KR20090048283A - 기본 신호 할당 단위 설정 방법 및 이를 이용한 신호 전송방법 - Google Patents

기본 신호 할당 단위 설정 방법 및 이를 이용한 신호 전송방법 Download PDF

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KR20090048283A
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Abstract

새로운 시스템에 적용될 기본 신호 할당 단위 설정 방법 및 이를 이용한 신호 전송 방법을 개시한다. 구체적으로 기존 시스템에서 미리 결정된 서브 캐리어 간격(subcarrier spacing)에 특정 개수를 곱하여, 상기 곱한 결과 값이 시스템 대역폭의 약수와 소정 임계치 미만의 차이를 가지도록 하는 하나 이상의 특정 개수들 중 시그널링 오버헤드(signaling overhead), 상관 대역폭(coherent bandwidth)의 크기 및 약수의 개수 중 하나 이상을 고려하여 기본 주파수 영역 신호 할당 단위를 설정하고, 한편 시간 영역 단위는 1 서브프레임 단위로 설정함으로써 시그널링 오버헤드를 효율적으로 감소시킬 수 있다.
기본 신호 할당 단위

Description

기본 신호 할당 단위 설정 방법 및 이를 이용한 신호 전송 방법{METHOD FOR CONFIGURATING BASIC SIGNAL ALLOCATION UNIT AND METHOD FOR TRANSMITTING SIGNALS USING THE SAME}
본 발명은 기본 신호 할당 단위 설정 방법 및 이와 같이 설정된 기본 신호 할당 단위를 이용하여 신호를 전송하는 방법에 대한 것이다.
각 통신 시스템별로 신호 전송을 위한 자원 할당의 기본 단위가 존재한다. 종래 IEEE 802.16e 시스템의 경우 신호 전송 단위로서 슬롯(slot)을 정의하고 있다. 여기서, 슬롯은 기본 데이터 전송 단위로서 "최소 자원 블록(minimum resource block)"으로 지칭될 수도 있다.
이하 상술한 IEEE 802.16e 시스템에서의 슬롯에 대해 설명한다.
IEEE 802.16e 시스템의 OFDMA 물리계층에서 슬롯은 시간 영역(예를 들어, OFDMA 심볼 수) 및 주파수 영역 (예를 들어, 서브채널의 개수) 모두에서 규정되며, 데이터 할당 단위를 이룬다. 이때, OFDMA 슬롯의 정의는 OFDMA 심볼 구조에 따르며, OFDMA 심볼 구조는 상향링크 (이하 "UL"라 함) 또는 하향링크 (이하 "DL"라 함)에 대해, FUSC (Full Usage of SubChannels) 또는 PUSC (Partial Usage of SubChannels)에 대해, 분산 서브캐리어 퍼뮤테이션 (distributed subcarrier permutation) 또는 인접 서브캐리어 퍼뮤테이션 (adjacent subcarrier permutation)에 대해 각각 다를 수 있다.
예를 들어, 분산 서브캐리어 퍼뮤테이션을 이용하는 DL FUSC 및 DL 선택적 FUSC에 대해, 1 슬롯은 1 서브채널 * 1 OFDMA 심볼로 규정될 수 있다.
또한, 분산 서브캐리어 퍼뮤테이션을 이용하는 DL PUSC에 대해, 1 슬롯은 1 서브채널 * 2 OFDMA 심볼로 규정될 수 있다.
또한, 분산 서브캐리어 퍼뮤테이션을 이용하는 UL PUSC 및 DL TUSC (Tile Usage Of SubChannels) 1 및 TUSC2에 대해, 1 슬롯은 1 서브채널 * 3 OFDMA 심볼로 규정될 수 있다.
또한, 인접 서브캐리어 퍼뮤테이션 (AMC)에 대해, 1 슬롯은 1 서브채널 * 2, 3 또는 6 OFDMA 심볼로 규정될 수 있다.
도 1은 기존 IEEE 802.16e 시스템의 OFDMA에서 2차원 자원 할당 개념을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이 기존 IEEE 802.16e 시스템의 OFDMA에서, 데이터 영역은 인접한 서브채널들의 그룹(101) 및 인접한 OFDMA 심볼들의 그룹(102)으로 구성되는 2차원 영역이 된다. 모든 자원 할당은 논리적인 서브채널들을 참조하며, 도 1의 서브채널 오프셋(103)은 자원 할당의 주파수 영역 기준을 이룬다.
이와 같이 IEEE 802.16e 시스템의 2차원 자원 할당은 도 1과 같이 시각화될 수 있다.
한편, 각 퍼뮤테이션 방법을 지원하는 자원 영역의 분포시키는 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 2는 각 퍼뮤테이션 방법을 지원하는 자원 영역이 시간축 상에서 분리되어 있는 경우(좌측)와 각 퍼뮤테이션 방법을 지원하는 자원 영역이 특정 시간에 공존하는 경우(우측)를 개념적으로 도시한 도면이다.
