KR20100002066A - Ｓｃ-ｆｄｍａ 시스템에서 전송 다이버시티를 이용한 데이터 전송장치 및 방법 - Google Patents

Ｓｃ-ｆｄｍａ 시스템에서 전송 다이버시티를 이용한 데이터 전송장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

데이터 전송장치를 제공한다. 상기 장치는 정보비트를 채널코딩하고 성상맵핑하여 데이터 심벌을 생성하는 데이터 처리부, 상기 데이터 심벌에 대해 DFT(Discrete Fourier Transform)를 수행하고, 부반송파에 맵핑한 후 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 수행하여 SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access) 심벌을 생성하는 SC-FDMA 변조부, 및 상기 SC-FDMA 심벌을 전송하는 복수의 송신안테나를 포함한다. 상기 SC-FDMA 변조부는 상기 부반송파를 상기 복수의 송신안테나 각각에 분리할당한다. SC-FDMA 시스템에 FSTD 기법을 효율적으로 적용함으로써 PAPR이 줄어들고 단일-반송파 특성이 유지될 수 있다.

Description

ＳＣ-ＦＤＭＡ 시스템에서 전송 다이버시티를 이용한 데이터 전송장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DATA TRANSMISSION USING TRANSMIT DIVERSITY IN SC-FDMA SYSTEM}
본 발명은 무선통신에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 SC-FDMA 시스템에서 전송 다이버시티를 적용하여 데이터를 전송하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근들어 무선 데이터 서비스에 대한 폭발적인 수요의 증가가 있어왔다. 그리고 무선 음성 서비스에서 무선 데이터 서비스로의 진화는 무선 용량(wireless capacity)의 점진적인 증가를 요구하고 있다. 이러한 요구는 무선 서비스 사업자들과 무선장비 제조업자들로 하여금 무선 시스템의 데이터 전송률의 향상을 모색하도록 하며, 막대한 연구에 대한 동기를 부여한다.
무선채널(wireless channel)은 경로손실(path loss), 쉐도우잉(shadowing), 페이딩(fading), 잡음(noise), 한정된 대역폭(limited bandwidth), 단말의 전력한계, 다른 사용자간의 간섭과 같은 여러가지 문제를 겪는다. 이러한 한계는 무선 채널을 데이터의 빠른 흐름을 저해하는 좁은 파이프와 유사한 형태를 갖게 하며, 고속 데이터 전송을 제공하는 무선통신의 효율적인 대역폭의 설계를 어렵게 한다. 무 선 시스템의 설계에 있어서 또 다른 난점들(challenges)은 자원할당, 급변하는 물리채널과 관련한 이동성 문제들(mobility issues), 휴대가능성(portability), 및 안전성(security)과 프라이버시(privacy) 제공의 설계를 포함한다.
전송채널이 큰 페이딩(deep fading)을 겪을 때, 수신기는 전송되는 신호의 다른 버젼(version)이나 복사본(replica)이 별도로 전송되지 않는 경우 상기 전송되는 신호를 결정하기 어렵다. 이러한 별도의 다른 버젼이나 복사본에 해당하는 자원은 다이버시티(diversity)라 불리며, 무선채널에 걸쳐 신뢰성있는 전송에 기여하는 가장 중요한 요소 중 하나이다. 이러한 다이버시티를 이용하면 데이터 전송 용량 또는 데이터 전송 신뢰도를 극대화할 수 있는데, 다중 송신안테나 및 다중 수신 안테나로써 다이버시티를 구현하는 시스템을 다중입출력(Multiple Input Multiple Output; MIMO) 시스템이라 한다. MIMO 시스템을 다중안테나(Multiple antenna) 시스템이라고도 한다.
MIMO 시스템에서 다이버시티를 구현하기 위한 기법에는 SFBC(Space Frequency Block Code), STBC(Space Time Block Code), CDD(Cyclic Delay Diversity), FSTD(frequency switched transmit diversity), TSTD(time switched transmit diversity), PVS(Precoding Vector Switching), 공간 다중화(Spatial Multiplexing; SM), GCDD(Generalized Cyclic Delay Diversity), S-VAP(Selective Virtual Antenna Permutation) 등이 있다.
한편, 3세대 이후의 시스템에서 고려되는 있는 시스템 중 하나가 낮은 복잡도로 심벌간 간섭(inter-symbol interference) 효과를 감쇄시킬 수 있는 직교 주파 수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; OFDM) 시스템이다. OFDM은 직렬로 입력되는 데이터를 N개의 병렬 데이터로 변환하여, N개의 직교 부반송파(subcarrier)에 실어 전송한다. 부반송파는 주파수 차원에서 직교성을 유지한다. 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access; OFDMA)은 OFDM을 변조 방식으로 사용하는 시스템에 있어서 이용가능한 부반송파의 일부를 각 사용자에게 독립적으로 제공하여 다중 접속을 실현하는 다중 접속 방법을 말한다.
그런데, OFDM/OFDMA 시스템의 주된 문제점 중 하나는 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)이 매우 클 수 있다는 것이다. PAPR 문제는 전송 신호의 최대 진폭(peak amplitude)이 평균 진폭보다 매우 크게 나타나는 것으로, OFDM 심벌이 서로 다른 부반송파 상에서 N개의 정현파 신호(sinusoidal signal)의 중첩이라는 사실에 기인한다. PAPR은 특히 배터리의 용량과 관련되어 전력 소모에 민감한 단말에서 문제가 된다. 전력 소모를 줄이기 위해서는 PAPR을 낮추는 것이 필요하다.
PAPR을 낮추기 위해 제안되고 있는 시스템 중 하나가 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access; SC-FDMA)이다. SC-FDMA는 SC-FDE(Single Carrier-Frequency Division Equalization) 방식에 FDMA(Frequency Division Multiple Access)를 접목한 형태이다. SC-FDMA는 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform; DFT)을 이용하여 데이터를 시간 영역 및 주파수 영역에서 변조 및 복조한다는 점에서 OFDMA와 유사한 특성을 갖지만, 전송 신호의 PAPR이 낮아 전송 전력 절감에 유리하다. 특히 배터리 사용과 관련하여 전 송 전력에 민감한 단말에서 기지국으로 통신하는 상향링크에 유리하다고 할 수 있다. 단말이 기지국으로 데이터를 전송할 때, 중요한 점은 전송하는 데이터의 대역폭은 크지 않은 대신 파워를 집중할 수 있는 넓은 커버리지(coverage)이다. SC-FDMA 시스템은 신호의 변화량이 작도록 만들어 주어, 동일한 전력 증폭기(power amplifier)를 사용했을 때 다른 시스템보다 더 넓은 커버리지를 가진다.
한편, SC-FDMA 기법과 달리, clustered DFT-S-OFDM은 DFT 확산된 N 심볼열 중 M(<N) 심볼열은 연속된 부반송파에 할당(또는 맵핑)하고, 나머지 N-M 심볼열은 M 심볼열이 할당(또는 맵핑)된 부반송파에서 일정 간격 떨어진 연속된 부반송파에 할당(또는 맵핑)한다. clustered DFT-S-OFDM을 사용할 경우, 주파수 선택적 스케줄링(frequency selective scheduling)을 할 수 있는 장점이 있다.
