KR20110085887A - 상향링크 ｍｉｍｏ 전송에서 데이터와 다중화된 상향링크 ｄｍ－ｒｓ 전송 방법 - Google Patents

상향링크 ｍｉｍｏ 전송에서 데이터와 다중화된 상향링크 ｄｍ－ｒｓ 전송 방법 Download PDF

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Abstract

MIMO가 적용된 상향링크 DFT-s-OFDM 전송 방식의 데이터와 DM-RS 시퀀스가 다중화되어 전송되는 멀티-레이어 전송 방법이 개시된다. 상향링크 전송을 위하여 하나의 DM-RS 시퀀스(sequence)를 할당하여 제 1 전송 레이어의 DM-RS 신호 시퀀스로 할당하고, 제 1 전송 레이어의 DM-RS 신호 시퀀스와 동일한 시퀀스의 사이클릭 쉬프트 값을 다르게 구성한 DM-RS 신호 시퀀스를 제 2 전송 레이어의 DM-RS 신호 시퀀스로 할당하여, 제 1 전송 레이어와 상기 제 2 전송 레이어 별로, 각 레이어별 데이터와 각 레이어별 DM-RS 시퀀스를 다중화하는 것에 의하여 데이터와 DM-RS 시퀀스가 다중화되어 전송되는 멀티-레이어 전송 방법을 구성한다. 따라서, 오버헤드 증가없이 슬롯 또는 서브프레임내의 더 많은 OFDM 심볼 내에 레퍼런스 신호를 전송할 수 있어, 높은 주파수 대역 및 이동속도의 지원이 요구되는 LTE-Advanced에 대응이 가능하고, 데이터와 다중화된 DM-RS를 직교성을 유지한채 송수신하는 것이 가능해진다.

Description

상향링크 ＭＩＭＯ 전송에서 데이터와 다중화된 상향링크 ＤＭ－ＲＳ 전송 방법{Method of transmitting uplink demodulation reference signal multiplexed with data in uplink multi-input multi-output transmission}
본 발명은 상향링크의 복조용 레퍼런스 신호(Demodulation Reference Signal) 전송에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3GPP LTE-advanced의 상향링크 접속 방식인 DFT-spread-OFDM 방식에서, 낮은 CM(Cubic Metric)을 유지하면서 데이터와 DM-RS 신호를 하나의 OFDM 심볼 내에 다중화시키고, 이를 멀티 레이어 전송할 수 있도록 하는 전송 방법에 관한 것이다.
DFT spread OFDM (Digital Fourier Transform spread Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식은 낮은 큐빅 메트릭 (CM: Cubic Metric) 또는 등가적으로 낮은 최대/평균 전력비율 (PAPR: Peak to Average Power Ratio)의 우수한 특성으로 인해 전력 증폭기를 효율적으로 이용할 수 있다. 이는 커버리지 및 전력 증폭기의 가격이 문제가 되는 경우에 큰 장점으로 작용한다.
즉, DFT-s-OFDM은 OFDM과 비슷한 구조를 가짐으로써 다중 경로 채널에 대한 강인성을 얻는 동시에, 기존의 OFDM이 IFFT 연산을 통해 PAPR이 증가시키는 단점을 해결함으로써 최종 송신 신호의 PAPR을 약 2~3dB 정도 줄임으로써 단말에서 좀 더 효율적인 PA(Power Amplifier) 사용을 가능하게 하였다. SC-FDMA의 장점은 구조자체가 단말기에서의 부담을 최대한 줄인 대신에 그 부담을 기지국 쪽으로 옮긴 형태를 띠고 있는 것이다.
이러한 장점으로 인해, DFT spread OFDM 방식은 3GPP LTE 시스템의 상향링크 전송방식으로 채택되었으며, DFT spread OFDM은 등가적으로 단일캐리어 주파수분할 다중접속 방식 (SC-FDMA: Single Carrier Frequency Division Multiple Access)으로 불리기도 한다.
또한 3GPP LTE-Advanced에서도 상향링크 전송방식으로 고려되어 LTE-Advanced에서 고려된 캐리어 집성(carrier aggregation)에 대응되어 non-contiguous한 자원할당을 허용하는 Clustered DFT-s-OFDM 방식으로 변형되어서 적용되는 것으로 2009년 초에 결정되기도 하였다.
레퍼런스 또는 파일롯 신호는 수신단의 채널 추정 등을 위하여 대부분의 통신 시스템의 송신단에서 일정한 규칙에 의해 수신단으로 송신을 하는데, 3GPP LTE에서는 매 슬롯 (slot) 당 하나의 OFDM 심볼을 이용하여, 레퍼런스 신호를 전송하고 있다. 이는 DFT spread OFDM 신호의 특성상 하나의 OFDM 심볼 (DFT spread OFDM 심볼을 의미하나 편의상 본 문서에서는 OFDM 심볼로 부르기로 한다) 내에서 데이터와 레퍼런스 신호가 혼재하게 되면 CM 및 PAPR이 일반적으로 증가하게 되는데, 이를 방지하기 위한 것이다.