상술한 IEEE 802.16e 시스템에서는 각 퍼뮤테이션 (분산/AMC) 방법별로 각기 다른 기본 데이터 할당 구조 및 파일럿 구조를 가지게 설계되어 사용되었다. 이는 종래의 IEEE 802.16e 시스템에서 퍼뮤테이션 방법이 도 2의 좌측에 도시된 바와 같이 시간상에서 분리가 되어 있고, 각 퍼뮤테이션별로 다르게 최적화된 구조가 설계되었기 때문이다. 만약 도 2의 우측에 도시된 바와 같이 다양한 퍼뮤테이션 방법이 시간상으로 공존할 경우, 즉, 특정 시간에 사용자가 다양한 퍼뮤테이션 방법을 이용할 수 있는 경우, 하나의 단일화된 기본 데이터 할당 구조 및 파일럿 전송 구조가 요구될 수 있다.
한편, 상술한 바와 같은 종래 IEEE 802.16e 시스템에서 자원 할당의 기본 단위로서 이용되는 슬롯의 경우, VoIP 등과 같은 작은 패킷에 대한 서비스 지원을 위해 다소 작은 단위로 시간 및 주파수 영역을 구분하여 이용함에 따라 시그널링을 위해 오버헤드가 증가하는 단점이 있을 수 있다.
상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 본 발명에서는 도 2의 우측에 도시된 바와 같이 특정 시간에 사용자가 다양한 퍼뮤테이션 방법을 이용할 수 있는 시스템을 가정하여, 분산/AMC 퍼뮤테이션 방법에 관계없이 공통적으로 적용할 수 있는 기본 자원 할당 단위를 제안하고, 이를 이용하여 신호를 송수신하는 방법을 제안하고자 한다.
또한, 본 발명에서는 이와 같은 기본 자원 할당 단위를 시그널링 오버헤드를 최소화하면서도, 높은 시스템 효율을 획득할 수 있도록 설정하는 방법을 제안한다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 양태에서는 미리 결정된 서브 캐리어 간격(subcarrier spacing)에 특정 개수를 곱하여, 상기 곱한 결과 값이 시스템 대역폭의 약수와 소정 임계치 미만의 차이를 가지도록 하는 하나 이상의 상기 특정 개수들을 후보 주파수 영역 신호 할당 단위로서 선택하는 단계; 및 선택된 상기 후보 주파수 영역 신호 할당 단위들 중 시그널링 오버헤드(signaling overhead), 상관 대역폭(coherent bandwidth)의 크기 및 약수의 개수 중 하나 이상을 고려하여 기본 주파수 영역 신호 할당 단위를 설정하는 단계를 포함하는 기본 주파수 영역 신호 할당 단위 설정 방법을 제공한다.
한편, 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 양태에서는 정보 비트들을 기본 자원 블록 단위로 분할하는 단계; 상기 기본 자원 블록 단 위로 분할된 정보 비트들 각각을 상기 기본 자원 블록에 매핑하는 단계; 및 상기 매핑된 정보 비트들을 전송 신호로서 전송하는 단계를 포함하며, 상기 기본 자원 블록 단위는, 미리 결정된 서브 캐리어 간격(subcarrier spacing)에 특정 개수를 곱하여, 상기 곱한 결과 값이 시스템 대역폭의 약수와 소정 임계치 미만의 차이를 가지도록 하는 상기 특정 개수들 중 시그널링 오버헤드(signaling overhead), 상관 대역폭(coherent bandwidth)의 크기 및 약수의 개수 중 하나 이상을 고려하여 설정된 기본 주파수 영역 신호 할당 단위, 및 서브프레임 단위의 배수에 해당하는 OFDM 심볼 수로 구성된 기본 시간 영역 신호 할당 단위로 구성되는 것을 특징으로 하는 신호 전송 방법을 제공한다.
이때, 상기 미리 결정된 서브 캐리어 간격은 10.9375kHz일 수 있고, 상기 시스템 대역폭은 5 MHz, 10 MHz 및 20 MHz 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 기본 주파수 영역 신호 할당 단위는 18 서브캐리어인 것이 바람직하며, 이 경우 상기 서브프레임 단위의 배수에 해당하는 OFDM 심볼 수는 6 또는 12일 수 있다.
아울러, 상기 기본 주파수 영역 신호 할당 단위는 12 서브캐리어일 수 있으며, 이 경우 상기 서브프레임 단위의 배수에 해당하는 OFDM 심볼 수는 6 또는 12일 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 기본 신호 할당 단위를 이용하는 경우, 시그널링 오버헤드를 감소시키면서도, 작은 패킷 서비스를 지원할 수 있으며, 기존 시스템의 기본적인 규격을 최대한 이용하면서도 보다 높은 주파수 효율을 획득할 수 있어 새로운 시스템에 적용되기에 적합하다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 예를 들어, 이하의 설명은 기존 시스템의 일례로서 IEEE 802.16e 시스템을 가정하여 이를 개선하기 위한 IEEE 802.16m 시스템을 가정하여 설명하지만, 3GPP, 3GPP2 등의 다양한 시스템을 개선하기 위한 시스템에 적용될 수도 있다.