그런데, 이러한 SC-FDMA 방식을 적용함에 있어서 주의해야할 것은 단일-반송파 특성(single-carrier property)를 만족시켜야 한다는 점이다. 무선통신 시스템은 SC-FDMA 방식 또는 clustered DFT-S-OFDM 방식을 이용함으로써 PAPR을 낮추는 전송 다이버시티(transmit diversity)를 제공할 수 있어야 한다. PAPR을 낮추는 전송 다이버시티를 제공할 수 있는 데이터 전송장치 및 방법이 요구된다.
본 발명의 기술적 과제는 FSTD를 적용하여 전송 다이버시티를 구현하되, 단일-반송파 특성을 유지하도록 하는 데이터 전송장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면 데이터 전송장치를 제공한다. 상기 장치는 정보비트를 채널코딩하고 성상맵핑하여 데이터 심벌을 생성하는 데이터 처리부, 상기 데이터 심벌에 대해 DFT(Discrete Fourier Transform)를 수행하고, 부반송파에 맵핑한 후 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 수행하여 SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access) 심벌을 생성하는 SC-FDMA 변조부, 및 상기 SC-FDMA 심벌을 전송하는 복수의 송신안테나를 포함한다. 상기 SC-FDMA 변조부는 상기 부반송파를 상기 복수의 송신안테나 각각에 분리할당한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면 데이터 전송장치를 제공한다. 상기 장치는 데이터 심벌열의 일부에 대해 DFT를 수행하여 제1 주파수 영역 심벌을 생성하는 제1 DFT부, 상기 데이터 심벌열의 나머지에 대해 DFT를 수행하여 제2 주파수 영역 심벌을 생성하는 제2 DFT부, 상기 제1 주파수 영역 심벌을 복수의 제1 부반송파에 맵핑하는 제1 부반송파 맵퍼, 상기 제2 주파수 영역 심벌을 복수의 제2 부반송파에 맵핑하는 제2 부반송파 맵퍼, 상기 제1 부반송파 맵퍼의 출력에 대해 IFFT를 수행하여 제1 SC-FDMA 심벌을 생성하는 제1 IFFT부, 상기 제2 부반송파 맵퍼의 출력에 대해 IFFT를 수행하여 제2 SC-FDMA 심벌을 생성하는 제2 IFFT부, 및 상기 제1 및 제2 SC-FDMA 심벌을 전송하는 복수의 송신안테나를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면 다중 송신안테나를 구비한 무선통신 시스템에서의 데이터 전송방법을 제공한다. 상기 방법은 부호어(codeword)를 성상맵핑하여 데이터 심벌열을 생성하는 단계, 상기 데이터 심벌열에 DFT를 수행하여 주파수 영역 심벌을 생성하는 단계, 상기 주파수 영역 심벌을 상기 다중 송신안테나마다 분리할당된 부반송파에 맵핑하는 단계, 상기 주파수 영역 심벌이 맵핑된 부반송파에 대해 IFFT를 수행하여 전송심벌을 생성하는 단계, 및 상기 전송심벌을 상기 다중 송신안테나를 이용하여 전송하는 단계를 포함한다.
SC-FDMA 시스템에 FSTD 기법을 효율적으로 적용함으로써 PAPR이 줄어들고 단일-반송파 특성이 유지될 수 있다.
도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다. 무선통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.
도 1을 참조하면, 무선통신 시스템은 단말(10; User Equipment, UE) 및 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다. 단말(10)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 일반적으로 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드-B(Node-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 하나의 기지국(20)에는 하나 이상의 셀이 존재할 수 있다.
이하에서 하향링크(downlink; DL)는 기지국(20)에서 단말(10)로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink; UL)는 단말(10)에서 기지국(20)으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서, 송신기는 기지국(20)의 일부일 수 있고 수신기는 단말(10)의 일부일 수 있다. 상향링크에서, 송신기는 단말(10)의 일부일 수 있고 수신기는 기지국(20)의 일부일 수 있다.
하향링크와 상향링크 전송을 위한 다중 접속 방식은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 하향링크는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)를 사용하고, 상향링크는 SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access) 또는 clustered DFT S-OFDM 를 사용할 수 있다. 일반적인 SC-FDMA 기법은 DFT 확산된 심볼열을 연속된 부반송파 또는 등간격을 갖는 부반송파에 할당(또는 맵핑)하는 것을 의미하는데, clustered DFT-S-OFDM은 DFT 확산된 N 심볼열 중 M(<N) 심볼열은 연속된 부반송파에 할당(또는 맵핑)하고, 나머지 N-M 심볼열은 M 심볼열이 할당(또는 맵핑)된 부반송파에서 일정 간격 떨어진 연속된 부반송파에 할당(또는 맵핑)한다. clustered DFT-S-OFDM을 사용할 경우, 주파수 선택적 스케줄링(frequency selective scheduling)을 할 수 있는 장점이 있다.
무선통신 시스템은 다중안테나(multiple antenna) 시스템일 수 있다. 다중안테나 시스템은 다중입출력(multiple-input multiple-output; MIMO) 시스템일 수 있다. 또는 다중안테나 시스템은 다중 입력 싱글 출력(multiple-input single-output; MISO) 시스템 또는 싱글 입력 싱글 출력(single-input single-output; SISO) 시스템 또는 싱글 입력 다중 출력(single-input multiple-output; SIMO) 시스템일 수도 있다. MIMO 시스템은 다수의 송신안테나와 다수의 수신 안테나를 사용한다. MISO 시스템은 다수의 송신안테나와 하나의 수신 안테나를 사용한다. SISO 시스템은 하나의 송신안테나와 하나의 수신 안테나를 사용한다. SIMO 시스템은 하나의 송신안테나와 다수의 수신 안테나를 사용한다.
다중 안테나 시스템의 운영(operation)을 위해 사용되는 다중 안테나 송수신 기법(scheme)은 FSTD(frequency switched transmit diversity), SFBC(Space Frequency Block Code), STBC(Space Time Block Code), CDD(Cyclic Delay Diversity), TSTD(time switched transmit diversity) 등이 사용될 수 있다. 랭크 2 이상에서는 공간 다중화(Spatial Multiplexing; SM), GCDD(Generalized Cyclic Delay Diversity), S-VAP(Selective Virtual Antenna Permutation) 등이 사용될 수 있다.
FSTD는 각 다중 안테나로 전송되는 신호마다 서로 다른 주파수의 부반송파를 할당함으로써 다이버시티 이득을 얻는 방식이다. SFBC는 공간 영역과 주파수 영역에서의 선택성을 효율적으로 적용하여 해당 차원에서의 다이버시티 이득과 다중 사용자 스케줄링 이득까지 모두 확보할 수 있는 기법이다. STBC는 공간 영역과 시간 영역에서 선택성을 적용하는 기법이다. CDD는 각 송신안테나간의 경로 지연을 이용하여 다이버시티 이득을 얻는 기법이다. TSTD는 다중 안테나로 전송되는 신호를 시간으로 구분하는 기법이다. 공간 다중화는 안테나별로 서로 다른 데이터를 전송하여 전송률을 높이는 기법이다. GCDD는 시간 영역과 주파수 영역에서의 선택성을 적 용하는 기법이다. S-VAP는 단일 프리코딩 행렬을 사용하는 기법으로, 공간 다이버시티 또는 공간 다중화에서 다중 코드워드를 안테나 간에 섞어주는 MCW(Multi Codeword) S-VAP와 단일 코드워드를 사용하는 SCW(Single Codeword) S-VAP가 있다.
