KR20090031020A - 이동통신 시스템에서 제어 정보의 송수신 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신 시스템에서 제어정보의 송수신 방법 및 장치를 제안한다. 본 발명은 전송하고자 하는 제어정보에 대해 채널추정 성능을 향상할 수 있도록 하는 전송구조를 정의함으로써, 상기 제어정보의 수신 신뢰도를 높이도록 한다.

LTE, CQI, ACK/NACK, channel estimation, frequency hopping

Description

이동통신 시스템에서 제어 정보의 송수신 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMISSION AND RECEPTION OF CONTROL INFORMATION IN MOBILE TELECOMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로, 특히 이동통신 시스템에서 기지국과 단말간에 제어정보를 송수신하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명은 최근 이동통신 시스템에서는 무선 채널에서 고속데이터 전송에 유용한 방식으로 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 OFDMA이라 칭함) 방식, 혹은 이와 비슷한 방식인 단반송파 주파수 분할 다중 접속(Single Carrier - Frequency Division Multiple Access, 이하 SC-FDMA 이라 칭함) 방식이 활발하게 연구되고 있다. 현재 비동기 셀룰러 이동통신 표준단체인 3GPP(3^rd Generation Partnership Project)에서는 차세대 이동통신 시스템인 LTE(Long Term Evolution) 혹은 E-UTRA(Evolved Universal Terrestrial Radio Access) 시스템을 상기 다중 접속 방식 기반으로 연구 중이다.

상기와 같은 다중 접속 방식은, 통상 각 사용자 별로 데이터 혹은 제어정보 를 실어 보낼 시간-주파수 자원을 서로 겹치지 않도록, 즉 직교성 (Orthogonality)이 성립하도록 할당 및 운용함으로써 각 사용자의 데이터 혹은 제어정보를 구분한다. 제어채널의 경우, 추가적으로 코드 자원을 할당하여 각 사용자의 제어정보를 구분할 수 있다.

LTE 시스템에서 상향링크 제어정보로는, 하향링크 데이터 전송에 대한 성공적인 수신여부를 응답하기 위한 신호인 ACK(Acknowledgement)/NACK(Negative ACK) 피드백 정보, 하향링크 채널상태를 피드백하기 위한 CQI(Channel Quality Indication) 정보, 다중 입출력(Multiple Input Multiple Output: 이하 MIMO라고 함) 안테나 운용에 필요한 피드백 정보, 또는 상기 ACK/NACK, CQI, MIMO 피드백 정보의 조합 등이 있다. 상기 ACK/NACK 정보는 일반적으로 1-비트로 구성되는데, 수신 성능 향상 및 셀 커버리지(Cell coverage) 확대를 위해 여러 번 반복(Repetition) 전송 된다. MIMO 가 적용되는 시스템에서는 MIMO의 코드워드별로 ACK/NACK 정보가 전송된다. 일반적으로 상기 CQI 정보는 채널 상태를 표현하기 위해 복수개의 비트로 구성된다. 상기 CQI 정보는 시스템 전송대역 전 영역에 대한 채널 상태를 나타내는 광대역 CQI(wide band CQI)와 시스템 전송대역을 소정의 작은 단위로 분할한 서브밴드에 대한 채널 상태를 나타내는 서브밴드 CQI(subband CQI)로 구분할 수 있다. 일반적으로 서브밴드 CQI는 어떤 서브밴드를 지칭하는지를 지시하는 지시자 및 해당 서브밴드에 대한 채널상태 값을 포함하므로 서브밴드 CQI를 표현하기 위해서는 광대역 CQI보다 많은 비트가 필요하다. 상기 CQI 정보는 수신 성능 향상 및 셀 커버리지(Cell coverage) 확대를 위해 채널 부호화되어 전송되 는데 블록 코딩 혹은 컨벌루셔널 코딩 방식이 적용된다.

LTE 시스템에서 상향링크 제어정보는 데이터 전송 유무에 따라서 전송 형식이 구분된다. 상향링크로 데이터 및 제어정보를 동시에 전송할 경우에는, 상기 데이터와 제어정보를 시분할 다중화(TDM; Time Division Multiplexing)하여 데이터 전송용으로 할당받은 시간-주파수 리소스에 매핑하여 전송한다. 반면에 데이터 전송없이 제어정보만을 전송할 경우에는, 할당된 특정 주파수 대역을 제어정보 전송용으로 사용한다. 현재까지 표준회의에서 논의된 바에 따르면 상기 제어정보만을 전송하기 위한 물리채널을 PUCCH(Physical Uplink Control Channel) 로 정의하였다. 상기 PUCCH는 상기 할당된 특정 주파수 대역에 매핑된다. 이하 도 1을 참조하여 상기 PUCCH의 구체적인 전송구조를 설명하고자 한다.

도 1은 3GPP LTE 시스템에서 상향링크로 제어정보를 전송하기 위한 물리채널인 PUCCH의 전송구조를 도시한 도면이다. 도 1에서 가로축은 시간영역(Time Domain)을, 세로축은 주파수영역(Frequency Domain)을 나타낸다. 시간영역의 범위는 1 서브프레임(102)이며, 주파수영역의 범위는 시스템 전송 대역폭(110)이다.

도 1을 참조하면, 상향링크의 기본 전송 단위인 서브프레임(102)은 1ms의 길이를 가지며, 하나의 서브프레임은 각각 0.5ms 길이인 2개의 슬롯들(104, 106)로 구성된다. 각 슬롯(104, 106)은 다수의 SC-FDMA 심벌들(111~124, 131~144)로 구성된다. 도 1에서는 하나의 슬롯이 7개의 SC-FDMA 심벌들로 구성되는 예를 도시하였다.

