KR20090090970A - 서브 프레임 구조에서의 데이터 할당을 위한 제어 채널전송 방법 및 제어 채널 디코딩 방법 - Google Patents

Abstract

서브 프레임 구조에서의 데이터 할당을 위한 제어 채널 전송 방법 및 제어 채널 디코딩 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어 채널 전송 방법은 하향링크 서브 프레임의 시간 축 상에서 파일럿 패턴들의 위치 사이에, 상기 하향링크 서브 프레임의 데이터 할당 정보를 포함하는 제어 채널을 배치하고, 상기 제어 채널을 수신단에 전송하는 과정을 포함한다. 본 발명의 실시 예들에 의하면, 서브 프레임 구조에서 파일럿 패턴들의 위치 사이에 제어 채널을 배치함으로써, 수신단의 제어 채널의 채널 추정 성능 및 디코딩 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

제어 채널, 파일럿 패턴, 부스팅, 마이크로 슬립, IEEE 802.16m

Description

서브 프레임 구조에서의 데이터 할당을 위한 제어 채널 전송 방법 및 제어 채널 디코딩 방법{Method of transmitting and decoding control channel for data allocation in subframe structure}

본 발명은 서브 프레임 구조에서의 데이터 할당을 위한 제어 채널에 관한 것으로, 제어 채널의 채널 추정 성능을 높이는 제어 채널 전송 방법 및 제어 채널 디코딩 방법에 관한 것이다.

도 1은 IEEE 802.16e의 프레임 구조의 일 예를 도시한 것이다.

광대역 무선 접속 시스템에서 사용되는 프레임은 하향링크 서브프레임과 상향링크 서브프레임으로 구분되고, 프리엠블, FCH, DL-MAP, UP-MAP, 하향링크 버스트(DL Burst) 및 상향링크 버스트(UL Burst) 등으로 구성된다. 구체적으로, 프리엠블은 매 프레임의 처음 심볼에 위치하는 특정 시퀀스 데이터로서, 이동국(MS)이 기지국(BS)에 동기를 맞추거나 채널 추정을 위해 사용된다. 또한, FCH는 DL-MAP에 관련된 채널 할당 정보 및 채널 부호 정보를 제공하는데 이용된다. 또한, DL-MAP/UL-MAP은 하향/상향링크에서 채널 자원 할당을 이동국에게 알려주는 MAC 메시지이며, DL/UL 버스트는 한 이동국에게 전송 또는 수신하는 데이터의 단위이다. 버스트의 크기와 위치는 DL/UL-MAP 메시지에서 알려줄 수 있다. 아울러, DCD 메시지 및 UCD 메시지는 기지국의 UL/DL 채널 파라미터를 포함하는 MAC 관리 메시지로서, 기지국으로부터 방송형태로 일정한 주기를 가지고 이동국들에게 전송될 수 있다. 한편, 기지국은 단말들에게 상술한 프레임 중 맵(DL-MAP/UL-MAP)을 사용하여 각 단말들에게 할당된 자원의 영역을 알려줄 수 있다.

도 1에서 보는 바와 같이 DL 버스트에 대한 할당 정보를 포함하고 있는 제어 채널 즉, DL-MAP의 위치는 DL 버스트보다 시간 축 상에서 선행한다.

도 2a 및 도 2b는 IEEE 802.16m의 프레임 구조에서 종래의 제어 채널의 위치를 도시한 것이다.

종래에는 데이터 할당을 위한 제어 채널의 위치가 항상 데이터 버스트보다 선행한다. 도 2a에서와 같이, 제어 채널은 하향링크 서브 프레임의 맨 앞에 위치해서 하향링크 버스트들이 어떤 단말에게 할당되었는지 알려준다.

도 3은 도 2a의 제어 채널의 구체적인 위치를 예시한 것이다.

도 3은 하나의 하향링크 서브 프레임의 기본 단위를 나타낸 것으로, 2개의 전송 안테나를 이용한 MIMO를 가정한다. P1 블록은 제1 안테나의 파일럿, P2 블록은 제2 안테나의 파일럿을 나타낸다.

