KR20080065853A - 이동통신 시스템의 응답신호 송수신 방법 및 장치 - Google Patents

이동통신 시스템의 응답신호 송수신 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 직교 주파수 다중 접속 시스템에서 복합 자동 재전송(HARQ) 사용에 따른 응답 신호(ACK/NACK)를 다중화하여 송수신하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. ACK/NACK의 주파수-부호 다중화 방법을 혼합하여 사용하면서 시그널링 오버헤드를 줄이고, ACK/NACK 전송 성능을 높이기 위하여 스케쥴링 채널에 사용되는 MCS 수준을 이용하여 주파수 다중화를 수행하고, 스케쥴링 채널의 인덱스를 이용하여 부호 다중화를 수행하여 ACK/NACK 자원을 할당한다.
OFDM, HARQ, ACK/NACK, FDM/CDM

Description

이동통신 시스템의 응답신호 송수신 방법 및 장치{Method and apparatus for transmitting/receiving of ACK/NACK}
도 1은 통상의 OFDM 시스템의 송신기 구조를 도시한 도면
도 2는 종래 기술에 따른 순방향 패킷 데이터 전송을 위한 절차를 도시한 도면
도 3은 종래 기술에 따른 역방향 패킷 데이터 전송을 위한 절차를 도시한 도면
도 4는 종래 기술에 따른 순방향 ACK/NACK 다중화 방법을 나타낸 도면
도 5는 종래 기술에 따른 역방향 ACK/NACK 다중화 방법을 나타낸 도면
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 ACK/NACK 다중화 방법과 임의의 단말에 대한 자원 할당 방법을 나타낸 도면
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 단말 에 대한 ACK/NACK자원 매핑을 나타낸 도면
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 동작을 나타낸 도면
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 구조를 나타낸 도면
도 10는 본 발명의 실시예에 따른 단말의 동작을 나타낸 도면
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 단말의 구조를 나타낸 도면
본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속 (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 무선 통신 시스템에서 순방향 제어 정보와 데이터의 다중화 방법에 따른 응답신호 송수신 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 이동 통신 시스템에서는 무선 채널에서 고속데이터 전송에 유용한 방식으로 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 OFDM이라 한다) 방식이 활발하게 연구되고 있다.
OFDM 방식은 멀티 캐리어(Multi-Carrier)를 사용하여 데이터를 전송하는 방식으로서, 직렬로 입력되는 심볼(Symbol) 열을 병렬 변환하고 이들 각각을 상호 직교성을 갖는 다수의 서브 캐리어(sub-carrier)들, 즉 다수의 서브 캐리어 채널(sub-carrier channel)들로 변조하여 전송하는 멀티캐리어 변조(Multi Carrier Modulation) 방식의 일종이다.
도 1은 통상의 OFDM 시스템의 송신기 구조를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, OFDM 송신기는 부호화기(101), 변조기(102), 직/병렬 변환기(103), IFFT(104) 블록, 병/직렬 변환기(105) 및 CP삽입기(106)를 포함한다.
부호화기(101)는 일명 채널 인코딩(Channel encoding) 블록이라 하며, 소정의 정보 비트(Information bits) 열을 입력으로 받아서 채널 부호화를 수행한다. 일반적으로, 부호화기(101)로 길쌈 부호기(Convolutional encoder), 터보 부호 기(Turbo encoder) 또는 LDPC (Low Density Parity Check) 부호기 등이 사용된다.
변조기(102)는 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 8PSK(Phase Shift Keying), 16QAM(Quadrature Amplitude Modulation), 64 QAM, 256QAM 등의 변조를 수행한다.
한편, 도 1에서는 생략되었으나, 부호화기(101)와 변조기(102) 사이에 반복(Repetition) 및 천공(Puncturing) 등을 수행하는 레이트 매칭(Rate matching) 블록이 추가될 수 있음은 자명한 사실이다.
직/병렬 변환기(103)는 변조기(102)의 출력을 입력으로 받아 신호를 병렬로 만들어 주는 역할을 수행한다.
IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 블록(104)은 직/병렬 변환기(103)의 출력을 입력으로 받아서 IFFT 연산을 수행한다. IFFT 블록(104)의 출력은 병/직렬 변환기(105) 변환된다.
CP 삽입기(106)에서는 병/직렬 변환기(105)의 출력 신호에 순환전치부호(Cyclic Prefix, 이하 CP라 한다)를 삽입한다.
상기 OFDMA 방식의 통신 시스템에서 패킷 전송을 위하여 기지국은 스케쥴링을 통하여 임의의 단말에게 적당한 자원을 할당하고, 단말은 상기 자원을 이용하여 데이터를 송수신하고 상기 데이터의 오류 여부에 따라 복합 자율 재전송 (Hybrid Automatic ReQuest, 이하 HARQ라 한다)에 따라 상기 데이터에 대한 응답인 ACK/NACK 신호를 다시 전송하게 된다. 하기에서는 도 2를 참조하여 상기 통신 시스템이 패킷 데이터 전송을 위한 동작을 기술한다.