주파수 영역의 가장 작은 단위는 서브 캐리어이며, 자원 할당의 기본 단위는 리소스 블록(Resource Block, 이하 RB라 칭함)(108, 109)이다. 상기 RB(108, 109)은 다수개의 서브 캐리어들 및 다수개의 SC-FDMA 심벌들로 구성된다. 여기에서는 12개의 서브 캐리어들 및 1 슬롯을 구성하는 7개의 SC-FDMA 심벌들이 각각 하나의 RB를 구성하는 예를 들어 도시하였다. 도 1을 참조하면, 상기 PUCCH가 매핑되는 주파수 대역은 시스템 전송 대역(110)의 양쪽 끝단에 위치한 RB(108, 109)에 해당한다.

일반적으로 상기 PUCCH는 시간영역에서 2개의 연속된 RB에 매핑되며, 한 서브프레임 동안 주파수 다이버시티를 증가시키기 위해 주파수 도약(frequency hopping)을 슬롯 단위로 적용한다. 도 1을 참조하면, 제어정보#1은 첫번째 슬롯(104)에서 사전 할당된 주파수 대역(108)을 통해 전송되다가, 두 번째 슬롯(106)에서는 화살표와 같이 주파수 도약이 적용되어 사전 할당된 다른 주파수 대역(109)을 통해 전송된다. 반면에 제어정보#2는 첫번째 슬롯(104)에서 사전 할당된 주파수 대역(109)을 통해 전송되다가, 두 번째 슬롯(106)에서는 화살표와 같이 주파수 도약이 적용되어 사전 할당된 다른 주파수 대역(108)을 통해 전송된다. 도 1은 시스템 전송대역의 양쪽 끝단에 각각 위치한 하나의 RB에 해당하는 주파수 대역(108, 109)을 PUCCH 전송용으로 할당한 예를 도시하였으나, 다수의 단말을 지원하기 위해 상기 시스템 전송대역의 양쪽 끝단으로부터 복수개의 RB에 해당하는 주파수 대역을 PUCCH 전송용으로 할당하여 운용할 수도 있다.

도 1에서는 한 서브프레임(102) 내에서 SC-FDMA 심벌(111, 113, 114, 115, 117, 138, 140, 141, 142, 144) 혹은 SC-FDMA 심벌(131, 133, 134, 135, 137, 118, 120, 121, 122, 124)에는 제어 정보가 포함되어 전송되고, SC-FDMA 심벌(112, 116, 139, 143) 혹은 SC-FDMA 심벌(132, 136, 119, 123)에는 파일럿 신호(Pilot, 이하 Reference signal(RS)로 통칭되기도 함)가 전송되는 예를 도시하였다. 상기 파일럿 신호는 미리 약속된 시퀀스로 구성되어, 수신단에서의 코히런트 복조(coherent demodulation)를 위한 채널 추정에 사용된다. 상기 제어정보 전송용 SC-FDMA 심벌개수와 RS 전송용 SC-FDMA 심벌 개수, 그리고 서브프레임 내에서의 해당 위치는 일례를 나타낸 것으로서, 전송하고자 하는 제어정보의 종류 혹은 시스템 운용에 따라 변경될 수 있다.

PUCCH를 통해 전송되는 제어정보를 동일 RB 내에서 서로 다른 사용자들끼리 다중화하기 위해 자도프 추(Zadoff-Chu, ZC) 시퀀스를 사용하여 부호분할다중화(CDM; Code Division Multiplex) 한다. 상기 Zadoff-Chu 시퀀스는 비제로(Non-zero) 쉬프트에 대한 순환 자동상관(circular autocorrelation)이 0인 특성이 있다. 따라서 동일 Zadoff-Chu 시퀀스를 사용하여 제어정보를 전송하는 단말(User Equipment, 이하 UE와 함께 사용함)들은, 상기 Zadoff-Chu 시퀀스의 순환 쉬프트(cyclic shift) 값을 서로 상이하게 함으로써 구분할 수 있다.

상기 PUCCH를 통해 제어정보를 전송하는 경우에 있어서, 전송하고자 하는 제어정보의 양이 적은 경우에는 한 서브프레임동안 제어정보를 전송하는 것으로써 충분한 오류정정능력을 확보할 수 있기 때문에 소정의 요구되는 수신 신뢰도를 만족할 수 있다. 하지만, 전송하고자 하는 제어정보의 양이 많은 경우에는 한 서브프레임동안 전송 가능한 정보량의 제약때문에 소정의 요구되는 수신 신뢰도를 만족시키 기 위해서는 복수개의 서브프레임동안 제어정보를 전송해야 할 필요가 있다.