한편, LTE-Advanced에서는 LTE 보다 높은 주파수 대역 (frequency spectrum) 및 높은 이동속도 (mobile velocity)에서도 기본적인 통신 서비스는 이루어져야 한다. 예컨대, LTE-advanced의 요구사항에 따르면 고속전철의 속도에 준하는 시속 350Km/s(심지어 시속 500Km/s)의 높은 이동속도까지도 지원할 것이 요구되고 있다.
따라서, LTE-Advanced 에서는 LTE 시스템에서 고려한 환경보다 더 높은 도플러 스프레드(Doppler spread) 환경이 발생하므로, LTE 시스템의 레퍼런스 신호 구조로는 만족할만한 성능을 기대하기 어려워진다. 즉, LTE의 경우에 각 OFDM 심볼의 길이는 66.67us로서 이는 통상적인 환경에서는 채널 상관 시간(coherence time)에 비해서 충분히 짧은 길이이지만, LTE-Advanced에서 목적하는 높은 단말의 이동속도와 높은 주파수 대역에서 유발되는 도플러 주파수(Doppler Frequency)가 높을 경우에는 한 슬롯 주기(0.5ms)이내에서도 페이딩 채널이 급격하게 변화할 수 있기 때문이다. 또한, 현행 LTE 표준은 상향링크 단일 레이어 송수신에서의 DM-RS 전송을 상정하고 있을 뿐, LTE-advanced에서 도입되는 상향링크에서의 멀티-레이어(Spatial Mutiplexing) 전송을 위한 전송 방법을 제시하고 있지 못하다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 상향링크 MIMO 전송에서 데이터와 다중화된 상향링크 DM-RS 전송 방법으로서, LTE-advanced의 요구사항에 대응되어 높은 단말의 이동속도를 지원하며, 상향링크 MIMO의 멀티 레이어 전송을 지원 가능한 상향링크 DM-RS 전송 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, MIMO가 적용된 상향링크 DFT-s-OFDM 전송 방식의 데이터와 DM-RS 시퀀스가 다중화되어 전송되는 멀티-레이어 전송 방법으로서, 상향링크 전송을 위하여 하나의 DM-RS 시퀀스(sequence)를 할당하여 제 1 전송 레이어의 DM-RS 신호 시퀀스로 할당하는 단계, 상기 제 1 전송 레이어의 DM-RS 신호 시퀀스와 동일한 시퀀스의 사이클릭 쉬프트 값을 다르게 구성한 DM-RS 신호 시퀀스를 제 2 전송 레이어의 DM-RS 신호 시퀀스로 할당하는 단계 및 상기 제 1 전송 레이어와 상기 제 2 전송 레이어 별로, 각 레이어별 데이터와 각 레이어별 DM-RS 시퀀스를 다중화하는 단계를 포함한 상향링크 DM-RS 전송 방법을 제공한다.
여기에서, 상기 각 레이어별 데이터와 각 레이어별 DM-RS 시퀀스를 다중화하는 단계는 DFT 적용 이전의 시간 영역에서 상기 상기 각 레이어별 데이터와 각 레이어별 DM-RS 시퀀스를 다중화하도록 구성될 수 있다.
여기에서, 상기 각 레이어별 데이터와 각 레이어별 DM-RS 시퀀스를 다중화하는 단계는 IFDM(Interleaved FDM) 방식으로 상기 상기 각 레이어별 데이터와 각 레이어별 DM-RS 시퀀스를 다중화하도록 구성될 수 있다.
여기에서, 상기 상향링크 DM-RS 전송 방법은, 각 레이어별 데이터와 각 레이어별 DM-RS 시퀀스가 다중화된 OFDM 심볼을 슬롯당 적어도 2회 이상 포함시켜 전송하도록 구성되며, 이때, 상기 각 레이어별 데이터와 각 레이어별 DM-RS 시퀀스가 다중화된 OFDM 심볼은 상기 슬롯의 두번째 OFDM 심볼과 여섯번째 OFDM 심볼로서, 한 슬롯당 2회 전송되도록 구성될 수 있다.
여기에서, 상기 제 1 전송 레이어 DM-RS 신호 시퀀스의 사이클릭 쉬프트 값과 제 2 전송 레이어 DM-RS 신호 시퀀스의 사이클릭 쉬트트 값은 가능한 최대값을 분리시키도록 구성될 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 상향링크 DM-RS 전송 방법을 이용할 경우에는 3GPP LTE 시스템에서는 레퍼런스 시그널 전송을 위해 레퍼런스 신호의 구성이 하나의 OFDM 심볼 단위로 이루어진데 반해서, 한 OFDM 심볼내에서의 레퍼런스 신호의 비중이 현저하게 줄어들어 레퍼런스 신호에 의한 오버헤드 증가없이 슬롯 또는 서브프레임내의 더 많은 OFDM 심볼 내에 레퍼런스 신호를 전송할 수 있어, LTE 보다 높은 주파수 대역 (frequency spectrum) 및 높은 이동속도 (mobile velocity)의 지원이 요구되는 LTE-Advanced에 대응이 가능하다.