도 2는 순방향 패킷 데이터 전송을 위한 절차를 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 기지국(201)은 203 과정에서 단말(202)을 포함한 복수의 단말들로부터 단말의 상태 정보, 즉 전력 정보, 혹은 데이터 버퍼 정보 등을 수신한다. 상기 기지국(201)은 상기 단말(202)의 상태 정보를 이용하여 204 과정에서 상기 기지국(201)에 속한 단말들을 스케쥴링한다. 상기 스케쥴링을 통하여 상기 단말(202)에 대한 순방향 전송이 결정되면, 상기 기지국(201)은 205 및 206 과정에서 상기 단말(202)에게 스케쥴링 제어 정보와 패킷 데이터를 전송한다. 상기 스케쥴링 제어 정보는 상기 패킷 데이터에 대한 제어 정보로서, 상기 패킷 데이터가 전송되는 무선 자원이나 데이터의 구성, 전송 방식, HARQ 정보 등이 포함될 수 있으며, 상기 패킷 데이터와 시간적으로 동시에 전송되거나 혹은 그 이전에 전송될 수 있다. 상기 스케쥴링 제어 정보와 패킷 데이터를 수신한 단말(202)은 상기 스케쥴링 제어 정보를 이용하여 패킷 데이터를 복호화하고, 207 과정에서 상기 패킷 데이터가 오류없이 잘 도착했는지 여부를 판단한다. 208 과정에서는 상기 207 과정에서의 판단 결과 패킷 데이터에 오류가 발생했을 경우에는 NACK 정보를, 오류가 발생하기 않았을 경우에는 ACK 정보를 ACK/NACK 시그널링을 통하여 전송한다. 상기 ACK/NACK을 수신한 상기 기지국(201)은, 209 과정에서 상기 ACK/NACK을 판단하며, ACK이 전송되었으면 상기 패킷 데이터에 대한 전송을 종료하고, NACK이 전송되었으면 211 과정에서 해당 패킷 데이터를 재전송한다. 이때 210 과정에서 상기 재전송 패킷 데이터에 대한 제어 정보가 동시에 전송이 될 수도 있다. 상기 재전송 패킷 데이터는 206 과정에서 전송된 패킷 데이터와 동일한 정보를 포함하되, 상기 기지국(201)이 수행하는 적응 변조 부호화(Adaptive modulation and coding, 이하 AMC라 한다)에 따라 전송 형식은 달라질 수 있다.
도 3은 역방향 패킷 데이터 전송을 위한 절차를 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 기지국(301)은 303 과정에서 단말(302)을 포함한 단말들로부터 단말의 상태 정보, 즉 전력 정보 혹은 데이터 버퍼 정보 등을 수신한다. 상기 기지국(301)은 304 과정에서 상기 단말의 상태 정보를 이용하여 상기 기지국(301)에 속한 단말들을 스케쥴링한다. 상기 스케쥴링을 통하여 상기 단말(302)에 대한 역방향 전송이 결정되면, 상기 기지국(301)은 305 과정에서 상기 단말(302)에게 스케쥴링 제어 정보를 전송한다. 상기 스케쥴링 제어 정보는 상기 단말(302)에게 전송이 허락된 역방향 패킷 데이터에 대한 제어 정보로서, 역방향으로 전송되는 무선 자원이나 데이터의 구성, 전송 방식, HARQ 정보 등이 포함될 수 있다. 상기 스케쥴링 제어 정보를 수신한 단말(302)은 306 과정에서 상기 스케쥴링 제어 정보를 이용하여 허락된 무선 자원과 전송 형식을 이용하여 패킷 데이터를 송신한다. 상기 패킷 데이터를 수신한 기지국(301)은 307 과정에서 상기 패킷 데이터가 오류없이 잘 도착했는지를 판단한다. 308 과정에서는 상기 307 과정에서 판단한 결과 패킷 데이터에 오류가 발생했을 경우에는 NACK 정보를, 오류가 발생하기 않았을 경우에는 ACK 정보를 ACK/NACK 시그널링을 통하여 전송한다. 상기 단말(302)은 상기 수신한 ACK/NACK을 판단하여, ACK이 전송되었으면 상기 패킷 데이터에 대한 전송을 종료하고, NACK이 전송되었으면 상기 패킷 데이터에 대한 재전송을 준비한다. 이때 상기 기지국(309)은 309 과정에서 상기 패킷 데이터에 대한 재전송을 다시 스케쥴링하 고, 310 과정에서 재전송을 위한 스케쥴링 제어 정보를 상기 단말(302)에게 전송한다. 이를 수신한 단말(302)은 311 과정에서 패킷 데이터를 기지국(301)으로 재전송한다. 상기 재전송 패킷 데이터는 306 과정에서 전송한 패킷 데이터와 동일한 정보를 포함하되, 상기 기지국(301)이 수행하는 적응 변조 부호화(AMC)에 따라 전송 형식은 달라질 수 있다.
다음, 순방향 또는 역방향 패킷 데이터 전송 과정에서 발생하는 ACK/NACK에 대한 다중화 방법을 기술한다. 일반적으로 ACK/NACK은 한 비트의 정보 혹은 적은 양의 정보를 포함한다. 따라서 최소한의 자원을 이용하여 상기 ACK/NACK을 전송하는 것이 자원의 효율 측면에서 바람직하다. 하지만 OFDM 시스템의 특성상 주파수 다이버시티 효과를 높이기 위해서는 ACK/NACK을 넓은 주파수 대역에 퍼뜨려서 전송해야 오류 요구사항이 높은 ACK/NACK의 성능을 보장할 수 있다. 그런데 하나의 주파수 자원에 하나의 단말만을 전송하는 주파수 다중화 방법을 사용하게 되면, 하나의 ACK/NACK을 전송하기 위하여 많은 주파수 자원을 하나의 단말에게만 할당해야 하므로 자원 효율이 떨어진다. 따라서 단말간의 부호 다중화 방법을 이용하여 ACK/NACK을 전송하는 방법을 사용할 수 있다. 부호 다중화 방법은 동일 자원을 복수개의 단말들이 공유하면서, 상기 단말들은 각기 다른 부호를 이용하여 구분하는 방법이다. 상기 부호 다중화 방법은 자원 효율을 높게 유지하면서 모든 단말들이 고루 주파수 다이버시티 효과를 가질 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하여 순방향과 역방향의 ACK/NACK 다중화 방법을 기술한다.
