KR20110081946A - 다중 안테나 시스템에서 다중 부호어의 전송방법 - Google Patents

Abstract

복수의 송신안테나를 이용한 무선통신 시스템에서, 다중 부호어의 전송 방법을 제공한다. 상기 방법은 복수의 병렬적인 정보비트열을 인코딩하여 복수의 병렬적인 부호어를 생성하는 단계, 상기 복수의 병렬적인 부호어를 변조하여 복수의 병렬적인 변조심볼열을 생성하는 단계, 상기 변조심볼열에 DFT(Discrete Fourier Transform)를 수행하여 복수의 주파수 영역 심볼열을 생성하는 단계, 상기 복수의 주파수 영역 심볼열에 프리코딩을 수행하는 단계, 상기 프리코딩된 상기 복수의 주파수 영역 심볼열을 자원요소에 맵핑하는 단계, 상기 복수의 주파수 영역 심볼열에 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 수행하여 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 심볼을 생성하는 단계, 상기 복수의 병렬적인 부호어, 상기 복수의 병렬적인 변조심볼열 또는 상기 복수의 주파수 영역 심볼열이 맵핑되는 계층(layer)을 소정의 시간주기로 변경하는 쉬프팅(shifting)을 수행하는 단계, 및 상기 SC-FDMA 심볼을 전송하는 단계를 포함한다.

Description

다중 안테나 시스템에서 다중 부호어의 전송방법{METHOD FOR TRANSMITTING MULTIPLE CODE WORDS IN A MULTIPLE ANTENNA SYSTEM}

본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중 안테나 시스템에서 다중 부호어의 전송방법에 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 여러 가지 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. 무선 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 버전(version)이나 복사본(replica)이 별도로 전송되지 않는 경우 상기 전송되는 신호를 결정하기 어렵다. 이러한 별도의 다른 버전이나 복사본에 해당하는 자원은 다이버시티(diversity)라 불리며, 무선채널에 걸쳐 신뢰성 있는 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 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) 등이 있다.

한편, 3세대 이후의 시스템에서 고려되는 있는 시스템 중 하나가 낮은 복잡도로 심볼간 간섭(inter-symbol interference) 효과를 감쇄시킬 수 있는 직교 주파수 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 이용 가능한 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 심볼이 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 이산푸리에 변환(Discrete Fourier Transform; DFT)을 이용하여 데이터를 시간 영역 및 주파수 영역에서 변조 및 복조 한다는 점에서 OFDMA와 유사한 특성을 갖지만, 전송 신호의 PAPR이 낮아 전송 전력 절감에 유리하다. 특히 배터리 사용과 관련하여 전송 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 만들어주어, 동일한 전력 증폭기(power amplifier)를 사용했을 때 다른 시스템보다 더 넓은 커버리지를 가진다.

다중 부호어 전송에 사용되는 MIMO 전송기법을 SC-FDMA 시스템에 적용하기 위해서는 단일 반송파 특성뿐만 아니라, 낮은 PAPR이 보장되어야 한다. 그런데, 만약 DFT 확산된 신호가 자원 요소(Resource Element)단위로 스위칭(switching)되어 주파수 자원에 맵핑된다면 IFFT이후에 낮은 PAPR을 보장할 수 없게 된다. 따라서, 낮은 PAPR을 유지하면서 MIMO 전송 을 수행하는 다중 부호어의 전송방법이 필요하다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 다중 안테나 기반의 SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple access) 시스템에서 낮은 PAPR(Peak to Average Power Ratio)를 갖는 다중 부호어의 전송방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 복수의 송신안테나를 이용한 무선통신 시스템에서, 다중 부호어의 전송 방법을 제공한다. 상기 방법은 복수의 병렬적인 정보비트열을 인코딩하여 복수의 병렬적인 부호어를 생성하는 단계, 상기 복수의 병렬적인 부호어를 변조하여 복수의 병렬적인 변조심볼열을 생성하는 단계, 상기 변조심볼열에 DFT(Discrete Fourier Transform)를 수행하여 복수의 주파수 영역 심볼열을 생성하는 단계, 상기 복수의 주파수 영역 심볼열에 프리코딩을 수행하는 단계, 상기 프리코딩된 상기 복수의 주파수 영역 심볼열을 자원요소에 맵핑하는 단계, 상기 복수의 주파수 영역 심볼열에 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 수행하여 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 심볼을 생성하는 단계, 상기 복수의 병렬적인 부호어, 상기 복수의 병렬적인 변조심볼열 또는 상기 복수의 주파수 영역 심볼열이 맵핑되는 계층(layer)을 소정의 시간주기로 변경하는 쉬프팅(Shifting)을 수행하는 단계, 및 상기 SC-FDMA 심볼을 전송하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 복수의 송신안테나를 이용한 무선통신 시스템에서, 다중 부호어의 전송 장치를 제공한다. 상기 장치는 복수의 병렬적인 정보비트열을 인코딩하여 복수의 병렬적인 부호어를 생성하는 인코더, 상기 복수의 병렬적인 부호어를 변조하여 복수의 병렬적인 변조심볼열을 생성하는 맵퍼, 상기 변조심볼열에 DFT를 수행하여 복수의 주파수 영역 심볼열을 생성하는 DFT부, 상기 복수의 주파수 영역 심볼열에 프리코딩을 수행하는 프리코딩부, 상기 프리코딩된 상기 복수의 주파수 영역 심볼열을 자원요소에 맵핑하는 자원맵퍼, 상기 복수의 주파수 영역 심볼열에 IFFT를 수행하여 SC-FDMA 심볼을 생성하는 신호 발생기, 상기 복수의 병렬적인 부호어, 상기 복수의 병렬적인 변조심볼열 또는 상기 복수의 주파수 영역 심볼열이 맵핑되는 계층을 소정의 시간주기로 변경하는 쉬프팅을 수행하는 쉬프팅부, 및 상기 SC-FDMA 심볼을 전송하는 상기 복수의 송신안테나를 포함한다.

본 발명에 제안하는 방법을 통해 SC-FDMA 시스템에서 낮은 PAPR을 갖는 다중 부호어의 전송이 가능하다.

도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 다중안테나를 구비한 송신기의 구조를 도시한 블록도이다.
도 3은 다중안테나를 구비한 SC-FDMA 송신기의 구조를 도시한 블록도이다.
도 4는 상향링크 무선 프레임의 구조를 나타낸다.
도 5는 하나의 상향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)의 일 예이다.
도 6은 본 발명의 일 예에 따른 송신기를 나타낸 블록이다.
도 7은 본 발명의 다른 예에 따른 송신기를 나타낸 블록이다.
도 8은 본 발명의 일 예에 따른 MIMO 전송이 이루어지는 시스템에서 쉬프팅을 수행하는 방법을 나타내는 블록도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 예에 따른 송신기를 나타내는 보여주는 블록도이다.

발명의 실시를 위한 형태

이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier-frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 통신 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11(Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)는 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다.

설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 이하의 기술이 적용되는 다중 안테나 시스템 또는 MIMO(multiple input multiple output) 시스템은 다중 전송 안테나와 적어도 하나의 수신 안테나를 이용한 시스템이다. 이하의 기술은 다양한 MIMO 방식에 적용될 수 있다. MIMO 방식은 동일한 스트림을 다중 계층으로 전송하는 공간 다이버시티(spatial diversity)와 다중 스트림을 다중 계층으로 전송하는 공간 다중화(spatial multiplexing; SM)가 있다.

공간 다중화에서 다중 스트림이 하나의 사용자에게 전송될 때 SU-MIMO(Single User-MIMO) 또는 SDMA(spatial division multiple access)라고 한다. 공간 다중화에서 다중 스트림이 다수의 사용자에게 전송될 때 MU-MIMO(Multi User-MIMO)라고 한다. 또한, 공간 다이버시티 및 공간 다중화는 각각 사용자로부터의 보고되는 귀환(feedback) 정보의 이용 여부에 따라 개루프(open-loop) 방식과 폐루프(closed-loop) 방식으로 나눌 수 있다.

도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다. 무선통신 시스템은 음성, 패킷(packet) 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.

도 2는 다중안테나를 구비한 송신기의 구조를 도시한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 송신기(100)는 인코더(encoder, 110-1,...,110-K), 맵퍼(mapper, 120-1,..., 120-K), 계층 맵퍼(layer mapper, 130), 프리코더(precoder, 140), 자원 맵퍼(resource element mapper, 150-1,...,150-K) 및 신호 발생기(160-1,...,160-K)를 포함한다. 송신기(100)는 Nt개의 송신 안테나(170-1,..,170-Nt)를 포함한다.

인코더(110-1,...,110-K)는 입력되는 데이터를 정해진 코딩 방식에 따라 인코딩하여 부호화된 데이터(coded data; 이하 부호어(codeword))를 형성한다. 맵퍼(120-1,...,120-K)는 상기 부호어를 신호 성상(signal constellation) 상의 위치를 표현하는 변조 심볼에 맵핑한다. 변조 방식(modulation scheme)에는 제한이 없으며, m-PSK(m-Phase Shift Keying) 또는 m-QAM(m-Quadrature Amplitude Modulation)일 수 있다. 예를 들어, m-PSK는 BPSK, QPSK 또는 8-PSK 일 수 있다. m-QAM은 16-QAM, 64-QAM 또는 256-QAM 일 수 있다.

