KR20110093795A - 다중 안테나 시스템에서 복수의 자원을 이용한 데이터 전송 방법 및 장치 - Google Patents

다중 안테나 시스템에서 복수의 자원을 이용한 데이터 전송 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

다중 안테나 시스템에서 복수의 자원을 이용한 데이터 전송 방법 및 장치가 제공된다. 인코딩된 비트로부터 각 m개(m>1)의 비트씩을 성상 상으로 맵핑하여 복수의 변조 심벌이 생성된다. 상기 복수의 변조 심벌에 대해 복수의 자원 및 복수의 안테나에 따른 공간 처리를 수행하여 복수의 전송 심벌을 생성한다. 상기 복수의 전송 심벌 각각이 대응하는 복수의 안테나 각각을 통해 전송된다.

Description

다중 안테나 시스템에서 복수의 자원을 이용한 데이터 전송 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DATA TRANSMISSION USING A PLURALITY OF RESOURCES IN A MULTIPLE ANTENNA SYSTEM}
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중 안테나 시스템에서 복수의 자원을 이용한 데이터 전송 방법 및 장치에 관한 것이다.
3GPP(3rd Generation Partnership Project) TS(Technical Specification) 릴리이즈(Release) 8을 기반으로 하는 LTE(long term evolution)는 유력한 차세대 이동통신 표준이다.
3GPP TS 36.211 V8.4.0 (2008-09) "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Channels and Modulation (Release 8)"에 나타난 바와 같이, LTE에서 물리채널은 데이터 채널인 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)와 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel) 및 제어채널인 PDSCH(Physical Downlink Control Channel)과 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)로 나눌 수 있다.
하향링크 제어채널인 PDCCH는 단말의 PDSCH 수신을 위한 하향링크 그랜트(grant)와 단말의 PUSCH 전송을 위한 상향링크 그랜트를 나른다. 상향링크 제어채널인 PUCCH는 상향링크 제어신호, 예를 들어, HARQ(hybrid automatic repeat request)를 위한 ACK(positive-acknowledgement)/NACK(negative-acknowledgement) 신호, 하향링크 채널 상태를 나타내는 CQI(channel quality indicator), 상향링크 전송을 위한 무선 자원 할당을 요청하는 SR(scheduling request) 등을 나른다.
제어채널은 전송 용량보다 전송 신뢰성이 중요하다고 할 수 있다. 제어채널의 전송에 오류가 발생하면, 데이터 채널을 아예 수신할 수 없거나, 스케줄링이나 HARQ 수행에 심각한 영향을 초래할 수 있기 때문이다. 따라서, 일반적으로 제어채널의 페이로드(payload)는 수비트 내지 수십 비트이내로 한정적이다. 또한, 상향링크 제어채널은 단말의 전원 관리를 위해 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)/CM(cubic metric) 특성이 중요하다. 긴 대기 시간과 낮은 배터리 소모를 위해 상향링크 제어채널은 낮은 PAPR/CM 특성을 가지는 것이 필요하다. 이를 위해, LTE는 상향링크 제어채널에 낮은 PAPR/CM 특성을 갖는 시퀀스 및 전송 방식을 사용하고 있다.
MIMO(Multiple Input Multiple Output) 기술은 다중 안테나를 이용하여 전송신뢰성 및 송수신 효율을 높인다. 현재 LTE 표준은 하향링크 전송에서 최대 4개의 전송 안테나를 사용하고 있지만, 상향링크 전송에서 다중 안테나를 도입하고 있지는 않다.
다중 안테나 시스템에서 채널의 전송 용량을 증가시키거나 전송 신뢰성을 향상시킬 수 있는 기법이 필요하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 다중 안테나 시스템에서 복수의 자원을 이용하여 전송 신뢰성을 향상시킬 수 있는 채널의 구조를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 다중 안테나 시스템에서 복수의 자원을 이용하여 전송 용량을 증가시킬 수 있는 채널의 구조를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 다중 안테나 시스템에서 비트에 따라 복수의 자원을 선택적으로 전송할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
일 양태에서, 다중 안테나 시스템에서 복수의 자원을 이용한 데이터 전송 방법이 제공된다. 상기 방법은 인코딩된 비트로부터 각 m개(m>1)의 비트씩을 성상 상으로 맵핑하여 복수의 변조 심벌을 생성하고, 상기 복수의 변조 심벌에 대해 복수의 자원 및 복수의 안테나에 따른 공간 처리를 수행하여 복수의 전송 심벌을 생성하고, 및 상기 복수의 전송 심벌 각각을 대응하는 복수의 안테나 각각을 통해 전송하는 것을 포함한다. 상기 성상 상에서 상기 변조 심벌은 m개의 비트 중 n개(n≥1)의 비트에 대응하는 상기 복수의 자원 및 (m-n)개의 비트에 대응하는 2(m-n) 차수의 PSK(Phase Shift Keying) 또는 2(m-n) 차수의 QAM(quadrature amplitude modulation)을 기반으로 생성된다.
상기 복수의 자원은 복수의 순환 쉬프트 인덱스일 수 있다.
상기 복수의 자원은 제1 순환 쉬프트 인덱스 Ics1 및 제2 순환 쉬프트 인덱스 Ics2 이고, m=4, n=1 일 수 있다.
상기 성상은 다음 표와 같은 8-PSK 성상일 수 있다.
Figure pct00001
상기 공간 처리를 통해 하나의 변조 심벌로부터 제1 안테나에 대응하는 제1 전송 심벌과 제2 안테나에 대응하는 제2 전송 심벌이 생성될 수 있다.
상기 제2 전송 심벌은 상기 제1 전송 심벌과 복소 켤레 또는 음의 복소 켤레 관계를 가질 수 있다.
상기 제1 전송 심벌과 상기 제2 전송 심벌이 사용하는 자원은 서로 다를 수 있다.
상기 복수의 자원을 기지국으로부터 할당받을 수 있다. 상기 기지국은 상기 복수의 자원 중 하나에 관한 정보를 알려주고, 나머지 자원은 알려진 하나의 자원으로부터 얻어질 수 있다.
다른 양태에 있어서, 다중 안테나를 갖는 전송기는 인코딩된 비트로부터 각 m개(m>1)의 비트씩을 성상 상으로 맵핑하여 복수의 변조 심벌을 생성하는 맵퍼, 상기 복수의 변조 심벌에 대해 복수의 자원 및 복수의 안테나에 따른 공간 처리를 수행하여 복수의 전송 심벌을 생성하는 공간 처리부, 및 상기 복수의 전송 심벌이 전송되는 복수의 안테나를 포함하되, 상기 맵퍼는 상기 성상 상에서 상기 변조 심벌을 m개의 비트 중 n개(n≥1)의 비트에 대응하는 상기 복수의 자원 및 (m-n)개의 비트에 대응하는 2(m-n) 차수의 PSK 또는 2(m-n) 차수의 QAM을 기반으로 생성한다.
MIMO 기법을 도입하여 채널의 PAPR/CM 특성을 악화시키지 않고, 채널의 페이로드를 증가시킬 수 있다. 또한, 채널의 전송 신뢰성을 높여 시스템 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 3GPP LTE에서 무선 프레임의 구조를 나타낸다.
도 3은 3GPP LTE에서 하나의 상향링크 슬롯에 대한 자원 그리드를 나타낸 예시도이다.
도 4는 3GPP LTE에서 상향링크 서브프레임의 일 예를 나타낸다.
도 5는 3GPP LTE에서 노멀 CP에서 PUCCH 포맷 1를 나타낸다.
도 6은 3GPP LTE에서 확장 CP에서 PUCCH 포맷 1를 나타낸다.
도 7은 3GPP LTE에서 노멀 CP에서 PUCCH 포맷 2를 나타낸다.
도 8은 3GPP LTE에서 확장 CP에서 PUCCH 포맷 2를 나타낸다.
도 9는 2개의 자원이 할당된 경우 비트의 표현을 나타낸다.
도 10은 3개의 자원이 할당된 경우 비트의 표현을 나타낸다.
도 11은 4개의 자원이 할당된 경우 비트의 표현을 나타낸다.
도 12는 공간 직교 자원 전송 방식을 구현하는 전송기의 블록도이다.
도 13은 SCBC를 구현하는 전송기의 블록도이다.
도 14는 상기 제1 예제를 SOR로의 적용을 나타낸 것이다.
도 15는 SCBC의 의미를 기술하기 위한 예시도이다.
도 16은 SCBC 행렬의 처리의 일 예를 보여준다.
도 17은 SOR로의 적용을 나타낸 것이다.
도 18은 맵핑 룰의 적용을 나타낸 블록도이다.
도 19는 표 12의 맵핑에 따른 성상을 나타낸다.
도 20은 CQI BLER 성능을 나타낸 그래프이다.
도 21은 표 15의 맵핑에 따른 성상을 나타낸다.
도 22는 프리코딩을 이용한 자원 선택을 나타낸 블록도이다.
도 23은 일반적인 8-PSK 성상을 나타낸다.
도 24는 본 발명의 실시예가 구현되는 단말을 나타낸 블록도이다.
도 25는 SC-FDMA를 수행하는 신호 처리 장치를 나타낸 블록도이다.
도 26은 부반송파 맵핑의 일 예를 나타낸다.
도 27는 부반송파 맵핑의 다른 예를 나타낸다.
도 28는 클러스터된 SC-FDMA를 수행하는 신호 처리 장치를 나타낸 블록도이다.
도 29은 다중 반송파를 지원하는 신호 처리 장치의 다른 예를 나타낸 블록도이다.
도 30는 다중 반송파를 지원하는 신호 처리 장치의 또 다른 예를 나타낸 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 다중 접속 방식(multiple access scheme)에 사용될 수 있다.
도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸 블록도이다. 무선 통신 시스템(10)은 적어도 하나의 기지국(11; Base Station, BS)을 포함한다. 각 기지국(11)은 특정한 지리적 영역(일반적으로 셀이라고 함)(15a, 15b, 15c)에 대해 통신 서비스를 제공한다. 셀은 다시 다수의 영역(섹터라고 함)으로 나누어질 수 있으며, 경우에 따라서는 섹터 자체가 셀을 의미하기도 한다. 단말(12; User Equipment, UE)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(mobile station), UT(user terminal), SS(subscriber station), 무선기기(wireless device), PDA(personal digital assistant), 무선 모뎀(wireless modem), 휴대기기(handheld device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(11)은 일반적으로 단말(12)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
무선통신 시스템은 상향링크 및/또는 하향링크 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)를 지원할 수 있다. 또한, AMC(Adaptive Modulation and Coding)를 지원하기 위해 CQI(channel quality indicator)를 사용할 수 있다.
CQI는 하향링크 채널 상태를 나타내기 위한 것으로 코딩률들과 변조 방식들의 조합으로 구성되는 다수의 개체를 포함하는 MCS(Modulation and Coding Scheme) 테이블의 각 개체를 가리키는 CQI 인덱스 및/또는 코드북상의 프리코딩 행렬의 인덱스인 PMI(Precoding Matrix Index)를 포함할 수 있다. CQI는 전체 대역에 대한 채널 상태 및/또는 전체 대역 중 일부 대역에 대한 채널 상태를 가리킬 수 있다.