도 4는 순방향 ACK/NACK의 다중화 방법을 설명하는 도면이다.
순방향 ACK/NACK 은 하나의 기지국이 여러 개의 단말에 대한 정보를 함께 전송하는 특징이 있다. 도 4에서는 기지국이 n개의 단말에 대하여 ACK/NACK을 전송하는 상황을 나타내었다. n개의 단말들로부터 기지국으로 전송된 ACK/NACK 신호(401 내지 404)는, 단일 부호화기(unitary precoding)(405)를 통하여 직교 부호로 변환되어 다중화된다. 상기 단일 부호화기(405)의 출력은 자원 매핑부(406)에 입력되어 상기 다중화된 ACK/NACK 신호들이 전송되는 시간-주파수 자원에 매핑된다. 도 4에서는 전체 시간-주파수 자원(407) 중에서 색칠된 부분(408)이 다중화된 ACK/NACK 신호가 전송되는 자원을 나타낸다. 상기 도 4에서 보는 바와 같이 순방향 ACK/NACK 전송시에 복수 개의 단말들이 자원(408)을 함께 공유함으로써 자원 효율을 높이고, 더불어 모든 단말들이 주파수 다이버시티 이득을 가질 수 있다.
도 5는 역방향 ACK/NACK의 다중화 방법을 설명하는 도면이다.
역방향ACK/NACK은 하나의 단말이 하나의 기지국으로 신호를 전송하는 특징이 있다. 도 5에서는 n개의 단말이 각각의 ACK/NACK을 하나의 기지국으로 전송하는 상황을 나타내었다. n개의 단말은 각각의 ACK/NACK 신호(501 내지 503)를 부호화 하여 동일 자원을 이용하여 전송한다. 즉, 단말 1은 ACK/NACK(501)을 부호화기(504)를 통하여 부호화 한 후 자원 매핑기(505)를 이용하여 전체 시간-주파수 자원(510)중에서 ACK/NACK 전송용으로 정해진 자원(511)에 매핑하여 전송한다. 또한 단말 2은 ACK/NACK(502)을 부호화기(506)를 통하여 부호화 한 후 자원 매핑기(507)를 이용하여 전체 시간-주파수 자원(510)중에서 ACK/NACK 전송용으로 정해진 자원(511) 에 매핑하여 전송한다. 단말 n은 ACK/NACK(503)을 부호화기(508)를 통하여 부호화 한 후 자원 매핑기(509)를 이용하여 전체 시간-주파수 자원(510)중에서 ACK/NACK 전송용으로 정해진 자원(511)에 매핑하여 전송한다. 상기 도 5에서 복수개의 단말이 전송하는 복수 개의 ACK/NACK 은 부호화된 후 동일 자원으로 매핑되어 전송되므로 부호 다중화되었다. 상기 도 5에서 보는 바와 같이 역방향 ACK/NACK 전송시에 복수 개의 단말들이 도 5의 자원(511)을 함께 공유함으로써 자원 효율을 높이고, 더불어 모든 단말들이 주파수 다이버시티 이득을 가질 수 있다.
상기에서 통상의 ACK/NACK의 부호 다중화 방법에 대하여 기술하였다. 앞서 기술한 바와 같이 부호 다중화 방법은 자원 효율과 주파수 다이버시티 측면에서 이득을 가진다. 하지만 채널 선택성이 큰 채널에서의 부호 다중화는 직교성을 완벽하게 만족시켜주지 못하는 경우가 있다. 특히, 각 ACK/NACK의 부호 별로 수신 전력의 세기가 다른 경우에, 수신 전력이 작은 부호를 이용한 ACK/NACK은 수신 전력이 큰 부호를 이용한 다른 ACK/NACK가 주는 간섭으로 인하여 수신성능이 크게 떨어질 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 복수 개의 단말의 ACK/NACK 신호를 부호 다중화 함으로써 발생하는 직교성 상실과 이에 따른 채널간 간섭 문제를 해결하기 위한 다중화 방법과 이를 이용한 ACK/NACK 자원 할당 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 직교 주파수 다중 접속 시스템에서 기지국이 복합 자동 재전송(HARQ) 사용에 따른 응답 신호(ACK/NACK)를 다중화하여 송신하기 위한 방법에 있어서, 단말들을 스케쥴링 하고, 동일한 변조 부호 수준을 사용하는 스케쥴링 채널들의 집합 내에서 상기 단말들을 위한 스케쥴링 채널들의 인덱스를 각각 설정하는 과정과, 상기 스케쥴링 채널의 변조 부호 수준을 이용하여, ACK/NACK 리소스 그룹들 중 하나의 리소스 그룹을 선택하는 과정과, 상기 선택된 리소스 그룹 내에서 상기 스케쥴링 채널들의 인덱스에 각각 대응되는 ACK/NACK 부호 인덱스를 설정하는 과정과, 상기 설정된 부호 인덱스 및 리소스를 이용하여 상기 단말들을 위한 ACK/NACK을 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 직교 주파수 다중 접속 시스템에서 복합 자동 재전송(HARQ) 사용에 따른 응답 신호(ACK/NACK)를 다중화하여 전송하기 위한 기지국 장치에 있어서, 단말들을 스케쥴링 하는 스케쥴러와, 상기 단말에 대한 스케쥴링 정보를 담고 있는 스케쥴링 채널들을 생성하는 스케쥴링 채널 생성부와, 상기 생성된 스케쥴링 채널들의 변조 부호 수준을 결정하는 스케쥴링 채널 MCS 결정부와, 상기 생성된 스케쥴링 채널들 중에서 동일한 변조 부호 수준을 사용하는 스케쥴링 채널들로 이루어진 집합 내에서 상기 단말들을 위한 스케쥴링 채널들의 