계층 맵퍼(130)는 프리코더(140)가 안테나 특정 심볼(antenna-specific symbol)을 각 안테나의 경로로 분배할 수 있도록 변조 심볼의 계층을 정의한다. 계층은 프리코더(140)로 입력되는 정보 경로(information path)로 정의될 수 있다. 프리코더(140) 이전의 정보 경로를 가상 안테나(virtual antenna) 또는 계층(layer)라 할 수 있다.

프리코더(140)는 변조 심볼을 다중 송신 안테나(170-1,..,170-Nt)에 따른 MIMO 방식으로 처리하여 안테나 특정 심볼을 출력한다. 프리코더(140)는 안테나 특정 심볼을 해당 안테나의 경로의 자원 맵퍼(150-1,...,150-K)로 분배한다. 프리코더(140)에 의해 하나의 안테나로 보내어지는 각 정보 경로를 스트림(stream)이라 한다. 이를 물리적 안테나(physical antenna)라 할 수 있다.

자원 맵퍼(150-1,...,150-K)는 안테나 특정 심볼을 적절한 자원요소(resource element)에 할당하고, 사용자에 따라 다중화한다. 신호 발생기(160-1,...,160-K)는 안테나 특정 심볼을 OFDM 방식으로 변조하여 전송 신호를 출력한다. 신호 발생기(160-1,...,160-K)는 OFDMA 또는 SC-FDMA 방식과 같은 다양한 다중 접속 방식으로 전송 신호를 생성할 수 있다. 전송 신호는 각 안테나 포트(170-1,..,170-Nt)를 통해 송신된다.

상기에서 설명된 부호어와 계층간의 맵핑관계에 관한 3GPP LTE 표준의 예는 다음과 같다. 3GPP TS 36.211 V8.0.0 (2007-09)의 6.3절에 의하면, 3GPP LTE에서는 부호어 q에 대한 변조 심볼들 d^(q)(0), ...., d^(q)(M^(q) _symb-1)은 계층 x(i)=[x⁽⁰⁾(i) ... x^(υ-1)(i)]^T (i=0,1,..., M^layer _symb-1)로 맵핑된다. 여기서, M^(q) _symb는 부호어 q 대한 변조심볼들의 갯수, υ는 계층 들의 갯수, M^layer _symb는 계층 당 변조심볼들의 갯수이다. 공간 다중화를 위한 부호어-대-계층 맵핑(codeword-to-layer mapping)은 다음 표 1과 같다.

상기 표에 따르면 3GPP LTE는 최대 4개의 계층에 대한 최대 2개의 다중 부호어 전송을 지원한다. 도 3은 표 1에 대한 부호어 대 계층 맵핑(codeword-to-layer mapping)을 나타낸다. 도면에서 'S/P'는 serial-to-parallel 변환기(converter)이다.

각 계층은 다시 프리코딩 행렬 W(i)를 통해 다음 식과 같이 프리코딩되어, p번째 안테나 포트에 대한 신호 y^(p)(i)가 생성된다.

여기서, 프리코딩 행렬 W(i)은 Pxυ 행렬이고, i=0,1,..., Mlayersymb-1 이다.

프리코딩 행렬 W(i)는 계층들을 안테나 포트들로 맵핑하기 위한 행렬이다. 프리코딩 행렬은 단위(identity) 행렬, 퍼뮤테이션(permutation) 행렬, 유니터리(unitary) 행렬, 안테나 선택(antenna selection) 행렬 및 안테나 결합(antenna combining) 행렬 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 단위 행렬은 정방 행렬이며, 계층과 안테나 포트를 일대일 맵핑시킨다. 유니터리 행렬 및 안테나 선택 행렬은 계층의 수와 안테나 포트의 수에 의해 크기가 결정된다. 안테나 결합 행렬은 안테나 포트들을 결합하여 하나의 계층이 복수의 안테나 포트를 통해 전송되도록 한다. 아래 표는 프리코딩 행렬에 포함될 수 있는 행렬들의 예이다.

도 4는 3GPP LTE에서 무선 프레임의 구조를 나타낸다. 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 하나의 서브프레임은 2개의 슬롯(slot)으로 구성된다. 하나의 서브 프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)이라 하고, 예를 들어 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms 일 수 있다. 하나의 슬롯은 시간 영역(time domain)에서 복수의 SC-FDMA 심볼을 포함하고, 주파수 영역(frequency domain)에서 다수의 부반송파를 포함한다. 이하에서, SC-FDMA 심볼은 시간 영역 심볼을 말하며, 시스템에 따라 OFDM 심볼, 심볼 구간 등으로 불리울 수 있다.

하나의 슬롯에 포함되는 SC-FDMA 심볼의 수는 CP의 구성(configuration)에 따라 달라질 수 있다. CP에는 확장된 CP(extended CP)와 확장된 CP 보다 짧은 일반 CP(normal CP)가 있다. 예를 들어, SC-FDMA 심볼이 일반 CP에 의해 구성된 경우, 하나의 슬롯에 포함되는 SC-FDMA 심볼의 수는 7개일 수 있다. SC-FDMA 심볼이 확장된 CP에 의해 구성된 경우, 한 OFDM 심볼의 길이가 늘어나므로, 한 슬롯에 포함되는 SC-FDMA 심볼의 수는 일반 CP인 경우보다 적다. 예를 들어, 하나의 슬롯에 포함되는 SC-FDMA 심볼의 수는 6개일 수 있다. 단말이 빠른 속도로 이동하는 등의 경우와 같이 채널상태가 불안정한 경우, 심볼간 간섭을 더욱 줄이기 위해 확장된 CP가 사용될 수 있다. 일반 CP가 사용되는 경우 하나의 슬롯은 7개의 SC-FDMA 심볼을 포함하므로, 하나의 서브프레임은 14개의 SC-FDMA 심볼을 포함한다.

무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 SC-FDMA 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.

도 5 는 3GPP LTE 에서 하나의 상향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)의 일 예를 나타낸 예시도이다. 이는 SC-FDMA 심볼이 일반 CP 로 구성된 경우이다. 상향링크 슬롯은 시간 영역에서 복수의 SC-FDMA 심볼을 포함한다. 여기서, 하나의 상향링크 슬롯은 7 SC-FDMA 심볼을 포함하고, 하나의 자원블록은 12 부반송파를 포함하는 것을 예시적으로 기술하나, 이는 일례에 불과하고 본 발명의 사상은 이에 제한되는 것은 아니다. 자원 그리드 상의 각 요소(element)를 자원요소(resource element)라 한다. 예를 들어, 자원 요소 a(k,l)는 k번째 SC-FDMA 심볼과 1번째 부반송파에 위치한 자원 요소가 된다. 하나의 자원블록은 12×7 자원요소를 포함한다. 각 부반송파의 간격이 15kHz이라면, 하나의 자원블록은 주파수영역에서 약 180kHz을 사용한다. N^UL은 상향링크 슬롯에 포함되는 자원블록의 수이다. N^UL은 기지국의 스케줄링에 의해 설정되는 상향링크 전송 대역폭(bandwidth)에 종속한다.

다중 부호어가 사용되는 시스템은 각 부호어가 전송되는 채널 상황에 최적화된 MCS(Modulation and Coding Scheme)을 적용함으로써 전송률을 향상시킬 수 장점이 있다. MIMO 시스템에서 전송기는 프리코딩 기법을 적용하여 전송 계층의 합 용량(Sum capacity)를 최대화하거나 특정 계층의 용량(Capacity)을 최대화할 수 있다. 다중 부호어를 사용하는 전송기는 프리코딩에 따라 결정된 각 계층의 용량에 맞는 MCS를 선택한다. 또한 수신기는 최소평균제곱오차-순차간섭제거(MMSE-SIC:Minimum mean square error-successive interference cancellation)와 같은 방법을 통해 성능(performance)을 향상시킬 수 있다. MIMO 시스템은 복수의 계층을 지원할 수 있으므로, 다중 부호어를 복수의 계층으로 효율적으로 맵핑한다면 이득을 얻을 수 있다.

단말은 배터리 소모를 줄이기 위한 PAPR 특성이 중요하다. 이에 따라, 3GPP LTE는 DFT 확산된 신호에 대해 IFFT를 수행하는 SC-FDMA를 채용하고 있다. 3GPP LTE는 상향링크에서 다중 안테나를 고려하지 않고 있다. 단말이 다중 안테나를 갖더라도, 안테나 교환을 지원할 뿐 SM은 지원하지 않는다. 따라서, SC-FDMA에서 다중 안테나를 어떤 식으로 지원할 지 여부가 문제되며, 만약 다중안테나를 지원한다면 SC-FDMA 시스템에서 낮은 PAPR 특성이 유지되도록 하는 것이 필요하다. 나아가, 부족한 상향링크 자원을 효율적으로 이용하기 위해 상향링크로 전송되는 제어정보, 예컨대 CQI, MCS, PMI, RI등 다중안테나 시스템에서의 피드백 정보의 양을 줄일 수 있는 방법이 필요하다.