일반적으로 다중 반송파 시스템(multi-carrier system)에서 주파수 자원을 할당할 때 다음과 같은 방식이 사용될 수 있다. (1) 전체 시스템의 대역폭에서 등간격의 부반송파가 할당되는 인터리브된 할당방식(interleaved allocation type) (2) 전체 시스템의 대역폭에서 국부적으로 인접한 부반송파들이 할당되는 국부 연속적 할당방식(localized allocation type) (3) 국부적으로 인접한 부반송파 집합에서, 등간격 또는 임의 간격으로 부반송파가 할당되는 방식이 있다. SC-FDMA 시스템은 DFT 분산된 심벌열을 부반송파에 맵핑할 때 (1) 또는 (2) 방식을 사용하는데, 이는 단일 부반송파 특성(single-carrier property)을 유지하기 위함이다. 예를 들어, 3GPP(3rd Generation Partnership Project)의 LTE(Long Term Evolution)에서는 상향링크 전송을 위해 (2) 방식이 사용되도록 결정되어 있다.
SC-FDMA 시스템에서 전송 다이버시티를 FSTD로 구현할 때, 단일-반송파 특성을 만족시키기 위해서는 주파수 자원이 다음과 같이 할당되어야 한다. 즉, 국부 연속적(localized)으로 할당된 주파수 대역내에서, 각 송신안테나에 주파수 자원(또는 부반송파)이 인터리브된(interleaved) 방식으로 할당되거나, 또는 국부 연속적(localized) 방식으로 할당될 필요가 있다.
도 2는 FSTD가 적용되는 SC-FDMA 시스템에서 부반송파가 각 송신안테나에 국부 연속적으로 할당되는 예이다. 여기서, DFT 크기는 1024라고 가정한다.
도 2를 참조하면, 전체 시스템 대역(0~N)에서 제i 내지 제(i+1023) 부반송파가 할당된 대역폭(allocated bandwidth)이다. 각 부반송파간의 간격(Δf)은 15kHz 또는 7.5kHz일 수 있다. 임의의 전송시점(transmission time)에 제1 송신안테나(1st Tx antenna)와 제2 송신안테나(2nd Tx antenna)에 서로 다른 부반송파가 할당된다. 이는 FSTD가 적용되기 때문이다. 또한, 각 송신안테나에는 부반송파가 국부 연속적으로 할당된다. 예를 들어, 제1 송신안테나에는 제i 내지 제(i+511) 부반송파가 할당되고, 제2 송신안테나에는 제(i+512) 내지 제(i+1023) 부반송파가 할당된다. 즉, 어느 영역의 연속된 부반송파가 어느 하나의 송신안테나에 할당되고, 다른 영역의 연속된 부반송파가 또 다른 하나의 송신안테나에 할당된다. 이를 국부 연속적 할당방식(localized type 또는 cluster type)이라 한다.
도 3은 FSTD가 적용되는 SC-FDMA 시스템에서 부반송파가 각 송신안테나에 인터리브된 방식으로 할당되는 예이다. 여기서, DFT 크기는 1024라고 가정한다.
도 3을 참조하면, 전체 시스템 대역(0~N)에서 제i 내지 제(i+1023) 부반송파가 할당된 대역폭이다. 각 부반송파간의 간격(Δf)은 15kHz 또는 7.5kHz일 수 있다. 임의의 전송시점에 제1 송신안테나(1st Tx antenna)와 제2 송신안테나(2nd Tx antenna)에 서로 다른 부반송파가 할당된다. 이는 FSTD가 적용되기 때문이다. 또한, 각 송신안테나에는 부반송파가 인터리브된 방식으로 할당된다. 예를 들어, 제1 송신안테나에는 제i+2n 부반송파가 할당되고, 제2 송신안테나에는 제i+(2n+1) 부반송파가 할당된다(여기서, 0≤n≤511). 즉, 하나의 부반송파가 어느 하나의 송신안테나에 할당되고, 다음 하나의 부반송파가 또 다른 하나의 송신안테나에 할당된다. 이를 인터리브된(interleaved) 할당방식이라 한다.
한편, 각 송신안테나별로 주파수 다이버시티 이득을 얻기 위하여 매 SC-FDMA 심벌마다 인더리빙 패턴을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 SC-FDMA 심벌을 전송함에 있어서, 제1 송신안테나에는 짝수 인덱스의 부반송파를 할당하고, 제2 송신안테나에는 홀수 인덱스의 부반송파를 할당했다면, 제2 SC-FDMA 심벌을 전송할 때에는 제1 송신안테나에는 홀수 인덱스의 부반송파를 할당하고, 제2 송신안테나에는 짝수 인덱스의 부반송파를 할당한다. 만약 자원블록내에 복조 기준신호(DeModulation Reference Signal; DMRS)가 맵핑된 SC-FDMA 심벌이 있다면, 복조 기준신호의 위치를 고려하여 맵핑 패턴이 결정될 수 있다.
도 4는 도 3에 있어서 부반송파가 2개의 송신안테나에 할당되는 패턴의 일 예를 나타낸다. 이는 연속된 복수의 SC-FDMA 심벌(또는 슬롯 또는 서브프레임)에 걸쳐 각 송신안테나에 할당되는 부반송파 인덱스의 패턴을 나타낸다. 이하에서 주파수 영역 심벌이 맵핑된 부반송파를 데이터 부반송파라 한다.
도 4를 참조하면, 제0 SC-FDMA 심벌에서, 제1 송신안테나에는 홀수 인덱스의 부반송파가, 제2 송신안테나에는 짝수 인덱스의 부반송파가 할당된다. 한편, 제1 SC-FDMA 심벌에서, 할당되는 부반송파의 인덱스가 변경된다. 즉, 제1 송신안테나에는 짝수 인덱스의 부반송파가, 제2 송신안테나에는 홀수 인덱스의 부반송파가 각각 할당된다. 이와 같이 각 송신안테나에 할당되는 부반송파의 인덱스가 매 SC-FDMA 심벌마다 변환되면, 주파수 다이버시티 이득이 얻어질 수 있다.
한편, 상향링크 데이터 복조를 위한 복조 기준신호(DeModulation Reference Signal; DMRS)가 특정 SC-FDMA 심벌(이하 복조용 SC-FDMA 심벌)에 맵핑되어 전송되는 수가 있다. 이 경우, 상기 복조용 SC-FDMA 심벌 바로 다음의 SC-FDMA 심벌에서 각 송신안테나에 할당되는 부반송파의 인덱스 패턴이 상기 복조용 SC-FDMA 심벌의 바로 이전의 SC-FDMA 심벌에서의 그것과 동일하다.
여기서는 2개의 송신안테나를 이용한 경우만을 설명하였으나, 4개의 송신안테나가 이용될 수도 있다. 이 경우, 4개의 부반송파 간격으로 각 부반송파가 각 송신안테나에 할당될 수 있다. 또한, 제1 슬롯에서 각 부반송파는 제1 및 제2 송신안테나(또는 제1 및 제3 송신안테나)에 할당되고, 제2 슬롯에서 각 부반송파는 제3 및 제4 송신안테나(또는 제2 및 제4 송신안테나)에 할당될 수도 있다.
도 5는 도 3에 있어서 부반송파가 2개의 송신안테나에 할당되는 패턴의 다른 예를 나타낸다. 이는 연속된 복수의 SC-FDMA 심벌(또는 슬롯 또는 서브프레임)에 걸쳐 각 송신안테나에 할당되는 부반송파 인덱스의 패턴을 나타낸다.