인덱스를 각각 결정하는 스케쥴링 채널 인덱스 결정부와, 상기 스케쥴링 채널들을 다른 채널과 다중화하고 정해진 자원에 매핑하여 전송하는 리소스 매핑부와, 상기 스케쥴링 정보를 수신한 단말로부터 전송된 데이터의 오류 여부를 판단하여 이에 대한 응답신호를 생성하는 ACK/NACK 생성부와, 상기 스케쥴링 채널 MCS 설정부에서 결정된 해당 스케쥴링 채널의 변조 부호 수준 정보와 상기 스케쥴링 채널 인덱스 결정부에서 결정된 해당 스케쥴링 채널의 인덱스 정보를 이용하여 ACK/NACK 리소스 그룹을 선택하고, 상기 선택된 ACK/NACK 리소스 그룹 내에서 사용되는 부호 인덱스를 결정하는 ACK/NACK 리소스 설정부를 포함하며, 상기 리소스 매핑부는, 상기 결정된 ACK/NACK 리소스 그룹에 해당하는 시간-주파수 자원을 결정하고, 상기 결정된 ACK/NACK 부호 인덱스 정보를 이용하여 자원 매핑을 수행한 후 상기 생성된 ACK/NACK 정보를 전송하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 직교 주파수 다중 접속 시스템에서 단말이 복합 자동 재전송(HARQ) 사용에 따른 다중화된 응답 신호(ACK/NACK)를 수신하기 위한 방법에 있어서, 기지국으로부터 스케쥴링 채널을 통하여 스케쥴링 정보를 수신하고, 상기 스케쥴링 채널의 변조 부호 수준을 결정하고, 상기 결정된 변조 부호 수준을 사용하는 스케쥴링 채널들로 이루어진 스케쥴링 채널 그룹 내에서 상기 스케쥴링 채널에 대한 인덱스 정보를 확인하는 과정과, 상기 변조 부호 수준을 이용하여 상기 ACK/NACK 전송에 사용되는 리소스 그룹을 선택하고, 상기 선택된 리소스 그룹 내에서 상기 스케쥴링 채널의 인덱스에 대응되는 ACK/NACK 부호 인덱스를 결정하는 과정과, 상기 결정된 ACK/NACK 부호 인덱스 및 리소스를 이용하여 기지국으로부터 ACK/NACK을 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 직교 주파수 다중 접속 시스템에서 복합 자동 재전송(HARQ) 사용에 따른 다중화된 응답 신호(ACK/NACK)를 수신하기 위한 단말 장치에 있어서, 기지국으로부터 스케쥴링 채널을 통하여 스케쥴링 정보가 수신 되었는지를 확인하는 스케쥴링 채널 판단부와, 상기 수신된 스케쥴링 채널의 변조 부호 수준을 결정하고, 상기 결정된 변조 부호 수준을 사용하는 스케쥴링 채널들로 이루어진 스케쥴링 채널 그룹 내에서의 인덱스를 결정하는 스케쥴링 채널 MCS 결정부와, 상기 결정된 스케쥴링 채널의 인덱스를 이용하여 ACK/NACK을 수신하기 위한 리소스 그룹을 선택하고, 상기 선택된 리소스 그룹 내의 ACK/NACK 부호 인덱스를 결정하는 역다중화부와, 상기 결정된 부호 인덱스 및 리소스를 통하여 수신된 ACK/NACK 신호를 결정하는 ACK/NACK 결정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 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. 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.
본 발명은 종래의 부호 다중화의 문제점을 해결하기 위하여 주파수-부호 혼합 다중화 방법을 제안한다.
상술한 바와 같이 복수 개의 단말의 ACK/NACK 정보에 대한 부호 다중화 방법 은, 순방향에서 송신전력이 크게 차이 나는 단말들 사이에서 이루어지면, 송신 전력이 작은 ACK/NACK은 송신 전력이 큰 다른 ACK/NACK의 간섭에 의해 수신 성능이 나빠질 수 있다. 상기 순방향 ACK/NACK의 송신 전력은 단말의 순방향 채널 상황에 따라서 달라진다. 즉, 순방향 채널 상황이 나쁜 단말에게 ACK/NACK을 전송할 때에는 채널 상황을 보상하기 위하여 큰 송신 전력을 사용하여야 하며, 반대로 순방향 채널 상황이 좋은 단말에게 ACK/NACK을 전송할 때에는 작은 송신 전력을 사용하여도 동일한 전송 오류 요구 조건을 만족시킬 수 있다. 그러므로 본 발명에서는 부호 다중화 방법과 함께 주파수 다중화 방법을 혼합하여, 송신 전력이 비슷한 단말들 사이에서만 부호 다중화 방법을 적용하고 송신 전력이 크게 차이 나는 단말들 사이에는 주파수 다중화 방법을 적용함으로써 상술한 부호 다중화 방법의 문제점을 해결한다. 또한 이러한 부호-주파수 혼합 다중화 방법을 사용하는 경우 부호 다중화를 적용하는 단말들의 수를 어느 정도 이상으로 설정하면 주파수 다이버시티 효과를 높일 수 있으므로 부호 다중화 방법이 가지고 있는 장점도 그대로 유지할 수 있다. 상기 부호-주파수 혼합 다중화 방법을 사용하기 위해서는 어느 단말들 사이에서 부호 다중화 방법을 사용할 것이며 어느 단말들 사이에서 주파수 다중화 방법을 사용할 지에 대한 기준이 필요하다. 상기 주파수 다중화 방법은 하나의 스케쥴링 시간 단위 안에서 직교성이 유지되도록 다른 시간-주파수 자원을 할당하는 것이므로 시간-주파수 다중화 방법을 모두 포함하는 다중화 방법을 의미한다.