채널 추정에는 도 3과 같이, 여러 개의 파일럿이 이용될 수 있는데, 특히, 제어 채널은 대부분의 단말이 읽어야 하는 정보가 포함되므로 채널 추정 성능을 높일 필요가 있다.

도 4a 및 도 4b는 도 3의 서브 프레임 구조에서 채널 추정을 하는 과정을 도 시한 것이다.

도 4a에서와 같이, 일반적으로, 제어 채널의 채널을 추정하기 위해서 이전 서브 프레임의 파일럿 패턴과 제어 채널 이후의 파일럿 패턴을 이용한다.

그러나, TDD 구조에서의 첫 번째 서브 프레임의 경우, 이전 서브 프레임이 존재하지 않기 때문에 위와 같은 채널 추정방법을 사용할 수 없다. 도 4b와 같이, 제어 채널에서 멀리 떨어진 파일럿을 이용하는 경우, 채널 추정 성능이 저하될 수밖에 없다.

본 발명이 이루고자 하는 첫 번째 기술적 과제는 파일럿 패턴의 위치를 고려하여 제어 채널을 배치함으로써, 제어 채널에 대한 채널 추정 성능을 향상시킬 수 있는 제어 채널 전송 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 두 번째 기술적 과제는 상기의 제어 채널 전송 방법에 따라 전송된 제어 채널을 채널 추정하고 디코딩하는 제어 채널 디코딩 방법을 제공하는 데 있다.

상기의 첫 번째 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어 채널 전송 방법은 하향링크 서브 프레임의 시간 축 상에서 파일럿 패턴들의 위치 사이에, 상기 하향링크 서브 프레임의 데이터 할당 정보를 포함하는 제어 채널을 배치하고, 상기 제어 채널을 수신단에 전송하는 과정을 포함한다.

바람직하게는, 상기 파일럿 패턴들은 MIMO 방식을 위한 2개 이상의 전송 안테나별 파일럿 패턴을 포함한다. 여기서, 상기 전송 안테나별 파일럿 패턴은 적어도 일부가 상기 제어 채널을 중심으로 어느 한쪽에 편재될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제어 채널을 배치하는 과정에서, 상기 제어 채널을 1개의 심볼 내에 배치할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제어 채널을 배치하는 과정에서, 상기 파일럿 패턴들 중 적어도 일부와 동일한 심볼에 추가 제어 채널을 배치할 수 있다. 이 경우, 상기 파 일럿 패턴들이 배치된 심볼들 중 파일럿 밀도가 가장 낮은 심볼에 추가 제어 채널을 배치할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제어 채널을 배치하는 과정에서, 상기 파일럿 패턴들의 시간 축 위치 사이의 심볼에 추가 제어 채널을 배치할 수 있다. 특히, 상기 추가 제어 채널은 상기 제어 채널이 매핑되는 심볼과 다른 심볼에 배치할 수 있다.

상기의 두 번째 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어 채널 디코딩 방법은 하향링크 서브 프레임의 시간 축 상에서 제어 채널의 양측에 위치한 파일럿 패턴들을 이용하여 채널을 추정하고, 상기 추정된 채널에 기반하여 상기 하향링크 서브 프레임의 데이터 할당 정보를 포함하는 제어 채널을 디코딩하는 과정을 포함한다.

바람직하게는, 상기 제어 채널을 디코딩하는 과정에서, 상기 파일럿 패턴들의 시간 축 위치 사이의 심볼에 위치한 추가 제어 채널을 디코딩할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제어 채널을 디코딩하는 과정에서, 상기 파일럿 패턴들 중 적어도 일부와 동일한 심볼에 위치한 추가 제어 채널을 디코딩할 수 있다.

본 발명의 실시 예들에 의하면, 서브 프레임 구조에서 파일럿 패턴들의 위치 사이에 제어 채널을 배치함으로써, 수신단의 제어 채널의 채널 추정 성능 및 디코딩 성능을 향상시킬 수 있으며, 이전 서브 프레임이 존재하지 않는 첫 번째 서브 프레임의 경우에도 채널 추정 성능이 저하되지 않는다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기로 한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시 예에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 실시 예들에서는 제어 채널을 서브 프레임의 중간, 즉 파일럿과 파일럿의 사이에 위치시킨다.