한편, 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. 예를 들어, 이하에서 설명할 자원 할당 단위 등에 대한 구체적인 수치는 시스템에 따라 변경될 수 있으며, 이러한 경우에도 각각의 수치를 유도하는 구체적인 원리가 동일하게 적용될 수 있다.
또한, 몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시된다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
이하의 설명에 있어서 "기본 신호 할당 단위"는 데이터를 포함한 다양한 신 호 할당의 가장 작은 기본 구조를 지칭하며, 데이터 전송을 위한 스케줄링 수행시 데이터/제어 정보 할당 및 서브채널화(subchannelization) 등을 수행할 경우의 가장 기본 단위로서 적용된다. 이와 같은 기본 신호 할당 단위로서 기존 3GPP LTE 시스템의 경우 "자원 블록(Resource Block)"으로 지칭하였으며, 기존 IEEE 802.16e 시스템의 경우 "슬롯" 혹은 "서브채널"로 지칭하였다.
또한, 상술한 기본 신호 할당 단위에 따라 할당되는 신호에는 데이터뿐만 아니라 상술한 바와 같이 제어 신호, 파일럿 등 다양한 신호가 포함될 수 있으나, 이하 다른 단위와 혼동이 없는 경우 간단하게 데이터 할당을 위한 "기본 데이터 할당 단위"로서 지칭하기도 한다. 아울러, 기본 신호 할당 단위는 3GPP LTE 시스템 등의 자원 할당 단위와 마찬가지로 "자원 블록", "기본 자원 블록" 또는 간단하게 RB 등으로 지칭될 수도 있다.
한편, 상술한 바와 같은 기본 신호 할당 단위를 설계할 경우, 주파수 및 시간 영역의 그래뉼러티(granularity)를 정하는 것이 우선적으로 필요하다.
상술한 바와 같이 기존 IEEE 802.16e 시스템에서 기본 신호 할당 단위로서의 슬롯은 VoIP 등과 같이 작은 패킷 서비스를 지원하기 위해 다소 작은 단위로 설정된 것을 설명하였다. 다만, 작은 패킷 서비스 지원을 위해 기본 신호 할당 단위를 작게 설정하는 경우, 시그널링 오버헤드가 증가할 수 있다. 또한, 작은 패킷 서비스, 예를 들어, VoIP 서비스 등의 경우 매 기본 신호 할당 단위마다 변조 및 코딩 방식(MCS) 등을 달리하기보다는 일정 기간 동안 동일한 MCS를 적용하는 경우가 보다 일반적이다.
즉, 상술한 IEEE 802.16e 시스템에서와 같이 작은 패킷 서비스 지원을 위해 기본 신호 할당 단위를 작게 설정하는 것은 다른 모든 패킷 서비스 지원을 위해 불필요하게 시그널링 오버헤드를 증가시킬 수 있으며, 따라서 좀더 큰 자원 할당 단위를 설정하더라도 기존의 작은 패킷 서비스를 충분히 지원할 수 있는 방법이 가능하다.
따라서, 본 발명에 따른 기본 신호 할당 단위는 상기 IEEE 802.16e 시스템에서의 슬롯보다 좀더 큰 단위로 설정하는 것을 제안한다.
도 3은 기본 신호 할당 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 하나의 프레임이 하나 이상의 서브 프레임으로 구성되고, 하나의 서브 프레임이 6개의 OFDM 심볼로 구성되는 예를 도시하고 있다. 만일, 기본 신호 할당 구조의 시간 영역 단위를 도 3에 도시된 서브 프레임 크기로 결정할 경우, 즉 하나의 서브 프레임을 이루는 OFDM 심볼의 수가 기본 신호 할당 구조의 OFDM 심볼 수와 같을 경우(1차원 자원 할당(one-dimensional resource allocation)), 기본 신호 할당 구조는 주파수 축으로 몇 개의 서브 캐리어로 이루어지느냐에 따라서만 그 구조가 결정된다.