먼저, 주파수 다중화 방법을 사용하는 단말들과, 부호 다중화 방법을 사용하는 단말들을 나누는 기준에 대하여 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 다중화 방법에서는 시스템에서 순방향 스케쥴링 채널 혹은 역방향 스케쥴링 채널이 사용되는 경우에 상기 스케쥴링 채널의 정보를 통하여 간접적으로 ACK/NACK 자원이 정해진다. 본 발명에서는 상기 스케쥴링 채널 자체에 AMC를 사용하는 시스템을 가정한다. 스케쥴링 채널에 AMC가 사용되면, 스케쥴링 채널을 수신하는 단말, 즉 순방향 혹은 역방향으로 패킷 데이터 전송을 할당 받은 단말의 순방향 채널 상황, 즉 진로 손실(path loss) 혹은 페이딩 속도 등에 따라, 상기 단말에게 전송되는 스케쥴링 채널에 사용되는 변조 방식과 부호화율, 즉 변조 부호 수준(이하 MCS(Modulation and Coding Selection) 수준이라 한다) 등이 적응적으로 바뀐다. 채널 상황이 좋은 단말은 순방향 스케쥴링 채널 혹은 역방향 스케쥴링 채널에 대하여 16QAM 혹은 64QAM과 같은 높은 변조 방식과 높은 부호화율을 사용하는 반면, 채널 상황이 좋지 않은 단말은 QPSK와 같은 낮거나 평이한 변조 방식과 낮은 부호화율을 사용한다. 상기 각 단말의 채널 상황은 단말의 성능 측정 혹은 CQI(Channel Quality Indicator) 전송 등을 기준으로 기지국이 판단하며, 기지국은 상기 추정된 채널 상황에 따라서 적정의 MCS 수준을 결정하여, 상기 순방향 혹은 역방향 스케쥴링 채널에 해당 변조방식과 부호화율을 적용한다. 따라서 동일한 MCS 수준으로 설정된 스케쥴링 채널을 수신하는 복수 개의 단말은 순방향 채널 상황이 비슷하다. 그러므로 동일한 MCS 수준으로 설정된 스케쥴링 채널을 수신하는 복수 개의 단말들 사이에서의 ACK/NACK 신호에 대하여 부호 다중화 방법을 적용하면, 상기 기술한 부호 다중화 방법의 문제점을 최소화 할 수 있다.
그러므로 본 발명은 동일한 MCS 수준으로 스케쥴링 채널이 설정된 단말들 간 에는 부호 다중화 방법을 적용하고, 상이한 MCS 수준으로 스케쥴링 채널이 설정된 단말들 간에는 주파수 다중화 방법을 적용하는 방법을 제안한다.
본 발명의 실시예에서는 스케쥴링 채널에 사용된 MCS 수준에 따라 부호 다중화 방법과 주파수 다중화 방법 중 어느 하나의 다중화 방법을 적용한다. 즉 MCS 수준이 동일한 스케쥴링 채널을 수신하는 단말들을 하나의 그룹으로 묶고, 복수 개의 그룹들에 대한 ACK/NACK 신호는 주파수 다중화 방법을 통하여 할당되는 ACK/NACK 자원으로 구분된다. 그리고 하나의 그룹에 할당된 ACK/NACK 자원 내에서 상기 동일 그룹에 속해 있는 복수 개의 단말들에 대한 ACK/NACK 신호는 부호 다중화 방법을 통하여 할당되는 ACK/NACK 자원으로 구분된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 ACK/NACK 다중화 및 임의의 단말에 대한 자원 할당 방법을 설명하기 위한 도면이다. 하기에서 ACK/NACK은 순방향 신호를 대상으로 기술하지만, 본 발명은 순방향 ACK/NACK과 역방향 ACK/NACK에 모두 동일하게 적용할 수 있다.
도 6을 참조하면, 601은 임의의 MCS 수준(MCS#1)을 사용하는 스케쥴링 채널의 집합을 나타내며, 상기 집합(601)에는 L개의 스케쥴링 채널(602내지 604)이 포함되어 있다. 605는 601과 다른 임의의 MCS 수준(MCS#2)을 사용하는 스케쥴링 채널의 집합을 나타내며, 상기 집합(605)에는 M개의 스케쥴링 채널(606)이 포함되어 있다. 607은 601, 605와 다른 임의의 MCS 수준(MCS#k)을 사용하는 스케쥴링 채널의 집합을 나타내며, 상기 집합(607)에는 N개의 스케쥴링 채널(608)이 포함되어 있다. 각 MCS 수준의 스케쥴링 채널 집합(601, 605, 607)은 하나의 ACK/NACK 리소스 그룹 으로 매핑된다. 도 6에서 스케쥴링 채널 집합(601)은 ACK/NACK 리소스 그룹(609)으로, 스케쥴링 채널 집합(605)은 ACK/NACK 리소스 그룹(613)으로, 스케쥴링 채널 집합(607)은 ACK/NACK 리소스 그룹(615)으로 각각 매핑된다. 상기 리소스 그룹에 대해 각각 소정의 ACK/NACK 자원이 정해지는데, ACK/NACK 리소스 그룹에는 서로 직교성을 유지하도록 상이한 시간-주파수 자원이 할당된다. 상기 각 리소스 그룹에 할당되는 시간-주파수 자원은 상위 시그널링을 통하여 기지국과 단말에게 미리 알려준다.