도 2는 상기 PUCCH를 복수개의 서브프레임동안 전송할 때, 상기 도 1의 경우처럼 슬롯 단위로 주파수 도약을 적용하는 예를 나타낸 것이다. 도 2에서는 시스템 전송대역의 양쪽 끝단에 각각 위치한 하나의 RB에 해당하는 주파수 대역을 PUCCH 전송용으로 사용하고, 2 개의 서브프레임에 걸쳐 PUCCH를 전송하는 것을 예시하였다. 즉, PUCCH 리소스 i (201, 204, 205, 208)를 할당받은 단말은 매 슬롯마다 주파수 도약을 하면서 상기 PUCCH 리소스 i(201, 204, 205, 208)를 통해 제어정보를 전송하고, PUCCH 리소스 j(202, 203, 206, 207)를 할당받은 단말은 매 슬롯마다 주파수 도약을 하면서 상기 PUCCH 리소스 j(202, 203, 206, 207)를 통해 제어정보를 전송한다. 상기 리소스 i 혹은 리소스 j 는 PUCCH가 어떤 슬롯에서 어떤 RB에 매핑되는지를 나타낸다. 상기와 같은 슬롯 단위의 주파수 도약을 통해서 제어정보는 PUCCH가 점유하는 주파수대역 전영역에 대한 채널응답을 겪게 되므로 수신기측에서는 주파수 다이버시티 이득을 최대화 하는 효과를 얻을 수 있다. 그러나 수신기의 채널 추정관점에서 보면, 채널추정의 정확도를 유지하기 위해서 채널 추정 역시 슬롯 단위로 적용해야 하는 한계때문에 채널추정 성능의 향상이 불가능한 단점이 있다. 특히 단말이 저속으로 이동하는 경우에는 시간적으로 채널 변화가 미미하여 시간영역에서 여러 슬롯으로부터 수신되는 파일럿 신호를 통해 채널추정 성능 향상을 꾀할 수 있음에도 불구하고, 도 2와 같은 PUCCH 전송 방식은 인접 슬롯간 주파수 도약으로 인해 주파수 영역에서의 채널변화가 크므로 인접 슬롯의 파일럿 신호를 채널추정용으로 사용할 수 없다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전송하고자 하는 채널 추정 향상을 통한 제어정보의 수신 신뢰도를 높이기 위한 제어정보 송수신 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 이동통신 시스템에서 제어정보를 단말이 전송하는 방법에 있어서, 기지국으로부터 채널 상태의 변화 속도를 고려하여 정해진 상기 제어정보 전송을 위한 전송형식과 전송자원 정보를 획득하는 과정과, 상기 전송형식에 따라, 슬롯 주기 및 서브프레임 주기 중 하나로 주파수 도약하도록, 상기 획득한 전송자원 정보에 부합되는 전송자원을 이용하여 상기 제어정보를 상기 기지국으로 전송하는 과정을 포함한다.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 이동통신 시스템에서 제어정보를 단말이 전송하는 방법에 있어서, 기지국으로부터 채널 상태의 변화 속도를 고려하여 정해진 상기 제어정보 전송을 위한 전송형식과 전송자원 정보를 획득하는 과정과, 상기 전송형식에 따라, 미리 설정된 오프셋 값에 따른 주파수 위치로부터 시작하여 슬롯 주기로 주파수 도약하도록, 상기 획득한 전송자원 정보에 부합되는 전송자원을 이용하여 상기 제어정보를 상기 기지국으로 전송하는 과정을 포함한다.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 이동통신 시스템에서 제어정보를 기지국이 수신하는 방법에 있어서, 채널 상태의 변화 속도에 따라, 상기 제어정보 전송을 위한 전송형식과 전송자원을 선택하여 단말로 통지하는 과정과, 상기 단말로 통지한 전송형식에 따라, 슬롯 주기 및 서브프레임 주기 중 하나로 주파수 도약하도록 전송된 신호를 수신하는 과정과, 상기 수신한 신호로부터 상기 제어정보를 획득하는 과정을 포함한다.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 이동통신 시스템에서 제어정보를 기지국이 수신하는 방법에 있어서, 채널 상태의 변화 속도에 따라, 상기 제어정보 전송을 위한 전송형식과 전송자원을 선택하여 단말로 통지하는 과정과, 상기 단말로 통지한 전송형식에 따라, 미리 설정된 오프셋 값에 따른 주파수 위치로부터 시작하여 슬롯 주기로 주파수 도약하도록 전송된 신호를 수신하는 과정과, 상기 수신한 신호로부터 상기 제어정보를 획득하는 과정을 포함한다.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 이동통신 시스템에서 제어정보를 전송하는 단말 장치에 있어서, 기지국으로부터 상기 제어정보 전송을 위한 미리 설정된 전송형식과 전송자원 정보를 획득하는 제어기와, 상기 제어기의 제어에 따라 상기 기지국으로 전송할 제어정보를 생성하는 제어정보 생성기와, 채널 상태의 변화 속도를 고려하여 정해진 상기 전송형식에 따라, 상기 제어정보가 슬롯 주기 및 서브프레임 주기 중 하나로 주파수 도약하도록, 상기 생성된 제어정보를 상기 획득한 전송자원 정보에 부합되는 전송자원에 매핑하여 전송하는 채널매핑장치를 포함한다.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 이동통신 시스템에서 제어정보를 전송하는 단말 장치에 있어서, 기지국으로부터 상기 제어정보 전송을 위한 미리 설정된 전송형식과 전송자원 정보를 획득하는 제어기와, 상기 제어기의 제어에 따라 상기 기지국으로 전송할 제어정보를 생성하는 제어정보 생성기와, 채널 상태의 변화 속도를 고려하여 정해진 상기 전송형식에 따라, 미리 설정된 오프셋 값에 따른 주파수 위치로부터 시작하여 슬롯 주기로 주파수 도약하도록, 상기 생성된 제어정보를 상기 획득한 전송자원 정보에 부합되는 전송자원에 매핑하여 전송하는 채널매핑장치를 포함한다.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 이동통신 시스템에서 제어정보를 수신하는 기지국 장치에 있어서, 채널 상태의 변화 속도에 따라, 상기 제어정보 전송을 위한 전송형식과 전송자원을 선택하는 제어기와, 상기 제어기로부터 수신한 상기 전송형식에 따라, 슬롯 주기 및 서브프레임 주기 중 하나로 주파수 도약하도록 전송된 신호를, 상기 선택한 전송자원을 통해 수신하는 채널디매퍼와, 상기 전송된 신호를 복호하여 상기 제어정보를 획득하는 복호기를 포함한다.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 이동통신 시스템에서 제어정보를 수신하는 기지국 장치에 있어서, 채널 상태의 변화 속도에 따라, 상기 제어정보 전송을 위한 전송형식과 전송자원을 선택하는 제어기와, 상기 제어기로부터 수신한 상기 전송형식에 따라, 미리 설정된 오프셋 값에 따른 주파수 위치로부터 시작하여 슬롯 주기로 주파수 도약하도록 전송된 신호를, 상기 선택한 전송자원을 통해 수신하는 채널디매퍼와, 상기 전송된 신호를 복호하여 상기 제어정보를 획득하는 복호기를 포함한다.