한편, 만약 기본 신호 할당 구조의 시간 영역 OFDM 심볼 수가 도 3의 서브프레임을 구성하는 OFDM 심볼 수와 다른 경우(2차원 자원 할당(two-dimensional resource allocation)), 기본 데이터 할당 구조는 시간 영역의 OFDM 심볼 수와 주파수 영역의 서브 캐리어 수로 정해질 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서는 도 3에 도시된 바와 같이 최소 자원 할 당 단위가 시간 영역에서 1 서브프레임에 해당하는 OFDM 심볼 수를 가지고, 주파수 영역에서의 서브캐리어 수에 의해서만 결정되는 자원 할당 단위를 설정하는 것을 제안한다. 이와 같이 설정함으로써 2차원 적으로 기본 신호 할당 단위를 설정하는 경우에 비해 시그널링 오버헤드를 감소시킬 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 바와 같이 다양한 시스템에 적용될 수 있으나, 특히 종래 IEEE 802.16e 시스템을 개선하기 위한 IEEE 802.16m 시스템에 적용될 기본 신호 할당 구조를 제안하고자 한다. IEEE 802.16m 시스템의 경우, IEEE 802.16m의 새로운 시스템뿐만 아니라 IEEE 802.16e 및 기존 WiMAX (Rel. 1.0 또는 Rel. 1.x)에 따른 시스템을 유연하게 지원할 것이 요구된다(IEEE 802.16m-07/002r4 - TGm System Requirements Document (SRD) 참조). 따라서, 본 발명에 따라 새로운 기본 신호 할당 단위 설계시에도 기존 IEEE 802.16e 시스템의 뉴머럴로지(numerology)를 참조할 필요가 있다.
먼저, 기존 IEEE 802.16e 시스템에서 서브캐리어 간격(subcarrier spacing)은 10.9375 kHz이다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 기본 신호 할당 단위 또는 데이터 할당 단위의 주파수 영역으로의 서브캐리어 개수(n)는 이 서브캐리어 간격(10.9375 kHz)에 곱해졌을 때, 시스템 대역폭의 약수에 가깝도록 하여, 대역 스케줄링(Band-Scheduling)을 용이하게 설정하는 것을 제안한다.
예를 들어, 시스템 대역폭으로는 5 MHz, 10 MHz 또는 20 MHz 등 다양한 시스템 대역폭이 존재할 수 있다(Scalable Bandwidth). 이와 같은 시스템 대역폭 가정하에서, 상술한 바와 같은 조건을 만족시키는 다양한 후보 서브캐리어 개수가 존재 할 수 있으나, 이하에서는 12 서브캐리어 개수 및 18 서브캐리어 개수에 대해 중점적으로 설명한다.
이와 같은 서브캐리어 개수는 상술한 바와 같은 대역 스케줄링 관점에서 선택한 후보들 중 시그널링 오버헤드를 최소화함과 동시에 상관 대역폭(coherent bandwidth)를 고려하여 주파수 효율을 최대화하고, 다양한 약수를 가짐으로써 기본 신호 할당 단위 내에서도 자원을 분산적으로 할당하기에 유리하도록 하는 측면을 고려하여 선택한 것이다. 각각의 관점에 대해서는 이하에서 좀더 구체적으로 설명한다.
상술한 서브캐리어 개수 12 및 18개 중 본 발명의 바람직한 일 실시형태에서는 기본 신호 할당 단위의 주파수 영역 단위가 18 서브캐리어로 설정되는 것을 제안한다. 즉, 본 실시형태에 있어서 기본 신호 할당 단위는 18개의 서브캐리어와 6개의 OFDM 심볼로 구성되는 것을 제안한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따른 기본 신호 할당 단위를 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이 본 실시형태에 따라 제안된 기본 신호 할당 구조 또는 기본 데이터 할당 단위는 데이터/신호 할당의 가장 작은 기본 구조로서 기능할 수 있으며, 스케줄링의 데이터/제어 정보 할당 및 자원 블록 채널화(resource block channelization) 등을 수행할 경우의 가장 기본 단위로 적용될 수 있다. 스케줄링(즉, 제어 정보가 적용되는 범위)은 본 실시형태에서 제안하는 기본 데이터 할당 단위마다 수행될 수도 있으며, 또는 그의 배수 단위로 수행될 수도 있다.
도 4에 도시된 바와 같은 본 실시형태에 따른 기본 신호 할당 단위의 경우 하나의 기본 신호 할당 단위 안에 총 108개의 서브캐리어가 존재하게 되고, 이들 중 일부는 데이터 서브 캐리어로서, 다른 일부는 파일럿 서브 캐리어로서, 또 다른 일부는 제어 신호 영역으로서 이용될 수 있다.