또한, 상향링크 멀티-레이어 전송에 있어서도, 데이터와 다중화된 DM-RS를 직교성을 유지한채 송수신하는 것이 가능하여 안테나 별로 DM-RS를 분리하는 것이 가능하다.
도 1은 3GPP LTE의 상향링크 DM-RS 전송 구조를 설명하기 위한 프레임도이다.
도 2는 본 발명에 따른, MIMO가 적용된 상향링크 DFT-s-OFDM 전송 방식에서 데이터와 DM-RS 시퀀스를 다중화시켜 전송하는 멀티-레이어 전송 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명에 따라 데이터와 레퍼런스 신호가 다중화된 슬롯당 OFDM 심볼의 구성예를 도시한 프레임 도이다.
도 4는 본 발명에 따른 데이터와 레퍼런스 신호가 다중화시키는 다른 실시예를 설명하기 위한 상향링크의 전송 기능 블록도이다.
도 5는 레퍼런스 신호가 데이터/제어 정보와 IFDM되는 OFDM 심볼을 발생시키는 경우의 기능블록 430 내지 470의 블록 기능을 설명하기 위한 상세도이다.
도 6은 LTE-Advaced의 상향 링크 통신 시스템(송신과 수신 포함)의 주요 기능 블록들을 설명하기 위한 블록도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 3GPP LTE의 상향링크 DM-RS 전송 구조를 설명하기 위한 프레임도이다.
도 1을 참조하면, 하나의 서브프레임(110)은 두 개의 슬롯(121, 122)으로 구성되며, 하나의 슬롯(121)은 OFDM 심볼들(131~137)로 구성된다. 한 슬롯내의 OFDM 심볼의 수는 정규 CP(normal cyclic prefix) 및 확장 CP(extended cyclic prefix)의 사용 여부 및, 사운딩 레퍼런스 신호(SRS: Sounding Reference Signal)의 유무 등에 따라 달라질 수 있다. 여기에서, 매 슬롯마다 중앙의 OFDM 심볼(4번째 OFDM 심볼)에 DM-RS 심볼이 위치하게 됨을 알 수 있다.
도 1에서는 설명의 편의를 위하여 정규 CP를 사용하고, 사운딩 레퍼런스 신호가 없는 경우인 7개의 OFDM 심볼로 구성된 슬롯 구조로 예로 도시한 것이며, 확장 CP를 사용한 경우에는 하나의 슬롯이 6개의 OFDM 심볼로 구성되며, 매 슬롯 당 3번째 OFDM 심볼을 DM-RS 심볼로 구성하게 된다.
한편, LTE-Advanced에서는 LTE 보다 높은 주파수 대역 (frequency spectrum) 및 높은 이동속도 (mobile velocity)에서도 기본적인 통신 서비스는 이루어져야 한다. 예컨대, LTE-advanced의 요구사항에 따르면 고속전철의 속도에 준하는 시속 350Km/s(심지어 시속 500Km/s)의 높은 이동속도까지도 지원할 것이 요구되고 있다. 따라서, LTE-Advanced 에서는 LTE 시스템에서 고려한 환경보다 더 높은 도플러 스프레드(Doppler spread) 환경이 발생하므로, 도 1을 통하여 예시한 LTE 시스템의 레퍼런스 신호 구조로는 만족할만한 성능을 기대하기 어려워진다. 즉, LTE의 경우에 각 OFDM 심볼의 길이는 66.67us로서 이는 통상적인 환경에서는 채널 상관 시간(coherence time)에 비해서 충분히 짧은 길이이지만, LTE-Advanced에서 목적하는 높은 단말의 이동속도와 높은 주파수 대역에서 유발되는 도플러 주파수(Doppler Frequency)가 높을 경우에는 한 슬롯 주기(0.5ms)이내에서도 페이딩 채널이 급격하게 변화할 수 있기 때문이다.
이를 해결하기 위한 방법으로는, 결국은 시간 축에서 슬롯당 레퍼런스 신호 빈도를 증가시켜야 된다.
시간 영역에서의 레퍼런스 신호를 증가시키는 방법은, 단순하게 슬롯당 레퍼런스 신호를 전송하는 OFDM 심볼 수를 증가시키는 방법을 고려할 수 있는데, 예를 들면, 한 슬롯 당 하나의 OFDM 심볼을 이용하여 DM-RS를 이용하는 대신에 한 슬롯 당 두 개의 OFDM 심볼을 DM-RS를 배치하여 전송하는 방식이다. 이는 채널 추정 측면에서의 성능 향상은 확실하나 레퍼런스 신호로 인한 오버헤드가 두 배로 증가하게 되어 데이터 전송율의 심각한 감소를 초래하게 된다.