이하에서 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의해 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 전송하고자 하는 제어정보의 채널추정 성능 향상을 가능하게 하는 제어정보 전송구조를 제공함으로써, 제어정보에 대한 비트 에러율 또는 블록 에러율을 줄이고 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 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.

후술되는 본 발명은 LTE 시스템을 기반으로 한 셀룰러 통신 시스템에서 단말이 상향링크로 제어정보를 송신하는 동작을 설명할 것이나, 본 발명의 동작 원리는 특정 전송 시스템이나 제어정보의 송신 방향(상향링크 혹은 하향링크)에 국한되지 않는다.

본 발명은 전송하고자 하는 제어정보의 채널추정 성능 개선에 의한 수신 신뢰도를 높이기 위한 방법을 제시한다. 전술한 바와 같이, 단말이 제어정보 전송을 위한 물리채널인 PUCCH (Physical Uplink Control Channel)를 복수개의 서브프레임에 걸쳐 전송할 때 도 2의 경우처럼 슬롯 단위로 주파수 도약을 하면 채널추정 성능을 향상시킬 수 없는 단점이 있다. 그러므로 본 발명은 단말이 PUCCH를 통해 제 어정보를 전송하는 경우에 있어서, 복수개의 서브프레임동안 제어정보를 전송할 때의 수신 신뢰도 향상 방법을 제안한다.

이하 도 3을 참조하여 본 발명의 주요 동작 원리를 설명한다.

도 3은 시스템 전송대역의 양쪽 끝단에 각각 위치한 하나씩의 RB에 해당하는 주파수 대역을 PUCCH 전송용으로 사용하고, 2 개의 서브프레임에 걸쳐 PUCCH를 전송하는 것을 예시한 것이다. 도 3에 도시한 본 발명의 주요한 특징은 제어정보 전송용 PUCCH가 서브프레임 단위로 주파수 도약을 하는데 있다. 즉, PUCCH 리소스 i(301, 303, 306, 308)를 할당받은 단말은 매 서브프레임마다 주파수 도약을 하면서 상기 PUCCH 리소스 i(301, 303, 306, 308)를 통해 제어정보를 전송하고, PUCCH 리소스 j(302, 304, 305, 307)를 할당받은 단말은 매 서브프레임마다 주파수 도약을 하면서 상기 PUCCH 리소스 j(302, 304, 305, 307)를 통해 제어정보를 전송한다. 도 2의 슬롯 단위 주파수 도약방식과 도 3의 서브프레임 단위 주파수 도약 방식은, 동일한 2개의 서브프레임 시간 구간동안 전송되는 제어정보가, PUCCH가 점유하는 주파수대역 전영역에 대한 채널응답을 겪게 되어 주파수 다이버시티 이득 측면에서 동등한 효과를 얻을 수 있다. 뿐만 아니라 수신기의 채널 추정관점에서 도 3의 방식은, 서브프레임 내의 인접한 슬롯의 파일럿 신호를 모두 활용함으로써 채널추정 성능향상을 꾀할 수 있다. 이는 특히 단말이 저속으로 이동하여 한 서브프레임 구간동안 채널변화가 미미한 경우에 유용하게 활용될 수 있다. 즉, 시간영역에서 한 서브프레임동안 PUCCH가 겪는 채널변화가 미미하고, 주파수 영역에서도 한 서브프레임동안 PUCCH가 동일한 주파수 대역을 점유하므로 채널특성이 유사하게 되어, 한 서브프레임 내의 파일럿 신호를 모두 활용할 수 있으며, 따라서 채널추정 성능을 향상시킬 수 있다. 수신기는, 송수신기 사이에 미리 약속된 시퀀스로 구성되는 파일럿 신호로부터 제어정보가 전송되는 무선 전송 경로의 채널 상태를 추정하여 수신신호를 보상해줌으로써 상기 제어정보를 획득하게 된다. 따라서 채널추정의 정확도가 높을수록 상기 제어정보의 수신 신뢰도가 높아진다.

도 1의 전송구조와 같이 제한된 무선자원을 파일럿 신호와 제어정보가 공유하여 사용하는 경우, 수신기는 파일럿 신호가 매핑되지 않은 시간구간에 대한 채널값을, 파일럿 신호가 매핑된 심벌로부터 유추하는 채널추정 방법이 필요한데, 일반적으로 가용한 파일럿 신호들을 보간(interpolation)하여 제어정보가 매핑된 심벌에 대한 채널추정을 수행한다.

도 4는 본 발명에 따라 단말이 제어정보를 전송하는 절차를 나타낸 것이다.

먼저, 402단계에서 단말은 제어정보 전송을 위한 PUCCH의 전송형식을 획득한다. 상기 PUCCH 전송형식은 슬롯 단위로 주파수 도약을 하는 'PUCCH 전송형식 A' 와 서브프레임 단위로 주파수 도약을 하는 'PUCCH 전송형식 B'로 구분된다. 상기 PUCCH 전송형식은 미리 약속된 주기적인 값으로부터 설정되거나 기지국이 단말에게 시그널링을 통해 알려줄 수 있다. 추가적으로 단말은 상기 PUCCH 전송용 자원(예를 들어,대 PUCCH 전송용 RB), 사용자 다중화를 위한 순환쉬프트(cyclic shift) 값 등을 기지국으로부터 시그널링 받아 PUCCH 전송절차를 준비한다. 상기 시그널링은 기지국으로부터 명시적(explicitly)으로 시그널링 되거나 기지국으로부터의 다른 제어채널과의 매핑관계에 의해 암묵적(implicitly)으로 시그널링 될 수도 있다.