다중안테나 시스템에서의 MIMO 전송방식에는 개루프(open-loop) 방식과 폐루프(closed-loop) 방식이 있다. 폐루프 방식은 귀환정보를 이용하여 채널상황에 맞도록 프리코딩을 수행하는 방식이고, 개루프 방식은 귀환정보를 이용하지 않으므로, 채널상황과 무관하게 프리코딩을 수행하는 방식이다. 이 2가지 MIMO 전송방식에서, 피드백 오버헤드를 줄이기 위해 다음과 같은 방식을 고려해볼 수 있다.

다중 부호어를 갖는 공간 다중화 방식에 있어서, 채널이 급격히 변하는 상황에서는 정확성이 떨어질 수 있어, 적용에 어려움이 있을 수 있다. 특정 계층을 통해 특정 부호어를 전송하기보다는 각 부호어를 여러 계층을 통해 분산시켜 전송하는 쉬프팅 방식(Shifting scheme)을 이용하면 각 부호어가 평균적인 채널상황을 경험하기 때문에, 부정확한 CQI(Channel Quality Indicator)를 기반으로 데이터 전송을 위한 MCS를 선택하더라도 강건한 전송이 가능하다. 또한 상기 방식을 이용하면, 다중 부호어가 사용될 때 데이터 전송에 사용되는 MCS 비트에 대한 오버헤드를 줄일 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따라, 각 부호어, 변조 심볼 또는 주파수 영역 심볼을 여러 계층에 걸쳐 변경 및 분산시켜 전송하는 방식, 즉 쉬프팅 방식에 관하여 상세히 설명된다. 쉬프팅 방식은 다중 부호어, 변조심볼 또는 주파수 영역 심볼을 여러 계층, 또는 송신안테나(가상안테나 또는 물리적 안테나)에 분산시켜 전송하는 방식을 널리 일컫는다. 예를 들어, 제1 부호어가 반드시 제1 계층으로만 맵핑되는 것이 아니고, 제2 계층에도 선택적으로 맵핑될 수 있는 것이다. 즉, 부호어와 계층간의 맵핑관계가 고정되지 않고, 변경될 수 있다는 점에서, 쉬프팅은 계층 쉬프트(layer shift), 계층 퍼뮤테이션(permutation), 계층 혼합(layer mixing)이라고도 한다. 쉬프팅에 의해 적어도 하나의 변조 심볼들간에, 적어도 하나의 부호어의 비트간에, 적어도 하나의 정보비트들간에 섞이게 된다.

먼저 쉬프팅 방식이 적용가능한 전송기에 관하여 개시된다.

도 6은 본 발명의 일 예에 따른 송신기를 나타낸 블록이다. 이는 2개의 병렬적인 다중 부호어가 입력으로 사용되는 경우이다.

도 6을 참조하면, 송신기(600)는 인코더(encoder, 610-1,610-2), 맵퍼(mapper, 620-1, 620-2), 계층 맵퍼(630), DFT부(640-1, 640-2), 프리코더(precoder, 650), 자원 맵퍼(resource element mapper, 660-1, 660-2), 신호 발생기(signal generator, 670-1, 670-2) 및 안테나 포트(680-1, 680-2)를 포함한다. 제1 인코더(110-1)는 제1 정보 비트를 인코딩하여 제1 부호어(CW1)로 생성한다. 제2 정보 비트들은 제2 인코더(110-2)에 의해 제2 부호어(CW2)로 생성된다. 맵퍼(620-1, 620-2)는 제1 및 제2 부호어(CW1, CW2)를 각각 변조 방식에 따른 변조 심볼들로 맵핑한다. 계층 맵퍼(630)는 제1 부호어(CW1)의 변조 심볼들과 제2 부호어(CW2)의 변조 심볼들을 복수의 계층으로 맵핑하여, 맵핑된 심볼들을 생성한다. 계층의 개수는 랭크(rank)의 값과 같다. DFT부(640-1, 640-2)는 맵핑된 심볼들을 각각 DFT 확산하여 DFT 확산된 심볼들을 생성한다. 프리코더(650)는 DFT 확산된 심볼들을 프리코딩 행렬을 이용하여 MIMO 방식으로 처리하여 안테나 특정 심볼을 출력한다. 프리코더(650)는 안테나 특정 심볼을 해당 안테나의 경로의 자원 맵퍼(660-1, 660-2)로 분배한다. 프리코더(650)에 의해 하나의 안테나로 보내어지는 각 정보 경로를 스트림(stream)이라 한다. 이를 물리적 안테나(physical antenna)라 할 수 있다.

자원 맵퍼(660-1, 660-2)는 안테나 특정 심볼을 적절한 자원요소(resource element)에 할당하고, 사용자에 따라 다중화한다. 신호 발생기(670-1, 670-2)는 안테나 특정 심볼을 OFDMA 또는 SC-FDMA 방식과 같은 다양한 다중 접속 방식으로 변조하여 제1 및 제2 전송 신호를 출력한다. 따라서, 상기 제1 및 제2 전송 신호는 변조 방식에 따라 OFDM 신호(또는 OFDM 심볼)일 수도 있고, SC-FDMA 신호(또는 SC-FDMA 심볼)일 수도 있다. 상기 제1 및 제2 전송 신호는 각 안테나 포트(680-1, 680-2)를 통해 송신된다.

쉬프팅은 송신기(600)의 프리코더(650)의 전단에 위치한 각 구성요소의 전, 후에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 쉬프팅은 인코더(610-1,610-2)와 맵퍼(620-1, 620-2)의 사이, 맵퍼(620-1, 620-2)와 계층 맵퍼(630)의 사이, 계층 맵퍼(630)와 DFT부(640-1, 640-2)의 사이에서 수행될 수 있다.

계층 맵퍼(630)전에는 부호어 수준(codeword level)의 처리가 행해지므로, 계층 맵퍼(630)전에 수행되는 쉬프팅은 부호어 수준의 쉬프팅이라 하고, 계층 맵퍼(630)이후에 수행되는 쉬프팅은 계층 수준의 쉬프팅이라 한다. 한편, 안테나를 명확히 구분하기 위하여, 가상 안테나(virtual antenna)와 물리 안테나(physical antenna)의 개념을 도입한다. 가상 안테나는 논리 안테나(logical antenna)라 불리기도 한다. 가상 안테나는 각 계층이 단순히 맵핑되는 가상적인 안테나를 의미한다. 따라서, 계층의 개수와 일치한다. 반면, 물리 안테나는 프리코딩 이후의 실질적인 물리적 안테나를 의미하므로, 계층과 무관하며, 반드시 가상 안테나의 개수와 일치하지 않는다. 일반적으로 프리코더(650) 이전 수준에서의 안테나를 가상안테나, 이후 수준을 물리 안테나라 부른다. 가상 안테나 또는 물리 안테나 수준에서 수행되는 쉬프팅을 안테나 수준의 쉬프팅이라 한다.

한편, 본 발명에서는 계층과 가상 안테나에 있어서, 편의상 DFT부(640-1, 640-2) 이전을 계층 수준(layer level), DFT부(640-1, 640-2) 이후를 가상 안테나 수준(vitual antenna level), 프리코더(650) 이후를 물리 안테나 수준(physical antenna level)으로 구분하여 사용하나 이러한 사용이 그 의미에 대한 특별한 제한으로 해석될 수 없다.

한편, 특정한 쉬프팅 방식이 지속되는 일정한 시간을 쉬프팅 주기(shifting period)라 할 때, 쉬프팅은 SC-FDMA 심볼주기, 복수의 SC_FDMA 심볼주기 또는 슬롯(slot)주기로 수행될 수 있다.

이하에서 본 발명에 의한 각각의 경우에 따른 쉬프팅의 구체적인 수행방법 및 쉬프팅시 각 부호어의 MCS를 효율적으로 결정하는 방법에 대해 설명한다. 쉬프팅 방식은 MIMO 전송을 수행하는 수단(프리코딩, 공간 다중화, STC, 빔포밍, CDD등)이 어디에 위치하느냐에 따라 차이가 있으므로, 먼저, 자원 맵퍼의 전단에 프리코딩부가 위치하는 경우에 있어서의 쉬프팅의 수행방법을 설명한다.

(1) 프리코딩부가 자원 맵퍼의 전단에 위치하는 경우

Ⅰ. 안테나 수준에서, 슬롯 주기로 쉬프팅을 수행하는 방법

이는 SC-FDMA 시스템의 DFT 후단에서 슬롯(SC-FDMA 심볼 묶음) 단위로 쉬프팅을 수행하는 방법이다. 도 6에서, SC-FDMA 시스템의 DFT 후단에서 DFT 확산된 심볼열이 프리코딩 되기 전 또는 프리코딩 된 후에 에 슬롯 주기로 쉬프팅이 수행될 수 있다.

예를 들어, 2개의 부호어를 사용하는 시스템에서, 첫 번째 부호어(또는 첫 번째 계층의 DFT 확산된 심볼열)는 1 슬롯 시간 동안 첫 번째 안테나 자원에 맵핑되고, 두 번째 부호어(또는 두 번째 계층의 DFT 확산된 심볼열)는 상기 1 슬롯 시간 동안 두 번째 안테나 자원에 맵핑된다. 이후 다음 슬롯 시간에는 첫 번째 부호어(또는 첫 번째 계층의 DFT 확산된 심볼열)과 두 번째 부호어(또는 두 번째 계층의 DFT 확산된 심볼열)가 서로 뒤바뀌어 각각 두 번째 안테나 자원과 첫 번째 안테나 자원에 맵핑될 수 있다.