도 5 및 도 6a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 서브 프레임 구조의 일 예를 도시한 것이다.

제어 채널은 하향링크 서브 프레임의 시간 축 상에서 파일럿 패턴들의 위치 사이에 배치될 수 있다. 제어 채널은 하향링크 서브 프레임의 데이터 할당 정보를 포함하지만, 제어 채널이 데이터 채널의 뒤에 위치하여도 지장이 없다. 즉, 단말은 서브 프레임 단위로 디코딩하거나 버퍼링 등을 이용할 수 있기 때문이다. 제어 채널은 1개의 심볼 내에 배치될 수 있다. 제어 채널은 특정한 심볼에 한정하여 배치될 필요는 없다.

도 6b는 도 6a의 서브 프레임 구조에서 채널 추정을 하는 과정을 도시한 것이다.

단말에서는 하향링크 서브 프레임의 시간 축 상에서 제어 채널의 양측에 위치한 파일럿 패턴들을 이용하여 채널을 추정한다. 제어 채널에 대한 채널 추정 성능이 우수할수록 제어 채널의 디코딩 성능이 향상된다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 서브 프레임 구조의 다른 예를 도시한 것이다.

제어 채널이 서브 프레임의 시작 심볼에 위치하지 않으므로, 도 7 및 도 8과 같이, 파일럿 패턴이 시작 심볼 위치에 배치될 수 있다. 제어 채널은 1개의 심볼 내에 배치될 수 있다. 제어 채널은 특정한 심볼에 한정하여 배치될 필요는 없다.

도 9 내지 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 서브 프레임 구조의 일 예를 도시한 것이다.

일반적으로 제어 채널에는 전송 다이버시티 타입의 MIMO 방식이 사용된다. 전송 다이버시티 방식으로는 STBC, SFBC, FSTD, TSTD 등이 있다. 2개의 안테나(two antenna)의 전송 다이버시티 기법과 4개의 안테나(four antenna)의 전송 다이버시티 기법의 성능 차이는 크지 않다. 4개의 전송 안테나를 이용하는 MIMO의 경우, 전송 안테나별 파일럿 패턴(P1-P4)이 서브 프레임에 포함될 수 있다.

도 9 내지 11에서는 제어 채널은 파일럿 패턴들(P1-P4)의 사이에 배치된다.

시스템에서 2개의 전송 안테나(two antenna base station)를 이용하는 기지국이 먼저 디플로이(deploy)된 후, 4개의 전송 안테나를 이용하는 기지국(four antenna base station)이 나중에 디플로이되고, 제어 채널로 2개의 안테나 전송 다이버시티 기법 또는 4개의 안테나 전송 다이버시티 기법이 도입된다면, 단말이 제어 채널에 사용된 전송 다이버시티 기법을 미리 확인할 필요가 있다. 이에 따라, 오버헤드가 증가하거나 두 가지 전송 다이버시티 기법을 가정하고 블라인드(blind) 방식으로 디코딩해야 하는 등 전체적인 시스템 복잡도가 높아질 수 있다.

도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 서브 프레임 구조의 다른 예를 도시한 것이다.

도 12는 기지국에 4개의 안테나를 사용했을 때, 단말의 버퍼링 등을 최소화하기 위한 구조를 나타낸 것이다. 여기서, 전송 안테나별 파일럿 패턴은 제3 안테나 및 제4 안테나의 파일럿 패턴(P3, P4)은 제어 채널을 중심으로 오른 쪽에 편재된다. 특히, 이 구조는 제어 채널의 디코딩에 제3 안테나 및 제4 안테나의 파일럿 패턴(P3, P4)이 필요하지 않은 경우에 유용할 수 있다.

제어 채널은 서브 프레임의 일부 또는 전체 OFDM 심볼을 사용할 수 있다.

제어 채널의 용량이 1개의 OFDM 심볼로 부족한 경우가 생길 수 있다. 이 경우, 1개 이상의 제어 채널 용도의 OFDM 심볼이 필요하다. 이때, 추가적인 제어 채널은 데이터 버스트를 이용하여 전송될 수도 있고, 별도의 제어 채널로서 추가될 수 있다.