404단계에서 단말은 상기 획득한 PUCCH 전송형식이 'PUCCH 전송형식 A' 인지 'PUCCH 전송형식 B'인지를 판단하여, 'PUCCH 전송형식 A' 이면 406단계로 분기하고, 'PUCCH 전송형식 B'이면 410단계로 분기한다.

'PUCCH 전송형식 A'인 경우, 406단계에서 단말은 전송하고자 하는 제어정보를 생성하여 채널코딩한 후 변조동작을 수행한다. 그리고 408단계에서 단말은 상기 변조된 신호를 'PUCCH 전송형식 A'에 따라 슬롯 단위로 주파수 도약하도록 상기 획득한 PUCCH 자원에 매핑하여 전송한다.

'PUCCH 전송형식 B'인 경우, 410단계에서 단말은 전송하고자 하는 제어정보를 생성하여 채널코딩한 후 변조동작을 수행한다. 그리고 412단계에서 단말은 상기 변조된 신호를 'PUCCH 전송형식 B'에 따라 서브프레임 단위로 주파수 도약하도록 상기 획득한 PUCCH자원에 매핑하여 전송한다.

도 5는 상기 도 4에 대응되는 기지국의 제어 정보 수신동작을 나타낸 것이다.

먼저 기지국은 502 단계에서 단말에게 PUCCH 전송형식 및 PUCCH 전송용 자원을 통지한다. PUCCH 전송형식은 기지국이 단말로부터 수신하고자 하는 제어정보의 양 및 채널의 시간적인 변화정도를 고려하여 결정한다.

즉, 단말로부터 수신하고자 하는 제어정보의 양이 적어서 단말로 하여금 하나의 서브프레임동안 PUCCH를 전송하도록 할 때, 혹은 단말로부터 수신하고자 하는 제어정보의 양이 많아서 복수개의 서브프레임동안 PUCCH를 전송하도록 하고 동시에 시간적으로 채널변화가 급격하다고 판단될 때, 기지국은 전송형식을 'PUCCH 전송형 식 A'로 결정하여 단말한테 알려준다.

또한, 단말로부터 수신하고자 하는 제어정보의 양이 많아서 복수개의 서브프레임동안 PUCCH를 전송하도록 하고 동시에 시간적으로 채널변화가 미미하다고 판단될 때, 기지국은 전송형식을 'PUCCH 전송형식 B'로 결정하여 단말한테 알려준다. 이때 채널상태의 변화속도가 미리 정해진 임계값 이하이면 채널변화가 미미하다고 판단할 수 있다.

일반적으로 CQI 정보 혹은 MIMO 관련 피드백 정보는 소정의 미리 설정된 주기적인 방식으로 전송시점이 정해지므로, 기지국이 임의의 시점에 수신하는 제어정보의 양을 미리 예측할 수 있다. 또한 기지국이 전송하는 데이터 패킷에 대한 오류여부를 나타내는 단말의 ACK/NACK 정보를 기지국이 수신하는 시점은, 기지국이 데이터 패킷을 전송한 시점으로부터 미리 설정된 ACK/NACK과 데이터 패킷 사이의 송수신 처리시간을 반영하여 예측할 수 있다. 따라서 기지국은 임의의 시점에 상기 각각의 제어 정보 혹은 상기 제어 정보들의 조합이 얼마나 수신될지를 미리 알 수 있다. 그리고 기지국은 PUCCH가 겪는 채널의 시간적인 변화 정도가 급격한지 미미한지의 여부를 단말로부터 수신한 데이터 혹은 제어채널로부터 유추하거나, 상향링크 채널상태를 추정하기 위한 SRS(Sounding Reference Signal)을 통해 유추하거나, 별도의 시그널링을 통해 단말로부터 통지받는다.

추가적으로 기지국은 상기 PUCCH 전송용 자원(PUCCH 전송용 RB), 사용자 다중화를 위한 순환쉬프트(cyclic shift) 값 등을 단말에게 시그널링한다. 상기 시그널링은 기지국으로부터 명시적(explicitly)으로 시그널링 될 수도 있고, 기지국으 로부터의 다른 제어채널과의 매핑관계에 의해 암묵적(implicitly)으로 시그널링 될 수도 있다. 명시적 시그널링의 경우, 상기 PUCCH 전송용 RB 는 시그널링 오버헤드를 줄이기 위해 상기 제어정보가 전송되는 첫번째 슬롯구간동안의 PUCCH 전송용 RB를 나타내고, 나머지 슬롯구간동안의 PUCCH 전송용 RB에 대한 정보는 별도로 통지된 PUCCH 전송형식, 즉 주파수 도약방식에 따라서 단말이 판단할 수 있다.

504단계에서 기지국은 상기 사전에 결정한 PUCCH 전송형식에 따라 현재 수신하고자 하는 제어정보의 전송형식이 'PUCCH 전송형식 A' 인지 'PUCCH 전송형식 B'인지를 판단하여, 'PUCCH 전송형식 A' 이면 506단계로 분기하고, 'PUCCH 전송형식 B'이면 510단계로 분기하여 이하 관련 절차를 수행한다.