이를 해결하기 위한 방법은 레퍼런스 신호와 데이터를 하나의 OFDM 심볼내에서 다중화(multiplexing)하여 전송하는 것이다.
이렇게 하는 경우, 하나의 OFDM 심볼내에서 레퍼런스 신호가 차지하는 비율이 줄어듦으로, 한 슬롯내에서 복수개의 OFDM 심볼에 레퍼런스 신호를 데이터와 같이 다중화하여도 레퍼런스 신호에 의한 오버헤드 증가를 피할 수 있다.
데이터와 레퍼런스 신호를 한 OFDM 심볼내에서 다중화하는 방법으로는 CDM(Code Division Multiplexing), FDM(Frequency Division Multiplexing), TDM(Time Division Multiplexing) 등의 방법을 고려할 수 있다.
먼저, CDM 방법은 일반적으로 CM의 증가 및 데이터와 레퍼런스 신호의 간섭등의 문제를 동시에 야기하므로 현재로서는 고려하기 어려운 방법이다.
다음으로, FDM 방법의 한 예는 레퍼런스 신호가 데이터/제어 정보와 다중화되는 OFDM 심볼내에서 레퍼런스 신호와 데이터/제어 정보를 IFDM(Interleaved FDM) 방식으로 다중화하여 구성하는 방법으로, DFT spreading을 거친 데어터/제어 정보를 resource mapper에 의해서 두 개중 하나의 서브 캐리어에 순차적으로 입력하고, 레퍼런스 신호를 사이사이의 비워진 서브 캐리어에 삽입시키는 방법을 예로 들 수 있다.
마지막으로, TDM 방법으로는 DFT spread OFDM 신호를 생성하는 과정 중 DFT 이전의 시간영역에서 데이터와 레퍼런스 신호를 다중화하는 방법이 고려될 수 있다.
즉, 데이터와 레퍼신호 신호를 DFT 이전의 시간영역에서 다중화시키는 것으로, 데이터와 레퍼런스 신호가 함께 DFT에 의해서 spreading되므로 CM의 증가를 막을 수 있는 방식이다.
다만, 하나의 OFDM 심볼내에서 다중화된 데이터 영역과 레퍼런스 신호 영역에 대해 각각의 사이클릭 프리픽스가 존재하도록, 송신 신호를 구성하여야 하므로 사이클릭 프리픽스에 의한 오버헤드가 증가하게 된다는 단점이 있으나, 한 슬롯내에 복수개의 OFDM 심볼 전체를 이용하여 DM-RS를 전송하는 오버헤드에 비해서는 오버헤드가 작아지게 된다.
현재, 상술된 TDM 방법으로는 DFT spread OFDM 신호를 생성하는 과정 중 DFT 이전의 시간영역에서 데이터와 레퍼런스 신호를 다중화하는 방법에 대해서는 선행된 기고문(3GPP TSG-RAN WG #56bis회의에 제출된 Qualcomm의 R1-091472)이 존재하고 있으나, 상기 기고문에서는 단일 레이어 송수신에서의 상향링크 DM-RS 전송을 상정하고 있을 뿐, LTE-advanced에서 도입되는 상향링크에서의 멀티-레이어(Spatial Mutiplexing) 전송을 위한 전송 방법을 제시하고 있지 못하다.
본 발명에 따른 멀티 레이어 전송에서의 DM-RS 다중화 전송 방법
도 2는 본 발명에 따른, MIMO가 적용된 상향링크 DFT-s-OFDM 전송 방식에서 데이터와 DM-RS 시퀀스를 다중화시켜 전송하는 멀티-레이어 전송 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 상향링크 DFT-s-OFDM 전송 방식에서 데이터와 DM-RS 시퀀스를 다중화시켜 전송하는 멀티-레이어 전송 방법은, 상향링크 전송을 위하여 하나의 DM-RS 시퀀스(sequence)를 할당하여 제 1 전송 레이어의 DM-RS 신호 시퀀스로 할당하는 단계(S210), 상기 제 1 전송 레이어의 DM-RS 신호 시퀀스와 동일한 시퀀스의 사이클릭 쉬프트 값을 다르게 구성한 DM-RS 신호 시퀀스를 제 2 전송 레이어의 DM-RS 신호 시퀀스로 할당하는 단계(S220) 및 상기 제 1 전송 레이어와 상기 제 2 전송 레이어 별로, 각 레이어별 데이터와 각 레이어별 DM-RS 시퀀스를 다중화하는 단계(S230)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기에서, 본 발명에 따른 상향링크 DFT-s-OFDM 전송 방식에서 데이터와 DM-RS 시퀀스를 다중화시켜 전송하는 멀티-레이어 전송 방법은 두개의 레이어(제 1 레이어와 제 2 레이어)로 구성된 멀티-레이어 전송의 경우뿐 아니라, 현재 LTE-advanced의 상향링크 전송에서 고려 중인 4개의 레이어까지 고려된 멀티-레이어 전송까지도 고려될 수 있으며, 향후 4개 레이어 이상의 멀티-레이어 전송에서도 적용될 수 있다.