상술한 바와 같이 각각의 MCS 수준을 사용하는 스케쥴링 채널 집합 별로 ACK/NACK 전송을 위하여 소정의 시간-주파수 자원이 할당된다. 하지만 상기 스케쥴링 채널 집합에는 각각 복수 개의 단말을 위한 복수 개의 스케쥴링 채널이 포함되어 있으므로, 상기 할당된 자원을 각 단말의 ACK/NACK을 위한 각각의 자원으로 다시 구분해야 한다.
동일 ACK/NACK 리소스 그룹에서 하나의 단말에게 할당되는 ACK/NACK 자원은 부호 다중화(CDM)를 위한 부호(Code)로 구분된다. MCS 수준 1(MCS#1)을 사용하는 스케쥴링 채널 집합(601)에 포함되는 스케쥴링 채널(602 내지 604)이 지시하는 단말이 사용하는 ACK/NACK 자원은 ACK/NACK 리소스 그룹(609)에 포함된 ACK/NACK 부호(610 내지 612)로 매핑된다. 구체적으로, 스케쥴링 채널(602)이 지시하는 단말은 ACK/NACK 부호(610)를 이용하여 ACK/NACK 리소스 그룹(609)에 할당된 시간-주파수 자원을 통하여 ACK/NACK 정보를 전송한다. 또한 스케쥴링 채널(603)이 지시하는 단말은 ACK/NACK 부호(611)를 이용하여 ACK/NACK 리소스 그룹(609)에 할당된 시간-주 파수 자원을 통하여 ACK/NACK 정보를 전송한다. 마지막으로 스케쥴링 채널(604)이 지시하는 단말은 ACK/NACK 부호(612)를 이용하여 ACK/NACK 리소스 그룹(609)에 할당된 시간-주파수 자원을 통하여 ACK/NACK 정보를 전송한다. 마찬가지로 MCS 수준 2(MCS#2)을 사용하는 스케쥴링 채널(606)이 지시하는 단말은 ACK/NACK 부호(614)를 이용하여 ACK/NACK 리소스 그룹(613)에 할당된 시간-주파수 자원을 통하여 ACK/NACK 정보를 전송하고, MCS 수준 k(MCS#k)을 사용하는 스케쥴링 채널(608)이 지시하는 단말은 ACK/NACK 부호(616)를 이용하여 ACK/NACK 리소스 그룹(615)에 할당된 시간-주파수 자원을 통하여 ACK/NACK 정보를 전송한다.
도 7은 스케쥴링 채널을 수신하는 단말에 대한 ACK/NACK 자원 매핑을 자원 관점에서 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 701 내지 703은 ACK/NACK 리소스 그룹을 나타내며, 나머지 자원(704)은 패킷 데이터 채널 혹은 다른 제어 채널을 위하여 사용된다. 하나의 ACK/NACK 리소스 그룹 내에서는 ACK/NACK 채널이 부호 다중화 되어 있으므로, ACK/NACK 리소스 그룹(701)은 ACK/NACK 채널(705내지 707)이 710과 같이 부호 다중화 된다. ACK/NACK 리소스 그룹 사이에서는 주파수 다중화가 적용되며, ACK/NACK 리소스 그룹(701)과 ACK/NACK 리소스 그룹(702) 및 ACK/NACK 리소스 그룹(703)에는 직교성이 유지되는 다른 시간-주파수 자원이 할당된다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 다중화 방법을 적용하기 위한 기지국 송신장치의 동작 절차를 나타낸 것이다.도 8을 참조하면, 기지국은 801 과정에서 동작을 시작하여 802 과정에서 스케쥴링을 수행한다. 803 과정에서는 스케쥴링되는 소 정의 단말에 대하여 스케쥴링 채널을 설정하는데, 상기 스케쥴링 채널에 대하여 동일 MCS 수준을 사용하는 스케쥴링 채널 그룹 내에서의 스케쥴링 채널의 인덱스를 설정한다. 804 과정에서는 상기 설정된 스케쥴링 채널을 단말에게 전송한다. 상기 기지국은 805 과정에서 ACK/NACK 리소스 그룹을 설정하는데, 상기 스케쥴링 채널의 MCS 수준을 이용하여 상위 시그널링을 통하여 할당된 ACK/NACK 리소스 그룹을 결정하며 상기 결정된 그룹 내에 속하는 시간-주파수 자원을 결정한다. 806 과정에서 상기 기지국은 상기 단말의 ACK/NACK을 위한 부호 인덱스를 설정하는데, 상기 부호 인덱스는 803 과정에서 설정된 스케쥴링 채널의 인덱스와 동일하게 설정한다. 기지국은 807 과정에서 상기 단말을 위한 ACK/NACK을 적당한 HARQ 동작에 맞추어 전송한 후 808 과정에서 송신 동작을 종료한다.도 9는 본 발명의 실시예에 따른 기지국 송신장치의 구조를 나타낸 것이다.
