벨 간에 계층적으로 상기 주파수 자원의 호핑을 수행하는 과정을 포함하는 주파수 자원의 할당 방법.
2. 주파수 분할 다중 방식의 무선 통신 시스템에서 복합 재전송을 위한 송신 방법에 있어서,

   해당 수신기에 대해 결정된 노드의 레벨을 기준으로 해당 노드가 속한 최상위 레벨 간에 계층적으로 상기 복합 재전송 프로세서에서 주파수 자원의 호핑 패턴을 결정하는 과정과,

   상기 결정된 주파수 자원의 호핑 패턴에 따라 단계적으로 증감되는 상기 노드의 레벨에 대응되게 상기 주파수 자원의 인덱스를 결정하는 과정과,

   상기 결정된 주파수 자원의 초기 인덱스부터 할당받은 개수만큼의 주파수 자원에 전송할 데이터를 매핑하여 상기 복합 재전송을 수행하는 과정을 포함하는 송신 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 주파수 자원의 호핑 패턴을 주기적으로 변경하는 과정을 더 포함하는 송신 방법.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 주파수 자원의 호핑 패턴을 통신 환경에 따라 변경하는 과정을 더 포함하는 송신 방법.
5. 주파수 분할 다중 방식을 기반으로 하며 복합 재전송을 지원하는 무선 통신 시스템에서 주파수 자원의 할당 방법에 있어서,

   주파수 자원의 할당을 위해 설정된 논리적인 노드를 상기 주파수 자원의 할 당 대역에 따라 복수의 레벨로 구분하는 과정과,

   상기 주파수 자원을 할당받는 수신기에 대한 복합 재전송 프로세스의 전송 시점과 자원 할당을 위한 상기 레벨에 따른 다수의 노드들을 결정하는 과정과,

   상기 복수의 레벨 중 가장 낮은 레벨에 속하는 적어도 하나의 노드들이 각각 동일한 자원 유니트를 공유할 수 있도록 해당되는 하위 노드들을 결정하는 과정과,

   상기 복합 재전송 프로세스의 전송 시점에 대응되도록 상기 수신기에 대한 상기 주파수 자원의 호핑 인덱스를 결정하는 과정과,

   상기 수신기에 대해 결정된 노드의 레벨을 기준으로 해당 노드가 속한 최상위 레벨 간에 계층적으로 상기 주파수 자원의 호핑을 수행하는 과정을 포함하는 주파수 자원의 할당 방법.

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