이때, 상향링크 전송을 위하여 하나의 DM-RS 시퀀스를 할당받는 단계(S210)는 종래 LTE의 상향링크 DM-RS 시퀀스 할당 방법이 그대로 이용될 수 있다.
즉, DM-RS 시퀀스는 CAZAC(Constant Amplitude Zero AutoCorrelation) 시퀀스로부터 생성되는데, 생성되는 DM-RS 시퀀스의 길이는 DM-RS가 할당되는 RB(Resource Block) 수에 해당되는 부반송파의 개수(하나의 RB는 주파수 상으로는 12개의 부반송파)와 같다.
이때, 생성되어야 하는 전체 DM-RS의 길이가 3RB 이상인 경우는 CAZAC 시퀀스의 일종인 extened Zadoff-Chu(ZC) 시퀀스로부터 DM-RS 시퀀스가 생성되며, DM-RS의 길이가 3RB보다 작은 경우는 CG(Computer-Generated)-CAZAC 시퀀스를 이용하여 DM-RS 시퀀스가 생성될 수 있다.
DM-RS 생성을 위한 CAZAC 시퀀스의 베이스 시퀀스(base sequence) 그룹은 30개이며, 각 그룹 내에는 가능한 DM-RS 길이 별로 한 개 또는 두 개의 베이스 시퀀스가 존재하며, 만일 DM-RS 길이가 5RB 이하라면 각 그룹당 베이스 시퀀스는 DM-RS 길이별로 한 개가 존재하고, DM-RS 길이가 5RB보다 클 경우에는 그룹별로 DM-RS 길이 당 두 개의 베이스 시퀀스가 존재하게 된다. 한 셀 내의 단말들이 DM-RS 생성에 사용하는 베이스 시퀀스는 이들 베이스 시퀀스 그룹 중 하나의 그룹 내에 존재하는 베이스 시퀀스이다.
다음으로, 단계(S220)에서는, 상기 단계(S210)에서 제 1 전송 레이어에게 할당된 DM-RS 신호 시퀀스와 동일한 시퀀스를 사이클릭 쉬프트 값을 다르게 구성하여 제 2 전송 레이어의 DM-RS 신호 시퀀스로서 할당하게 된다.
즉, 본 발명에서는 하나의 단말의 멀티-레이어 전송시에 안테나별 DM-RS 신호의 구별을 위한 직교성(orthogonality)을 유지하지 위해서 레이어간에 서로 다른 CS(Cyclic Shift)를 가지도록 구성된다.
이때, 레이어별 DM-RS 시퀀스의 CS 값은 가능한한 최대한의 값으로 분리시켜, 레이어별 DM-RS 신호의 직교성을 크게 하는 것이 바람직할 것이다.
다음으로, 단계(S230)에서는 상기 제 1 전송 레이어와 상기 제 2 전송 레이어 별로, 각 레이어별 데이터와 각 레이어별 DM-RS 시퀀스를 다중화시키게 된다.
이때, 각 레이어별 데이터와 각 레이어별 DM-RS 시퀀스를 다중화시킨 OFDM 심볼을 생성하는 방법의 실시예로서, DFT 이전의 시간 영역에서 각 레이어별 데이터와 각 레이어별 DM-RS 시퀀스를 다중화시키는 방식과 DFT를 거친 이후의 주파수 영역에서 각 레이어별 데이터와 각 레이어별 DM-RS 시퀀스를 다중화시키는 방식인 IFDM(Interleaved FDM) 방식이 가능하며, 이는 후술된다.
마지막으로, 각 레이어별 데이터와 각 레이어별 DM-RS 시퀀스가 다중화된 OFDM 심볼을 슬롯당 적어도 2회 이상 포함시켜 전송되도록 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따라 데이터와 레퍼런스 신호가 다중화된 슬롯당 OFDM 심볼의 구성예를 도시한 프레임 도이다.
도 1에서 예시된 종래 3GPP LTE의 상향링크 DM-RS 전송 구조를 설명하기 위한 프레임도와 도 3에서 예시된 본 발명에 따른 프레임 도를 비교하면, 한 OFDM 심볼내에서의 레퍼런스 신호의 비중이 현저하게 줄어들어 레퍼런스 신호에 의한 오버헤드 증가없이 한 슬롯 또는 서브프레임내의 더 많은 OFDM 심볼 내에 레퍼런스 신호를 전송할 수 있음을 알 수 있다. 예컨대, 하나의 슬롯에서 두번째와 여섯번째 OFDM 심볼(332, 336)에 데이터/제어 정보와 RS 신호가 다중화되어 전송될 수 있음을 알 수 있다.