'PUCCH 전송형식 A'인 경우, 506단계에서 기지국은 수신하고자 하는 제어정보를 'PUCCH 전송형식 A'에 기반하여 추출한다. 그리고 508단계에서 기지국은 상기 추출한 신호를 복조한 후 디코딩하여 최종적으로 제어정보를 획득한다.

'PUCCH 전송형식 B'인 경우, 510단계에서 기지국은 수신하고자 하는 제어정보를 'PUCCH 전송형식 B'에 기반하여 추출한다. 그리고 512단계에서 기지국은 상기 추출한 신호를 복조한 후 디코딩하여 최종적으로 제어정보를 획득한다.

이하 상술한 본 발명의 기본원리를 적용하여 구체적인 실시예를 설명하고자 한다.

<제1 실시예>

본 발명의 제1 실시예에서는 PUCCH에 대해 상기 슬롯 단위의 주파수 도약 방식과 서브프레임 단위의 주파수 도약 방식이 혼재되어 사용되는 경우에 있어서 단 말과 기지국이 제어정보를 송수신하는 방법을 제안한다.

상기 제어정보는 하향링크 데이터 전송에 대한 성공적인 수신여부를 응답하기 위한 신호인 ACK/NACK 피드백 정보, 하향링크 채널상태를 피드백하기 위한 CQI 정보, MIMO 안테나 운용에 필요한 피드백 정보, 또는 상기 ACK/NACK, CQI, MIMO 피드백 정보의 조합 등이 있다. 상기 ACK/NACK 정보는 일반적으로 1-비트로 구성되는데, 수신 성능 향상 및 셀 커버리지(Cell coverage) 확대를 위해 여러 번 반복(Repetition)하여 전송된다. MIMO가 적용되는 시스템에서는 MIMO의 코드워드별로 ACK/NACK 정보가 전송된다. 일반적으로 상기 CQI 정보는 채널 상태를 표현하기 위해 복수개의 비트로 구성된다.

상기 CQI 정보는 시스템 전송대역 전 영역에 대한 채널 상태를 나타내는 광대역 CQI(wide band CQI)와 시스템 전송대역을 소정의 작은 단위로 분할한 서브밴드에 대한 채널 상태를 나타내는 서브밴드 CQI(subband CQI)로 구분할 수 있다. 일반적으로 서브밴드 CQI 는 어떤 서브밴드를 지칭하는지를 지시하는 지시자 및 해당 서브밴드에 대한 채널상태 값을 포함하므로 서브밴드 CQI를 표현하기 위해서는 광대역 CQI보다 많은 비트가 필요하다. 상기 CQI 정보는 수신 성능 향상 및 셀 커버리지(Cell coverage) 확대를 위해 채널 부호화되어 전송되는데 블록 코딩 혹은 컨벌루셔널 코딩 방식이 적용된다.

일반적으로 상기 제어정보가 PUCCH를 통해 전송되는 시간구간은 전송하고자 하는 제어정보의 양이 적은 경우에는 한 서브프레임으로 구성되고, 다량의 제어정보를 전송하는 경우에는 복수개의 서브프레임으로 구성된다.

도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제어정보 송신 장치를 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 제어정보 생성 장치(602)에서는 제어기(610)로부터 제어정보의 종류 및 정보량에 대한 정보를 입력받아 전송하고자 하는 제어정보에 대해 미리 정의된 포맷에 맞춰 해당 제어정보를 생성한다. 채널부호화기(604)는 제어기(610)로부터 부호화하고자 하는 제어정보의 종류 및 정보량을 입력받아, 상기 제어정보 생성장치로부터 입력되는 신호에 대해 미리 약속된 채널 부호화 방법을 적용한다. 상기 채널 부호화된 신호는 변조기(606)에서 변조심벌로 생성된다. 물리채널매핑장치(608)는 상기 생성된 변조심벌들을 제어기(610)의 제어에 따라 제어정보전송용 물리채널인 PUCCH에 매핑시키는 동작을 수행한다. 상기 PUCCH는 기지국으로부터 할당받은 PUCCH 전송용 자원을 사용하여 전송된다.

상기 매핑동작은 구체적으로, PUCCH 전송형식에 따라 'PUCCH 전송형식 A' 인 경우에는 슬롯 단위로 주파수 도약을 하도록 매핑하고, 'PUCCH 전송형식 B' 인 경우에는 서브프레임 단위로 주파수 도약을 하도록 매핑한다.

제어기(610)는 상기 물리채널매핑장치(608)에게 'PUCCH 전송형식 A' 인지 'PUCCH 전송형식 B' 인지에 대한 정보를 제공함으로써 상기 물리채널매핑장치(608)의 매핑동작을 제어한다. 상기 제어기(610)는 기지국으로부터 어떤 제어정보를 어떤 시점에 전송하는지, PUCCH 전송용 자원정보, PUCCH 전송형식 등의 정보를 수신하고 상기 수신한 정보에 따라 제어정보 생성 장치(602), 채널부호화기(604), 물리채널매핑장치(608)를 각각 제어한다.

도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제어정보 수신장치를 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 수신기는 물리채널디매퍼(700)에서 수신신호로부터 상기 PUCCH에 매핑된 신호를 추출한다. 제어기(708)는 PUCCH 전송형식에 대한 정보 및 PUCCH 전송용 자원정보를 물리채널디매퍼(700)에 인가하여, PUCCH 전송용 자원으로부터 슬롯 단위의 주파수 도약방식(PUCCH 전송형식 A)으로 신호를 추출할지 서브프레임 단위의 주파수 도약방식(PUCCH 전송형식 B)으로 신호를 추출할지에 대한 물리채널디매퍼(700)의 동작을 제어한다.