한편, 본 실시형태에 따라 18개의 서브캐리어를 기본 신호 할당 단위의 주파수 영역 단위로서 이용하는 경우, 종래 IEEE 802.16e 시스템에서의 서브캐리어 간격 10.9375 kHz 가정하에 기본 신호 할당 단위의 주파수 영역 단위가 약 200 kHz가 되어 대역-스케줄링에 적합한 크기를 가질 수 있다. 또한, 2, 3, 6, 9와 같은 많은 약수를 포함함으로써, 기본 신호 할당 단위를 분산하여 할당하는 경우에도 보다 용이하게 스케줄링을 수행하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시형태에서와 같이 기본 신호 할당 단위의 시간 영역 단위를 6개의 OFDM 심볼로 규정함으로써, 새로운 시스템(예를 들어, IEEE 802.16m)의 서브 프레임이 6 OFDM 심볼로 구성되고, 전송 프레임이 서브프레임 단위로 나누어질 경우, 1차원 적인 자원 할당이 가능하게 하며 오버헤드를 효율적으로 감소시킬 수 있다. 한편, 본 실시형태에 따라 도 4에서는 기본 신호 할당 단위의 시간 영역 단위를 1 서브프레임에 해당하는 6 OFDM 심볼로 구성되는 경우를 도시하고 있으나, 본 실시형태에서 시간 영역 단위는 서브프레임의 단위와 동일하기만 하면, 6 OFDM 심볼이 아닌 경우를 포함함은 당업자에게 자명하다.
상술한 바와 같은 기본 자원 할당 단위를 이용한 신호 전송 방법에 대해 간단히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 전송할 정보 비트들(Information bits)을 상술한 바와 같은 기본 신호 할당 단위 또는 기본 자원 블록 단위로 분할하는 과정(segmentation)이 필요하다. 이때 정보 비트열의 분할은 기존 IEEE 802.16e 시스템의 슬롯 크기에 맞추어 분할하는 것에 비해 좀더 큰 단위(예를 들어, 18 서브캐리어 * 6 OFDM 심볼)로 분할할 수 있다. 이와 같이 정보 비트의 분할이 이루어진 경우, 분할된 정보 비트들을 해당 기본 신호 할당 단위에 매핑하여 전송할 수 있다. 이때 기본 신호 할당 단위로 매핑되어 전송되는 신호에는 데이터뿐만 아니라 제어 정보, 파일럿 등이 포함될 수 있으며, 종래 IEEE 802.16e 시스템에 비해 할당 및 매핑 단위를 크게 설정함으로써 시그널링 오버헤드를 감소시키고, 파일럿 패턴 등을 좀더 효율적으로 규정할 수 있다. 또한, 이때의 기본 자원 할당 단위는 분산/AMC 등의 퍼뮤테이션 방법에 관계없이 통일적으로 적용될 수 있으며, 이에 따라 새로운 시스템(예를 들어, IEEE 802.16m 시스템)에서 상술한 도 2의 우측에 도시된 바와 같이 특정 시간에 다양한 퍼뮤테이션 방법을 지원하도록 설계되는 경우에 적용되기 유리한 구조를 가지게 된다. 즉, 도 2의 우측에 도시된 바와 같은 구조에서 본 실시형태에 따른 기본 신호 할당 구조가 퍼뮤테이션 방법에 관계없이 단일화된 가장 작은 전송 단위로서 적용될 경우, 큰 유연성(flexibility)을 지니게 된다.
한편, 상술한 바와 같이 본 실시형태에 따라 제안된 기본 신호 할당 단위는 상기 신호 전송 방법과 같은 일반적인 방법 이외에, 기본 신호 할당 단위 내의 데이터 및 파일럿 서브캐리어 할당 방법을 설정함에 있어 기본을 이룰 수 있다. 이때 기본 신호 할당 단위 내 데이터 및 파일럿 서브캐리어 할당 방법은 구체적인 파일 럿 개수 및 제어 신호 할당 방법에 따라 각기 다르게 적용될 수 있다. 즉, 기본 신호 할당 구조는 18개의 서브캐리어와 6개의 OFDM 심볼 수로 이루어지고, 그 안의 데이터 및 파일럿 서브 캐리어의 수 또는 파일럿 패턴은 각기 다르게 적용될 수 있다.
따라서, 기본 신호 할당 구조 또는 데이터 할당 구조 안의 데이터 서브 캐리어의 수는 CTC(convolutional turbo codes) 모듈의 입력 크기에 맞게 (48 또는 96의 배수로) 설계될 수도 있고, 아닐 수도 있다(예를 들어, 레이트 매칭(Rate-matching) 모듈 사용 가능).
이하 표 1은 본 실시형태에 따라 제안된 기본 신호 할당 단위를 적용할 경우 사용할 수 있는 서브캐리어 구성에 대한 한 예를 나타낸다.
2048 FFT 크기 1024 FFT 크기 512 FFT 크기
이용되는 서브캐리어의 수 (Number of used subcarriers) 1729 (DC 포함) 865 433
좌/우측 보호 서브캐리어 (Left/Right guard subcarriers) 160/159 80/79 40/39
서브캐리어 개수 (자원 블록) (Number of subchannels (Resource blocks)) 96 48 24
한편, 이하 표 2는 본 발명의 다른 일 실시형태에 따라 기본 신호 할당 단위의 주파수 영역 단위를 12 서브캐리어로 설정하는 경우 사용할 수 있는 서브캐리어 구성을 나타낸 예이다.