하나의 OFDM 심볼 내에 데이터와 DM-RS 시퀀스를 다중화시키는 방식
1) 실시예 #1 (IFDM방식)
후술될 실시예 #2의 경우는 데이터/제어 정보와 DM-RS 시퀀스를 M-point DFT 이전에 다중화시키고 M-point DFT에서 함께 스프레딩시키는 방식인 반면, 데이터와 레퍼런스 신호를 FDM으로 혼합하는 경우, CM의 증가가 크지 않으며 동시에 채널 추정 성능의 향상을 이룩할 수 있는 IFDM (Interleaved FDM) 구조의 데이터와 레퍼런스 신호의 다중화 방법이 실시예로 가능하며, 이를 먼저 설명한다.
이러한 IFDM 방식의 데이터와 레퍼런스 신호의 다중화 방법은 본 출원인의 특허출원 2009-0052208에 포함된 내용으로, 여기에 설명된다.
도 4는 본 발명에 따른 데이터와 레퍼런스 신호가 다중화시키는 다른 실시예를 설명하기 위한 상향링크의 전송 기능 블록도이다.
도 4를 참조하면, 상향링크 전송부는 스크램블링부(scrambling; 410), 변조 매퍼(modulation mapper; 420), DFT(430), 시간/인터리브드 주파수 분할 다중화부(Time/Interleaved Frequency Division Multiplexing; 440), 레퍼런스 신호 생성부(450), RE(Resource Element) 매퍼(460), N-포인트 IFFT(470) 및 CP(Cyclic Prefix) 부가부(480)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 스크램블링부(410)는 convolutional, turbo, LDPC 등에 의해 부호화되고 interleave된 입력 비트열을 같은 길이의 스크램블링 비트열을 이용하여 스크램블링하는 구성요소로서, 스크램블링 시퀀스는 일반적으로 사용자별 식별정보를 포함하고 있다.
변조 매퍼부(420)는 스크램블된 비트열로부터 QPSK (Quadratic Phase Shit Modulation) 또는 QAM (Quadratic Amplitude Modulaion) 된 복소심볼열을 생성한다.
DFT(430)는 사전에 정해진 DFT 사이즈에 해당되는 수만큼의 입력 복소 심볼들을 순차적으로 받아들여 DFT를 수행하는 구성요소이다. 이때, 데이터/제어 정보와 레퍼런스 시그널을 함께 DFT spreading하게 될 경우는 M-포인트 DFT가 DFT(430)에 적용되지만, 본 실시예 #1에서는 레퍼런스 시그널과 데이터/제어 정보를 혼합되어 OFDM 심볼을 구성하여야 하므로 M/2만큼의 QPSK 또는 QAM 입력 복소심볼을 입력으로 받아 M/2-pt DFT를 수행할 수도 있다. 한편, M/2의 입력 복소심볼 사이사이에 0 (zero)을 삽입한 후 M-포인트 DFT를 수행할 수도 있다.
시간/인터리브드 주파수 분할 다중화부(440)는 데이터/제어 정보로만 구성되는 OFDM 심볼(예컨대, 도 3의 심볼331, 333, 334, 335, 337)과 레퍼런스 신호가 포함된 OFDM 심볼(예컨대, 도 3의 심볼 332, 336)간의 다중화를 TDM으로 구성하며, 레퍼런스 신호가 데이터/제어 정보와 다중화되는 OFDM 심볼내에서 레퍼런스 신호와 데이터/제어 정보간의 다중화는 IFDM(Interleaved Frequency Division Multiplexing)으로 구성하는 구성요소이다.
즉, 데이터/제어 정보는 RE 매퍼(460)의 병렬 입력단에 두 개중 하나씩 순차적으로 입력되며, 레퍼런스 신호가 사이사이의 비워진 병렬입력단에 삽입되어 다중화 된다.
레퍼런스 신호가 데이터/제어 정보와 IFDM되는 OFDM 심볼을 발생시키는 경우의 기능블록 430 내지 470의 블록 기능은 도 5에서 후술된다.
레퍼런스 시그널 생성부(450)은 수신단의 채널 추정 등을 위해 송신하는 사전에 약속된 신호열로서, 채널 추정에 적합하며 CM 특성이 우수한 신호열로 구성된 레퍼런스 시그널을 생성하여 시간/인터리브드 주파수 분할 다중화부(440)에 제공하는 구성요소이다.
RE 매퍼(460)은 상술된 바와 같이, 시간/인터리브드 주파수 분할 다중화부(440)로 부터 출력된 신호열을 입력으로 받아 할당된 부캐리어(sub-carrier)의 위치로 맵핑하여 준다.