도 9를 참조하면, 상기 기지국은 스케쥴러(901)를 통하여 스케쥴링 되는 단말을 선택하고, 스케쥴링 채널 생성부(902)에서 상기 단말에 대한 스케쥴링 정보를 담고 있는 스케쥴링 채널을 생성한다. 스케쥴링 채널 MCS 결정부(905)는 단말 상태 정보 저장부(904)에서 상기 스케쥴링 되는 단말의 상태 정보를 입력 받아서 상기 스케쥴링 채널에 대한 MCS 수준을 결정한다. 스케쥴링 채널 인덱스 결정부(908)는 상기 MCS 수준으로 동시에 전송되는 복수 개의 스케쥴링 채널 중에서 상기 단말에 대한 스케쥴링 채널이 전송되는 인덱스를 결정한다. 리소스 매핑부(909)는 상기 스케쥴링 채널을 다른 채널과 다중화하여 정해진 자원에 매핑한다. 반면 상기 스케쥴링 채널을 수신하는 단말에 대한 ACK/NACK은 HARQ 동작을 위하여 시간적으로 상기 스케쥴링 채널보다 뒤에 전송되며, 상기 기지국이 상기 스케쥴링 채널을 수신한 단말로부터 데이터를 수신한 후 데이터의 오류 여부를 판단하여 상기 ACK/NACK을 전송한다. 따라서 상기 ACK/NACK정보는 HARQ 동작에 따라 기지국 장치의 ACK/NACK 생성부(903)에서 생성되고, 생성된 ACK/NACK 정보는 ACK/NACK 리소스 설정부(906)에서 소정의 자원에 매핑된다. 상기 ACK/NACK 리소스 설정부(906)는 스케쥴링 채널 MCS 설정부(905)에서 결정된 해당 스케쥴링 채널의 MCS 수준 정보와 스케쥴링 채널 인덱스 결정부(908)에서 결정된 해당 스케쥴링 채널의 인덱스 정보를 이용하여 ACK/NACK 리소스 그룹 정보와 상기 ACK/NACK 리소스 그룹 내에서 사용되는 부호 정보를 결정한다. 상기 ACK/NACK 리소스 설정부(906)에서 결정된 정보는 리소스 매핑부(909)에서 해당 ACK/NACK 자원에 매핑되는데, 상위 시그널링(907)을 이용하여 기 결정된 ACK/NACK 리소스 그룹에 해당하는 시간-주파수 자원을 결정하고, 기 결정된 ACK/NACK 부호 정보를 이용하여 자원 매핑을 수행한다. 전송부(도시하지 않음)는 상기 ACK/NACK 정보를 전송한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 단말 수신장치의 동작 절차를 나타낸 것이다.
도 10을 참조하면, 단말은 1001 과정에서 수신 동작을 시작하고 1002 과정에서 스케쥴링 채널을 수신한다. 1003 과정에서는 수신된 스케쥴링 채널을 판단하는데, 우선 스케쥴링 채널이 도착했는지의 여부를 판단하고, 도착이 되었다고 판단되면 상기 스케쥴링 채널에 사용된 MCS 수준과 동일한 MCS 수준을 사용하는 스케쥴링 채널 그룹내에서 해당 스케쥴링 채널의 인덱스 정보를 판단한다. 1004 과정에서는 상기 결정된 MCS 수준의 ACK/NACK이 사용되는 ACK/NACK 리소스 그룹을 판단하고, 1005 과정에서 ACK/NACK의 부호 인덱스를 상기 판단된 스케쥴링 채널의 인덱스와 동일하게 결정한다. 1006 과정에서는 상기 판단된 ACK/NACK 리소스 그룹과 ACK/NACK 부호 인덱스를 이용하여 ACK/NACK을 수신하고, 1007 과정에서 수신동작을 종료한다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 단말 수신장치의 구조를 나타낸 것이다.
도 11을 참조하면, 단말은 수신부(1100)를 통하여 기지국으로부터 신호를 수신하고, 역다중화부(1101)에서 스케쥴링 채널을 역다중화하며, 스케쥴링 채널 판단부(1102)에서 상기 단말에게 스케쥴링 채널이 수신되었는지를 판단한다. 상기 스케쥴링 채널 판단부(1002)에서 스케쥴링 채널 도착이 확인되면, 스케쥴링 채널 MCS 결정부(1103)에서 상기 도착된 스케쥴링 채널의 MCS 수준 인덱스를 결정한다. 상기 스케쥴링 채널 MCS 결정부(1103)에서 결정된 스케쥴링 채널의 인덱스 정보는다시 역다중화부(1101)로 입력되며, 역다중화부(1101)는 이 정보를 ACK/NACK을 위한 ACK/NACK 리소스 그룹과 ACK/NACK 부호 인덱스로 이용한다. 또한 상위 시그널링 정보(1105)도 상기 역다중화부(1101)로 입력되며, 역다중화부(1101)는 입력된 정보들을 이용하여 ACK/NACK에 사용되는 시간-주파수 자원과 부호 인덱스를 결정하고, ACK/NACK 결정부(1104)는 역다중화부(1101)에서 결정된 ACK/NACK 자원을 통하여 수신된 ACK/NACK 신호를 결정한다. 상기 ACK/NACK 신호는 스케쥴링 채널의 수신에 따라 결정 되지만, 시간적으로 HARQ 동작을 위하여 스케쥴링 채널이 수신되고 소정의 시간이 경과한 후에 일어나며, 상기 시간 지연은 역다중화부(1101)에서 결정하여 역다중화함으로써 정해질 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 동작하는 본 발명에 있어서, 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속 통신 시스템에서 ACK/NACK 자원 할당에 있어서 주파수-부호 혼합 다중화 방법을 적용한다. 본 발명을 통하여 기지국과 단말은 ACK/NACK 자원에 대한 정보를 시그널링 오버헤드 없이 공유할 수 있으며, ACK/NACK 전송에 있어서 주파수 다중화 방법과 부호 다중화 방법의 장점, 즉 자원 사용 효율을 높이고 주파수 다이버시티 이득을 크게 할 수 있는 장점을 모두 얻을 수 있다.