도 13 내지 15는 서브 프레임에 별도의 제어 채널을 추가하는 경우로서, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 서브 프레임 구조의 일 예를 도시한 것이다.

추가 제어 채널은 서브 프레임의 파일럿 패턴들의 시간 축 위치 사이에 배치된다. 여기서, 추가 제어 채널은 제어 채널이 매핑되는 심볼과 다른 심볼에 배치될 수 있다. 추가 제어 채널은 데이터 할당 정보 이외에 IEEE 802.16m을 위한 추가적인 정보를 포함할 수 있다.

도 13 및 도 14와 같이, 제어 채널과 추가 제어 채널, 파일럿 패턴들이 시간 축에서 대칭이 되도록 배치할 수 있다. 여기서, 제어 채널과 추가 제어 채널은 시간의 선후가 뒤바뀌어도 무방하다. 한편, 도 15와 같이, 파일럿 패턴이 서브 프레임의 시작 심볼에 위치할 수 있다.

도 13 내지 15의 구조는 파일럿 부스팅(boosting)을 용이하게 하거나 추가 제어 채널의 용량이 클 필요가 있는 경우에 유용할 수 있다.

도 16 내지 23은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 서브 프레임 구조의 다른 예를 도시한 것이다.

도 16 및 도 17은 각각 도 13 및 도 14의 구조에, 제3 안테나용 파일럿(P3) 및 제4 안테나용 파일럿(P4)이 추가된 형태이다. 추가된 파일럿 패턴들(P3, P4)의 일부가 추가 제어 채널의 심볼 위치와 겹치게 되므로, 추가 제어 채널은 추가된 파일럿 패턴들(P3, P4)이 겹치지 않는 나머지 영역에만 배치된다. 추가 제어 채널은 파일럿 패턴들이 배치된 심볼들 중 파일럿 밀도가 가장 낮은 심볼에 배치될 수 있다.

도 18은 도 15의 구조에, 제3 안테나용 파일럿(P3) 및 제4 안테나용 파일럿(P4)이 추가된 형태이다. 추가 제어 채널은 추가된 파일럿 패턴들(P3, P4)가 겹치지 않는 나머지 영역에만 배치된다. 본래의 제어 채널을 중심으로 양쪽에 동일한 양의 파일럿 패턴이 배치된다.

도 16 내지 18은 파일럿의 밀도가 낮은 심볼에 추가 제어 채널을 위치시키는 경우이다.

도 19는 도 12의 구조에 추가 제어 채널이 더해진 형태이다. 추가 제어 채널은 추가된 파일럿 패턴들(P3, P4)가 겹치지 않는 나머지 영역에만 배치된다. 이 경우, 추가된 파일럿 패턴들(P3, P4)은 본래의 제어 채널을 중심으로 오른쪽에 편재된다. 도 19는 기지국에 4개의 안테나를 사용했을 때 단말의 버퍼링등을 최소화하 기 위한 구조를 나타낸 것이다. 특히, 이 구조는 제어 채널의 디코딩에 제3 안테나 및 제4 안테나의 파일럿 패턴(P3, P4)이 필요하지 않은 경우에 사용될 수 있다.

도 20 내지 23은 해당 서브 프레임에 단말 자신의 신호가 없어서 제어 채널만을 읽고, 나머지 심볼들은 디코딩을 하지 않는 마이크로 슬립(micro sleep)을 효율적으로 사용하기 위한 구조를 나타낸다. 도 20은 도 5의 구조에 추가 제어 채널이 더해진 형태이고, 도 21은 도 7의 구조에 추가 제어 채널이 더해진 형태이다. 한편, 도 22는 도 9의 구조에 추가 제어 채널이 더해진 형태이고, 도 23은 도 12의 구조에 추가 제어 채널이 더해진 형태이다. 추가 제어 채널은 데이터 할당 정보 이외에 IEEE 802.16m을 위한 추가적인 정보를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예들에서는 제어 채널의 위치를 각 서브 프레임의 처음에 위치시키지 않고, 서브 프레임의 중간에 위치시켜서 채널 추정 성능을 높일 수 있다.

도 24는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어 채널 성능을 종래의 제어 채널 성능과 비교한 그래프이다.