2048 FFT 크기 1024 FFT 크기 512 FFT 크기
이용되는 서브캐리어의 수 (Number of used subcarriers) 1729 (DC 포함) 865 433
좌/우측 보호 서브캐리어 (Left/Right guard subcarriers) 160/159 80/79 40/39
서브캐리어 개수 (자원 블록) (Number of subchannels (Resource blocks)) 144 72 36
한편, 이하에서는 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따른 18 서브캐리어 * 6 OFDM 심볼로 구성되는 기본 신호 할당 단위를 이용하는 경우와 다른 실시형태에 따라 기본 신호 할당 단위를 구성하는 경우를 효과적인 측면에서 비교하여 설명한다.
먼저, 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따라 기본 신호 할당 단위를 18 서브캐리어 * 6 OFDM 심볼로 구성하는 경우의 효과를 정리하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 대역 스케줄링에 적합한 주파수 서브캐리어 크기(18 서브캐리어)를 기본 신호 할당 단위의 주파수 단위로 적용함으로 인해 자원 할당 시 시그날링 오버헤드는 최소화시켜 주는 동시에 최적의 대역 스케줄링 성능을 낼 수 있다. 예를 들어, 기본 신호 할당 단위의 OFDM 심볼 수를 6으로 고정시켰을 경우, 주파수 영역 단위를 12 서브캐리어 크기로 설정하는 실시형태와 비교하였을 때의 실험 결과는 다음과 같다.
시스템 환경 ( SubC , OFDM Symb ) 사용되는 서브캐리어 수 (1024 FFT ) 정규화된 평균 섹터 공간 효율성 ( Normalized average sector spectral efficiency )
참조 시스템(Reference system) 802.16e AMC 864 (DC exclusive) 1
RB (12,6) AMC 864 1.057 (compared to reference system)
RB (18,6) AMC 864 1.058 (compared to reference system)
시스템 환경 ( SubC , OFDM Symb ), S d : RB division 사용되는 서브캐리어 수 (1024 FFT ) (사용되는 서브캐리어 개수를 고려한) 정규화된 평균 섹터 공간 효율성 ( Normalized average sector spectral efficiency ( Considering on the amount of used subcarriers ))
참조 시스템(Reference system) 802.16e PUSC (SubC.-level distributed) 840 (DC exclusive) 1
RB (12,6) block-based distributed (S d =2) 840 1.034 (compared to reference system)
RB (18,6) block-based distributed (S d =2) 810 1.064 (compared to reference system)
상기 표 3에서 RB (12,6) AMC는 본 발명의 일 실시형태에 따라 기본 신호 할당 단위를 12 서브캐리어 * 6 OFDM 심볼로 구성하고, AMC 모드를 이용하는 경우를 나타내며, RB (18,6) AMC는 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따라 기본 신호 할당 단위를 18 서브캐리어 * 6 OFDM 심볼로 구성하고 AMC 모드를 이용하는 경우를 나타낸다. 또한, 상기 표 4에서 "RB (12,6) block-based distributed (S d =2)"는 본 발명의 일 실시형태에 따라 기본 신호 할당 단위를 12 서브캐리어 * 6 OFDM 심볼로 구성하고, 자원 블록을 2로 나눈 블록 기반 분산 모드를 이용하는 경우를 나타내며, "RB (18,6) block-based distributed (S d =2)"는 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따라 기본 신호 할당 단위를 18 서브캐리어 * 6 OFDM 심볼로 구성하고 자원 블록을 2로 나눈 블록 기반 분산 모드를 이용하는 경우를 나타낸다.
이를 바탕으로 살펴보면, 18 서브캐리어 크기를 이용하는 실시형태가 12 서브캐리어 크기를 이용하는 실시형태보다 전체 주파수 대역에서 기본 자원 블록의 수가 적으므로 자원 할당 시그날링 오버헤드는 더 적게 요구되는 장점을 가지는 반면, 상기 표 3의 결과를 통해 대역 AMC(band-AMC) 성능은 거의 동일하게 유지되는 것을 확인할 수 있다.
더 나아가 표 4의 결과를 통해 알 수 있는 바와 같이 18 서브캐리어 크기를 이용하는 실시형태의 경우가 분산 퍼뮤테이션 모드를 적용시켰을 경우, 더 뛰어난 성능을 보여준다.
한편, 18 서브캐리어 크기 이상의 서브캐리어 수를 가정할 수도 있으나, 이 경우 AMC 모드 성능은 18 서브캐리어를 이용하는 경우에 비해 더 떨어지게 된다. 아울러, 12 서브캐리어 크기보다 더 작은 서브캐리어 크기를 이용하는 경우를 가정할 수도 있으나, 이 경우 자원 할당을 위한 시그널링 오버헤드가 증가하는 단점을 가지게 된다.
또한 많은 수의 약수를 가져야 유리한 점까지 감안하였을 시 상술한 본 발명의 바람직한 실시형태에 따라 제안된 18 서브캐리어를 이용하는 경우의 구조가 가장 바람직할 수 있다.