Claims (4)

  1. 직교 주파수 다중 접속 시스템에서 기지국이 복합 자동 재전송(HARQ) 사용에 따른 응답 신호(ACK/NACK)를 다중화하여 송신하기 위한 방법에 있어서,
    단말들을 스케쥴링 하고, 동일한 변조 부호 수준을 사용하는 스케쥴링 채널들의 집합 내에서 상기 단말들을 위한 스케쥴링 채널들의 인덱스를 각각 설정하는 과정과,
    상기 스케쥴링 채널의 변조 부호 수준을 이용하여, ACK/NACK 리소스 그룹들 중 하나의 리소스 그룹을 선택하는 과정과,
    상기 선택된 리소스 그룹 내에서 상기 스케쥴링 채널들의 인덱스에 각각 대응되는 ACK/NACK 부호 인덱스를 설정하는 과정과,
    상기 설정된 부호 인덱스 및 리소스를 이용하여 상기 단말들을 위한 ACK/NACK을 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
  2. 직교 주파수 다중 접속 시스템에서 복합 자동 재전송(HARQ) 사용에 따른 응답 신호(ACK/NACK)를 다중화하여 전송하기 위한 기지국 장치에 있어서,
    단말들을 스케쥴링 하는 스케쥴러와,
    상기 단말에 대한 스케쥴링 정보를 담고 있는 스케쥴링 채널들을 생성하는 스케쥴링 채널 생성부와,
    상기 생성된 스케쥴링 채널들의 변조 부호 수준을 결정하는 스케쥴링 채널 MCS 결정부와,
    상기 생성된 스케쥴링 채널들 중에서 동일한 변조 부호 수준을 사용하는 스케쥴링 채널들로 이루어진 집합 내에서 상기 단말들을 위한 스케쥴링 채널들의 인덱스를 각각 결정하는 스케쥴링 채널 인덱스 결정부와,
    상기 스케쥴링 채널들을 다른 채널과 다중화하고 정해진 자원에 매핑하여 전송하는 리소스 매핑부와,
    상기 스케쥴링 정보를 수신한 단말로부터 전송된 데이터의 오류 여부를 판단하여 이에 대한 응답신호를 생성하는 ACK/NACK 생성부와,
    상기 스케쥴링 채널 MCS 설정부에서 결정된 해당 스케쥴링 채널의 변조 부호 수준 정보와 상기 스케쥴링 채널 인덱스 결정부에서 결정된 해당 스케쥴링 채널의 인덱스 정보를 이용하여 ACK/NACK 리소스 그룹을 선택하고, 상기 선택된 ACK/NACK 리소스 그룹 내에서 사용되는 부호 인덱스를 결정하는 ACK/NACK 리소스 설정부를 포함하며,
    상기 리소스 매핑부는,
    상기 결정된 ACK/NACK 리소스 그룹에 해당하는 시간-주파수 자원을 결정하고, 상기 결정된 ACK/NACK 부호 인덱스 정보를 이용하여 자원 매핑을 수행한 후 상기 생성된 ACK/NACK 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
  3. 직교 주파수 다중 접속 시스템에서 단말이 복합 자동 재전송(HARQ) 사용에 따른 다중화된 응답 신호(ACK/NACK)를 수신하기 위한 방법에 있어서,
    기지국으로부터 스케쥴링 채널을 통하여 스케쥴링 정보를 수신하고, 상기 스케쥴링 채널의 변조 부호 수준을 결정하고, 상기 결정된 변조 부호 수준을 사용하는 스케쥴링 채널들로 이루어진 스케쥴링 채널 그룹 내에서 상기 스케쥴링 채널에 대한 인덱스 정보를 확인하는 과정과,
    상기 변조 부호 수준을 이용하여 상기 ACK/NACK 전송에 사용되는 리소스 그룹을 선택하고, 상기 선택된 리소스 그룹 내에서 상기 스케쥴링 채널의 인덱스에 대응되는 ACK/NACK 부호 인덱스를 결정하는 과정과,
    상기 결정된 ACK/NACK 부호 인덱스 및 리소스를 이용하여 기지국으로부터 ACK/NACK을 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 방법.
  4. 직교 주파수 다중 접속 시스템에서 복합 자동 재전송(HARQ) 사용에 따른 다중화된 응답 신호(ACK/NACK)를 수신하기 위한 단말 장치에 있어서,
    기지국으로부터 스케쥴링 채널을 통하여 스케쥴링 정보가 수신되었는지를 확인하는 스케쥴링 채널 판단부와,
    상기 스케쥴링 채널의 변조 부호 수준을 결정하고, 상기 결정된 변조 부호 수준을 사용하는 스케쥴링 채널들로 이루어진 스케쥴링 채널 그룹 내에서의 인덱스를 결정하는 스케쥴링 채널 MCS 결정부와,
    상기 결정된 스케쥴링 채널의 인덱스를 이용하여 ACK/NACK을 수신하기 위한 리소스 그룹을 선택하고, 상기 선택된 리소스 그룹 내의 ACK/NACK 부호 인덱스를 결정하는 역다중화부와,
    상기 결정된 부호 인덱스 및 리소스를 통하여 수신된 ACK/NACK 신호를 결정하는 ACK/NACK 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
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