여기에서 안테나는 프리코딩 전단인 가상 안테나 또는 프리코딩 후단인 물리 안테나를 의미할 수 있으며, 슬롯 주기의 쉬프팅은 가상 또는 물리 안테나 수준에서 수행될 수 있다. 또한, 쉬프팅 행렬을 프리코딩 가중치(precoding weight)에 포함시켜 안테나 수준의 쉬프팅(Antenna Shifting)을 수행할 수 있다. 이와 같이 DFT 확산된 심볼열 단위로 쉬프팅이 수행되기 때문에, 낮은 PAPR을 유지할 수 있는 장점이 있다.

슬롯 주기로 쉬프팅을 수행하는 방법은 DFT 전단에서 슬롯(SC-FDMA 심볼 묶음) 단위로 쉬프팅하는 것 또한 가능하다.

Ⅱ. 안테나 수준에서, SC-FDMA 심볼 주기로 쉬프팅을 수행하는 방법

이는 SC-FDMA시스템의 DFT 후단에서 SC-FDMA 심볼 주기로 쉬프팅을 수행하는 방법이다. DFT 확산된 심볼열이 프리코딩되기 전에, SC-FDMA 심볼주기로 쉬프팅이 수행될 수 있다. 예를 들어, 첫 번째 부호어의 DFT 확산된 심볼열은 임의의 SC-FDMA 심볼 시간 동안 첫 번째 안테나에 맵핑되고(이 때, 두 번째 부호어의 DFT 확산된 심볼열은 두 번째 안테나에 맵핑됨), 임의의 SC-FDMA 심볼시간에는 두 번째 안테나에 맵핑될 수 있다.(이 때, 두 번째 부호어의 DFT 확산된 심볼열은 첫 번째 안테나에 맵핑될 수 있음) 상기의 방법은 계층의 DFT 확산된 심볼열에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.

SC-FDMA 주기로 쉬프팅을 수행하는 방법은 DFT 전단에서 SC-FDMA 심볼 단위로 쉬프팅하는 것 또한 가능하다. 여기에서 부호어 또는 계층이 안테나에 맵핑되는 SC-FDMA 심볼의 수는 각 안테나에 균등(Even)하게 맵핑될 수도 있고, 불균등(uneven)하게 맵핑될 수도 있다.

예를 들어, 임의의 시간 동안 데이터와 기준 심볼을 전송하는 시스템을 고려할 수 있다. 이 때, 어떤 SC-FDMA 심볼은 기준 심볼의 전송만을 위해 사용될 수 있다. 임의의 N개의 SC-FDMA 심볼 중 n개의 SC-FDMA 심볼을 통해 Reference 심볼을 전송한다고 할 때, k(= N-n)개의 SC-FDMA 심볼을 사용하여 Data가 전송될 수 있다. 안테나 수준에서, SC-FDMA 심볼 주기로 쉬프팅을 수행할 때, N개의 SC-FDMA 심볼에 순차적으로 쉬프팅을 적용할 수도 있고, 데이터 심볼에 대해서만 쉬프팅을 순차적으로 적용할 수 있다. 전자의 경우 특정 안테나에 특정 부호어 또는 특정 계층이 더 많이 매핑될 수 있지만, 후자의 경우 각 안테나에 균등하게 맵핑되도록 할 수 있다.

부호어와 계층간 맵핑된 데이터 심볼은 계층 쉬프팅에 의해 다른 계층에 맵핑될 수 있다. 다음의 수학식은 계층 쉬프팅의 일 예를 나타낸다.

x⁽ⁿ⁾(i)는 계층 맵핑된 데이터 심볼이고, N은 계층의 개수이며, n은 계층 인덱스, S는 심볼 또는 슬로의 인덱스를 나타낸다. 심볼은 슬롯 또는 서브프레임에 포함된 데이터 심볼만의 인덱스를 나타낼 수 도 있으며, 데이터와 기준신호를 모두 포함한 인덱스가 될 수도 있다.

계층 쉬프팅은 쉬프팅 행렬로도 표현이 가능하다. 쉬프팅 행렬은 SC-FDMA 심볼별 / 슬롯(즉, SC-FDMA 심볼 묶음) 별로 서로 다른 쉬프팅행렬이 사용될 수 있다. 일 예로서, 2개 계층에 있어서, 다음의 수학식에 의해 쉬프팅행렬 및 프리코딩 행렬이 결정된다.

여기서, P_k는 2×2의 쉬프팅 행렬이고, k=mod(s,2), k=1,2이며, s는 심볼/슬롯 인덱스이고, C(i)는 프리코딩 행렬이다.

다른 예로서, 3개 계층에 있어서, 다음의 수학식에 의해 쉬프팅 행렬 및 프리코딩 행렬이 결정된다.

여기서, P_k는 3×3 의 쉬프팅 행렬이고, k=mod(s,3), k=1,2,3이며, s는 심볼/슬롯 인덱스이고, C는 프리코딩 행렬이다.

또 다른 예로서, 4개 계층에 있어서, 다음의 수학식에 의해 쉬프팅 행렬 및 프리코딩 행렬이 결정된다. 이때, W(i)=P_k이다. 이는 상기 수학식 4와 비교할 때, C가 단위행렬인 경우이다. 4개의 계층을 통해 4 또는 2개의 다중 부호어가 전송되는 경우가 있을 수 있다. 이때 다중 부호어가 4개의 계층을 모두 경험하도록 하기 위해, 쉬프팅 행렬과 프리코딩 행렬은 아래와 같이 결정될 수 있다. 여기서, 쉬프팅 행렬은 SC-FDMA 심볼 별로 / 슬롯(또는 SC-FDMA 심볼 묶음) 별로 서로 다른 퍼뮤테이션 행렬이 사용될 수 있다.

여기서, P_k는 4×4의 쉬프팅 행렬이고, k=mod(s,4), k=1,2,3,4이며, s는 심볼/슬롯 인덱스이다. 4×4의 쉬프팅 행렬의 예(P₄₀₁ 내지 P₄₂₄)는 아래의 표와 같다.

만약, 4개의 부호어가 4개의 계층으로 통해 전송된다면, 쉬프팅 행렬 중 서브셋(subset)을 사용할 수 있다. 예를 들어 24개의 쉬프팅 행렬을 사용하여 각 부호어가 4개의 계층을 모두 경험하게 할 수 있다. P₄₀₁(1,2,3,4), P₄₁₄(2,3,4,1), P₄₁₉(3,4,1,2), P₄₀₄(4,1,2,3) 이렇게 4개의 쉬프팅 행렬을 적절하게 사용하면, 4개의 부호어가 4개의 물리채널을 모두 경험할 수 있다. 이는 아래의 수학식과 같다.

여기서, P₁=P₄₀₁, P₂=P₄₁₉, P₃=P₄₁₄, P₄=P₄₀₄이고, k=mod(s,N), k=1,2,3,4이며, s는 심볼/슬롯 인덱스이다. 만약 s가 심볼 인덱스이면, N=4이고, s가 슬롯 인덱스이면 N=2이다.

여기서 P_k 는 쉬프팅 행렬을 의하며, 계층의 수에 따라 사용되는 쉬프팅 행렬은 달라질 수도 있다. 쉬프팅을 수행할 때, 쉬프팅 행렬을 프리코딩 가중치(precoding weight)에 포함하여 안테나 수준의 쉬프팅을 수행할 수 있다. 적어도 한 SC-FDMA 심볼에서는 동일한 쉬프팅 규칙(Rule)을 적용한다.

하나 또는 다수의 SC-FDMA 심볼 수준으로 쉬프팅을 수행할 수 있다. 또한 적어도 하나 이상의 SC-FDMA 심볼 그룹(group) 수준에 대해 적용할 수 있다.

안테나는 프리코딩 전단인 가상 안테나/프리코딩 후단인 물리 안테나 모두를 의미할 수 있으며, SC-FDMA 심볼 단위의 쉬프팅은 가상 또는 물리 안테나 단에서 수행될 수 있다.

이 경우 DFT 확산된 심볼열 단위로 쉬프팅이 일어나기 때문에, 낮은 PAPR을 유지할 수 있는 장점이 있다. 또한 SC-FDMA 심볼 단위로 쉬프팅이 일어나기 때문에 공간적으로 더욱 빈번하게 섞일 수 있는 장점이 있으며, 많은 계층 전송시 더욱 효과적으로 쉬프팅할 수 있다.

Ⅲ. 계층 수준(또는 부호어 수준)에서 슬롯 주기로 쉬프팅을 수행하는 방법

이는 SC-FDMA시스템의 DFT 전단에서 두 개 이상의 계층 또는 부호어에 대해 슬롯(SC-FDMA 심볼 묶음) 단위로 쉬프팅을 수행하는 경우이다. 부호어 또는 계층의 변조심볼이 DFT 확산을 수행하기 전에, 슬롯 단위로 쉬프팅이 수행될 수 있다. 도 6은 쉬프팅이 인코더 전단, 변조기 전단, 계층 맵퍼 전단 등에서 수행될 수 있음을 보여주고 있다.