도 5를 참조하면, 복조용 SC-FDMA 심벌 바로 직전과 직후의 SC-FDMA 심벌에서 부반송파 인덱스 패턴이 달라지는 점을 제외하고, 도 4의 내용과 동일하다. 여기서는 2개의 송신안테나를 이용한 경우만을 설명하였으나, 4개의 송신안테나가 이용될 수도 있다. 이 경우, 4개의 부반송파 간격으로 각 부반송파가 각 송신안테나에 할당될 수 있다. 또한, 제1 슬롯에서 각 부반송파는 제1 및 제2 송신안테나(또는 제1 및 제3 송신안테나)에 할당되고, 제2 슬롯에서 각 부반송파는 제3 및 제4 송신안테나(또는 제2 및 제4 송신안테나)에 할당될 수도 있다.
도 6은 무선 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 하나의 서브프레임은 2개의 슬롯(slot)을 포함할 수 있다. 하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심벌(또는 SC-FDMA 심벌)과 주파수 영역에서 적어도 하나의 부반송파를 포함할 수 있다. 슬롯은 시간 영역과 주파수 영역에서 무선 자원을 할당하기 위한 단위라 할 수 있다. 예를 들어, 하나의 슬롯은 7 또는 6 OFDM 심벌을 포함할 수 있다.
무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수, 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수 및 슬롯에 포함되는 OFDM 심벌의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
도 7은 서브프레임의 일 예를 나타낸다. 이는 상향링크 서브프레임을 나타낼 수 있다.
도 7을 참조하면, 서브 프레임은 제어 영역과 데이터 영역의 2부분으로 나눌 수 있다. 제어 영역은 제어정보만을 전송하는 영역으로, 제어채널에 할당된다. 제어채널은 PUCCH(Physical Uplink Control CHannel)이라 불릴 수 있다. 데이터 영역은 데이터를 전송하는 영역으로, 데이터채널에 할당된다. 데이터채널은 PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel)이라 불릴 수 있다. 제어채널은 제어정보를 전송하는 채널이고, 데이터채널은 사용자 데이터 또는 사용자 데이터와 제어정보를 전송하는 채널이다. 제어채널과 데이터채널은 하나의 서브프레임으로 구성될 수 있다. 제어정보는 사용자 데이터가 아닌 신호로서, 제어정보에는 ACK(Acknowledgement)/NACK(Negative-Acknowledgement) 신호, CQI(Channel Quality Indicator), PMI(Precoding Matrix Index), RI(Rank Indicator) 등이 있다.
제어 영역과 데이터 영역이 서로 다른 주파수 밴드를 사용하므로, FDM(Frequency Division Multiplexing) 되어 있다. 제어 영역은 시스템 대역폭의 양 가장자리에 위치하고, 데이터 영역은 시스템 대역폭의 중심 부분에 배치된다. 그러나, 이는 예시에 불과하고 서브프레임 상에서 제어 영역과 데이터 영역의 배치는 제한이 아니다. 제어 영역과 데이터 영역의 위치는 서로 바뀔 수 있으며, 반드시 도시된 형태에 한정되지 않는다.
도 8은 전송기를 도시한 블록도이다.
도 8을 참조하면, 전송기(100)는 데이터 처리부(Data Processing Unit; 110), SC-FDMA(Signal Carrier-Frequency Division Multiple Access) 변조부(120), 제어부(130), RF부(Radio Frequency Unit; 140) 및 송신안테나(150-1, 150-2,..., 150-N)를 포함한다.
데이터 처리부(110)는 입력되는 정보비트를 데이터 심벌로 변환한다. 데이터 처리부(110)는 정보비트를 채널 코딩하여 부호어(codeword)를 생성하고, 부호어를 성상 맵핑하여 데이터 심벌을 출력한다. 정보비트는 수신기(도 6의 200)로 보낼 사용자 데이터를 포함한다. 또한, 정보비트는 사용자 데이터의 전송이나 무선자원 할당과 관련된 제어정보를 포함할 수 있다.
SC-FDMA 변조부(120)는 데이터 심벌을 SC-FDMA 변조 방식으로 변조하여 SC-FDMA 심벌을 생성한다. 제어정보는 사용자 데이터와 별도로 변조되어 SC-FDMA 변조부(120)로 입력될 수 있다. 제어부(130)는 데이터 처리부(110)와 SC-FDMA 변조 부(120)의 동작을 제어한다. RF부(140)는 입력되는 SC-FDMA 심벌을 아날로그 신호로 변환한다. 변환된 아날로그 신호는 송신안테나(150-1, 150-2,..., 150-N)를 통하여 무선 채널로 전파된다.
도 9는 SC-FDMA 변조부의 일 예를 도시한 블록도이다. 이는 FSTD 기법이 적용되는 SC-FDMA 변조부이다.
도 9를 참조하면, SC-FDMA 변조부(120)는 DFT(Discrete Fourier Transform)를 수행하는 DFT부(121), 부반송파 맵퍼(Subcarrier Mapper; 122) 및 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 수행하는 IFFT부(123)를 포함한다.
DFT부(121)는 입력되는 데이터 심벌열 S1, S2,..., SN -1, SN에 DFT를 수행하여 주파수 영역 심벌열 X1, X2,..., XN -1, XN을 출력한다. DFT부(121)에 입력되는 데이터 심벌열은 제어정보 및/또는 사용자 데이터일 수 있다. DFT의 크기는 할당된 자원블록의 크기만큼 고정된 것일 수도 있고, 시스템에 따라 가변적일 수도 있다.
부반송파 맵퍼(122)는 상기 주파수 영역 심벌열 X1, X2,..., XN -1, XN을 다양한 신호 구조 방식에 따라 각 부반송파(subcarrier)에 할당한다. 여기서 상기 부반송파는 각 송신안테나(150-1, 150-2,..., 150-N)마다 분리되어 할당된다. 각 송신안테나별 부반송파의 할당방식은 인터리브된 할당방식 또는 국부 연속적 할당방식일 수 있다.
IFFT부(123)는 주파수 영역 심벌열 X1, X2,..., XN -1, XN이 맵핑된 부반송파에 대해 IFFT를 수행하여 시간 영역 심벌인 SC-FDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심벌을 출력한다. DFT와 IFFT를 결합하여 변조하는 방식을 SC-FDMA라 하고, 이는 IFFT만을 사용하는 OFDM에 비해 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)을 낮추는 데 유리하다. 단일 반송파의 특성을 갖기 때문이다.
도 10은 SC-FDMA 변조부의 다른 예를 도시한 블록도이다. 여기서, 송신안테나는 2개라고 가정한다. 이는 FSTD 기법이 적용되는 SC-FDMA 변조부이다.
도 10을 참조하면, SC-FDMA 변조부(120)는 반복부(Repetition Unit, 131), DFT(Discrete Fourier Transform)를 수행하는 DFT부(132), 순환시프트부(Cyclic Shift Unit, 133), 제1 및 제2 패딩부(Zero Padding Unit, 134-1, 134-2), 및 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 수행하는 제1 및 제2 IFFT부(135-1, 135-2)를 포함한다.
반복부(131)는 입력되는 데이터 심벌열 S1, S2,..., SN /2, SN /2+1,..., SN을 반복하여 심벌열 S1, S2,..., SN /2, S1, S2,..., SN /2, SN /2+1,..., SN, SN /2+1,..., SN을 출력한다.