도 2는 3GPP LTE에서 무선 프레임(radio frame)의 구조를 나타낸다. 무선 프레임은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 하나의 서브프레임은 2개의 슬롯(slot)으로 구성된다. 무선 프레임 내 슬롯은 ＃0부터 ＃19까지 슬롯 번호가 매겨진다. 하나의 서브프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)라 한다. TTI는 데이터 전송을 위한 스케줄링 단위라 할 수 있다. 예를 들어, 하나의 무선 프레임의 길이는 10ms이고, 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms 일 수 있다.
도 3은 3GPP LTE에서 하나의 상향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 나타낸 예시도이다. 상향링크 슬롯은 시간 영역(time domain)에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심벌을 포함하고, 주파수 영역(frequency domain)에서 복수의 부반송파를 포함한다. OFDM 심벌은 시간 영역에서 하나의 심벌 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것이다. OFDM 심벌은 다중 접속 방식에 따라 SC-FDMA 심벌, OFDMA 심벌 또는 심벌 구간이라고 불리울 수 있다.
자원블록(resource block)은 하나의 슬롯에서 복수의 부반송파를 포함한다. 상향링크 슬롯에 포함되는 자원블록의 수 NUL은 셀에서 설정되는 상향링크 전송 대역폭(bandwidth)에 종속한다.
자원 그리드 상의 각 요소(element)를 자원요소(resource element)라 한다. 자원 그리드 상의 자원요소는 슬롯 내 인덱스 쌍(pair) (k, ℓ)에 의해 식별될 수 있다. 여기서, k(k=0,...,NUL×12-1)는 주파수 영역 내 부반송파 인덱스이고, ℓ(ℓ=0,...,6)은 시간 영역 내 심벌 인덱스이다.
여기서, 하나의 슬롯은 시간 영역에서 7 OFDM 심벌을 포함하고, 자원블록은 주파수 영역에서 12 부반송파를 포함하여, 하나의 자원블록은 7×12 자원요소를 포함하는 것을 예시적으로 기술하나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 3GPP LTEd에서는, 노멀(normal) CP(Cyclic Prefix)에서 하나의 슬롯은 7개의 OFDM 심벌을 포함하고, 확장(extended) CP에서 하나의 슬롯은 6개의 OFDM 심벌을 포함한다.
도 4는 3GPP LTE에서 상향링크 서브프레임의 일 예를 나타낸다. 상향링크 서브프레임은 상향링크 제어정보를 나르는 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)가 할당되는 제어영역과 상향링크 데이터를 나르는 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)가 할당되는 데이터 영역으로 나눌 수 있다. 하나의 단말에 대한 PUCCH는 서브프레임에서 자원블록 쌍(pair)으로 할당된다. 자원블록 쌍에 속하는 자원블록들은 제1 슬롯과 제2 슬롯 각각에서 서로 다른 부반송파를 차지한다. m은 서브프레임 내에서 PUCCH에 할당된 자원블록 쌍의 논리적인 주파수 영역 위치를 나타내는 위치 인덱스이다. 동일한 m 값을 갖는 자원블록이 2개의 슬롯에서 서로 다른 부반송파를 차지하고 있음을 보이고 있다.
3GPP TS 36.211 V8.5.0 (2008-12)에 의하면, PUCCH는 다중 포맷을 지원한다. PUCCH 포맷에 종속된 변조 방식(modulation scheme)에 따라 서브프레임당 서로 다른 비트 수를 갖는 PUCCH를 사용할 수 있다. 다음 표는 PUCCH 포맷에 따른 변조 방식 및 서브프레임당 비트 수의 예를 나타낸다.
Figure pct00002
PUCCH 포맷 1은 SR(Scheduling Request)의 전송에 사용되고, PUCCH 포맷 1a/1b는 HARQ를 위한 ACK/NACK 신호의 전송에 사용되고, PUCCH 포맷 2는 CQI의 전송에 사용되고, PUCCH 포맷 2a/2b는 CQI 및 ACK/NACK 신호의 동시(simultaneous) 전송에 사용된다. 서브프레임에서 ACK/NACK 신호만을 전송할 때 PUCCH 포맷 1a/1b이 사용되고, SR이 단독으로 전송될 때, PUCCH 포맷 1이 사용된다. SR과 ACK/NACK을 동시에 전송할 때에는 PUCCH 포맷 1이 사용되고, SR에 할당된 자원에 ACK/NACK 신호를 변조하여 전송한다.
모든 PUCCH 포맷은 각 OFDM 심벌에서 시퀀스의 순환 쉬프트(cyclic shift, CS)를 사용한다. 순환 쉬프트된 시퀀스는 기본 시퀀스(base sequence)를 특정 CS 양(cyclic shift amount) 만큼 순환 쉬프트시켜 생성된다. 특정 CS 양은 순환 쉬프트 인덱스(CS index)에 의해 지시된다. 다양한 종류의 시퀀스가 기본 시퀀스로 사용될 수 있다. 예를 들어, PN(pseudo-random) 시퀀스, CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) 시퀀스와 같은 잘 알려진 시퀀스가 사용될 수 있다. ZC(Zadoff-Chu) 시퀀스는 CAZAC 시퀀스의 일종이다.
기본 시퀀스 ru(n)를 정의한 일 예는 다음 식과 같다.
Figure pct00003
여기서, u는 원시 인덱스(root index), n은 요소 인덱스로 0≤n≤N-1, N은 기본 시퀀스의 길이이다. 시퀀스의 길이는 시퀀스에 포함되는 요소(element)의 개수와 같다. u는 셀 ID(identifier), 무선 프레임 내 슬롯 번호 등에 의해 정해질 수 있다. 기본시퀀스가 주파수 영역에서 하나의 자원블록에 맵핑된다고 할 때, 하나의 자원블록이 12 부반송파를 포함하므로 기본 시퀀스의 길이 N은 12가 된다. 다른 원시 인덱스에 따라 다른 기본 시퀀스가 정의된다.
3GPP TS 36.211 V8.5.0 (2008-12)에서, N=12이고, u∈{0,...,29}일 때, b(n)은 다음 표와 같이 정의되고 있다.
Figure pct00004
기본 시퀀스 r(n)을 다음 수학식과 같이 순환 쉬프트시켜 순환 쉬프트된 시퀀스 r(n, Ics)을 생성할 수 있다.
Figure pct00005
여기서, Ics는 CS 양을 나타내는 순환 쉬프트 인덱스이다(0≤Ics≤N-1).
이하에서 기본 시퀀스의 가용(available) 순환 쉬프트 인덱스는 CS 간격(CS interval)에 따라 기본 시퀀스로부터 얻을 수(derive) 있는 순환 쉬프트 인덱스를 말한다. 예를 들어, 기본 시퀀스의 길이가 12이고, CS 간격이 1이라면, 기본 시퀀스의 가용 순환 쉬프트 인덱스의 총 개수는 12가 된다. 또는, 기본 시퀀스의 길이가 12이고, CS 간격이 2이라면, 기본 시퀀스의 가용 순환 쉬프트 인덱스의 총 수는 6이 된다.
먼저, PUCCH 포맷 1에서의 HARQ ACK/NACK 신호의 전송에 대해 기술한다.
도 5는 3GPP LTE에서 노멀 CP에서 PUCCH 포맷 1를 나타내고, 도 6은 3GPP LTE에서 확장 CP에서 PUCCH 포맷 1를 나타낸다. 노멀 CP와 확장 CP는 슬롯 당 포함되는 OFDM 심벌의 갯수가 달라, 기준신호(RS)의 위치와 개수가 다를 뿐, ACK/NACK 전송의 구조는 동일하다.
2비트의 ACK/NACK 신호는 QPSK(Qudrature Phase Shift Keying) 변조되어 하나의 변조 심벌 d(0)가 생성된다. 노멀 CP 또는 확장 CP에서 하나의 슬롯에 ACK/NACK 신호의 전송을 위해 5개의 OFDM 심벌이 있으므로, 하나의 서브프레임에는 ACK/NACK 신호의 전송을 위해 총 10개의 OFDM 심벌이 있다. 변조 심벌 d(0)은 순환 쉬프트된 시퀀스 r(n,Ics)로 확산된다. 서브프레임에서 (i+1)번째 OFDM 심벌에 대응하는 일차원 확산된 시퀀스를 m(i)라 할 때,
{m(0), m(1),..., m(9)} = {d(0)r(n,Ics), d(0)r(n,Ics), ..., d(0)r(n,Ics)}
로 나타낼 수 있다.
단말 용량을 증가시키기 위해, 일차원 확산된 시퀀스는 직교 시퀀스를 이용하여 확산될 수 있다. 확산 계수(spreading factor) K=4인 직교 시퀀스 wi(k) (i는 시퀀스 인덱스, 0≤k≤K-1)로 다음과 같은 시퀀스를 사용한다.
Figure pct00006
확산 계수 K=3인 직교 시퀀스 wi(k) (i는 시퀀스 인덱스, 0≤k≤K-1)로 다음과 같은 시퀀스를 사용한다.
Figure pct00007
슬롯마다 다른 확산 계수를 사용할 수 있다. 3GPP LTE에서는 SRS(sounding reference signal)의 전송을 위해 서브프레임 내의 마지막 OFDM 심볼을 사용한다. 이때, PUCCH는 제1 슬롯은 확산 계수 K=4를 사용하고, 제2 슬롯은 확산 계수 K=3을 사용한다.
따라서, 임의의 직교 시퀀스 인덱스가 주어질 때, 2차원 확산된 시퀀스 s(0), s(1),..., s(9)는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
{s(0), s(1),..., s(9)}={w(0)m(0), w(1)m(1), w(2)m(2), w(3)m(3), w(4)m(4), w(0)m(5), w(1)m(7), w(2)m(8), w(3)m(9)}
순환 쉬프트 인덱스 Ics는 무선 프레임 내 슬롯 번호(ns) 및/또는 슬롯 내 심벌 인덱스(ℓ)에 따라 달라질 수 있다. 최초의 순환 쉬프트 인덱스를 0으로 하고, OFDM 심벌마다 순환 쉬프트 인덱스의 값이 하나씩 증가한다고 할 때, 도 5 및 6에 나타난 바와 같이,
{s(0), s(1),..., s(9)} = {w(0)d(0)r(n,0), w(1)d(1)r(n,1), ..., w(3)d(9)r(n,9)}
로 나타낼 수 있다.
2차원 확산된 시퀀스들 {s(0), s(1),..., s(9)}는 IFFT가 수행된 후, 대응하는 자원블록을 통해 전송된다. 이로써, ACK/NACK 신호가 PUCCH 상으로 전송되는 것이다.
이제 PUCCH 포맷 2에서의 CQI 전송에 대해 기술한다. 이하에서, CQI는 PUCCH 포맷 2를 통해 전송되는 상향링크 제어신호의 일 예에 불과하며, 전대역(wideband) CQI, 서브밴드(subband) CQI, 프리코딩 행렬의 인덱스를 지시하는 PMI(precoding matrix indication) 및/또는 랭크를 지시하는 RI(rank indication)를 포함할 수 있다.
도 7은 3GPP LTE에서 노멀 CP에서 PUCCH 포맷 2를 나타내고, 도 8은 3GPP LTE에서 확장 CP에서 PUCCH 포맷 2를 나타낸다. 노멀 CP와 확장 CP는 슬롯 당 포함되는 OFDM 심벌의 갯수가 달라, 기준신호(RS)의 위치와 개수가 다를 뿐, CQI의 구조는 동일하다.