예를 들어, 첫 번째 부호어(또는 첫 번째 계층)의 변조심볼열은 처음 슬롯 시간 동안 첫 번째 안테나(혹은 첫번째 계층)에 관한 자원(Resource)에 맵핑되고, 두번째 슬롯 시간에는 두 번째 안테나에 관한 자원에 맵핑될 수 있다. 이와 동시에, 두 번째 부호어(또는 두 번째 계층)의 변조심볼열은 처음 슬롯 시간 동안 두 번째 안테나(혹은 두번째 계층)에 관한 자원(Resource)에 맵핑되고, 두번째 슬롯 시간에는 첫 번째 안테나에 관한 자원에 맵핑될 수 있다.

여기에서 안테나는 프리코딩 전단인 가상 안테나를 의미할 수 있으며, DFT 전단의 계층과 같은 의미로 사용될 수 있다. 한편, 안테나에 관한 자원이란, 각 안테나별로 할당되는 무선자원을 의미한다. DFT 전단의 시간 영역에서 슬롯 수준으로 쉬프팅이 수행되기 때문에, 낮은 PAPR을 유지할 수 있는 장점이 있다.

Ⅳ. 계층 수준(또는 부호어 수준)에서 SC-FDMA 심볼주기로 쉬프팅을 수행하는 방법

이는 SC-FDMA시스템의 DFT 전단에서 두 개 이상의 계층 또는 부호어를 하나 또는 다수의 SC-FDMA 심볼 단위로 쉬프팅을 수행하는 방법이다. 부호어 또는 계층의 심볼 열이 DFT 확산을 수행하기 전단에서, SC-FDMA 심볼 단위로 쉬프팅이 수행될 수 있다.

예를 들어, 첫 번째(두 번째) 부호어 또는 첫 번째(두 번째) 계층의 심볼열은 임의의 SC-FDMA 심볼 시간 동안 첫 번째 (두 번째) 안테나에 맵핑되고, 임의의 SC-FDMA 시간에는 두 번째(첫 번째) 안테나에 맵핑될 수 있다. 부호어 또는 계층이 안테나에 맵핑되는 SC-FDMA 심볼의 수는 각 안테나에 균등(Even)하게 맵핑될 수도 있고, 불균등(Uneven)하게 맵핑될 수도 있다.

이때, 하나 또는 다수의 SC-FDMA 심볼 수준으로 쉬프팅을 수행할 수 있으며, 안테나는 프리코딩 전단인 가상 안테나를 의미할 수 있으며, DFT 전단의 계층과 같은 의미로 사용될 수 있다.

DFT 전단 시간영역에서 SC-FDMA 심볼 단위로 쉬프팅이 수행되기 때문에, 낮은 PAPR을 유지할 수 있는 장점이 있다. 또한 SC-FDMA 심볼 단위로 쉬프팅이 수행되기 때문에 공간적으로 더욱 빈번하게 섞일 수 있는 장점이 있으며, 많은 계층 전송 시 더욱 효과적으로 쉬프팅을 수행할 수 있다.

Ⅴ. 서로 다른 부호어의 부호화된 비트(Coded Bit) 수준으로 쉬프팅을 수행하는 방법

도 7은 본 발명의 다른 예에 따른 송신기를 나타낸 블록이다. 이는 2개의 병렬적인 다중 부호어가 입력으로 사용되는 경우이며, 쉬프팅부가 인코더와 맵퍼 사이에 배치되는 점에서 도 6과 차이가 있다.

도 7을 참조하면, 송신기(700)는 쉬프팅부(shifting unit, 710)를 포함하고, 쉬프팅부(710)는 인코더(610-1,610-2) 후단에 위치하여 각 부호어에 의해 부호화된 비트에 대해 쉬프팅을 수행한다. 각 부호어가 하나의 계층을 통해 전송되는 경우, 각 부호어의 변조 심볼 열은 서로 같은 길이를 갖는다. 이 때 각 부호어의 비트를 임의의 방법에 의해 쉬프팅한 후, 변조 차수에 맞춰 각 계층에 비트열을 맵핑한다. 어떤 부호어는 N(＞1) 계층을 통해 전송될 때, 변조 심볼열은 할당된 자원블록(Allocated Resource Block)의 N 배의 길이를 갖는다. 따라서 쉬프팅된 비트열이 변조 단으로 맵핑될 때, 변조 차수와 전송 계층의 수를 고려하여 맵핑된다.

Ⅵ. H-ARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)시 물리/가상 안테나 또는 계층 쉬프팅을 수행하는 방법

초기 전송에서 쉬프팅을 수행하지 않고, 재전송시 쉬프팅을 수행한다. 슬롯 수준/심볼 수준/변조 심볼 수준/부호화된 비트 수준의 쉬프팅 방식을 고려할 수 있다. 쉬프팅을 수행하여 초기 전송할 때, 재전송 시에 다른 쉬프팅 방식을 적용하여 전송한다. 한편, 쉬프팅 순서를 다르게 할 수 있다. 다른 수준(슬롯/심볼/변조 심볼/부호화된 비트)의 쉬프팅 방식을 사용할 수 있다.

(2) MIMO 전송을 수행하는 수단이 신호 발생기의 후단에 위치하는 경우

도 8은 본 발명의 일 예에 따른 MIMO 전송이 이루어지는 시스템에서 쉬프팅을 수행하는 방법을 나타내는 블록도이다. 이는 도 6의 송신기와 동일하나, MIMO 처리부가 추가된 점에서 차이가 있다.

도 8을 참조하면, 쉬프팅은 다음과 같이 각 부호어 또는 계층 또는 가상 안테나 또는 물리 안테나 수준에서 수행될 수 있다. 또한, 쉬프팅은 그 수행되는 시점에 따라, 시간영역 또는 주파수 영역에서 수행될 수 있다. 여기에서 시간영역은 DFT부의 전단과 SC-FDMA 신호 발생기의 후단이 되며, 주파수 영역은 DFT부의 후단에서 SC-FDMA 신호 발생기의 전단까지이다. 이하에서는 8가지의 쉬프팅의 형태를 설명한다. 여기에는 Ⅰ. 시간영역(time domain)에서 물리 안테나 수준의 쉬프팅, Ⅱ. 시간영역에서 가상 안테나 수준의 쉬프팅, Ⅲ. 주파수 영역(frequency domain)에서 가상 안테나 수준의 쉬프팅, Ⅳ. 시간영역에서 계층 수준의 쉬프팅, Ⅴ. 시간영역에서 변조 심볼 수준의 쉬프팅, Ⅵ 시간영역에서 부호어 수준의 쉬프팅이 포함된다.

이러한 쉬프팅 방법은 프리코딩, 공간다중화(Spatial Multiplexing; SM), STC, 빔포밍(Beamforming), CDD(Cyclic Delay Diversity)등 어떤 MIMO전송을 사용하는 시스템에도 적용이 가능하다. 프리코딩이 사용되는 MIMO전송에서 프리코딩은 시간 영역에서의 프리코딩 가중치(weight)가 적용된다. 쉬프팅의 단위는 슬롯, 시간영역에서의 샘플, 하나 또는 다수의 SC-FDMA 심볼, 하나 또는 다수의 변조 심볼, 하나 또는 다수의 부호화된 비트, 하나 또는 다수의 정보 비트 단위로 이루어 질 수 있다.

이제 상기 8가지의 쉬프팅 형태를 설명한다. 다만, Ⅲ 내지 Ⅵ 쉬프팅 형태는 전술된 프리코딩부가 자원 맵퍼의 전단에 위치하는 경우에서의 쉬프팅 형태와 동일하게 적용된다. 따라서, 이하에서는 Ⅰ 내지 Ⅲ 형태의 쉬프팅 형태만을 기술한다.

Ⅰ. 시간영역에서 물리 안테나 수준의 쉬프팅

MIMO 전송부는 N개의 가상 안테나를 M개의 (M＞N)의 물리 안테나에 맵핑하는 역할을 한다. 어느 하나의 가상 안테나가 맵핑되는 p개의 물리 안테나를 하나의 물리 안테나 그룹이라고 할 때, 물리 안테나 수준의 쉬프팅은 물리 안테나 그룹 단위로 쉬프팅을 수행한다.

부호어는 계층 맵핑에 의해 가상 안테나에 맵핑되며, 가상 안테나는 물리 안테나에 맵핑된다. 부호어는 물리 안테나에 직접 맵핑될 수도 있다. 물리 안테나는 부호어에 따라 그룹핑(grouping)될 수 있으며, 물리 안테나 그룹을 단위로 쉬프팅을 수행한다. 쉬프팅이 수행되는 주기는 슬롯, 하나 또는 다수의 SC-FDMA 심볼, 시간 샘플(Time sample) 단위일 수 있다.