마지막으로, N-포인트 IFFT(470)는 사전에 정해진 N의 크기로 IFFT를 수행하며 CP 부가부(480)는 적정길의의 CP(cyclic prefix: 순환전치)를 첨가하여 해당 송신 안테나 포트를 통하여 신호를 송신하게 된다.
도 5는 레퍼런스 신호가 데이터/제어 정보와 IFDM되는 OFDM 심볼을 발생시키는 경우의 기능블록 430 내지 470의 블록 기능을 설명하기 위한 상세도이다.
도 5를 참조하면, DFT(510; 도 4의 430)의 출력 복소 심볼열과 레퍼런스 시그널 생성부(520; 도 4의 450)에서 출력된 심볼열은 RE 매퍼(530; 도 4의 460)의 입력에 교대로 사이사이 끼워지는 형태로 입력되어 사전에 정해져 있는 할당된 M개의 부 캐리어 위치에 맵핑되어 N-포인트 IFFT(540; 도 4의 470)에 의해 변환된 후 CP를 추가하여 OFDM 심볼을 구성하게 된다.
이 때 DFT precoder(510)의 출력 심볼열이 RE 매퍼(530)의 홀수번째 입력단에 맵핑되고, 레퍼런스 시그널(520)의 심볼열이 짝수번째 입력단에 맵핑되는 형태로 구성될 수도 있으며, 이의 역도 가능하며, 이러한 맵핑 순서가 IFDM되어 구성되는 매 OFDM 심볼마다 교대로 변경될 수도 있으며, 각 슬롯 레벨로 변경될 수도 있다.
실시예 #1의 다중화 방법에 의하면 레퍼런스 신호가 한 OFDM 심볼내에서 데이터/제어 정보와 다중화됨에 따라 CM이 다소 증가하게 되나, IFDM 형태의 다중화 방법으로 인해, 하나의 단일캐리어 신호와 CM 특성이 좋은 레퍼런스가 신호가 시간영역에서 중첩되는 형태로 되어 CM의 증가가 크지 않게 된다. 즉, CM의 증가가 크지 않은 형태로 슬롯 또는 서브프레임 내의 시간 영역에서의 레퍼런스 신호의 밀도가 증가하게 되어 높은 이동성을 갖는 사용자 채널의 경우에 3GPP LTE 상향링크 시스템의 경우보다 우수한 성능을 기대할 수 있다.
2) 실시예 #2(TDM 방식)
각 레이어별로 하나의 OFDM 심볼 내에 데이터와 DM-RS 시퀀스를 다중화시키는 방식은 아래와 같은 유도에 따른 실시예#2에 의해서 설명될 수 있다. 한편, 하기의 데이터와 DM-RS 시퀀스 다중화 방식은 3GPP LTE RAN TSG WG1 #56bis회의에서 Qualcomm에 의해서 발표된 기고문(R1-091472)에서 설명된 내용을 기반으로 함을 밝혀둔다.
도 6은 LTE-Advaced의 상향 링크 통신 시스템(송신과 수신 포함)의 주요 기능 블록들을 설명하기 위한 블록도이다.
도 6을 참조하면, LTE-Advanced의 상향 링크 통신 시스템의 기능블록은 M-포인트 DFT 블록(610), M-Point DFT 블록에서 spreading된 주파수 영역 신호를 서브 캐리어별로 할당하는 tone-매핑(mapping)부(620), tone mapping된 주파수 영역 신호를 시간 영역 신호로 변환하는 N-Point IFFT(630), Cyclic Prefix를 삽입하는 CP 부가부(640)으로 구성된 송신부(즉, 단말측)를 포함하여 구성된다(송신부측의 파워앰프 및 안테나는 생략된채로 도시되어 있음).
송신부에 출력된 신호는 등가채널(650)을 거쳐서 수신부로 전달된다.
수신부는 수신측의 Cyclic Prefix를 제거하는 CP 제거부(660), 시간영역 신호를 주파수 영역 신호를 변환하는 N-포인트 FFT(670), 서브 캐리어별로 역 매핑(de-mapping)하는 Tone 역-매핑부(680) 및 수신기 처리부(Receiver Processing; 690)로 구성된다.
도 6에서 표현된 주요기호들은 다음과 같이 정리된다.
Figure pat00001
: M개의 변조 심볼(예컨대, QAM)들을 포함한 크기 M의 송신 벡터
Figure pat00002
:
Figure pat00003
에 대하여 M 포인트 DFT를 거쳐 주파수 영역으로 스프레딩된 신호
Figure pat00004
: 송신 안테나와 수신 안테나간의 이산 시간 등가 채널 특성
Figure pat00005
: 주파수 영역으로 FFT된 수신 신호
0에서 M-1까지 M개의 서브 캐리어가 이용됨을 가정하면, k번째 서브캐리어의 수신 신호는 하기 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00006
이때,
Figure pat00007
이며, 즉, H(k)는 h(n)를 DFT한 주파수 영역의 채널 특성을 의미하게 된다(이때, L은 채널의 탭수, W는 M by 1 노이즈 벡터).