CQI 정보 비트 {a0, a1,...,aA-1} 에 채널 코딩을 수행하여 인코딩된 CQI가 생성한다. 3GPP LTE에서는 CQI의 채널 코딩으로 다음 표와 같은 (20, A) 블록 코드가 사용된다.
Figure pct00008
여기서, Mi,n은 기본 시퀀스이고(0≤n≤12, n은 정수), A는 CQI 정보 비트의 크기(이는 PUCCH 포맷 2의 페이로드가 된다)로, 최대 12이다. 이는 3GPP LTE에서는 PUCCH 포맷 2의 페이로드(payload)는 최대 13비트이고, 사용되는 페이로드의 크기에 상관없이 항상 20비트의 인코딩된 CQI가 생성됨을 의미한다.
인코딩된 CQI {b0, b1, ..., b19}는 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pct00009
도 7 및 8에는 나타내고 있지 않지만, 20비트의 인코딩된 CQI 비트는 단말 특정 스크램블링 시퀀스(UE-specific scrambling sequence) 또는 셀 특정(cell-specific) 스크램블링 시퀀스에 의해 스크램블될 수 있다.
20비트의 인코딩된 CQI로부터 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 변조를 통해 10개의 변조 심벌 d(0),...,d(9)이 생성된다. 노멀 CP 또는 확장 CP에서 하나의 슬롯에 CQI 전송을 위해 5개의 OFDM 심벌이 있으므로, 하나의 서브프레임에는 CQI 전송을 위해 총 10개의 OFDM 심벌이 있다. 따라서, 하나의 변조 심벌이 각각 하나의 OFDM 심벌에 대응하도록 10개의 변조 심벌이 생성된다.
각 OFDM 심벌에 대응하는 변조 심벌은 순환 쉬프트된 시퀀스 r(n,Ics)로 확산된다. 서브프레임에서 (i＋1)번째 OFDM 심벌에 대응하는 확산된 시퀀스를 s(i)라 할 때,
{s(0), s(1),..., s(9)} = {d(0)r(n,Ics), d(1)r(n,Ics), ..., d(9)r(n,Ics)}
로 나타낼 수 있다.
순환 쉬프트 인덱스 Ics는 무선 프레임 내 슬롯 번호(ns) 및/또는 슬롯 내 심벌 인덱스(ℓ)에 따라 달라질 수 있다. 최초의 순환 쉬프트 인덱스를 0으로 하고, OFDM 심벌마다 순환 쉬프트 인덱스의 값이 하나씩 증가한다고 할 때, 도 7 및 8에 나타난 바와 같이,
{s(0), s(1),..., s(9)} = {d(0)r(n,0), d(1)r(n,1), ..., d(9)r(n,9)}
로 나타낼 수 있다.
확산된 시퀀스들 {s(0), s(1),..., s(9)}는 대응하는 자원블록을 통해 IFFT가 수행된 후, 대응하는 자원블록을 통해 전송된다. 이로써, CQI가 PUCCH 상으로 전송되는 것이다.
3GPP LTE의 PUCCH에서는 동일한 혹은 서로 다른 자원블록에서 서로 다른 순환 쉬프트 및/또는 직교 시퀀스를 통해 기지국이 각 단말로부터 수신되는 PUCCH를 구분한다. 예를 들어, 제1 단말은 제1 순환 쉬프트된 시퀀스를 기반으로 CQI를 전송하고, 제2 단말은 제2 순환 쉬프트된 시퀀스를 기반으로 CQI를 전송함으로써, 동일한 자원블록 내에서 복수의 단말의 PUCCH가 다중화된다. 가용 순환 쉬프트의 개수가 12라면, 총 12개의 단말이 하나의 자원블록에 다중화될 수 있다. 가용 순환 쉬프트의 개수가 12이고 3개의 직교 시퀀스를 사용하면, 총 36개의 단말이 하나의 자원블록에 다중화될 수 있다.
단말이 PUCCH 포맷 1를 구성하기 위해서는 직교 시퀀스 인덱스, 순환 쉬프트 인덱스 Ics와 자원블록 인덱스 m을 알아야 한다. 또한, 단말이 PUCCH 포맷 2를 구성하기 위해서는 순환 쉬프트 인덱스 Ics와 자원블록 인덱스 m을 알아야 한다. 3GPP TS 36.211 V8.4.0 (2008-09)에 의하면, 하나의 자원 인덱스 nPUCCH (2)를 기지국이 단말에게 알려주고, 자원 인덱스 nPUCCH (2)을 기반으로 단말이 순환 쉬프트 인덱스 Ics와 자원블록 인덱스 m을 획득하도록 한다.
이제 자원 선택을 통해 제어채널의 페이로드(payload)를 증가시키는 방법에 대해 기술한다.
설명을 명확히 하기 위해, 최대 페이로드가 13비트인 PUCCH 포맷 2에서 페이로드를 증가시키는 기법을 예시적으로 기술하나, 제어신호의 종류나 PUCCH 포맷의 구조에 본 발명의 기술적 사상이 제한되는 것은 아니다.
K개(I>1)의 자원이 할당된다면, 자원의 사용 (또는 선택) 여부에 따라 비트를 나타낼 수 있다. 예를 들어, K개의 자원을 할당되고, K 비트 {b0, b1, ..., bK-1}를 나타내기 위해, 비트 bi의 '0' 또는 '1'를 i번째 자원의 선택 여부(이를 ON/OFF로 표시)에 따라 나타낼 수 있다. 자원의 'ON'은 해당되는 자원을 선택하는(또는 일정 레벨 이상으로 전송) 것을 의미하고, 'OFF는 해당되는 자원을 선택하지 않는(또는 일정 레벨 이하로 전송) 것을 의미한다.
도 9는 2개의 자원이 할당된 경우 비트의 표현을 나타낸다. 자원 ＃0과 자원 ＃1이 할당되었을 때, 자원 ＃0 또는 자원 ＃1의 ON/OFF 여부에 따라 '0' 또는 '1'의 정보 비트를 나타낼 수 있다. 여기서는 비트 '0'은 자원 ＃0의 ON, 자원 ＃1의 OFF로 나타내고, 비트 '1'은 자원 ＃0의 OFF, 자원 ＃1의 ON으로 나타내고 있으나, 비트 값이나 자원의 순서는 예시에 불과하다. 마찬가지로, 도 10은 3개의 자원이 할당된 경우 비트의 표현을 나타낸다. 도 11은 4개의 자원이 할당된 경우 비트의 표현을 나타낸다.
자원의 ON/OFF와 정보 비트 사이의 관계는 미리 결정되거나 시그널링을 통해 기지국이 단말에게 알려줄 수 있다. 기지국은 시스템 정보, PDCCH 및/또는 RRC 메시지를 통해 관계를 단말에게 알려줄 수 있다. 또는, 자원 인덱스를 감소 차순으로 정렬하고, 자원 인덱스에 따라 관계가 정의될 수 있다.
기지국은 다양한 방식으로 단말에게 복수의 자원을 할당할 수 있다. 2개의 자원이 사용된다면, 단말은 제1 자원은 기존의 할당 방식을 통해 결정하고, 나머지 제2 자원은 RRC 시그널링 또는 미리 결정된 맵핑을 통해 결정할 수 있다. 예를 들어, 제2 자원은 제1 자원을 기반으로 미리 지정된 간격만큼 할당되는 것이다. RRC 시그널링은 셀-공용(cell-common), 셀-특정(cell-specific) 및 단말-특정 메시지일 수 있으며, RRC 계층만이 아니라 물리계층 메시지, MAC 계층 메시지를 포함할 수 있다.
이제 자원 선택을 이용한 기법을 다중 안테나 시스템에서의 PUCCH 포맷 2에 적용하는 예를 구체적으로 개시한다.
설명을 명확히 하기 위해, 자원은 순환 쉬프트로 하고, 자원 인덱스는 순환 쉬프트 인덱스로 한다. 그러나, 당업자라면 직교 시퀀스, 자원 블록, 주파수 영역 자원, 시간 영역 자원, 코드 영역 자원, 이들의 조합 등 제어채널을 구성하기 위해 사용되는 어떠한 자원에도 본 발명의 기술적 사상을 적용할 수 있을 것이다.
PUCCH 포맷 2를 구성하기 위해서는 하나의 순환 쉬프트 인덱스 Ics1과 자원 블록 인덱스 m이 필요하다. 제안된 실시예는 추가적인 순환 쉬프트 인덱스 Ics2를 이용하여 PUCCH 포맷 2의 페이로드를 증가시킨다. 2개의 순환 쉬프트 인덱스를 비트에 따라 선택적으로 사용하는 것을 자원 선택이라 하는데, 2개의 순환 쉬프트 인덱스는 예시에 불과하고, 복수의 순환 쉬프트 인덱스가 할당될 수 있다.
추가적인 순환 쉬프트 인덱스 Ics2는 기지국이 단말에게 다양한 방식으로 알려줄 수 있다. 기지국은 시스템 정보, PDCCH 및/또는 RRC 시그널링을 이용할 수 있다. 또는, 기존의 자원 인덱스 nPUCCH (2)를 기반으로 순환 쉬프트 인덱스 Ics1, 순환 쉬프트 인덱스 Ics2 및 자원 블록 인덱스 m을 단말이 획득할 수 있도록 할 수 있다. 또는, 추가적인 순환 쉬프트 인덱스 Ics2는 순환 쉬프트 인덱스 Ics1로부터 일정한 오프셋을 가지도록 할 수 있다. 오프셋 값은 미리 지정되거나 기지국이 단말에게 알려줄 수 있다.
이하에서는 제1 순환 쉬프트 인덱스 Ics1와 제2 순환 쉬프트 인덱스 Ics2가 동일한 자원블록 인덱스 m를 사용하는 것을 고려한다. 동일한 자원블록 인덱스를 이용한다면, 기존에 정의된 자원블록 쌍을 그대로 적용할 수 있다. 그러나, 복수의 순환 쉬프트 인덱스는 서로 다른 자원블록 인덱스를 사용할 수도 있다.
설명을 명확히 하기 위해 이하에서는 단지 2개의 자원과 2개의 전송 안테나를 고려하나, 이는 예시에 불과하고, 당업자라면 복수의 자원과 복수의 전송 안테나에도 본 발명의 기술적 사상을 적용할 수 있을 것이다.
도 12는 공간 직교 자원(spatial orthogonal resource, 이하 SOR) 전송 방식을 구현하는 전송기의 블록도이다. 전송기(400)는 인코더(encoder, 410), 맵퍼(mapper, 420), 제1 확산부(spreadig unit, 440), 제2 확산부(450) 및 2개의 전송 안테나(492, 494)를 포함한다.