DFT부(132)는 입력되는 반복 심벌열 S1, S2,..., SN /2, S1, S2,..., SN /2, SN/2+1,..., SN, SN /2+1,..., SN에 DFT를 수행하여 주파수 영역 심벌열 X1, 0, X2, 0,..., XN -1, 0, XN, 0을 출력한다. 여기서, DFT의 크기는 할당된 자원블록의 크기만큼 고정된 것이다. N번 반복된 시간영역의 신호를 DFT 확산하면, 주파수 영역에서는 N-1개의 0이 주기적으로 나타나는 신호가 된다. 즉, 데이터 심벌열을 반복한 후 DFT를 수행하면 자동적으로 인터리브된 주파수 영역 심벌열이 얻어진다. 예를 들어, 반복된 신호(S1, S2,..., SN /2, S1, S2,..., SN /2)에 대해 N 크기의 DFT 확산을 수행하면, (X1, 0, X2, 0,..., XN /2, 0)의 신호가 만들어진다.
순환시프트부(133)는 입력되는 주파수 영역 심벌열 X1, 0, X2, 0,..., XN -1, 0, XN, 0을 1 샘플(sample)만큼 순환 시프트시켜, 주파수 영역 심벌열 0, X1, 0, X2,..., 0, XN -1, 0, XN을 출력한다. 따라서, DFT부(132)의 출력과 순환시프트부(133)의 출력이 서로 겹치지 않게 인터리브되어 부반송파에 맵핑될 수 있다. 예를 들어, DFT부(132)의 출력 X1, 0, X2, 0,..., XN -1, 0, XN, 0이 홀수 인덱스의 부반송파에 맵핑되면, 순환시프트부(133)의 출력 0, X1, 0, X2,..., 0, XN -1, 0, XN은 짝수 인덱스의 부반송파에 맵핑된다. 따라서, 홀수 인덱스의 부반송파가 제1 송신안테나에 할당되고, 짝수 인덱스의 부반송파가 제2 송신안테나에 할당되면, 자연스럽게 FSTD에 의한 전송이 수행될 수 있다.
제1 및 제2 패딩부(134-1, 134-2)는 DFT 확산된 주파수 영역의 심벌열에 0을 패딩(padding)을 통해 오버샘플링(oversampling)함으로써 잡음을 줄인다.
제1 IFFT부(135-1)는 제1 패딩부(134-1)의 출력에 IFFT를 수행하여 SC-FDMA 심벌을 출력하고, 제2 IFFT부(135-2)는 제2 패딩부(134-2)의 출력에 IFFT를 수행하여 SC-FDMA 심벌을 출력한다.
인접한 자원블록내에 DFT 확산된 심벌열들을 인터리브된 할당방식으로 맵핑 하기 위한 별도의 장치가 없어도, FSTD 기법에 의한 전송 다이버시티를 SC-FDMA 시스템에서 구현할 수 있다.
도 11은 SC-FDMA 변조부의 또 다른 예를 도시한 블록도이다.
도 11을 참조하면, SC-FDMA 변조부(120)는 레이어 맵퍼(Layer Mapper, 141), 제1 및 제2 DFT부(142-1, 142-2), 프리코딩부(Precoding Unit, 143), 제1 및 제2 부반송파 맵퍼(Subcarrier Mapper, 144-1, 144-2), 및 제1 및 제2 IFFT부(145-1, 145-2)를 포함한다.
레이어 맵퍼(141)는 입력되는 데이터 심벌열 S1, S2,..., SN, SN +1,..., S2N을 가상의 안테나(Virtual Antenna) 또는 송신안테나에 따라 각 레이어에 맵핑한다. 여기서, 상기 데이터 심벌열은 제1 데이터 심벌열(S1, S2,..., SN /2), 제2 데이터 심벌열(SN /2+1, SN /2+2,..., SN), 제3 데이터 심벌열(SN +1, SN +2,..., S3N /2) 및 제4 데이터 심벌열(S3N/2+1, S3N/2+2,..., S2N)로 나뉜다.
제1 DFT부(142-1)는 제1 데이터 심벌열(S1, S2,..., SN/2)을 DFT 확산하여 제1 주파수 영역 심벌열(X1, X2,..., XN/2)을 출력하고, 제2 DFT부(142-2)는 제2 데이터 심벌열(SN/2+1, SN/2+2,..., SN)을 DFT 확산하여 제2 주파수 영역 심벌열(XN /2+1, XN/2+2,..., XN)을 출력한다. 제1 및 제2 주파수 영역 심벌열은 제1 SC-FDMA 심벌에 맵핑될 데이터 심벌이다.
한편, 제1 DFT부(142-1)는 제3 데이터 심벌열(SN+1, SN+2,..., S3N/2)을 DFT 확산하여 제3 주파수 영역 심벌열(XN+1, XN+2,..., X3N/2)을 출력하고, 제2 DFT부(142-2)는 제4 데이터 심벌열(S3N/2+1, S3N/2 +2,..., S2N)을 DFT 확산하여 제4 주파수 영역 심벌열(X3N /2+1, X3N /2+2,..., X2N)을 출력한다. 제3 및 제4 주파수 영역 심벌열은 제2 SC-FDMA 심벌에 맵핑될 데이터 심벌이다.
여기서, 제1 및 제2 DFT부(142-1, 142-2) 각각의 DFT 크기는 할당된 주파수대역(또는 자원블록의 크기)보다 작다. 즉, N/2이다. DFT부의 수를 늘리고, 각 DFT부의 DFT 크기를 줄이는 것은 전체적인 연산량을 줄일 수 있는 장점이 있다. 이와 같이 FSTD 기법을 적용하기 위해 송신안테나의 개수에 따라 가변적인 DFT 크기를 갖는 SC-FDMA 시스템이 고려될 수 있다. 송신안테나에 할당되는 부반송파를 고려할 때 DFT 크기는 다음과 같은 수식에 의해 결정될 수 있다.
NDFT=NRB SCNRB/NT
여기서, NDFT은 DFT 크기, NRB SC은 1개의 자원블록이 포함하는 부반송파의 개수, NRB은 할당된 자원블록의 개수, 그리고 NT은 송신안테나의 개수이다. 예를 들어, 2개 송신안테나를 구비한 시스템에 FSTD 기법을 적용하기 위해서는 송신안테나별로 구분된 주파수 자원을 사용해야 한다. 이때, 두 송신안테나에 동일한 자원을 할당하는 것을 고려할 때 각 송신안테나에는 NRB SCNRB/2 의 주파수 자원이 할당될 수 있다. 이때 각 송신안테나를 위한 DFT 크기는 NDFT=NRB SCNRB/2가 된다. 4개 송신안테나에 FSTD 기법을 적용하는 경우에 NT=4를 고려할 수 있다.
만약, 2개 이상의 송신안테나를 구비한 SC-FDMA 시스템에서 STBC, SFBC, CDD, PVS 중 어느 하나와 FSTD 기법을 결합하는 방법을 고려할 수 있다. 이때, NT는 실제 송신안테나의 수와 다른 값을 사용할 수 있다. 예를 들어 4개의 송신안테나가 존재할 때, STBC, SFBC, CDD, 및 PVS 중 어느 하나를 위해 임의의 2개의 송신안테나가 짝(pair)을 이루면 NT=2가 될 수 있다.