따라서, 도 6의 수신기 처리부(690)내에서, M-포인트 IDFT가 수행되면, 주파수 영역의 M by 1
Figure pat00008
벡터로부터 시간 영역 수신신호는 하기 수학식 2와 같이 표현된다
[수학식 2]
Figure pat00009
이때,
Figure pat00010
는 M-point circular convolution을 의미한다.
Figure pat00011
를
Figure pat00012
와 같이 정의하면, Substantial energy
Figure pat00013
를 가진 탭수(L)은
Figure pat00014
에 의해서 근사화될 수 있다.
따라서, 송신부에 M 포인트 DFT를 거치기 전의 시간 영역의 전송 신호를 하기 수학식 3과 같이 구성하면,
[수학식 3]
Figure pat00015

여기에서,
Figure pat00016
임.
시간영역의 수신신호는, 아래 수학식 4와 같이 수신될 수 있다.
[수학식 4]
Figure pat00017
즉, DM-RS 시퀀스를 위한 사이클릭 프리픽스 길이를 규정하는 P1과 데이터를 위한 사이클릭 프리픽스의 길이를 규정하는 P2가
Figure pat00018
가 되도록 선택하면, 하기 수학식 5와 수학식 6을 얻을 수 있고,
[수학식 5]
Figure pat00019
,
[수학식 6]
Figure pat00020
상기 수학식 5와 수학식 6의 양변에 DFT를 취하면, 하기 수학식 7과 수학식 8을 얻을 수 있다.
[수학식 7]
Figure pat00021
[수학식 8]
Figure pat00022

여기에서,
Figure pat00023
,
Figure pat00024
,
Figure pat00025
,
Figure pat00026
이다.
따라서,
Figure pat00027
포인트 시퀀스
Figure pat00028
는 DM-RS 시퀀스가 되며,
Figure pat00029
포인트 시퀀스
Figure pat00030
는 데이터로서, 다중화됨을 알 수 있다. 즉, DFT 스프레딩 이전의 시간영역의 신호
Figure pat00031
에 단일 캐리어(Single Carrier) 특성을 해치지 않고 데이터와 DM-RS 시퀀스를 적절하게 다중화시킬 수 있음을 알 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 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.

Claims (6)

  1. MIMO가 적용된 상향링크 DFT-s-OFDM 전송 방식의 데이터와 DM-RS 시퀀스가 다중화되어 전송되는 멀티-레이어 전송 방법으로서,
    상향링크 전송을 위하여 하나의 DM-RS 시퀀스(sequence)를 할당하여 제 1 전송 레이어의 DM-RS 신호 시퀀스로 할당하는 단계;
    상기 제 1 전송 레이어의 DM-RS 신호 시퀀스와 동일한 시퀀스의 사이클릭 쉬프트 값을 다르게 구성한 DM-RS 신호 시퀀스를 제 2 전송 레이어의 DM-RS 신호 시퀀스로 할당하는 단계; 및
    상기 제 1 전송 레이어와 상기 제 2 전송 레이어 별로, 각 레이어별 데이터와 각 레이어별 DM-RS 시퀀스를 다중화하는 단계를 포함한 상향링크 DM-RS 전송 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 레이어별 데이터와 각 레이어별 DM-RS 시퀀스를 다중화하는 단계는 DFT 적용 이전의 시간 영역에서 상기 상기 각 레이어별 데이터와 각 레이어별 DM-RS 시퀀스를 다중화하는 것을 특징으로 하는 상향링크 DM-RS 전송 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 레이어별 데이터와 각 레이어별 DM-RS 시퀀스를 다중화하는 단계는 IFDM(Interleaved FDM) 방식으로 상기 상기 각 레이어별 데이터와 각 레이어별 DM-RS 시퀀스를 다중화하는 것을 특징으로 하는 상향링크 DM-RS 전송 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 상향링크 DM-RS 전송 방법은, 각 레이어별 데이터와 각 레이어별 DM-RS 시퀀스가 다중화된 OFDM 심볼을 슬롯당 적어도 2회 이상 포함시켜 전송하는 것을 특징으로 하는 상향링크 DM-RS 전송 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 각 레이어별 데이터와 각 레이어별 DM-RS 시퀀스가 다중화된 OFDM 심볼은 상기 슬롯의 두번째 OFDM 심볼과 여섯번째 OFDM 심볼로서, 한 슬롯당 2회 전송되는 것을 특징으로 하는 상향링크 DM-RS 전송 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전송 레이어 DM-RS 신호 시퀀스의 사이클릭 쉬프트 값과 제 2 전송 레이어 DM-RS 신호 시퀀스의 사이클릭 쉬트트 값은 가능한 최대값을 분리시키는 것을 특징으로 하는 상향링크 DM-RS 전송 방법.
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