인코더(510)는 정보 비트를 입력받아 인코딩된 비트(encoded bits)를 생성한다. 맵퍼(520)는 자원 선택을 이용하여 인코딩된 비트를 성상 상으로 맵핑하여 변조 심벌을 생성한다. 이하에서, 변조 심벌은 대응하는 인코딩된 비트의 성상 상의 위치를 나타내는 복소 값(complex-valued) 심벌이라 하지만, 구현 방식에 따라 변조 심벌은 다양한 형태로 표현될 수 있을 것이다. 맵퍼(520)는 성상 상에서 상기 m개의 인코딩된 비트 중 n개(n≥1)의 비트에 대응하는 복수의 자원 및 (m-n)개의 비트에 대응하는 2(m-n) 차수의 PSK(Phase Shift Keying) 또는 2(m-n) 차수의 QAM(quadrature amplitude modulation)을 기반으로 상기 변조 심벌을 생성할 수 있다. 보다 자세한 예는 후술한다.
변조 심벌은 대응하는 자원에 따라 각각 제1 확산부(440)와 제2 확산부(450)로 입력된다. 즉, 변조 심벌은 자신이 속하는 순환 쉬프트 인덱스에 따라, 제1 순환 쉬프트 인덱스 Ics1에 대응하면 제1 확산부(440)로 입력되고, 제2 순환 쉬프트 인덱스 Ics2에 대응하면 제2 확산부(450)로 입력된다. 제1 확산부(440)는 제1 순환 쉬프트 인덱스에 의한 순환 쉬프트된 시퀀스로 확산시키고, 제2 확산부(440)는 제2 순환 쉬프트 인덱스에 의한 순환 쉬프트된 시퀀스로 확산시킨다. 제1 확산부(440)에 의해 생성된 확산된 시퀀스는 제1 전송 안테나(492)를 통해 전송되고, 제2 확산부(450)에 의해 생성된 확산된 시퀀스는 제2 전송 안테나(494)를 통해 전송된다.
변조 심벌은 자신이 속하는 직교 자원, 여기서는 순환 쉬프트 인덱스에 따라 서로 다른 안테나를 통해 전송된다. 따라서, 안테나마다 할당된 직교 자원을 통해 PUCCH가 전송되는 점에서 SOR 방식이라 한다.
도 13은 SCBC(Space-Code Block Code)를 구현하는 전송기의 블록도이다. 전송기(500)는 인코더(510), 맵퍼(520), 공간 처리부(Spatial Processor, 530), 제1 확산부(540), 제2 확산부(550) 및 2개의 전송 안테나(592, 594)를 포함한다.
인코더(510)는 정보 비트를 입력받아 인코딩된 비트(encoded bits)를 생성한다. 맵퍼(520)는 자원 선택을 이용하여 인코딩된 비트를 성상 상으로 맵핑하여 변조 심벌을 생성한다. 맵퍼(520)는 성상 상에서 상기 m개의 인코딩된 비트 중 n개(n≥1)의 비트에 대응하는 복수의 자원 및 (m-n)개의 비트에 대응하는 2(m-n) 차수의 PSK(Phase Shift Keying) 또는 2(m-n) 차수의 QAM을 기반으로 상기 변조 심벌을 생성할 수 있다.
공간 처리부(540)는 변조 심벌에 SCBC를 처리하여 전송 심벌을 생성하고, 이를 제1 확산부(540)와 제2 확산부(550)로 보낸다. 제1 확산부(540)와 제2 확산부(550)는 전송 심벌에 해당되는 순환 쉬프트 인덱스에 의한 순환 쉬프트된 인덱스로 전송 심벌을 확산시킨다. 제1 확산부(540)에 의해 생성된 확산된 시퀀스는 제1 전송 안테나(592)를 통해 전송되고, 제2 확산부(550)에 의해 생성된 확산된 시퀀스는 제2 전송 안테나(594)를 통해 전송된다.
SCBC의 구성 및 동작은 아래 PUCCH 포맷 2의 적용 예를 통해 구체적으로 기술한다.
<제 1 실시예>
먼저, 기존 LTE와의 하위 호환성(backward compatibility)을 고려한다.
표 5에 나타난 바와 같이 기존 PUCCH 포맷 2에서 페이로드의 최대 크기는 13비트이다. 따라서, CQI 정보 비트의 크기가 13 비트이하이면, 기존 PUCCH 포맷 2를 그대로 사용하고, CQI 정보 비트의 크기가 13 비트보다 크면, 13비트보다 큰 비트에 대해 자원 선택 기법을 적용할 수 있다.
이하에서, 제안된 자원 선택 기법 및 SOR/SCBC로의 적용을 보다 구체적인 예를 들어 기술한다. 페이로드의 크기, 할당된 순환 쉬프트 인덱스의 수 및 인코딩된 비트 수는 예시에 불과하다.
전송될 CQI 정보 비트의 크기를 18비트라 하고, 2개의 순환 쉬프트 인덱스 Ics1, Ics2가 할당되어 있다고 하자. 13비트는 블록 코딩을 통해 인코딩하고, 나머지 5비트는 자원 선택을 이용한다.
구체적으로 다음의 18비트의 CQI 정보 비트를 가정하자.
<0,1,1,0,1,0,0,1,1,1,1,0,1,1,1,1,1,0>
편의상 순차적으로 앞의 13비트 <0,1,1,0,1,0,0,1,1,1,1,0,1>는 블록 코딩, 나머지 5비트 <1,1,1,1,0>는 자원선택을 이용한다고 한다.
표 5의 블록 코딩을 이용할 때, 인코딩된 비트는 다음과 같다.
<0,0, 0,0, 1,0, 0,1, 0,1, 1,1, 1,1, 0,0, 1,1, 1,0>
도 9의 자원 선택을 이용할 때, 비트가 '0'이면 제1 순환 쉬프트 Ics1가 ON, 제2 순환 쉬프트 Ics2는 OFF이고, 비트가 '1'이면, 제1 순환 쉬프트 Ics1가 OFF, 제2 순환 쉬프트 Ics2는 ON이다. 나머지 5비트 <1,1,1,1,0>을 위해 선택된 자원 인덱스는 다음과 같다.
< Ics2, Ics2, Ics2, Ics2, Ics1>
앞의 13비트의 인코딩되 비트를 위해 다음 표 6의 QPSK 맵핑을 사용한다고 하자.
상기의 인코딩된 비트에 QPSK 변조를 수행하면, 맵핑된 변조 심벌 d(0), ..., d(9)는 다음 표와 같다.
Figure pct00011
5개의 선택된 자원 인덱스를 제1 슬롯에 포함되는 5개의 OFDM 심벌에 각각 대응시키고, 제2 슬롯에는 제1 순환 쉬프트 인덱스 Ics1를 할당한다고 하면, 싱글 안테나 전송을 위한 확산된 시퀀스 s(0), ..., s(9)는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
제1 예제: {s(0), s(1), ..., s(9)} = {d(0)r(n,Ics2), d(1)r(n,Ics2), d(2)r(n,Ics2), d(3)r(n,Ics2), d(4)r(n,Ics1), d(5)r(n,Ics1), d(6)r(n,Ics1), d(7)r(n,Ics1), d(8)r(n,Ics1), d(9)r(n,Ics1)}
또는, 5개의 선택된 자원 인덱스를 제2 슬롯에 반복하여 적용할 수 있다. 이는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
제2 예제: {s(0), s(1), ..., s(9)} = {d(0)r(n,Ics2), d(1)r(n,Ics2), d(2)r(n,Ics2), d(3)r(n,Ics2), d(4)r(n,Ics1), d(5)r(n,Ics2), d(6)r(n,Ics2), d(7)r(n,Ics2), d(8)r(n,Ics2), d(9)r(n,Ics1)}
또 다른 예로, 심벌 레벨에서 자원 선택을 반복하여 적용할 수 있다. 이때, 확산된 시퀀스 s(0), ..., s(9)는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
제3 예제: {s(0), s(1), ..., s(9)} = {d(0)r(n,Ics2), d(1)r(n,Ics2), d(2)r(n,Ics2), d(3)r(n,Ics2), d(4)r(n,Ics2), d(5)r(n,Ics2), d(6)r(n,Ics2), d(7)r(n,Ics2), d(8)r(n,Ics1), d(9)r(n,Ics1)}
즉, <Ics2, Ics2, Ics2, Ics2, Ics1>을 심벌 단위로 반복하여 <Ics2, Ics2, Ics2, Ics2, Ics2, Ics2, Ics2, Ics2, Ics1, Ics1>를 사용한다.
상술한 예들은 조합하여 사용될 수 있다. 자원 선택이 사용되는 비트 수나 채널 상태에 따라 단말은 미리 지정된 유형을 사용할 수 있다. 또는, 기지국이 유형을 선택하여 이를 시그널링을 통해 단말에게 알려줄 수 있다.
채널의 필요한 페이로드의 크기에 따라 자원 선택의 적용 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 요구되는 페이로드의 크기가 13비트 이하면, 기존 PUCCH 포맷 2를 그대로 사용하고, 요구되는 페이로드의 크기가 13 비트보다 크면, 제안된 자원 선택을 이용한 성상 맵핑을 적용할 수 있다.
채널에 할당된 자원의 수에 따라 자원 선택의 적용 여부를 결정할 수 있다. 할당된 자원이 하나라면 기존 PUCCH 포맷 2를 그대로 사용하고, 할당된 자원이 2개 이상이면, 제안된 자원 선택을 이용한 성상 맵핑을 적용할 수 있다. 제2 자원이 제1 자원을 기반으로 결정된다고 하면, 제2 자원이 제1 자원과 동일하면 기존 PUCCH 포맷 2를 그대로 사용한다. 제2 자원이 제1 자원과 동일하지 않으면, 제안된 자원 선택을 이용한 성상 맵핑을 적용할 수 있다
기지국은 자원 선택 기법의 적용 여부를 RRC 시그널링을 통해 단말에게 알려줄 수 있다.
순환 쉬프트 인덱스 Ics1, Ics2는 심벌 레벨 호핑(hopping) 및/또는 슬롯 레벨 호핑을 사용할 수 있다. 이는 할당된 순환 쉬프트 인덱스를 기반으로 심벌 단위 및/또는 슬롯 단위로 바꾸어가며 순환 쉬프트 인덱스를 사용할 수 있다는 것이다. 예를 들어, 전술한 예의 선택된 <Ics2, Ics2, Ics2 , Ics2, Ics1>는 심벌 레벨 호핑을 수행하여 <Ics2(0), Ics2(1), Ics2(2), Ics2(3), Ics1(4)>와 같이 사용할 수 있다. Ics2(m)는 Ics2를 기반으로 m번째의 OFDM 심벌에 대해 얻어진 순환 쉬프트 인덱스를 의미한다. 이는 이하의 실시예에서도 적용될 수 있다.
이하에서는 설명을 명확히 하기 위해 순환 쉬프트 인덱스의 심벌/슬롯 레벨 호핑은 생략한다.
도 14는 상기 제1 예제를 SOR로의 적용을 나타낸 것이다. 제1 순환 쉬프트 인덱스 Ics1를 사용하는 확산된 시퀀스 s(4), s(5), s(6), s(7), s(8), s(9)는 제1 안테나를 통해 전송되고, 제2 순환 쉬프트 인덱스 Ics2를 사용하는 확산된 시퀀스 s(0), s(1), s(2), s(3)는 제2 안테나를 통해 전송된다.
이제 SCBC로의 적용에 대해 기술한다. 알라무티(Alamouti) 행렬을 기반으로 다음 표과 같은 SCBC들 중 적어도 어느 하나를 사용한다.