프리코딩부(143)는 제1 내지 제4 주파수 영역 심벌열에 가중치 행렬(Weight Matrix)을 곱한다. 여기서 가중치 행렬은 프리코딩 행렬(Precoding Matrix)라 불릴 수도 있다. 가중치 행렬은 송신기와 수신기가 모두 알고 있는 것일 수도 있고, 수신기가 피드백해주는 정보에 의해 알려지는 것일 수도 있다. 가중치 행렬이
Figure 112008090087220-PAT00001
인 경우에는 제1 및 제2 주파수 영역 심벌열이 제1 부반송파 맵퍼(144-1)로 입력되고, 제3 및 제4 주파수 영역 심벌이 제2 부반송파 맵퍼(144-2)로 입력된다.
제1 및 제2 부반송파 맵퍼(144-1, 144-2)는 입력되는 주파수 영역 심벌들을 할당된 부반송파에 각각 맵핑한다. 이렇게 주파수 영역 심벌들이 맵핑된 부반송파 를 데이터 부반송파라 한다.
제1 및 제2 IFFT부(145-1, 145-2)는 입력되는 데이터 부반송파들에 대해 IFFT을 수행하여 SC-FDMA 심벌을 출력한다.
도 12는 도 11에 따른 SC-FDMA 변조부에 의한 각 송신안테나로의 부반송파 할당방식의 일 예를 나타낸다. 이는 주파수 영역 심벌들이 국부 연속적 할당방식에 의해 부반송파에 맵핑되는 것이다.
도 12를 참조하면, 제1 SC-FDMA 심벌에서, 제1 부반송파 맵퍼(144-1)는 제1 주파수 영역 심벌열(X1, X2,..., XN /2)을 제1 송신안테나에 할당된 상위 인덱스인 제i+1 내지 제i+N/2 부반송파에 국부 연속적으로 맵핑한다. 또한, 제1 SC-FDMA 심벌에서, 제2 부반송파 맵퍼(144-2)는 제2 주파수 영역 심벌열(XN/2+1, XN/2+2,..., XN)을 제2 송신안테나에 할당된 하위 인덱스인 제i+(N/2+1) 내지 제i+N 부반송파에 국부 연속적으로 맵핑한다.
반면, 제2 SC-FDMA 심벌에서, 제1 부반송파 맵퍼(144-1)는 제3 주파수 영역 심벌열(XN+1, XN+2,..., X3N/2)을 제1 송신안테나에 할당된 하위 인덱스인 제i+(N/2+1) 내지 제i+N 부반송파에 국부 연속적으로 맵핑한다. 또한 제2 SC-FDMA 심벌에서, 제2 부반송파 맵퍼(144-2)는 제2 주파수 영역 심벌열(XN+1, XN+2,..., X2N)을 제2 송신안테나에 할당된 상위 인덱스인 제i+1 내지 제i+N/2 부반송파에 국부 연속적으로 맵핑한다. 이와 같이 국부 연속적인 부반송파가 각 송신안테나에 할당되면, FSTD 기법이 적용되는 SC-FDMA 시스템의 단일-반송파 특성이 유지될 수 있다.
또한, 매 SC-FDMA 심벌마다 각 송신안테나별로 할당되는 부반송파 인덱스가 교환됨으로써 주파수 다이버시티 이득도 성취될 수 있다. 예를 들어, 제1 SC-FDMA 심벌에서 제1 송신안테나에 제i+1 내지 제i+N/2 부반송파가 할당되었다가, 제2 SC-FDMA 심벌에서 제1 송신안테나에 제i+(N/2+1) 내지 제i+N 부반송파가 할당될 수 있다.
도 13은 도 11에 따른 SC-FDMA 변조부에 의한 각 송신안테나로의 부반송파 할당방식의 다른 예를 나타낸다. 이는 주파수 영역 심벌들이 국부 연속적 할당방식에 의해 부반송파에 맵핑되는 것이다.
도 13을 참조하면, 도 12에서와 달리 제i+1 내지 제i+N/2 부반송파는 제1 송신안테나에만 할당되고, 제i+(N/2+1) 내지 제i+N 부반송파는 제2 송신안테나에만 할당된다. 그리고 이렇게 특정 송신안테나에 할당된 국부 연속적 부반송파들은 시간의 경과에 따라 다른 송신안테나로 할당되지 않는다. 즉, 각 송신안테나에 대한 부반송파의 할당이 호핑(hopping)되지 않는다.
도 14는 도 11에 따른 SC-FDMA 변조부에 의한 각 송신안테나로의 부반송파 할당방식의 또 다른 예를 나타낸다. 이는 주파수 영역 심벌들이 국부 연속적 할당방식에 의해 부반송파에 맵핑되는 것이다.
도 14를 참조하면, 일정 개수(예를 들어 2개)의 SC-FDMA 심벌동안에 제i+1 내지 제i+N/2 부반송파는 제1 송신안테나에만, 제i+(N/2+1) 내지 제i+N 부반송파는 제2 송신안테나에만 할당된다. 그리고 다음 일정 개수의 SC-FDMA 심벌동안에는 제i+1 내지 제i+N/2 부반송파는 제2 송신안테나에만, 제i+(N/2+1) 내지 제i+N 부반송 파는 제1 송신안테나에만 할당된다. 즉, 국부 연속적 부반송파가 하나의 송신안테나에 할당되었다가 일정 시간 경과후에는 다른 송신안테나에 할당되는 방식이다.
도 15는 도 11에 따른 SC-FDMA 변조부에 의한 각 송신안테나로의 부반송파 할당방식의 또 다른 예를 나타낸다. 이는 주파수 영역 심벌들이 인터리브된 할당방식에 의해 부반송파에 맵핑되는 것이다.
도 15를 참조하면, 제1 SC-FDMA 심벌에서, 제1 부반송파 맵퍼(144-1)는 제1 주파수 영역 심벌열(X1, X2,..., XN/2)을 제1 송신안테나에 할당된 홀수 인덱스 부반송파(i+1, i+3,...i+(N-1))에 맵핑한다. 또한, 제1 SC-FDMA 심벌에서, 제2 부반송파 맵퍼(144-2)는 제2 주파수 영역 심벌열(XN/2+1, XN/2+2,..., XN)을 제2 송신안테나에 할당된 짝수 인덱스 부반송파(i+2, i+4,..., i+N)에 맵핑한다. 이는 인터리브된 할당방식에 의한 것이다.
반면, 제2 SC-FDMA 심벌에서, 제1 송신안테나에 할당되는 부반송파의 인덱스와 제2 송신안테나에 할당되는 부반송파의 인덱스가 스위칭된다. 즉, 제1 송신안테나에는 짝수 인덱스 부반송파(i+2, i+4,..., i+N)가, 제2 송신안테나에는 홀수 인덱스 부반송파(i+1, i+3,...i+(N-1))가 인터리브되어 할당된다. 따라서, 주파수 다이버시티 이득이 얻어질 수 있다.
도 16은 도 11에 따른 SC-FDMA 변조부에 의한 각 송신안테나로의 부반송파 할당방식의 또 다른 예를 나타낸다. 이는 주파수 영역 심벌들이 인터리브된 할당방식에 의해 부반송파에 맵핑되는 것이다.