상기 표 3 및 표 4의 실험 환경은 현재 IEEE 802.16m 표준화 회의에서 논의되고 있는 시스템 환경에 맞추어서 시스템 레벨 시뮬레이션을 수행한 결과이며. 이는 참고로 아래 표 5에 나타내었다. 또한 기존의 IEEE 802.16e 시스템과 비교하여 파일럿 오버헤드를 5.56%까지 줄였을 경우에는 본 실시형태에 따른 기본 신호 할당 단위를 이용함에 따라 더 향상된 성능을 보여줄 수 있다.
주제 설명 기본 시스템 가정 제안된 특정 가정들 (제안자에 의해 증명될 사안들)
Basic modulation Modulation schemes for data and control QPSK, 16QAM, 64QAM Same
Duplexing scheme TDD, HD-FDD or FD-FDD TDD Same
Subchannelization Subcarrier permutation PUSC PUSC/Block-based distributed permutation (S d =2) / AMC
Resource Allocation Granularity Smallest unit of resource allocation PUSC: Non-STC: 1 slot, STC: 2 slots (1 slot = 1 subchannel x 2 OFDMA symbols) PUSC: 1 slot 1 slot = 1 subchannel x 2 OFDM symbols Reference AMC: 1 slot 1 slot = 1 subchannel x 3 OFDM symbols Other all the RB structures : 1 slot 1 slot = 1 subchannel x 6 OFDM symbols
Downlink Pilot Structure Pilot structure, density etc. Specific to PUSC subchannelization scheme Specific to PUSC subchannelization scheme / reference AMC Other all the RB structures : Common to AMC/Distributed subchannelization scheme
Multi-antenna Transmission Format Multi-antenna configuration and transmission scheme MIMO 2x2 (Adaptive MIMO Switching Matrix A & Matrix B) Beamforming (2x2) SIMO (1x2)
Receiver Structure MMSE/ML/MRC/ Interference Cancellation MMSE (Matrix B data zone) MRC (MAP, Matrix A data zone) MMSE
Data Channel Coding Channel coding schemes Convolutional Turbo Coding (CTC) Same
Control Channel Coding Channel coding schemes and block sizes Convolutional Turbo Coding (CTC), Convolutional Coding (CC) for FCH only N/A
Scheduling Demonstrate performance / fairness criteria in accordance to traffic mix Proportional fairness for full buffer data only, 10 active users per sector, fixed control overhead of 6 symbols, 22 symbols for data, 5 partitions of 66 slots each, latency timescale 1.5s 18 symbols for data, 5 partitions for distributed mode and 6 partitions for AMC mode Others same
Link Adaptation Modulation and Coding Schemes (MCS), CQI feedback delay / error QPSK(1/2) with repetition 1/2/4/6, QPSK(3/4), 16QAM(1/2), 16QAM(3/4), 64QAM(1/2), 64QAM(2/3), 64QAM(3/4) 64QAM(5/6), CQI feedback delay of 3 frames / CQI feedback error [ TBD ] QPSK(1/2) with repetition 1/2/4/6, QPSK(3/4), 16QAM(1/2), 16QAM(3/4), 64QAM(2/3), 64QAM(3/4) 64QAM(5/6), No CQI feedback error Others same
Link to System Mapping EESM/MI MI (RBIR) ** MMIB
HARQ Chase combining/ incremental redundancy, synchronous/asynchronous, adaptive/non-adaptive ACK/NACK delay, Maximum number of retransmissions, retransmission delay Chase combining asynchronous, non-adaptive, 1 frame ACK/NACK delay, ACK/NACK error, maximum 4 HARQ retransmissions, minimum retransmission delay 2 frames*** No ACK/NACK error Others same
Power Control Subcarrier power allocation Equal power per subcarrier Same
Interference Model Co-channel interference model, fading model for interferers, number of major interferers, threshold, receiver interference awareness Average interference on used tones in PHY abstraction (refer to section 4.4.8) Frequency selective interference modeling
Frequency Reuse Frequency reuse pattern 3 Sectors with frequency reuse of 1 **** Same
Control Signaling Message/signaling format, overheads Compressed MAP with sub-maps N/A
한편, 이하에서는 상술한 18 서브캐리어 * 6 OFDM 심볼 단위 이외에 본 발명의 다른 실시형태들에 따른 기본 신호 할당 단위에 대해 설명한다.
먼저, 본 발명의 또 다른 일 실시형태에서는 18 서브캐리어 크기 * 12 OFDM 심볼 크기를 가지는 기본 신호 할당 단위를 이용하는 것을 제안한다.