Figure pct00012
도 15는 SCBC의 의미를 기술하기 위한 예시도이다. SCBC 행렬의 각 행(row)은 자원(즉, 순환 쉬프트 인덱스)를 가리키고, 각 열(column)은 안테나를 가리킨다.
안테나는 안테나 포트(antenna port)라고도 하며, 물리적 안테나를 의미할 수 있지만, 논리적 안테나 또는 계층(layer)를 의미할 수도 있다. 계층은 정보의 논리적 경로(path)로, 계층의 개수는 랭크(rank)의 값에 대응한다.
본 예제에서, 첫번째 열은 제1 안테나, 두번째 열은 제2 안테나를 가린다. 첫번째 열의 s1은 제1 안테나에서 제1 순환 쉬프트 인덱스에 대응하는 전송 심벌을 가리키고, 첫번째 열의 s2는 제1 안테나에서 제2 순환 쉬프트 인덱스에 대응하는 전송 심벌을 가리킨다. 두번째 열에서 s1과 s2는 순서가 바뀌는 데, 이는 제1 안테나에서의 순환 쉬프트 인덱스와 제2 안테나에서의 순환 쉬프트 인덱스가 서로 바뀌는 것을 의미한다. ()*은 복소 켤레(complex conjugate)를 의미한다. 따라서, 제2 안테나에서 제1 순환 쉬프트 인덱스에 대응하는 심벌은 그 복소 켤레에 음의 부호가 붙는다.
SCBC는 제1 안테나의 전송 심벌에 대응하는 자원과 제2 안테나의 변조 심벌에 대응하는 자원이 서로 바뀌고, 또한, 제1 안테나와 제2 안테나 사이에서 변조 심벌은 복소 켤레 또는 음의 복소 켤레의 관계가 되도록 처리하여 전송 심벌을 생성하는 것이다.
도 16은 SCBC 행렬의 처리의 일 예를 보여준다. 전술한 제1 예제에서, 제2 순환 쉬프트 인덱스 Ics2를 사용하는 d(0)를 예로 들어 기술한다.
표 8의 SCBC (6)에 의하면, 제1 안테나를 통해서는 d(0)r(n, Ics2)의 확산된 시퀀스가 전송되고, 제2 안테나를 통해서는 -d(0)*r(n, Ics1)의 확산된 시퀀스가 전송된다. 제1 안테나에서는 변조 심벌 d(0)가 전송 심벌 d(0)로 변함이 없으나, 제2 안테나에서 전송 심벌은 -d(0)*로 제1 안테나의 전송 심벌과 음의 복소 켤레 관계를 가진다.
표 8의 SCBC (1)에 의하면, 제1 안테나를 통해서는 복소 켤레에 음의 부호가 붙은 -d(0)*r(n, Ics2)의 확산된 시퀀스가 전송되고, 제2 안테나를 통해서는 제1 순환 쉬프트 인덱스를 사용하는 d(0)r(n, Ics1)의 확산된 시퀀스가 전송된다.
표 8의 SCBC (1)을 적용할 때, 상기 제1 예제의 확산된 시퀀스 s(0), ..., s(9)는 안테나 별로 다음과 같이 나타낼 수 있다.
제1 안테나: {s(0), s(1), ..., s(9)} = {-d(0)*r(n,Ics2), -d(1)*r(n,Ics2), -d(2)*r(n,Ics2), -d(3)*r(n,Ics2), d(4)r(n,Ics1), d(5)r(n,Ics1), d(6)r(n,Ics1), d(7)r(n,Ics1), d(8)r(n,Ics1), d(9)r(n,Ics1)}
제2 안테나: {s(0), s(1), ..., s(9)} = {d(0)r(n,Ics1), d(1)r(n,Ics1), d(2)r(n,Ics1), d(3)r(n,Ics1), d(4)*r(n,Ics2), d(5)r(n,Ics2), d(6)r(n,Ics2), d(7)r(n,Ics2), d(8)r(n,Ics2), d(9)r(n,Ics2)}
상기와 같이 구성하면, 제2 슬롯에서는 제1 및 제2 순환 쉬프트 인덱스가 서로 다른 안테나로 전송되는 SOR과 동일한 동작을 하게 된다.
표 8의 SCBC (6)을 적용할 때, 상기 제1 예제의 확산된 시퀀스 s(0), ..., s(9)는 안테나 별로 다음과 같이 나타낼 수 있다.
제1 안테나: {s(0), s(1), ..., s(9)} = {d(0)r(n,Ics2), d(1)r(n,Ics2), d(2)r(n,Ics2), d(3)r(n,Ics2), d(4)r(n,Ics1), d(5)r(n,Ics1), d(6)r(n,Ics1), d(7)r(n,Ics1), d(8)r(n,Ics1), d(9)r(n,Ics1)}
제2 안테나: {s(0), s(1), ..., s(9)} = {-d(0)*r(n,Ics1), -d(1)*r(n,Ics1), -d(2)*r(n,Ics1), -d(3)*r(n,Ics1), d(4)*r(n,Ics2), d(5)r(n,Ics2), d(6)r(n,Ics2), d(7)r(n,Ics2), d(8)r(n,Ics2), d(9)r(n,Ics2)}
다음 표는 사용가능한 SCBC의 다른 예를 보여준다. 이는 SCBC 행렬의 일부 요소를 0으로 둔 것이다. 즉, 할당된 2개의 자원 중 해당되는 자원별로 SCBC를 처리하는 것이다.
Figure pct00013
s1은 제1 자원을 사용하는 심벌이고, s2은 제1 자원을 사용하는 심벌이라 한다. 제1 자원을 사용하는 것으로 선택된 심벌 s1은 상기 SCBC 행렬 (1)∼(6) 중 어느 하나로 처리되고, 제2 자원을 사용하는 것으로 선택된 심벌 s2은 상기 SCBC 행렬 (7)∼(12) 중 어느 하나로 처리된다.
표 9에서 SCBC 행렬들은 쌍(pair)으로 사용될 수 있다. SCBC 행렬 (1)은 SCBC 행렬 (7), (8), (9) 및 (10) 중 어느 하나와 쌍으로 사용될 수 있다. SCBC 행렬 (2)은 SCBC 행렬 (7), (8), (9) 및 (10) 중 어느 하나와 쌍으로 사용될 수 있다. SCBC 행렬 (11)은 SCBC 행렬 (3), (4), (5) 및 (6) 중 어느 하나와 쌍으로 사용될 수 있다. SCBC 행렬 (12)은 SCBC 행렬 (3), (4), (5) 및 (6) 중 어느 하나와 쌍으로 사용될 수 있다.
하나의 심벌 s1 이 제1 순환 쉬프트 인덱스를 사용한다면, 제1 안테나를 통해 제1 순환 쉬프트 인덱스를 이용하여 보내고, 제2 안테나를 통해 제2 순환 쉬프트 인덱스를 이용하여 보내는 것이다. 예를 들어, 표 9의 SCBC (10)에 의하면, d(0)r(n,Ics1)를 제1 안테나를 통해 보내고, -d(0)*r(n,Ics2)를 제2 안테나를 통해 보내는 것이다.
PUCCH 포맷 2에서는 10개의 OFDM 심벌이 CQI 전송에 사용된다. 따라서, 2개의 순환 쉬프트가 할당된다면 자원 선택을 통해 10비트의 추가적인 페이로드의 전송이 가능하다. 따라서, 제안된 구조에 따른 PUCCH 포맷 2는 최대 23비트(기존 13비트+추가적인 10비트)의 페이로드의 전송이 가능하다. 또한, 복수의 순환 쉬프트된 시퀀스 중 하나를 선택하여 활용함으로써 기존의 낮은 PAPR/CM 특성을 유지할 수 있다.
이와 더불어, 자원 선택을 SOR 및/또는 SCBC에 적용하는 기법을 제안함으로써 다중 안테나 시스템의 잇점을 활용할 수 있다. PUCCH 전송에 있어 싱글 안테나를 사용하는 단말과 호환성을 유지할 수 있다.
한편, 전술한 예에서는 13비트를 기존 블록 코딩을 사용하고, 나머지 5비트에 대해 자원 선택을 적용하고 있으나, 전송될 페이로드가 K 비트라고 할 때, 이중 10비트를 자원 선택에 사용하고, 나머지 K-10 비트에 대해 기존의 블록 코딩을 적용할 수 있다.
다시 다음의 18비트의 CQI 정보 비트를 가정하자.
<0,1,1,0,1,0,0,1,1,1,1,0,1,1,1,1,1,0>
앞의 10비트<0,1,1,0,1,0,0,1,1,1>는 자원 선택을 사용하고, 나머지 8비트 <1,0,1,1,1,1,1,0>는 기존 블록 코딩을 사용한다고 하자.
도 9의 자원 선택을 이용할 때, <0,1,1,0,1,0,0,1,1,1>에 대응하는 선택된 자원 인덱스는 다음과 같다.
<Ics1, Ics2, Ics2 , Ics1, Ics2, Ics1, Ics1, Ics2, Ics2, Ics2>
표 5의 블록 코딩을 이용할 때, 인코딩된 비트는 다음과 같다.
<1,0, 1,1, 1,1, 0,1, 1,1, 0,0, 1,1, 1,0, 1,0, 1,1>
인코딩된 비트에 표 6의 QPSK 변조를 수행하면, 맵핑된 변조 심벌 d(0), ..., d(9)는 다음 표와 같다.
Figure pct00014
5개의 선택된 자원 인덱스를 제1 슬롯에 포함되는 5개의 OFDM 심벌에 각각 대응시키고, 제2 슬롯에는 제1 순환 쉬프트 인덱스 Ics1를 할당한다고 하면, 싱글 안테나 전송을 위한 확산된 시퀀스 s(0), ..., s(9)는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
{s(0), s(1), ..., s(9)} = {d(0)r(n,Ics1), d(1)r(n,Ics2), d(2)r(n,Ics2), d(3)r(n,Ics1), d(4)r(n,Ics2), d(5)r(n,Ics1), d(6)r(n,Ics1), d(7)r(n,Ics2), d(8)r(n,Ics2), d(9)r(n,Ics2)}
도 17은 SOR로의 적용을 나타낸 것이다. 제1 순환 쉬프트 인덱스 Ics1를 사용하는 확산된 시퀀스 s(0), s(3), s(5), s(6)는 제1 안테나를 통해 전송되고, 제2 순환 쉬프트 인덱스 Ics2를 사용하는 확산된 시퀀스 s(1), s(2), s(4), s(7), s(8), s(9)는 제2 안테나를 통해 전송된다.
표 8의 SCBC (1) 또는 표 9의 SCBC (1)과 (7)을 적용할 때, 확산된 시퀀스 s(0), ..., s(9)는 안테나 별로 다음과 같이 나타낼 수 있다.
제1 안테나: {s(0), s(1), ..., s(9)} = {d(0)r(n,Ics1), -d(1)*r(n,Ics2), -d(2)*r(n,Ics2), d(3)r(n,Ics1), -d(4)*r(n,Ics2), d(5)r(n,Ics1), d(6)r(n,Ics1), -d(7)*r(n,Ics2), -d(8)*r(n,Ics2), -d(9)*r(n,Ics2)}
제2 안테나: {s(0), s(1), ..., s(9)} = {d(0)*r(n,Ics2), d(1)r(n,Ics1), d(2)r(n,Ics1), d(3)*r(n,Ics2), d(4)r(n,Ics1), d(5)*r(n,Ics2), d(6)*r(n,Ics2), d(7)r(n,Ics1), d(8)r(n,Ics1), d(9)r(n,Ics1)}
표 8의 SCBC (6) 또는 표 9의 SCBC (1)과 (10)을 적용할 때, 확산된 시퀀스 s(0), ..., s(9)는 안테나 별로 다음과 같이 나타낼 수 있다.