채널추정 및 보상기(701)에서는 상기 추출된 PUCCH 신호의 파일럿 심볼로부터 채널추정을 수행하여 추출된 PUCCH 신호에 대해 채널보상을 수행한다. 채널추정 및 보상기(701)는 제어기(708)로부터 PUCCH 전송형식에 대한 정보를 입력받아서, 'PUCCH 전송형식 A'이면 상기 추출된 PUCCH 신호의 파일럿 심볼로부터 슬롯 단위로 채널추정을 수행하고, 'PUCCH 전송형식 B'이면 상기 추출된 PUCCH 신호의 파일럿 심볼로부터 서브프레임 단위로 채널추정을 수행하며, 추출된 PUCCH 신호에 대해 채널보상을 한다. 상기 채널 보상된 신호는 복조기(704)에서 복조된 후, 복호기(706)에서 송신기의 채널 부호화기에 대응되는 복호를 수행한다. 상기 복호기(706)는 제어기(708)로부터 복호하고자 하는 신호의 복호관련 정보, 이를테면 복호방식, 부호율 등의 정보를 제공받는다. 수신기는 상기 복호된 결과로부터 송신기가 전송한 제어정보(Control information)를 획득한다.

<제 2 실시예>

본 발명의 제2 실시예에서는 PUCCH에 대해 상기 슬롯 단위의 주파수 도약 방 식과 오프셋 값이 적용된 슬롯 단위의 주파수 도약 방식이 혼재되어 사용되는 경우에 있어서 단말과 기지국이 제어정보를 송수신하는 방법을 제안한다.

이하 본 발명의 제2 실시예에 따른 동작원리를 도 8을 참조하여 설명한다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따라 시스템 전송대역의 양쪽 끝단에 각각 하나씩의 RB에 해당하는 주파수 대역을 PUCCH 전송용으로 사용하고, 2개의 서브프레임에 걸쳐 PUCCH를 전송하는 것을 예시한 것이다. 특히, 도 8에서는 전송하고자 하는 제어정보를 PUCCH를 통해 복수개의 서브프레임에 걸쳐 전송할 때, 주파수영역에서의 오프셋 값이 적용된 슬롯 단위의 주파수 도약 방식의 동작원리를 나타내었다.

오프셋 값이 적용된 슬롯 단위의 주파수 도약 방식은 슬롯 단위의 주파수 도약 방식을 유지하되, 매 서브프레임의 첫번째 슬롯의 주파수영역의 위치가 소정의 오프셋 값이 적용되어 바뀌는 특징이 있다. 일단 상기 오프셋 값에 의해 서브프레임내의 첫 번째 슬롯의 주파수영역의 위치가 지정되면, 상기 서브프레임 내의 두 번째 슬롯의 주파수영역 위치는 상기 첫 번째 슬롯의 주파수영역의 위치로부터 슬롯 단위로 주파수 도약된 위치로 정해진다. 상기 오프셋 값은 제어정보가 전송되는 복수개의 서브프레임 중에서 홀수번째 서브프레임에 대해서만 적용되거나 짝수번째 서브프레임에 대해서만 적용된다. 상기 오프셋 값은 미리 약속된 값으로 단말과 기지국이 공통적으로 인지하도록 한다.

즉, 도 8의 예에서는, 리소스 i를 할당받은 단말은 첫번째 서브프레임에서 슬롯 단위의 주파수 도약을 하여 참조 번호 801과 참조번호 804에 PUCCH를 매핑하 여 전송하고, 두 번째 서브프레임에서는 첫번째 서브프레임과는 주파수영역의 매핑관계가 뒤바뀌어서 참조번호 806과 참조번호 807에 PUCCH를 매핑하여 전송한다.

마찬가지로, 리소스 j를 할당받은 단말은 첫번째 서브프레임에서 슬롯 단위의 주파수 도약을 하여 참조 번호 802와 참조번호 803에 PUCCH를 매핑하여 전송하고, 두 번째 서브프레임에서는 오프셋 값이 적용되어서 첫번째 서브프레임과는 주파수영역의 매핑관계가 뒤바뀌어서 참조번호 805와 참조번호 808에 PUCCH를 매핑하여 전송한다. 상기와 같은 동작을 통해서 리소스 i를 할당받은 첫번째 서브프레임의 두 번째 슬롯(804)과 두 번째 서브프레임의 첫번째 슬롯(806)은 동일한 주파수 대역을 점유하게 되고, 마찬가지로 리소스 j를 할당받은 첫번째 서브프레임의 두 번째 슬롯(803)과 두 번째 서브프레임의 첫번째 슬롯(805)도 동일한 주파수 대역을 점유하게 된다. 따라서 시간적으로 채널변화가 미미한 경우에는, 상기 서브프레임의 경계영역에 위치한 두 개의 슬롯으로부터의 파일럿 심벌을 모두 채널추정에 활용할 수 있게 되어, 상기 서브프레임의 경계영역에 위치한 두 개의 슬롯(803과 805, 804와 806)에 대한 채널추정 성능을 향상시킬 수 있다.

상기 제2 실시예의 송수신 절차는 각각 상기 제1 실시예의 도 4 및 도 5의 설명을 따르며, 상기 제2 실시예의 송수신 장치는 각각 상기 제1 실시예의 도 6 및 도 7의 설명을 따른다. 단, 본 발명의 제2 실시예에서는 'PUCCH 전송형식 B'와 관련된 동작을 상기 오프셋 값이 적용된 슬롯단위 주파수도약 동작으로 대체한다.

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.