일 예로서, 2개의 물리 안테나(physical antenna)를 이용하여, 랭크(Rank) 2의 전송을 수행하는 경우

과 같은 단위행렬(Identity matrix) 또는

과 같은 쉬프팅 행렬(permutation matrix)을 이용한다. 쉬프팅 행렬은 쉬프팅의 수행에 사용되는 행렬이다. 쉬프팅 행렬로 입력되는 입력 행렬은 2 x 1 크기의 가상 안테나 신호이고, 출력 행렬은 2 x 1 크기의 물리 안테나 신호이다. 이 경우, 가상 안테나가 물리 안테나에 1:1로 맵핑된다. 이 때, 개별 물리 안테나 수준에서 쉬프팅을 수행할 수 있다. 즉, 첫 번째 물리 안테나로 전송되던 신호는 임의의 단위 시간에서 두 번째 물리 안테나로 스위치(Switch)하여 전송될 수 있다. 한편

와 같이 첫 번째 열(column)과 두 번째 열의 신호가 더해지는 쉬프팅 행렬을 사용하는 경우에도 첫 번째 물리 안테나로 전송되던 신호는 임의의 시간 단위에서 두 번째) 물리 안테나로 스위칭(Switching)되어 전송될 수 있다.

다른 예로서, 4개의 물리 안테나를 이용하여, 랭크 2의 전송을 수행하는 경우

와 같은 쉬프팅 행렬을 이용하면 1개의 가상 안테나가 2개의 물리 안테나로 맵핑된다. 또는 2개의 부호어가 사용되어 각 부호어가 2개의 물리 안테나로 맵핑되는 경우, 2개의 물리 안테나를 기본 단위로 하여 쉬프팅을 수행할 수 있다. 첫 번째, 두 번째 물리 안테나를 통해 전송되는 신호는 임의의 단위 시간에 세 번째, 네 번째 물리 안테나로 스위칭(Switching)하여 전송될 수 있다. 이와 동시에, 세 번째, 네 번째 물리 안테나를 통해 전송되는 신호는 임의의 단위 시간에 첫 번째, 두 번째 물리 안테나로 스위칭(Switching)하여 전송될 수 있다. 하나의 신호의 전송에 사용되는 복수의 물리 안테나를 물리 안테나 그룹이라 하고, 물리 안테나의 그룹을 정하는 것을 물리 안테나의 그룹핑(grouping)이라 한다. 물리 안테나의 그룹핑은 사용되는 프리코딩 행렬에 따라 결정될 수 있다.

또한 프리코딩 행렬이나 부호어에 상관없이 개별 물리 안테나를 기본 단위로 하여 쉬프팅을 수행할 수 있다. 첫 번째, 두 번째, 세 번째, 네 번째 물리 안테나를 통해 전송되는 신호는 임의의 단위 시간에 두 번째, 세 번째, 네 번째, 첫 번째 물리안테나로 스위칭하여 전송될 수 있다. 물리 안테나의 스위칭을 위해 다른 방법이 적용될 수도 있으며, 한정적인 것은 아니다.

또 다른 예로서, 4개의 물리 안테나를 이용하여 랭크 3의 전송을 수행하는 경우,

와 같은 쉬프팅 행렬을 이용하면, 어떤 1개의 가상 안테나는 특정한 2개의 물리 안테나에 맵핑되고, 나머지 2개의 가상 안테나는 나머지 2개의 물리 안테나에 각각 맵핑된다. 상기 특정한 2개의 물리 안테나를 하나의 그룹(group)으로 하여, 상기 하나의 그룹과 상기 나머지 2개의 물리 안테나에 대해 쉬프팅을 수행할 수 있다. 예를 들어, 첫 번째, 두 번째 물리 안테나를 그룹 1이라 하면, 그룹 1, 세 번째, 네 번째 물리 안테나를 통해 전송되는 신호는 임의의 단위 시간에 네 번째, 그룹 1, 세 번째 물리 안테나로 스위칭하여 전송될 수 있다. 물리 안테나의 그룹핑(grouping)은 사용되는 프리코딩 행렬에 따라 결정될 수 있다.

또한 프리코딩 행렬이나 부호어에 상관없이 개별 물리 안테나를 기본 단위로 하여 쉬프팅을 수행할 수 있다. 첫 번째, 두 번째, 세 번째, 네 번째 물리 안테나를 통해 전송되는 신호는 임의의 단위 시간에 두 번째, 세 번째, 네 번째, 첫 번째 물리 안테나로 스위칭하여 전송될 수 있다. 물리 안테나의 스위칭을 위해 다른 방법이 적용될 수도 있으며, 한정적인 것은 아니다.

또 다른 예로서, 4개의 물리 안테나를 이용하여 랭크 4의 전송을 수행하는 경우,

와 같은 쉬프팅 행렬을 이용하면, 각 개별 가상 안테나가 물리 안테나로 1:1 맵핑된다. 따라서, 부호어에 맵핑되는 물리 안테나의 그룹을 기본 단위로 쉬프팅할 수 있다. 예를 들어, 2개의 부호어가 사용되는 경우, 하나의 부호어는 특정한 2개의 가상 안테나에 맵핑될 수 있고, 다른 하나의 부호어는 나머지 2개의 가상 안테나에 맵핑될 수 있다. 각 가상 안테나는 각 물리 안테나에 맵핑될 수 있다. 따라서, 쉬프팅이 수행되면, 첫 번째, 두 번째 (또는 세 번째, 네 번째) 물리 안테나를 통해 전송되는 부호어는 임의의 단위 시간에 세 번째, 네 번째 (또는 첫 번째, 두 번째) 물리 안테나로 스위칭되어 전송될 수 있다. 물리 안테나의 그룹핑(grouping)은 사용되는 프리코딩 행렬에 따라 결정될 수 있다. 4개의 부호어가 사용되는 경우 각 개별 안테나를 기본 단위로 하여 쉬프팅을 수행할 수 있다. 또한 프리코딩 행렬이나 부호어에 상관없이 개별 물리 안테나를 기본 단위로 하여 쉬프팅을 수행할 수 있다.

Ⅱ. 시간 영역에서 가상 안테나 수준의 쉬프팅

부호어에 맵핑되는 가상 안테나 그룹 단위로 쉬프팅이 수행될 수 있다. SC-FDMA 신호 발생기를 통해 생성된 신호는 시간영역 신호이며, 가상 안테나의 신호이다. 부호어는 계층에 맵핑되는데 계층은 가상 안테나와 같은 의미로 사용될 수 있다. 따라서 하나의 부호어가 다수의 계층에 맵핑된다는 것은 하나의 부호어가 다수의 가상 안테나에 맵핑될 수 있음을 의미한다.

예를 들어, 2개의 부호어를 랭크 3으로 전송하는 것을 가정할 때, 어느 쉬프팅 주기에 첫 번째 부호어는 첫 번째 물리 안테나에, 두 번째 부호어는 두 번째, 세 번째 물리 안테나에 맵핑될 수 있다. 부호어 단위로 쉬프팅이 수행되면, 다음 쉬프팅 주기에 첫 번째 부호어는 세 번째 물리 안테나로, 두 번째 부호어는 첫 번째, 두 번째 물리 안테나로 스위칭되어 맵핑될 수 있다. 동일한 방법으로 개별 가상 안테나를 기본 단위로 쉬프팅이 수행될 수 있다. 여기에서, 임의의 단위 시간은 슬롯, 하나 또는 다수의 SC-FDMA 심볼, 하나 또는 다수의 시간 샘플이 될 수 있으며 이런 단위로 다른 쉬프팅 또는 스위칭이 적용될 수 있다.

Ⅲ. 주파수 영역에서 가상 안테나 수준의 쉬프팅

DFT 확산된 신호는 주파수 영역 신호이며, 부호어 대 계층 맵핑이 수행된 가상 안테나 수준의 신호이다. 만약 DFT 확산된 신호가 자원 요소(Resource Element)단위로 쉬프팅이 수행되어 주파수 자원에 맵핑된다면 IFFT이후에 낮은 PAPR을 보장할 수 없게 된다. 따라서 낮은 CM특성을 유지하기 위해서는 주파수 영역의 신호는 슬롯, 하나 또는 다수의 SC-FDMA 심볼 길이 동안 쉬프팅 방식이 변경되지 않도록 한다.

(3) 다중 부호어 시스템에서 쉬프팅 수행시 MCS를 결정하고, MCS에 관한 정보를 효율적으로 전송하는 방법

다중 부호어(multi codeword)를 사용하는 시스템에서는 각 부호어별로 MCS가 개별적으로 결정될 수 있다. 따라서, 다중 부호어 시스템에서 쉬프팅이 수행되면, 서로 다른 변조 차수(modulation order)를 가지는 각 부호어 또는 변조심벌들이 섞여 DFT 확산될 수 있다. 또는 같은 변조 차수를 갖는 심볼들이 DFT 확산되고, 다른 변조 차수를 갖는 SC-FDMA 심볼 또는 슬롯 주기로 쉬프팅되어 어떤 안테나로 전송이 될 수 있다. 이와 같은 경우 각 부호어 또는 변조심벌의 변조 차수에 따른 CM(Cubic Metric) 특성이 변하게 된다.