제1 안테나: {s(0), s(1), ..., s(9)} = {d(0)r(n,Ics1), d(1)r(n,Ics2), d(2)r(n,Ics2), d(3)r(n,Ics1), d(4)r(n,Ics2), d(5)r(n,Ics1), d(6)r(n,Ics1), d(7)r(n,Ics2), d(8)r(n,Ics2), d(9)r(n,Ics2)}
제2 안테나: {s(0), s(1), ..., s(9)} = {d(0)*r(n,Ics2), -d(1)*r(n,Ics1), -d(2)*r(n,Ics1), d(3)*r(n,Ics2), -d(4)*r(n,Ics1), d(5)*r(n,Ics2), d(6)*r(n,Ics2), -d(7)*r(n,Ics1), -d(8)*r(n,Ics1), -d(9)*r(n,Ics1)}
<제 2 실시예>
이제는 새로운 맵핑 룰을 이용한 자원 선택을 다중 안테나 전송에 적용하는 기법에 대해 기술한다.
도 18은 맵핑 룰의 적용을 나타낸 블록도이다. 페이로드는 인코더에 의해 인코딩되어 인코딩된 비트가 된다(810). 인코딩 방식에는 제한이 없으며, 블록 코딩, 컨벌류션 코딩(convolutional coding), TBCC(tail-biting convolutional coding), 터보 코드 등 잘 알려진 방식을 사용할 수 있다.
인코딩된 비트는 할당된 복수의 순환 쉬프트 인덱스를 이용한 자원 선택 및 변조 방식이 결합된 맵핑 룰이 적용되어 변조 심벌로 변환된다(820). 인코딩된 비트가 m개의 비트라면, m개의 비트 중 n개(n≥1)의 비트에 대응하는 복수의 순환 쉬프트 인덱스 및 (m-n)개의 비트에 대응하는 2(m-n) 차수의 PSK(Phase Shift Keying) 또는 2(m-n) 차수의 QAM을 적용할 수 있다.
하나의 변조 심벌에 맵핑되는 인코딩된 비트를 (b0, b1, ..., bM)이라 하자. 2개의 순환 쉬프트 인덱스가 할당되면, 자원 선택을 통해 1 비트를 표현할 수 있다. 따라서, (b0)는 선택된 순환 쉬프트 인덱스를 나타내고, 나머지 (b1, ..., bM) 비트는 M 변조 차수(modulation order)를 갖는 변조 방식(예를 들어, 2M-PSK)을 적용하는 것이다. 보다 자세한 사항은 후술한다.
변조 심벌은 해당되는 순환 쉬프트 인덱스에 따라 공간 처리(spatial processing)가 수행된다(830). 공간 처리는 SOR 또는 SCBC가 적용될 수 있다.
공간 처리된 변조 심벌은 해당되는 순환 쉬프트 인덱스에 대응하는 시퀀스로 확산되어 확산된 시퀀스를 생성한다. 확산된 시퀀스은 변조 심벌에 순환 쉬프트된 시퀀스가 곱해져 복소 값 심벌들을 요소로 갖는 시퀀스이다. 확산된 시퀀스는 물리적 자원에 맵핑되어 전송된다(850). 예를 들어, 0≤n≤11일 때, 확산된 시퀀스 s(i)=d(i)r(n, Ics)={d(i)r(0, Ics), d(i)r(1, Ics), ...., d(i)r(11, Ics)}가 되고, 확산된 시퀀스의 각 요소 d(i)r(n, Ics)는 대응하는 자원블록의 부반송파 각각에 맵핑되어 전송된다.
다음 표는 2개의 순환 쉬프트 인덱스 (Ics1, Ics2)가 할당되고, 표 6의 QPSK 맵핑을 사용할 때, 인코딩된 비트와 변조 심벌간의 맵핑의 일 예를 나타낸다.
Figure pct00015
또는, 다음 표는 인코딩된 비트와 변조 심벌간의 맵핑의 다른 예를 나타낸다.
Figure pct00016
상기 표 12는 유클리디안 거리(Eucledian distance)를 서로 고려하여 설계된 것이다. 도 19는 표 12의 맵핑에 따른 성상(constellation)을 나타낸다. 유클리디안 거리는 대각선상에 위치한 심벌들간이 가장 크다. 유클리디안 거리가 클수록 상호간으로 오류가 발생할 확률이 적으므로 해밍 거리(Hamming distance)가 가장 큰 비트를 배치하는 것이다.
이제 보다 구체적인 예를 들어 기술한다.
다음의 14비트의 CQI 정보 비트를 고려하자.
<1,1,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0>
상기 정보 비트에 TBCC를 적용하여 다음과 같은 30비트의 인코딩된 비트를 생성할 수 있다.
<1,0,1, 0,1,1, 0,0,1, 0,0,0, 1,1,1, 0,1,1, 1,0,0, 1,0,1, 1,0,1, 1,1,1>
상기 표 8에 따른 맵핑을 수행하면, 순환 쉬프트 인덱스에 따라 다음 표와 같은 변조 심벌 d(0), ..., d(9)를 얻을 수 있다.
Figure pct00017
상기 변조 심벌들을 이용하여, 싱글 안테나에서의 PUCCH 포맷 2를 위한 확산된 시퀀스 s(0), ..., s(9)로 나타내면 다음과 같다.
{s(0), s(1), ..., s(9)} = {d(0)r(n,Ics1), d(1)r(n,Ics2), d(2)r(n,Ics2), d(3)r(n,Ics1), d(4)r(n,Ics1), d(5)r(n,Ics2), d(6)r(n,Ics2), d(7)r(n,Ics1), d(8)r(n,Ics1), d(9)r(n,Ics1)}
상기 표 13의 변조심벌들에 표 8의 SCBC (6)을 적용하면 다음 표와 같은 심벌을 얻을 수 있다.
Figure pct00018
표 14의 심벌들로부터, 확산된 시퀀스 s(0), ..., s(9)는 안테나 별로 다음과 같이 나타낼 수 있다.
제1 안테나: {s(0), s(1), ..., s(9)} = {d(0)r(n,Ics1), d(1)r(n,Ics2), d(2)r(n,Ics2), d(3)r(n,Ics1), d(4)r(n,Ics1), d(5)r(n,Ics2), d(6)r(n,Ics2), d(7)r(n,Ics1), d(8)r(n,Ics1), d(9)r(n,Ics1)}
제2 안테나: {s(0), s(1), ..., s(9)} = {d(0)*r(n,Ics2), -d(1)*r(n,Ics1), -d(2)*r(n,Ics1), d(3)*r(n,Ics2), d(4)*r(n,Ics2), -d(5)*r(n,Ics1), -d(6)*r(n,Ics1), d(7)*r(n,Ics2), d(8)*r(n,Ics2), d(9)*r(n,Ics2)}
도 20은 CQI BLER(Block Error Rate) 성능을 나타낸 그래프이다. 종래 PUCCH 포맷 2('Rel-8 (lTx)'로 표시)보다 싱글 안테나는 약 1.5dB의 SNR(Signal-to-Noise Ratio) 이득(gain)을 보이고 있으며, 2개의 안테나는 약 3.5dB의 SNR 이득을 보이고 있다.
상기 표 11 및 12의 맵핑은 선택된 순환 쉬프트 인덱스에 QPSK 변조를 수행하는 것이지만, 변조 방식에 제한이 있는 것은 아니다. M-QAM, M-PSK 등 다양한 변조 방식이 적용될 수 있다.
이제 2개의 순환 쉬프트 인덱스 (Ics1, Ics2)가 할당되고,8-PSK 맵핑을 사용할 때, 인코딩된 비트와 변조 심벌간의 맵핑에 대해 기술한다. 이때 하나의 변조 심벌에는 4비트의 인코딩된 비트가 맵핑된다. 다음 표는 맵핑의 일 예를 나타낸다.
Figure pct00019
도 21은 표 15의 맵핑에 따른 성상을 나타낸다. 하나의 순환 쉬프트 인덱스에 속하는 인접하는 변조 심벌들에 대응하는 인코딩된 비트는 1개의 비트 위치(bit position)에서 비트 값이 다르다. 예를 들어, Ics1에 속하고 인접하는 변조 심벌에 대응하는 인코딩된 비트 '0111'과 '0101'은 하나의 비트 위치(3번째 비트 위치)에서 비트 값이 다르다. 이는 최적의 유클리디안 거리를 확보하기 위함이다.
구체적인 예를 기술하기 위해, 다음 14비트의 CQI 정보 비트를 고려하자.
<1,0,1,1,1,0,0,1,0,1,1,1,1,1>
상기 정보 비트에 TBCC를 적용하여 다음과 같은 40비트의 인코딩된 비트를 생성할 수 있다.
<1,0,1,0, 0,0,0,1, 1,1,0,0, 0,0,0,0, 1,0,1,0, 1,1,0,0, 0,0,0,0, 0,0,0,0, 1,1,1,1, 0,1,0,1>
상기 표 15에 따른 맵핑을 수행하면, 순환 쉬프트 인덱스에 따라 다음 표와 같은 변조 심벌 d(0), ..., d(9)를 얻을 수 있다.
Figure pct00020
상기 변조 심벌들을 이용하여, 싱글 안테나에서 PUCCH 포맷 2를 위한 확산된 시퀀스 s(0), ..., s(9)로 나타내면 다음과 같다.
{s(0), s(1), ..., s(9)} = {d(0)r(n,Ics1), d(1)r(n,Ics1), d(2)r(n,Ics2), d(3)r(n,Ics1), d(4)r(n,Ics1), d(5)r(n,Ics2), d(6)r(n,Ics1), d(7)r(n,Ics1), d(8)r(n,Ics1), d(9)r(n,Ics1)}
상기 표 16의 변조심벌들에 표 8의 SCBC (6)을 적용하면 다음 표와 같은 심벌을 얻을 수 있다.
Figure pct00021
표 17의 심벌들로부터, 확산된 시퀀스 s(0), ..., s(9)는 안테나 별로 다음과 같이 나타낼 수 있다.
제1 안테나: {s(0), s(1), ..., s(9)} = {d(0)r(n,Ics1), d(1)r(n,Ics1), d(2)r(n,Ics2), d(3)r(n,Ics1), d(4)r(n,Ics1), d(5)r(n,Ics2), d(6)r(n,Ics1), d(7)r(n,Ics1), d(8)r(n,Ics1), d(9)r(n,Ics1)}
제2 안테나: {s(0), s(1), ..., s(9)} = {d(0)*r(n,Ics2), d(1)*r(n,Ics2), -d(2)*r(n,Ics1), d(3)*r(n,Ics2), d(4)*r(n,Ics2), -d(5)*r(n,Ics1), d(6)*r(n,Ics2), d(7)*r(n,Ics2), d(8)*r(n,Ics2), d(9)*r(n,Ics2)}
<제 3 실시예>
자원 선택과 더불어 프리코딩을 적용하면, 페이로드의 용량을 더 증가시키면서 상대적으로 낮은 CM을 가지게 할 수 있다.