도 16을 참조하면, 도 15와 달리 홀수 인덱스 부반송파(i+1, i+3,...i+(N-1))는 제1 송신안테나에만 할당되고, 짝수 인덱스 부반송파(i+2, i+4,..., i+N)는 제2 송신안테나에만 할당된다. 그리고 이렇게 특정 송신안테나에 인터리브적으로 할당된 부반송파들은 시간의 경과에 따라 다른 송신안테나로 할당되지 않는다. 즉, 각 송신안테나에 대한 부반송파의 할당이 호핑(hopping)되지 않는다.
도 17은 도 11에 따른 SC-FDMA 변조부에 의한 각 송신안테나로의 부반송파 할당방식의 또 다른 예를 나타낸다. 이는 주파수 영역 심벌들이 인터리브된 할당방식에 의해 부반송파에 맵핑되는 것이다.
도 17을 참조하면, 일정 개수(예를 들어 2개)의 SC-FDMA 심벌동안에 홀수 인덱스 부반송파(i+1, i+3,...i+(N-1))는 제1 송신안테나에, 짝수 인덱스 부반송파(i+2, i+4,..., i+N)는 제2 송신안테나에 할당된다. 그리고 다음 일정 개수의 SC-FDMA 심벌동안에는 홀수 인덱스 부반송파(i+1, i+3,...i+(N-1))는 제2 송신안테나에, 짝수 인덱스 부반송파(i+2, i+4,..., i+N)는 제1 송신안테나에 할당된다. 즉, 부반송파가 하나의 송신안테나에 인터리브적으로 할당되었다가 일정 시간 경과후에는 다른 송신안테나에 인터리브된 방식으로 할당된다.
도 18은 데이터 심벌을 전송하는 방법의 일 예를 설명하는 순서도이다. 이하에서 데이터 심벌은 제어정보 또는 사용자 데이터가 성상맵핑된 변조심벌(modulated symbol)이라 한다. 제어정보에는 CQI(Channel Quality Information), RI(Rank Indicator), ACK(Acknowledge)/NACK(Negative Acknoweldge), PMI(Precoding Matrix Indicator) 등이 있다. 제어정보가 성상맵핑된 변조심벌을 제어심벌이라 하고, 사용자 데이터가 성상맵핑된 변조심벌을 사용자 데이터 심벌이라 한다.
도 18을 참조하면, 데이터 심벌열에서 지정위치심벌(designated-position symbol)을 추출한다(S100). 지정위치심벌은 송신기의 채널 인터리버(channel interleaver)에 의해 특정 비트위치에 지정되어서 다중화되는 변조심벌이다. 지정위치심벌은 변조 및 DFT 확산을 거쳐 종국적으로 지정된 위치의 부반송파에 맵핑된다. 지정위치심벌은 제어심벌일 수도 있고, 사용자 데이터 심벌일 수도 있다. 지정위치심벌은 인터리브된 방식으로 상기 데이터 심벌열에 위치할 수 있다.
상기 추출된 지정위치심벌에 대해 DFT를 수행한다(S110). 상기 데이터 심벌열에서 상기 추출된 지정위치심벌을 제외한 나머지 심벌들에 대하여는 별도로 DFT가 수행된다. 이는 송신안테나의 개수에 따라 가변적인 크기와 개수를 가지는 DFT장치에 의해 수행될 수 있다. DFT 수행의 결과로서, 주파수 영역 심벌이 얻어지는데, 이 주파수 영역 심벌을 지정 부반송파(designated subcarrier)에 맵핑한다(S120). 지정 부반송파는 DFT 확산된 지정위치심벌이 맵핑되도록 지정된 부반송파이다. 주파수 영역 심벌이 맵핑된 상기 지정 부반송파에 IFFT를 수행한다(S130). IFFT 수행의 결과로서 시간영역에서의 SC-FDMA 심벌이 생성되며, 이렇게 생성된 SC-FDMA 심벌을 전송한다(S140).
데이터 심벌열을 단순히 정해진 DFT 크기로 나누고, 나뉜 데이터 심벌열에 DFT를 수행하면, 지정위치심벌이 맵핑되어야 할 부반송파의 위치가 변경되는 문제가 있다. 따라서, 인터리브된 할당방식에 의해 데이터 심벌열에 DFT를 수행할 때, 지정위치심벌과 지정 부반송파를 미리 결정하고, 지정위치심벌을 모아 다른 데이터 심벌들과 별도로 DFT 수행하여 인터리브된 할당방식으로 각 지정 부반송파에 맵핑하는 것이 바람직하다.
도 19는 무선통신 시스템에서 전송 다이버시티를 이용한 데이터 전송방법의 순서도이다.
도 19를 참조하면, 정보비트(information bits)를 성상맵핑하여 데이터 심벌열을 생성한다(S200). 상기 데이터 심벌열은 동일한 정보비트가 반복된 것일 수 있다. 상기 데이터 심벌열에 대하여 DFT를 수행한다(S210). 일 예로서, 상기 데이터 심벌열은 1개의 DFT 장치에 의해 DFT될 수 있다. 다른 예로서, 상기 데이터 심벌열은 공간적으로 분리된 다수의 DFT 장치에 의해 동시에 DFT될 수 있다. 이 경우, 상기 DFT 장치의 개수는 송신안테나의 개수에 종속적일 수 있다. 예를 들어, 송신안테나의 개수가 2이면, 할당된 주파수 대역폭을 2로 나눈 만큼의 DFT 크기를 가진 DFT 장치에 의해 DFT가 수행될 수 있다. 상기 데이터 심벌열은 DFT 수행에 의해 주파수 영역 심벌이 된다.
상기 주파수 영역 심벌에 프리코딩을 수행한다(S220). 여기서 프리코딩(precoding)은 상기 주파수 영역 심벌에 프리코딩 행렬을 곱하는 과정을 의미한다. 프리코딩은 채널상태를 반영하는 가중치 벡터의 조합일 수 있다. 가중치 벡터는 각 가상안테나(또는 실제 송신안테나)에 얼만큼의 비중으로 신호를 전송하게 할지 결정하는 벡터이다.
상기 프리코딩된 주파수 영역 심벌을 부반송파에 맵핑한다(S230). 여기서 상 기 프리코딩된 주파수 영역 심벌이 부반송파에 맵핑되는 방식은 인터리브된 할당방식 또는 국부 연속적 할당방식일 수 있다. 이렇게 상기 프리코딩된 주파수 영역 심벌이 맵핑된 부반송파를 데이터 부반송파라 한다.
상기 데이터 부반송파에 IFFT를 수행한다(S240). IFFT 수행의 결과 전송 심벌이 생성된다. 여기서, 전송심벌이란 SC-FDMA 심벌 및 Clustered DFT-s-OFDM 심벌 중 어느 하나일 수 있다. 상기 전송심벌이 SC-FDMA 심벌인 경우, 상기 프리코딩된 주파수 영역 심벌은 연속된 부반송파 또는 등간격을 갖는 부반송파에 할당(또는 맵핑)된다. 상기 전송심벌이 Clustered DFT-s-OFDM 심벌인 경우, 프리코딩된 N 주파수 영역 심볼열 중 M(<N) 심볼열은 연속된 부반송파에 할당(또는 맵핑)되고, 나머지 N-M 심볼열은 M 심볼열이 할당(또는 맵핑)된 부반송파에서 일정 간격 떨어진 연속된 부반송파에 할당(또는 맵핑)된다. 이렇게 생성된 SC-FDMA 심벌 또는 Clustered DFT-s-OFDM 심벌인 을 전송한다(S250).
도 20은 수신기를 도시한 블록도이다.