표 4는 SC-FDMA 시스템에서 변조 차수에 따른 CM을 나타낸다. QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)는 1.22dB, 16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)은 2.14dB 그리고 64QAM은 2.33dB의 CM을 갖는다. OFDMA 심볼은 4dB의 CM을 갖는다.그리고 QPSK와 16QAM 심볼이 섞인 경우 1.80dB의 CM을 갖는 것을 확인할 수 있다. 데이터 전송 시 파워 앰프(Power amp)의 비선형(non-linear)구간에 의해 신호가 왜곡되는 현상에 의해 데이터 전송의 확률이 떨어질 수 있다. 따라서, 비선형구간의 왜곡에 의한 성능 열화를 방지하기 위해 CM을 고려하여 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio:SNR)를 조절하여 데이터 전송에 알맞은 MCS를 선택하는 방법이 필요하다. 이하에서, 각 코드워드에 효율적으로 MCS를 결정하고, MCS에 관하 정보를 전송하는 방법에 관하여 설명된다.

도 9는 본 발명의 또 다른 예에 따른 송신기를 나타내는 보여주는 블록도이다.

도 9를 참조하면, 송신기(800)는 도 6에서의 송신기(600)와 기본적인 구성요소가 동일하며, 다만 쉬프팅부(810)가 계층 맵퍼(630)의 후단에 추가된 점에 차이가 있다. 쉬프팅부(810)는 각 부호어 또는 계층의 변조심볼 수준에서 쉬프팅을 수행한다. 또는 쉬프팅부(810)는 적어도 하나 이상의 변조 심볼 그룹(group) 수준으로 쉬프팅을 수행할 수 있다. 이후 DFT부(640-1, 640-2)에 의해 DFT 확산이 수행된다.

일 예로서, 첫 번째 부호어(1ST cw)와 두 번째 부호어(2nd cw)에 서로 다른 MCS를 적용한다. 다만, 다중 부호어의 공간 다중화 전송시, 어떤 부호어에는 강건한 데이터 전송을 위해 QPSK 변조를 적용하고 다른 부호어에는 그 보다 높은 변조 차수를 적용하는 경우, 쉬프팅에 의해 평균적으로 QPSK보다 높은 CM특성을 갖게 된다. 이 때문에 QPSK 변조를 적용한 부호어의 성능(Performance)은 기대했던 에러율(Error Rate)보다 높은 에러율을 보일 수 있다.

다른 예로서, 첫번째 부호어와 두번째 부호어에 동일한 변조 차수 및 다른 코딩율(Coding Rate)을 적용한다. 부호어에 서로 다른 코딩율을 적용할 경우, 직렬간섭제거 수신기(SIC receiver)를 이용하면 더 많은 이득(gain)을 기대할 수 있다. 예를 들어, 먼저 복조(Decoding)를 수행하는 첫번째 부호어의 성공(success) 확률이 높을수록 남은 두번째 부호어의 복조 성공(decoding success) 확률이 높아지기 때문에, 첫번째 부호어를 위해 강건한 코딩율을 선택할 수 있다. 한편 간섭소거(Interference cancellation)에 의해 두번째 부호어의 검출(detection) 성공확률이 높아지기 때문에 두번째 부호어를 위해 기준보다 약한 코딩율를 선택함으로써 더 많은 데이터를 전송하도록 할 수 있다.

이와 같이 각 부호어별 MCS를 결정하는 것은 수신기(도면에 미표시)의 스케줄러(scheduler)일 수도 있고, 송신기가 임의로 결정할 수도 있다. 이하에서는 각 부호어별 MCS를 수신기의 스케줄러가 결정하는 것으로 가정하여 설명한다. 이 경우, 스케줄러는 송신기가 전송하는데 필요한 스케줄링 정보를 송신기로 전송하게 되며, 스케줄링 정보는 MCS 정보를 포함한다. 따라서, 송신기는 수신기의 스케줄러에 의해 결정되는 MCS를 각 부호어에 적용하여 데이터를 전송한다. 송신기는 스케줄링 정보의 MCS를 각 부호어에 적용하여 데이터를 전송한다. 스케줄러는 송신기로부터 수신하는 채널품질정보(Channel Quality Information; CQI) 또는 사운딩 기준 신호(Sounding Reference Signal; SRSs)로부터 확보한 채널(Channel) 정보를 통해 각 부호어의 데이터 전송에 적합한 MCS를 선택한다. 전술된 바와 같이 MCS는 각 부호어별로 동일할 수도 있고, 다를 수도 있으며, 코딩율만 다르고 변조 차수는 동일할 수도 있다.

각 부호어별로 MCS를 알려주는 경우, MCS 정보를 알려주는데 필요한 제어정보의 오버헤드가 커질 수 있다. 따라서, 이러한 오버헤드를 줄이기 위해, 스케줄러는 두번째 부호어에 적용될 MCS를 직접적으로 알려주지 않고, 첫번째 부호어의 MCS로부터 증가 또는 감소되는 범위만을 알려준다. 따라서, 증감의 범위에 따라 두번째 부호어의 MCS를 알려주는데 필요한 비트수의 오허베드가 줄어들 수 있다. 이때, 증감의 기준이 되는 MCS를 기준 MCS라 하고, 증감의 범위를 차이값(differential value)이라 한다. 즉, 스케줄러는 기준 MCS와 차이값을 이용하여 각 부호어에 적용되는 MCS를 알려준다. 이때 기준 MCS를 기준으로 증감 수준의 MCS가 선택될 때 기준 MCS의 변조 차수와 다른 변조 차수를 갖는 MCS가 선택될 수 있다. 스케줄러는 각 부호어가 동일한 변조 차수를 갖도록 증감 수준을 선택할 수 있다. 또한 기준 MCS와 동일한 변조 차수이면서 코딩율이 다른 MCS 집합(set)을 고려할 수 있다.

변조 차수가 동일한 MCS를 알려주는 방법에 대하여 설명한다.

기준 MCS와 그에 대한 증가 수준을 알려주는 방법에 있어서 4비트(bit)로 알려주는 경우 0∼15 수준을, 3비트로 알려주는 경우 0∼7 수준을, 2비트로 알려주는 경우 0∼3 수준을, 1비트로 알려주는 경우 0,1 수준을 알려줄 수 있다.

표 5는 3GPP LTE에서 MSC 표(table)이다. 이는 3GPP TS 36.213 V8.5.0 (2008-12) "Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical layer procedures (Release 8) "을 참조할 수 있다.

기준이 되는 MCS와 동일한 변조를 갖고 코딩률이 다르게 하기 위하여 기존의 MCS 표에서 TBS 인덱스(Index)를 바꾼 표를 생각할 수 있다.

기준 MCS가 변조 차수(order) 2를 선택한 경우 다음과 같은 방법을 생각할 수 있다. 예를 들어, 인덱스(Index) 9를 선택한 경우 MCS의 증감수준이 +1이라고 하면 변조 2/TBS 인덱스(index) 10을 선택할 수 있다. 그리고 기준 MCS가 인덱스(Index) 7을 선택하고 증감수준이 +2인 경우 MCS 인덱스(index) 9가 선택되는데 이와 같은 경우 MCS가 동일하기 때문에 기존 표(table)의 값을 그대로 사용한다.

기준 MCS가 변조 2를 선택한 경우 변조 4의 TBS 인덱스(index)는 표 6과 같이 바뀔 수 있다.

기준 MCS가 변조 4를 선택한 경우 변조 6의 TBS 인덱스(index)는 표 7과 같이 바뀔 수 있다.

또 다른 예로서, 첫번째 부호어와 두번째 부호어에 동일한 MCS를 적용한다. 쉬프팅에 의해 각 계층의 신호 대 간섭비 및 잡음비(signal to interference and noise ratio; SINR)는 평균화된 값을 갖게 될 수 있는데, 이러한 평균 SINR에 맞는 MCS를 각 부호어에 적용되도록 한다. 따라서, 스케줄러는 단일의 MCS만을 전송하면 되므로, MCS의 전송에 따른 오버헤드를 줄일 수 있다.

또 다른 예로서, 변조 심볼 수준으로 쉬프팅이 수행될 때, 또는 SC-OFDM 심볼 수준/슬롯 수준으로 쉬프팅이 수행될 때, 또는 부호어 수준으로 쉬프팅이 수행될 때, 전송 계층별로는 동일한 변조 차수(order)를 갖는 변조 심볼이 맵핑될 수 있도록 하기 위하여 다음과 같은 방법을 고려할 수 있다.

각 부호어의 부호화된 비트(encoded bit)는 변조 심볼 수준 쉬프팅을 고려해서 변조를 할 수 있다. 예를 들어, 처음 변조 심볼 시간에 첫 번째 부호어는 QPSK로 변조되어 첫 번째 계층에 맵핑되고, 두 번째 부호어는 16QAM으로 변조되어 두 번째 계층에 맵핑된다. 다음 변조 심볼 시간에서는 첫 번째 부호어는 16QAM으로 변조되어 두 번째 계층에 맵핑되고, 두 번째 부호어는 QPSK로 변조되어 첫 번째 계층에 맵핑된다.

본 발명에서 변조 심볼/SC-FDMA 심볼/슬롯/부호어 수준 쉬프팅은 DFT 전 또는 DFT 후 또는 IFFT 후단에서 수행될 수 있다. 이때 쉬프팅된 변조 심볼열을 DFT 확산했을 때, 낮은 PAPR을 유지하기 위해서 각 부호어가 같은 변조 차수를 갖도록 한다.