도 22는 프리코딩을 이용한 자원 선택을 나타낸 블록도이다. 페이로드는 인코더에 의해 인코딩되어 인코딩된 비트가 된다(910). 인코딩된 비트는 미리 정해지 변조 방식에 따라 맵핑되어 변조 심벌로 변환된다(920). 변조 심벌은 순환 쉬프트 인덱스에 대응하는 프리코딩 행렬(또는 프리코딩 벡터)로 프리코딩된다(930). 프리코딩 행렬의 각 행(row)은 순환 쉬프트 인덱스에 대응한다. 프리코딩된 변조 심벌은 해당되는 순환 쉬프트 인덱스에 따라 공간 처리(spatial processing)가 수행된다(940). 공간 처리는 SOR 또는 SCBC가 적용될 수 있다.
공간 처리된 심벌은 해당되는 순환 쉬프트 인덱스에 대응하는 시퀀스로 확산된다. 확산된 시퀀스는 물리적 자원에 맵핑되어 전송된다(950).
구체적인 예를 위해, 도 23의 8-PSK 성상을 고려한다. 이는 일반적인 그레이 맵핑(gray mapping)에 기반한 것이다. 이를 표로 나타내면 다음과 같다.
Figure pct00022
제1 순환 쉬프트 인덱스 Ics1에 [+1 +1]의 프리코딩 벡터를 사용하고, 제2 순환 쉬프트 인덱스 Ics2에 [+1 -1]의 프리코딩 벡터를 사용한다고 하자. 이는 다음 식과 같이 표현할 수 있다.
Figure pct00023
예를 들어, 상기 표 18에서 비트 (001)에 대응하는 변조 심벌 (-1,0)과 비트 (010)에 대응하는 변조 심벌 (0,1)에 [+1 +1]의 프리코딩을 적용하면 심벌 (-1, 1)이 되고, 이 심벌이 제1 순환 쉬프트 인덱스 Ics1에 사용된다. 또한, 비트 (001)에 대응하는 심벌 (-1,0)과 비트 (010)에 대응하는 심벌 (0,1)에 [+1 -1]의 프리코딩을 적용하면 심벌 (-1,-1)이 되고, 이 심벌이 제2 순환 쉬프트 인덱스 Ics2에 사용된다.
프리코딩을 사용하고, 2개의 순환 쉬프트 인덱스를 사용하면 기존 3비트의 인코딩된 비트를 확장하여 하나의 변조 심벌에 6비트의 인코딩된 비트가 맵핑되는 것과 같이 사용할 수 있다. 다음 표는 2개의 순환 쉬프트 인덱스 (Ics1, Ics2)가 할당되고, 상기 프리코딩과 표 12의 8-PSK 맵핑을 사용할 때, 인코딩된 비트와 변조 심벌간의 맵핑의 일 예를 나타낸다.
Figure pct00024
Figure pct00025
상기 표에서 하나의 변조 심벌(이때 변조 심벌은 2개의 순환 쉬프트 인덱스에 대해 각각 변조된 2개의 심벌의 집합을 의미)에 맵핑되는 인코딩된 비트의 비트 수는 6이다. 이중 일부 낮은 PAPR/CM을 갖는 몇몇 변조심벌만을 선택하여(즉, 오직 하나의 순환 쉬프트에서만 신호가 존재하고 나머지 순환 쉬프트에서는 0이 전송되도록 변조심벌을 선택하여)사용할 수 있다.
선택된 변조심벌에 대응되는 인코딩된 비트를 4비트로 하고, 정규화(normalization)을 수행하면, 다음 표와 같은 새로운 맵핑 룰을 정의할 수 있다.
Figure pct00026
구체적인 예를 기술하기 위해, 다음 14비트의 CQI 정보 비트를 고려하자.
<1,0,1,1,1,0,0,1,0,1,1,1,1,1>
상기 정보 비트에 TBCC를 적용하여 다음과 같은 40비트의 인코딩된 비트를 생성할 수 있다.
<1,0,0,0, 0,0,0,1, 1,1,0,0, 0,0,0,0, 1,0,1,0, 1,1,0,0, 0,0,0,0, 0,0,0,0, 1,1,1,1, 0,1,0,1>
상기 표 20에 따른 맵핑을 수행하면, 순환 쉬프트 인덱스에 따라 다음 표와 같은 변조 심벌 d(0), ..., d(9)를 얻을 수 있다.
Figure pct00027
상기 변조 심벌들을 이용하여, PUCCH 포맷 2를 위한 확산된 시퀀스 s(0), ..., s(9)로 나타내면 다음과 같다.
{s(0), s(1), ..., s(9)} = {d(0)r(n,Ics2), d(1)r(n,Ics2), d(2)r(n,Ics2), d(3)r(n,Ics1), d(4)r(n,Ics2), d(5)r(n,Ics2), d(6)r(n,Ics1), d(7)r(n,Ics1), d(8)r(n,Ics1), d(9)r(n,Ics2)}
상기 표 21의 변조심벌들에 표 8의 SCBC (6)을 적용하면 다음 표와 같은 심벌을 얻을 수 있다.
Figure pct00028
표 22의 심벌들로부터, 확산된 시퀀스 s(0), ..., s(9)는 안테나 별로 다음과 같이 나타낼 수 있다.
제1 안테나: {s(0), s(1), ..., s(9)} = {d(0)r(n,Ics2), d(1)r(n,Ics2), d(2)r(n,Ics2), d(3)r(n,Ics1), d(4)r(n,Ics2), d(5)r(n,Ics2), d(6)r(n,Ics1), d(7)r(n,Ics1), d(8)r(n,Ics1), d(9)r(n,Ics2)}
제2 안테나: {s(0), s(1), ..., s(9)} = {-d(0)*r(n,Ics1), -d(1)*r(n,Ics1), -d(2)*r(n,Ics1), d(3)*r(n,Ics2), -d(4)*r(n,Ics1), -d(5)*r(n,Ics1), d(6)*r(n,Ics2), d(7)*r(n,Ics2), d(8)*r(n,Ics2), -d(9)*r(n,Ics1)}
제안된 다양한 맵핑 룰에서 성상상의 위치를 나타내는 변조심벌은 절대적인 것이 아니고, 성상 상에서 그 위치가 회전할 수 있다. 예를 들어, 표 10의 맵핑 표에서 각 인코딩된 비트에 대응하는 변조 심벌의 열(row)은 하나 또는 그 이상의 간격으로 위 또는 아래로 쉬프트될 수 있다.
지금까지는 PUCCH 포맷 2/2a/2b에의 적용에 대해 기술하고 있으나, PUCCH 포맷 1/1a/1b에도 제안된 방법은 그대로 적용될 수 있다. 단말이 PUCCH 포맷 1를 구성하기 위해서는 직교 시퀀스 인덱스, 순환 쉬프트 인덱스와 자원블록 인덱스을 알아야 한다. ACK/NACK 자원은 직교 시퀀스 인덱스, 순환 쉬프트 인덱스, 자원블록 인덱스 및 이들의 조합 중 하나가 될 수 있다.
3GPP LTE에서는 1비트 ACK/NACK 신호를 BPSK(Binary Phase Shift Keying) 변조하거나 2비트 ACK/NACK 신호를 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 변조하여 변조 심벌 d(0)가 생성된다. 다음 표는 3GPP LTE에서 1 비트 또는 2비트 ACK/NACK 신호의 성상 맵핑을 나타낸다.
Figure pct00029
제1 및 제2 ACK/NACK 자원이 할당된다고 할 때, 자원 선택을 통해 3비트의 ACK/NACK 신호를 하나의 변조 심벌로 맵핑할 수 있다. 표 23의 QPSK 변조를 사용할 때, 다음 표는 자원 선택을 이용한 성상 맵핑을 나타낸다.
Figure pct00030
3비트 중 2비트는 QPSK 변조를 나타내고, 나머지 1비트는 선택된 ACK/NACK 자원을 나타내는 것이다. 변조 심벌 d(0)은 표 8 또는 표 9의 SCBC가 처리되어 다중 안테나를 통해 전송될 수 있다.
3GPP TS 36.211 V8.5.0 (2008-12)에 의하면, PUCCH 포맷 1/1a/1b을 위한 ACK/NACK 자원은 대응하는 PDCCH의 자원으로부터 얻어진다. PDDCH의 첫번째 CCE 개수 또는 인덱스를 기반으로 ACK/NACK 자원(제1 ACK/NACK 자원)이 결정되는 것이다. 자원 선택을 위한 추가적인 제2 ACK/NACK 자원은 RRC 시그널링을 통해 기지국이 단말에게 알려줄 수 있다. 또는, 제2 ACK/NACK 자원은 대응하는 PDCCH PDDCH의 첫번째 CCE가 아닌 다른CCE (예를 들어, 두번째 CCE 또는 마지막 CCE)의 개수 또는 인덱스를 기반으로 결정될 수 있다. 또는, 제2 ACK/NACK 자원은 제1 ACK/NACK 자원을 기반으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 제2 ACK/NACK 자원은 상기 제1 ACK/NACK 자원으로부터 일정된 오프셋을 가질 수 있다. 상기 오프셋은 미리 지정되거나 기지국이 단말에게 알려줄 수 있다.
도 24는 본 발명의 실시예가 구현되는 단말을 나타낸 블록도이다. 단말(1200)는 프로세서(processor, 1210), 메모리(memory, 1220), 디스플레이부(display unit, 1230) 및 RF부(Radio Frequency unit, 1240)를 포함한다. RF부(1240)는 프로세서(1210)와 연결되어, 무선 신호(radio signal)를 전송 및/또는 수신한다. 메모리(1220)는 프로세서(1210)와 연결되어, 동작에 필요한 정보를 저장한다. 디스플레이부(1230)는 단말(1200)의 여러 정보를 디스플레이하며, LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등 잘 알려진 요소를 사용할 수 있다. 프로세서(1210)는 제안된 자원 선택을 이용한 맵핑 및 공간 처리를 구현한다. 프로세서(1210)는 표 8 또는 표 9의 SCBC를 구현할 수 있다. 프로세서(1210)는 3GPP LTE/LTE-A 표준에 기반한 물리계층을 구현할 수 있으며, 또한, 할당된 복수의 자원을 이용하여 제안된 PUCCH 포맷을 구현할 수 있다.
프로세서(1210)은 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리(1220)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부(1240)은 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(1220)에 저장되고, 프로세서(1210)에 의해 실행될 수 있다. 메모리(1220)는 프로세서(1210) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(1210)와 연결될 수 있다.
이제 본 발명의 실시예가 구현될 수 있는 전송 방식에 대해 기술한다.
서브블록(subblock)은 시간 영역 심벌들 및/또는 주파수 영역 심벌들을 무선자원들로 맵핑하기 위한 자원 단위로, 예를 들어 12개의 부반송파를 포함할 수 있다. 각 서브블록은 서로 인접할 수 있고 또는 인접하지 않을 수 있다. 각 서브블록에 포함되는 자원의 양(또는 크기)은 모두 동일할 수 있고, 또는 다를 수 있다. 예를 들어, 서브블록 ＃1은 12 부반송파를 포함하지만, 서브블록 ＃2는 24 부반송파를 포함할 수 있다. 서브블록은 클러스터(cluster), 자원블록(resource block), 서브채널(subchannel) 등 다른 이름으로 불릴 수도 있다. 또는 하나 또는 그 이상의 서브블록은 하나의 반송파(carrier)에 대응될 수 있다. 반송파는 중심 주파수와 대역폭으로 정의된다.