도 20을 참조하면, 수신기(200)는 RF부(210), SC-FDMA 복조부(220), 데이터 처리부(230) 및 제어부(240)를 포함한다.
RF부(210)는 수신 안테나(250)에서 수신한 신호를 디지털화된 신호로 변환한다. SC-FDMA 복조부(220)는 디지털화된 신호에서 SC-FDMA 변조부(120)에 대응하는 동작을 수행하여 데이터 심벌을 출력한다. 데이터 처리부(230)는 데이터 심벌로부터 정보비트를 복원한다. 제어부(240)는 SC-FDMA 복조부(220) 및 데이터 처리부(230)의 처리과정을 제어한다.
전술된 FSTD를 SC-FDMA 시스템에 적용하는 방법들은 자원블록이 하이브리드 방식(Hybrid Type)으로 할당되는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다. 즉, 할당된 자원블록들(여기서, 자원블록들은 주파수축 상에서 국부 연속적으로 배치될 수도 있고, 이격되어 있을 수도 있다.)을 주파수별로 구분하기 위하여 나눌 때, 주파수 자원들은 할당된 자원블록내에서 인터리브된 할당방식 또는 국부 연속적 할당방식에 의해 구분되어 각 전송 안테나에 할당될 수 있다.
상술한 모든 기능은 상기 기능을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.
이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.
도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 FSTD가 적용되는 SC-FDMA 시스템에서 부반송파가 각 송신안테나에 국부 연속적으로 할당되는 예이다.
도 3은 FSTD가 적용되는 SC-FDMA 시스템에서 부반송파가 각 송신안테나에 인터리브된 방식으로 할당되는 예이다.
도 4는 도 3에 있어서 부반송파가 2개의 송신안테나에 할당되는 패턴의 일 예를 나타낸다.
도 5는 도 3에 있어서 부반송파가 2개의 송신안테나에 할당되는 패턴의 다른 예를 나타낸다.
도 6은 무선 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.
도 7은 서브프레임의 일 예를 나타낸다.
도 8은 전송기를 도시한 블록도이다.
도 9는 SC-FDMA 변조부의 일 예를 도시한 블록도이다.
도 10은 SC-FDMA 변조부의 다른 예를 도시한 블록도이다.
도 11은 SC-FDMA 변조부의 또 다른 예를 도시한 블록도이다.
도 12는 도 11에 따른 SC-FDMA 변조부에 의한 각 송신안테나로의 부반송파 할당방식의 일 예를 나타낸다.
도 13은 도 11에 따른 SC-FDMA 변조부에 의한 각 송신안테나로의 부반송파 할당방식의 다른 예를 나타낸다.
도 14는 도 11에 따른 SC-FDMA 변조부에 의한 각 송신안테나로의 부반송파 할당방식의 또 다른 예를 나타낸다.
도 15는 도 11에 따른 SC-FDMA 변조부에 의한 각 송신안테나로의 부반송파 할당방식의 또 다른 예를 나타낸다.
도 16은 도 11에 따른 SC-FDMA 변조부에 의한 각 송신안테나로의 부반송파 할당방식의 또 다른 예를 나타낸다.
도 17은 도 11에 따른 SC-FDMA 변조부에 의한 각 송신안테나로의 부반송파 할당방식의 또 다른 예를 나타낸다.
도 18은 데이터 심벌을 전송하는 방법의 일 예를 설명하는 순서도이다.
도 19는 SC-FDMA 시스템에서 전송 다이버시티를 이용한 데이터 전송방법의 순서도이다.
도 20은 수신기를 도시한 블록도이다.

Claims (14)

  1. 정보비트를 채널코딩하고 성상맵핑하여 데이터 심벌을 생성하는 데이터 처리부;
    상기 데이터 심벌에 대해 DFT(Discrete Fourier Transform)를 수행하고, 부반송파에 맵핑한 후 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 수행하여 SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access) 심벌을 생성하는 SC-FDMA 변조부; 및
    상기 SC-FDMA 심벌을 전송하는 복수의 송신안테나를 포함하되,
    상기 SC-FDMA 변조부는 상기 부반송파를 상기 복수의 송신안테나 각각에 분리할당하는, 데이터 전송장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리할당된 부반송파끼리는 국부적으로 인접한(contiguous), 데이터 전송장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리할당된 부반송파끼리는 일정한 주파수 간격으로 이격되어 있는, 데이터 전송장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리할당된 부반송파는 매 SC-FDMA 심벌마다 변경되는, 데이터 전송장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리할당된 부반송파는 매 SC-FDMA 심벌마다 동일한, 데이터 전송장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 SC-FDMA 변조부는 상기 데이터 심벌에 대해 DFT를 수행하기 전에 상기 데이터 심벌을 반복하여 생성하는, 데이터 전송장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 SC-FDMA 변조부는 상기 반복하여 생성된 데이터 심벌에 대해 DFT를 수행하고 부반송파에 맵핑한 후, 1 샘플만큼 순환시프트(cyclic shift)시켜 IFFT를 수행하여 상기 SC-FDMA 심벌을 생성하는, 데이터 전송장치.
  8. 데이터 심벌열의 일부에 대해 DFT를 수행하여 제1 주파수 영역 심벌을 생성하는 제1 DFT부;
    상기 데이터 심벌열의 나머지에 대해 DFT를 수행하여 제2 주파수 영역 심벌을 생성하는 제2 DFT부;
    상기 제1 주파수 영역 심벌을 복수의 제1 부반송파에 맵핑하는 제1 부반송파 맵퍼;
    상기 제2 주파수 영역 심벌을 복수의 제2 부반송파에 맵핑하는 제2 부반송파 맵퍼;
    상기 제1 부반송파 맵퍼의 출력에 대해 IFFT를 수행하여 제1 SC-FDMA 심벌을 생성하는 제1 IFFT부;
    상기 제2 부반송파 맵퍼의 출력에 대해 IFFT를 수행하여 제2 SC-FDMA 심벌을 생성하는 제2 IFFT부; 및
    상기 제1 및 제2 SC-FDMA 심벌을 전송하는 복수의 송신안테나를 포함하는 데이터 전송장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 DFT부의 DFT 크기의 합은 할당된 주파수 대역의 크기와 같은, 데이터 전송장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 DFT부의 DFT 크기는 상기 복수의 송신안테나의 개수에 따라 변화되는, 데이터 전송장치.
  11. 다중 송신안테나를 구비한 무선통신 시스템에서의 데이터 전송방법에 있어 서,
    부호어(codeword)를 성상맵핑하여 데이터 심벌열을 생성하는 단계;
    상기 데이터 심벌열에 DFT를 수행하여 주파수 영역 심벌을 생성하는 단계;
    상기 주파수 영역 심벌을 상기 다중 송신안테나마다 분리할당된 부반송파에 맵핑하는 단계;
    상기 주파수 영역 심벌이 맵핑된 부반송파에 대해 IFFT를 수행하여 전송심벌을 생성하는 단계; 및
    상기 전송 심벌을 상기 다중 송신안테나를 이용하여 전송하는 단계를 포함하는 데이터 전송방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 데이터 심벌열에 수행되는 DFT의 크기는 상기 다중 송신안테나의 개수에 종속적으로 변하는, 데이터 전송방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 전송심벌은 SC-FDMA 심벌인, 데이터 전송방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 전송심벌은 Clustered DFT-s-OFDM 심벌인, 데이터 전송방법.
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