상향링크 전송 프레임/서브프레임의 경우 여러 가지 이유들로 하향링크 전송 보다 더 긴 서브프레임(혹은 서브프레임의 집합)이 정의되어야 할 때가 있다. 이 경우 본 실시형태에서는 기본 신호 할당 구조의 OFDM 심볼 수를 6의 배수인 12로 정의하는 것을 제안한다. 본 실시 예를 적용하면 데이터(또는, 제어 신호)를 전송하고 스케줄링하는 가장 작은 신호 할당 단위는 18 서브캐리어 * 12 OFDM 심볼의 구조를 가지게 된다. 하나의 기본 신호 할당 구조는 총 216개의 서브 캐리어로 이루어지고, 그 안에서 데이터 서브캐리어, 파일럿 서브캐리어 및 제어 채널용 서브캐리어로 나뉘어 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 일 실시형태에서는 12 서브캐리어 * 12 OFDM 심볼로 구성되는 기본 신호 할당 단위를 이용하는 것을 제안한다.
상술한 바와 같이 상향링크 전송 프레임/서브프레임의 경우 여러 가지 이유들로 하향링크 전송 보다 더 긴 서브프레임(혹은 서브프레임의 집합)이 정의되어야 할 경우가 있으며, 이에 따라 기본 신호 할당 구조의 OFDM 심볼 수를 12로 정의하고, 주파수 영역 단위로서 12 서브캐리어를 이용할 수 있다.
이와 같은 실시형태에 따를 경우 하나의 기본 신호 할당 단위는 총 144개의 서브캐리어로 이루어지고, 그 안에서 데이터 서브캐리어, 파일럿 서브캐리어 및 제어 채널용 서브캐리어로 나뉘어 사용될 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
상술한 본 발명의 각 실시형태에 따른 기본 신호 할당 단위 및 이를 이용한 신호 전송 방법은 기존 IEEE 802.16e 시스템을 개선한 IEEE 802.16m 시스템에 적용되기에 적합한 구조를 가진다. 다만, 상기 IEEE 802.16m 시스템 이외에도 기존의 다양한 무선통신 시스템을 개선하기 위한 다양한 시스템에서 동일한 원리에 의해 적용될 수 있다.
도 1은 기존 IEEE 802.16e 시스템의 OFDMA에서 2차원 자원 할당 개념을 도시한 도면이다.
도 2는 각 퍼뮤테이션 방법을 지원하는 자원 영역이 시간축 상에서 분리되어 있는 경우(좌측)와 각 퍼뮤테이션 방법을 지원하는 자원 영역이 특정 시간에 공존하는 경우(우측)를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 3은 기본 신호 할당 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따른 기본 신호 할당 단위를 도시한 도면이다.

Claims (6)

  1. 미리 결정된 서브 캐리어 간격(subcarrier spacing)에 특정 개수를 곱하여, 상기 곱한 결과 값이 시스템 대역폭의 약수와 소정 임계치 미만의 차이를 가지도록 하는 하나 이상의 상기 특정 개수들을 후보 주파수 영역 신호 할당 단위로서 선택하는 단계; 및
    선택된 상기 후보 주파수 영역 신호 할당 단위들 중 시그널링 오버헤드(signaling overhead), 상관 대역폭(coherent bandwidth)의 크기 및 약수의 개수 중 하나 이상을 고려하여 기본 주파수 영역 신호 할당 단위를 설정하는 단계를 포함하는, 기본 주파수 영역 신호 할당 단위 설정 방법.
  2. 정보 비트들을 기본 자원 블록 단위로 분할하는 단계;
    상기 기본 자원 블록 단위로 분할된 정보 비트들 각각을 상기 기본 자원 블록에 매핑하는 단계; 및
    상기 매핑된 정보 비트들을 전송 신호로서 전송하는 단계를 포함하며,
    상기 기본 자원 블록 단위는,
    미리 결정된 서브 캐리어 간격(subcarrier spacing)에 특정 개수를 곱하여, 상기 곱한 결과 값이 시스템 대역폭의 약수와 소정 임계치 미만의 차이를 가지도록하는 상기 특정 개수들 중 시그널링 오버헤드(signaling overhead), 상관 대역폭(coherent bandwidth)의 크기 및 약수의 개수 중 하나 이상을 고려하여 설정된 기본 주파수 영역 신호 할당 단위, 및 서브프레임 단위의 배수에 해당하는 OFDM 심볼 수로 구성된 기본 시간 영역 신호 할당 단위로 구성되는 것을 특징으로 하는 신호 전송 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 서브 캐리어 간격은 10.9375kHz이며,
    상기 시스템 대역폭은 5 MHz, 10 MHz 및 20 MHz 중 어느 하나인, 신호 전송 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 기본 주파수 영역 신호 할당 단위는 18 서브캐리어인, 신호 전송 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 서브프레임 단위의 배수에 해당하는 OFDM 심볼 수는 6 또는 12인, 신호 전송 방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 기본 주파수 영역 신호 할당 단위는 12 서브캐리어이며,
    상기 서브프레임 단위의 배수에 해당하는 OFDM 심볼 수는 12인, 신호 전송 방법.
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