도 25는 SC-FDMA를 수행하는 신호 처리 장치를 나타낸 블록도이다. DFT 확산(spreading) 후 IFFT가 수행되는 전송 방식을 SC-FDMA라 한다. SC-FDMA는 DFT-s(DFT-spread) OFDM이라고도 불리운다. 신호 처리 장치(2110)는 DFT(Discrete Fourier Transform)부(2111), 부반송파 맵퍼(2112), IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)부(2113) 및 CP 삽입부(2114)를 포함한다. DFT부(2111)는 입력되는 복소 심벌들(complex-valued symbols)에 DFT를 수행하여 DFT 심벌들을 출력한다. 부반송파 맵퍼(2112)는 DFT 심벌들을 주파수 영역의 각 부반송파에 맵핑시킨다. IFFT부(2113)는 주파수 영역에서 맵핑된 심벌들에 대해 IFFT를 수행하여 시간 영역 신호를 출력한다. CP 삽입부(2114)는 시간 영역 신호에 CP를 삽입한다. CP가 삽입된 시간 영역 신호가 OFDM 심벌이 된다. 사용되는 시퀀스가 이미 DFT 확산된 주파수 영역 시퀀스라면 별도로 DFT를 수행하지 않고 바로 IFFT가 수행될 수도 있다.
도 26은 부반송파 맵핑의 일 예를 나타낸다. DFT 부로부터 출력된 DFT 심벌들이 주파수 영역에서 인접한(contiguous) 부반송파들에 맵핑된다. 국부적 맵핑(localized mapping)이라 한다.
도 27는 부반송파 맵핑의 다른 예를 나타낸다. DFT부로부터 출력된 DFT 심벌들은 인접하지 않는 부반송파에 맵핑된다. DFT 심벌들은 주파수 영역에서 등간격으로 분산된 부반송파들에 맵핑될 수 있다. 이를 분산된 맵핑(distributed mapping)이라 한다.
도 28는 클러스터된 SC-FDMA를 수행하는 신호 처리 장치를 나타낸 블록도이다. DFT된 심벌들이 서브블록 단위로 나누어 처리되는 방식을 클러스터된(clustered) SC-FDMA 또는 클러스터된 DFT-s OFDM이라고 한다. 신호 처리 장치(2210)는 DFT부(2211), 부반송파 맵퍼(2212), IFFT부(2213) 및 CP 삽입부(2214)를 포함한다.
DFT부(2211)로부터 출력되는 DFT 심벌들은 N개의 서브블록으로 나뉜다(N은 자연수). 여기서, N개의 서브블록은 서브블록＃1, 서브블록＃2, ..., 서브블록＃N으로 나타낼 수 있다. 부반송파 맵퍼(2212)는 N개의 서브블록들을 서브블록 단위로 주파수 영역의 부반송파들로 맵핑한다. 부반송파 맵퍼(2212)는 서브블록 단위로 국부적 맵핑 또는 분산적 맵핑을 수행할 수 있다.
IFFT부(2213)는 주파수 영역에서 맵핑된 서브블록들에 대해 IFFT를 수행하여 시간 영역 신호를 출력한다. CP 삽입부(2214)는 시간 영역 신호에 CP를 삽입한다.
신호 처리 장치(2210)는 단일 반송파(single carrier) 또는 다중 반송파(multi-carrier)를 지원할 수 있다. 단일 반송파만을 지원할 때, N개의 서브블록들이 모두 하나의 반송파에 대응된다. 다중 반송파를 지원할 때, N개의 서브블록들 중 적어도 하나의 서브블록이 각 반송파에 대응될 수 있다.
도 29은 다중 반송파를 지원하는 신호 처리 장치의 다른 예를 나타낸 블록도이다. 신호 처리 장치(2310)는 DFT부(2311), 부반송파 맵퍼(2312), 복수의 IFFT부(2313-1, 2313-2, ..., 2313-N) 및 CP 삽입부(2214)를 포함한다(N은 자연수). DFT부(2311)로부터 출력되는 DFT 심벌들은 N개의 서브블록으로 나뉜다. 부반송파 맵퍼(2312)는 N개의 서브블록들을 서브블록 단위로 주파수 영역의 부반송파들로 맵핑한다. 부반송파 맵퍼(2312)는 서브블록 단위로 국부적 맵핑 또는 분산적 맵핑을 수행할 수 있다. 주파수 영역에서 맵핑된 각 서브블록들에 대해 독립적으로 IFFT가 수행된다. CP 삽입부(2314)는 시간 영역 신호에 CP를 삽입한다. 제n IFFT부(2313-n)는 서브블록＃n에 IFFT를 수행하여 제n 시간 영역 신호를 출력한다(n=1,2,..,N). 제n 시간 영역 신호에는 제n 반송파(fn) 신호가 곱해져 제n 무선 신호가 생성된다. N개의 서브블록들로부터 생성된 N개의 무선 신호들은 더해진 후, CP 삽입부(2314)에 의해 CP가 삽입된다.
각 서브블록은 각 반송파에 대응할 수 있다. 각 서브블록은 서로 인접한 반송파에 대응할 수 있고, 인접하지 않는 반송파에 대응할 수도 있다.
도 30는 다중 반송파를 지원하는 신호 처리 장치의 또 다른 예를 나타낸 블록도이다. 신호 처리 장치(2410)는 코드 블록 분할부(2411), 청크(chunk) 분할부(2412), 복수의 채널 코딩부(2413-1, ..., 2413-N), 복수의 변조기(2414-1,...,2414-N), 복수의 DFT부(2415-1,...,2415-N), 복수의 부반송파 맵퍼(2416-1,...,2416-N), 복수의 IFFT부(2417-1,...,2417-N) 및 CP 삽입부(2418)를 포함한다(N은 자연수). 여기서, N은 다중 반송파 전송기가 사용하는 다중 반송파의 개수일 수 있다.
코드 블록 분할부(2411)는 전송 블록을 복수의 코드 블록으로 분할한다. 청크 분할부(2412)는 코드 블록을 복수의 청크로 분할한다. 여기서, 코드 블록은 다중 반송파 전송기로부터 전송되는 데이터라 할 수 있고, 청크는 다중 반송파 중 하나의 반송파를 통해 전송되는 데이터 조각(segment)이라 할 수 있다. 청크 단위로 DFT가 수행된다. 청크 단위로 DFT가 수행되는 전송 방식을 청크 특정(chunk specific) DFT-s OFDM 또는 Nx SC-FDMA라 한다. 이는 인접된 반송파 할당 또는 비인접된 반송파 할당에서 사용될 수 있다. 분할된 청크들은 복수의 채널 코딩부(2413-1,...,2413-N) 각각과 복수의 변조기(2414-1,...,2414-N) 각각을 순차적으로 거쳐 복소 심벌들이 된다. 복소 심벌들은 복수의 DFT부(2415-1,...,2415-N)는 각각, 복수의 부반송파 맵퍼(2416-1,...,2416-N) 각각, 복수의 IFFT부(2417-1,...,2417-N) 각각을 거친 후 합해져, CP 삽입부(2418)에서 CP를 더한다.
OFDM 심벌은 OFDMA, DFT-s OFDM, 클러스터된 DFT-s OFDM 및/또는 청크 특정 DFT-s OFDM 등 어느 다중 접속 방식이나 적용된 시간 영역 심벌일 수 있으며, 반드시 특정 다중 접속 방식에 한정된 것을 의미하는 것은 아니다.
상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 실시예들은 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다.

Claims (13)

  1. 다중 안테나 시스템에서 복수의 자원을 이용한 데이터 전송 방법에 있어서, 및
    인코딩된 비트로부터 각 m개(m>1)의 비트씩을 성상 상으로 맵핑하여 복수의 변조 심벌을 생성하고,
    상기 복수의 변조 심벌에 대해 복수의 자원 및 복수의 안테나에 따른 공간 처리를 수행하여 복수의 전송 심벌을 생성하고, 및
    상기 복수의 전송 심벌 각각을 대응하는 복수의 안테나 각각을 통해 전송하는 것을 포함하되,
    상기 성상 상에서 상기 변조 심벌은 m개의 비트 중 n개(n≥1)의 비트에 대응하는 상기 복수의 자원 및 (m-n)개의 비트에 대응하는 2(m-n) 차수의 PSK(Phase Shift Keying) 또는 2(m-n) 차수의 QAM(quadrature amplitude modulation)을 기반으로 생성되는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 자원은 복수의 순환 쉬프트 인덱스인 방법
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 복수의 자원은 제1 순환 쉬프트 인덱스 Ics1 및 제2 순환 쉬프트 인덱스 Ics2이고, m=4, n=1인 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 성상은 다음 표와 같은 8-PSK 성상인 방법.
    Figure pct00031
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 공간 처리를 통해 하나의 변조 심벌로부터 제1 안테나에 대응하는 제1 전송 심벌과 제2 안테나에 대응하는 제2 전송 심벌이 생성되는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제2 전송 심벌은 상기 제1 전송 심벌과 복소 켤레 또는 음의 복소 켤레 관계를 갖는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제1 전송 심벌과 상기 제2 전송 심벌이 사용하는 자원은 서로 다른 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 자원을 기지국으로부터 할당받는 것을 더 포함하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 기지국은 상기 복수의 자원 중 하나에 관한 정보를 알려주고, 나머지 자원은 알려진 하나의 자원으로부터 얻어지는 방법.
  10. 다중 안테나를 갖는 전송기에 있어서,
    인코딩된 비트로부터 각 m개(m>1)의 비트씩을 성상 상으로 맵핑하여 복수의 변조 심벌을 생성하는 맵퍼;
    상기 복수의 변조 심벌에 대해 복수의 자원 및 복수의 안테나에 따른 공간 처리를 수행하여 복수의 전송 심벌을 생성하는 공간 처리부; 및
    상기 복수의 전송 심벌이 전송되는 복수의 안테나를 포함하되,
    상기 맵퍼는 상기 성상 상에서 상기 변조 심벌을 m개의 비트 중 n개(n≥1)의 비트에 대응하는 상기 복수의 자원 및 (m-n)개의 비트에 대응하는 2(m-n) 차수의 PSK 또는 2(m-n) 차수의 QAM을 기반으로 생성하는 전송기.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 공간 처리부는 복수의 자원 각각이 복수의 안테나 각각을 통해 전송되도록 상기 복수의 전송 심벌을 생성하는 전송기.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 공간 처리부는 상기 공간 처리를 통해 하나의 변조 심벌로부터 제1 안테나에 대응하는 제1 전송 심벌과 제2 안테나에 대응하는 제2 전송 심벌을 생성하되, 상기 제2 전송 심벌은 상기 제1 전송 심벌과 복소 켤레 또는 음의 복소 켤레 관계를 갖는 전송기.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제1 전송 심벌과 상기 제2 전송 심벌이 사용하는 자원은 서로 다른 전송기.
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