도 1은 LTE 시스템에서 PUCCH의 전송구조를 도시한 도면

도 2는 종래 기술에 따른 PUCCH의 슬롯 단위 주파수도약의 동작원리를 나타낸 도면

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 PUCCH의 서브프레임 단위 주파수도약의 동작원리를 나타낸 도면

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제어정보 송신절차를 나타낸 도면

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제어정보 수신절차를 나타낸 도면

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 송신 장치를 나타낸 도면

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 수신 장치를 나타낸 도면

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 PUCCH의 오프셋이 적용된 슬롯 단위 주파수도약의 동작원리를 나타낸 도면

Claims (8)

1. 이동통신 시스템에서 제어정보를 단말이 전송하는 방법에 있어서,

   기지국으로부터 채널 상태의 변화 속도를 고려하여 정해진 상기 제어정보 전송을 위한 전송형식과 전송자원 정보를 획득하는 과정과,

   상기 전송형식에 따라, 슬롯 주기 및 서브프레임 주기 중 하나로 주파수 도약하도록, 상기 획득한 전송자원 정보에 부합되는 전송자원을 이용하여 상기 제어정보를 상기 기지국으로 전송하는 과정을 포함하는 제어정보 전송 방법.
2. 이동통신 시스템에서 제어정보를 단말이 전송하는 방법에 있어서,

   기지국으로부터 채널 상태의 변화 속도를 고려하여 정해진 상기 제어정보 전송을 위한 전송형식과 전송자원 정보를 획득하는 과정과,

   상기 전송형식에 따라, 미리 설정된 오프셋 값에 따른 주파수 위치로부터 시작하여 슬롯 주기로 주파수 도약하도록, 상기 획득한 전송자원 정보에 부합되는 전송자원을 이용하여 상기 제어정보를 상기 기지국으로 전송하는 과정을 포함하는 제어정보 전송 방법.
3. 이동통신 시스템에서 제어정보를 기지국이 수신하는 방법에 있어서,

   채널 상태의 변화 속도에 따라, 상기 제어정보 전송을 위한 전송형식과 전송자원을 선택하여 단말로 통지하는 과정과,

   상기 단말로 통지한 전송형식에 따라, 슬롯 주기 및 서브프레임 주기 중 하나로 주파수 도약하도록 전송된 신호를 수신하는 과정과,

   상기 수신한 신호로부터 상기 제어정보를 획득하는 과정을 포함하는 제어정보 전송 방법.
4. 이동통신 시스템에서 제어정보를 기지국이 수신하는 방법에 있어서,

   채널 상태의 변화 속도에 따라, 상기 제어정보 전송을 위한 전송형식과 전송자원을 선택하여 단말로 통지하는 과정과,

   상기 단말로 통지한 전송형식에 따라, 미리 설정된 오프셋 값에 따른 주파수 위치로부터 시작하여 슬롯 주기로 주파수 도약하도록 전송된 신호를 수신하는 과정과,

   상기 수신한 신호로부터 상기 제어정보를 획득하는 과정을 포함하는 제어정보 전송 방법.
5. 이동통신 시스템에서 제어정보를 전송하는 단말 장치에 있어서,

   기지국으로부터 상기 제어정보 전송을 위한 미리 설정된 전송형식과 전송자원 정보를 획득하는 제어기와,

   상기 제어기의 제어에 따라 상기 기지국으로 전송할 제어정보를 생성하는 제어정보 생성기와,

   채널 상태의 변화 속도를 고려하여 정해진 상기 전송형식에 따라, 상기 제어 정보가 슬롯 주기 및 서브프레임 주기 중 하나로 주파수 도약하도록, 상기 생성된 제어정보를 상기 획득한 전송자원 정보에 부합되는 전송자원에 매핑하여 전송하는 채널매핑장치를 포함하는 단말 장치.
6. 이동통신 시스템에서 제어정보를 전송하는 단말 장치에 있어서,

   기지국으로부터 상기 제어정보 전송을 위한 미리 설정된 전송형식과 전송자원 정보를 획득하는 제어기와,

   상기 제어기의 제어에 따라 상기 기지국으로 전송할 제어정보를 생성하는 제어정보 생성기와,

   채널 상태의 변화 속도를 고려하여 정해진 상기 전송형식에 따라, 미리 설정된 오프셋 값에 따른 주파수 위치로부터 시작하여 슬롯 주기로 주파수 도약하도록, 상기 생성된 제어정보를 상기 획득한 전송자원 정보에 부합되는 전송자원에 매핑하여 전송하는 채널매핑장치를 포함하는 단말 장치.
7. 이동통신 시스템에서 제어정보를 수신하는 기지국 장치에 있어서,

   채널 상태의 변화 속도에 따라, 상기 제어정보 전송을 위한 전송형식과 전송자원을 선택하는 제어기와,

   상기 제어기로부터 수신한 상기 전송형식에 따라, 슬롯 주기 및 서브프레임 주기 중 하나로 주파수 도약하도록 전송된 신호를, 상기 선택한 전송자원을 통해 수신하는 채널디매퍼와,

   상기 전송된 신호를 복호하여 상기 제어정보를 획득하는 복호기를 포함하는 기지국 장치.
8. 이동통신 시스템에서 제어정보를 수신하는 기지국 장치에 있어서,

   채널 상태의 변화 속도에 따라, 상기 제어정보 전송을 위한 전송형식과 전송자원을 선택하는 제어기와,

   상기 제어기로부터 수신한 상기 전송형식에 따라, 미리 설정된 오프셋 값에 따른 주파수 위치로부터 시작하여 슬롯 주기로 주파수 도약하도록 전송된 신호를, 상기 선택한 전송자원을 통해 수신하는 채널디매퍼와,

   상기 전송된 신호를 복호하여 상기 제어정보를 획득하는 복호기를 포함하는 기지국 장치.

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