쉬프팅을 수행할 때, 쉬프팅 행렬을 사용하여 계층 쉬프팅을 수행할 수 있다. 쉬프팅 행렬 중 일부 행렬을 선택하여 사용할 수 있다.

예를 들어, 2 계층을 위해서 표 8의 2x2 쉬프팅 행렬의 2개의 행렬을 사용할 수 있다.

3 계층을 위해서 표 9의 3x3 쉬프팅 행렬 6개를 사용할 수 있다. 또한 6개 중 일부를 선택할 수 있는데, 계층의 수에 맞춰 3개를 선택하여 사용할 수 있다.

4 계층을 위해서 표 10의 4x4 쉬프팅 행렬의 24개의 행렬을 사용할 수 있다. 또한 24개 중 일부 행렬을 선택할 수 있는데, 계층의 수에 맞춰 4개의 행렬을 선택하여 사용할 수 있다.

쉬프팅은 변조 심볼 단위로 수행될 수 있으며, 이 때 쉬프팅 행렬은 변조 심볼 단위로 선택될 수 있다.

예를 들어, 4 계층 전송에서 표 10의 P₄₀₁, P₄₀₄, P₄₁₉, P₄₁₄의 행렬을 사용하고 수학식 7을 적용하면, 계층 쉬프팅에 의한 변조 심볼의 맵핑은 표 11과 같이 표현될 수 있다.

표 11에서 각각의 행은 계층 1∼4를 나타내며 계층 1∼4에 각각 부호어 1∼4에 의해 변조 심볼이 시간에 따라 순환하여 맵핑됨을 보여준다.

여기에서 계층 별로 각 부호어의 변조 심볼이 포함되도록 맵핑 되도록 배치한다.

SC-FDMA 시스템은 데이터 심볼이 DFT 확산에 의해 할당된 주파수 대역에 퍼져 전송되기 때문에, 변조 심볼의 인덱스(Index of Modulated symbol)가 부반송파의 인덱스(Index of subcarrier)을 의미하는 것은 아니다. 즉, 인덱스(Index)에 따라 특정 부반송파(Subcarrier)에 맵핑되는 것이 아니라, 어떤 인덱스를 갖더라도 할당된 주파수 대역에 고루 퍼져 전송되어 할당된 주파수 대역의 평균적인 채널 특성을 경험하게 된다. 따라서 변조 심볼 인덱스에 따라 맵핑되는 위치보다는 계층에 맵핑되는 부호어의 변조 심볼의 수가 SC-FDMA 시스템에서는 계층 쉬프팅의 중요한 요소(Factor)가 될 수 있다.

계층 별로 각 부호어의 변조 심볼이 포함되도록 맵핑되도록 배치하면 부호어의 변조 심볼은 각 계층을 유사한 빈도로 경험하게 되기 때문에, 모든 부호어는 각 계층의 평균적인 채널 상태에 맞는 MCS로 전송이 가능하다. 이하, 표 9 내지 표 20은 계층 별로 동일한 수의 변조 심볼이 맵핑되는 일 예를 나타낸다.

여기에서 어떤 부호어의 연속적인 변조 심볼 열은 'DFT 확산 길이/계층의 수(N)' 이거나 'DFT 확산 길이' 또는 '복수의 DFT 확산 길이'일 수 있다. 표 12는 부호어의 변조 심볼이 계층 별로 동일 위치에 연속적으로 맵핑 되는 예를 나타낸다.

표 13은 부호어의 변조 심볼이 계층 별로 다른 위치에 연속적으로 맵핑 되는 예를 나타낸다.

예를 들어, 6의 DFT 확산길이를 갖는 전송에서 첫 번째 부호어에 해당하는 6개의 변조 심볼은 첫 번째 계층에 맵핑되고, 뒤이어 두 번째 부호어에 해당하는 6개의 변조 심볼이 맵핑된다. 두 번째 계층은 6개의 변조 심볼 길이에 해당하는 두 번째 부호어의 변조 심볼이 복수개의 DFT 확산길이와 동일한 길이일 수 있다.

표 14는 부호어의 변조 심볼이 계층 별로 동일 위치 사이사이에 맵핑되는 예를 나타낸다.

표 15는 부호어의 변조 심볼이 계층 별로 다른 위치 사이사이에 맵핑 되는 예를 나타낸다.

이하 표 16 내지 19, 표 20 내지 표 23은 각각 3 계층 전송인 경우와 4 계층 전송인 경우의 예를 표로 나타낸 것이다.

상술한 쉬프팅 방법은 이외에도 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 쉬프팅이 적용된 후 다음 쉬프팅에서는 1) 임의의 위치를 지정할 수도 있으며, 2) 그 위치는 안테나 또는 계층 별로 순환 시프트(cyclic shift) 될 수 있다. 상기 기술한 쉬프팅 방법은 채널 독립적인(Channel Independent) 프리코딩을 사용하는 MIMO 시스템뿐만 아니라 채널 의존적인(Channel Dependant) 프리코딩을 사용하는 MIMO 시스템에도 적용 가능하다.

상술한 모든 기능은 상기 기능을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로 제어기, 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.

Claims (11)

1. 복수의 송신안테나를 이용한 무선통신 시스템에서, 다중 부호어의 전송방법에 있어서,
   복수의 병렬적인 정보비트열을 인코딩하여 복수의 병렬적인 부호어를 생성하는 단계;
   상기 복수의 병렬적인 부호어를 변조하여 복수의 병렬적인 변조심볼열을 생성하는 단계;
   상기 변조심볼열에 DFT(Discrete Fourier Transform)를 수행하여 복수의 주파수 영역 심볼열을 생성하는 단계;
   상기 복수의 주파수 영역 심볼열에 프리코딩을 수행하는 단계;
   상기 프리코딩된 상기 복수의 주파수 영역 심볼열을 자원요소에 맵핑하는 단계;
   상기 복수의 주파수 영역 심볼열에 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 수행하여 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 심볼을 생성하는 단계;
   상기 복수의 병렬적인 부호어, 상기 복수의 병렬적인 변조심볼열 또는 상기 복수의 주파수 영역 심볼열이 맵핑되는 계층(layer)을 소정의 시간주기로 변경하는 쉬프팅(shifting)을 수행하는 단계; 및
   상기 SC-FDMA 심볼을 전송하는 단계를 포함하는 다중 부호어의 전송방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 쉬프팅을 수행하는 단계는 상기 DFT를 수행하여 복수의 주파수 영역 심볼열을 생성하는 단계 이후에 수행되며, 상기 시간주기는 복수의 SC-FDMA 심볼인, 다중 부호어의 전송방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 시간주기는 단일 SC-FDMA 심볼인, 다중 부호어의 전송방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 계층을 상기 복수의 송신안테나에 맵핑하는 단계를 더 포함하는, 다중 부호어의 전송방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 계층의 수는 상기 복수의 송신안테나의 수보다 작거나 같은, 다중 부호어의 전송방법.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 계층은 하나 이상의 송신안테나에 맵핑되는, 다중 부호어의 전송방법.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 병렬적인 부호어 및 상기 복수의 병렬적인 변조 심벌열 각각에 적용되는 MCS(Modulation and Coding Scheme)는 서로 다른, 다중 부호어의 전송방법.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 병렬적인 부호어에 적용되는 코딩율(coding rate)은 서로 다르고, 상기 복수의 병렬적인 변조 심벌열에 적용되는 변조차수(modulation order)는 동일한, 다중 부호어의 전송방법.
9. 상기 쉬프팅을 수행하는 단계는 상기 SC-FDMA 심볼의 재전송이 이루어지는 경우에만 수행되는, 다중 부호어의 전송방법.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 쉬프팅을 수행하는 단계는 상기 SC-FDMA 심볼을 생성하는 단계 이후에 수행되며, 상기 시간주기는 단일 SC-FDMA 심볼인, 다중 부호어의 전송방법.
11. 복수의 송신안테나를 이용한 무선통신 시스템에서, 다중 부호어의 전송 장치에 있어서,
    복수의 병렬적인 정보비트열을 인코딩하여 복수의 병렬적인 부호어를 생성하는 인코더;
    상기 복수의 병렬적인 부호어를 변조하여 복수의 병렬적인 변조심볼열을 생성하는 맵퍼;
    상기 변조심볼열에 DFT를 수행하여 복수의 주파수 영역 심볼열을 생성하는 DFT부;
    상기 복수의 주파수 영역 심볼열에 프리코딩을 수행하는 프리코딩부;
    상기 프리코딩된 상기 복수의 주파수 영역 심볼열을 자원요소에 맵핑하는 자원맵퍼;
    상기 복수의 주파수 영역 심볼열에 IFFT를 수행하여 SC-FDMA 심볼을 생성하는 신호 발생기;
    상기 복수의 병렬적인 부호어, 상기 복수의 병렬적인 변조심볼열 또는 상기 복수의 주파수 영역 심볼열이 맵핑되는 계층을 소정의 시간주기로 변경하는 쉬프팅을 수행하는 쉬프팅부; 및
    상기 SC-FDMA 심볼을 전송하는 상기 복수의 송신안테나를 포함하는 다중 부호어의 전송장치.

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