도 24에서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 서브 프레임 구조(Proposed)를 이용하는 경우는 종래의 서브 프레임 구조(Previous)를 이용하는 경우보다 더 낮은 BLER 값을 나타낸다. 본 발명에 의하면 채널 추정 성능이 향상됨을 알 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시 예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그리고, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정 한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

본 발명은 제어 채널의 채널 추정 성능을 높이는 제어 채널 전송 방법 및 제어 채널 디코딩 방법에 관한 것으로, IEEE 802.16e, IEEE 802.16m 등의 시스템에서 기지국, 단말 등의 장치에 적용될 수 있다.

도 1은 IEEE 802.16e의 프레임 구조의 일 예를 도시한 것이다.

도 2a 및 도 2b는 IEEE 802.16m의 프레임 구조에서 종래의 제어 채널의 위치를 도시한 것이다.

도 3은 도 2a의 제어 채널의 구체적인 위치를 예시한 것이다.

도 4a 및 도 4b는 도 3의 서브 프레임 구조에서 채널 추정을 하는 과정을 도시한 것이다.

도 5 및 도 6a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 서브 프레임 구조의 일 예를 도시한 것이다.

도 6b는 도 6a의 서브 프레임 구조에서 채널 추정을 하는 과정을 도시한 것이다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 서브 프레임 구조의 다른 예를 도시한 것이다.

도 9 내지 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 서브 프레임 구조의 일 예를 도시한 것이다.

도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 서브 프레임 구조의 다른 예를 도시한 것이다.

도 13 내지 15는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 서브 프레임 구조의 일 예를 도시한 것이다.

도 16 내지 23은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 서브 프레임 구조의 다 른 예를 도시한 것이다.

도 24는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어 채널 성능을 종래의 제어 채널 성능과 비교한 그래프이다.

Claims (8)

1. 파일럿 패턴에 의해 채널 추정되는 제어 채널의 전송 방법에 있어서,

   하향링크 서브 프레임의 시간 축 상에서 파일럿 패턴들의 위치 사이에, 상기 하향링크 서브 프레임의 데이터 할당 정보를 포함하는 제어 채널을 배치하는 단계; 및

   상기 제어 채널을 수신단에 전송하는 단계를 포함하는, 제어 채널 전송 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어 채널을 배치하는 단계는,

   상기 파일럿 패턴들의 위치 사이의 심볼에 추가 제어 채널을 배치하는 단계를 포함하는, 제어 채널 전송 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제어 채널을 배치하는 단계는,

   상기 파일럿 패턴들 중 적어도 일부와 동일한 심볼에 추가 제어 채널을 배치하는 단계를 포함하는, 제어 채널 전송 방법.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 추가 제어 채널을 배치하는 단계는,

   상기 파일럿 패턴들이 배치된 심볼들 중 파일럿 밀도가 낮은 심볼에 추가 제어 채널을 배치하는 단계인 것을 특징으로 하는, 제어 채널 전송 방법.
5. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 파일럿 패턴들은, 제1 파일럿 패턴과 제2 파일럿 패턴을 포함하고,

   상기 제어 채널은 적어도 상기 제1 파일럿 패턴의 파일럿 위치들 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는, 제어 채널 전송 방법.
6. 파일럿 패턴을 이용하여 채널 추정하여 제어 채널을 디코딩하는 방법에 있어서,

   하향링크 서브 프레임의 시간 축 상에서 제어 채널의 양측에 위치한 파일럿 패턴들을 이용하여 채널을 추정하는 단계; 및

   상기 추정된 채널에 기반하여 상기 하향링크 서브 프레임의 데이터 할당 정보를 포함하는 제어 채널을 디코딩하는 단계

   를 포함하는, 제어 채널 디코딩 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 제어 채널을 디코딩하는 단계는,

   상기 파일럿 패턴들의 시간 축 위치 사이의 심볼에 위치한 추가 제어 채널을 디코딩하는 단계를 포함하는, 제어 채널 디코딩 방법.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 제어 채널을 디코딩하는 단계는,

   상기 파일럿 패턴들 중 적어도 일부와 동일한 심볼에 위치한 추가 제어 채널을 디코딩하는 단계를 포함하는, 제어 채널 디코딩 방법.

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