KR20130137597A - 무선 통신 시스템에서 제어 정보의 전송 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 무선 통신 시스템에서 무선 통신 시스템에서 복수의 셀이 구성된 상황에서 상향링크 제어 정보를 전송하는 방법에 있어서, 복수의 PUCCH 자원으로부터 N개의 특정 HARQ ACK에 대응하는 하나의 PUCCH 자원을 N개의 HARQ-ARQ를 위한 맵핑 테이블로부터 선택하는 단계; 및 상기 N개의 HARQ-ARQ를 위한 맵핑 테이블에서 상기 N개의 특정 HARQ-ACK에 대응하는 비트 값을 상기 선택된 PUCCH 자원을 이용해 전송하는 단계를 포함하고, 상기 N개의 HARQ-ARQ를 위한 맵핑 테이블은 M개의 HARQ-ACK을 위한 맵핑 테이블에 포함되고, 상기 N은 상기 M 이하의 정수인, 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.

Description

무선 통신 시스템에서 제어 정보의 전송 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR TRANSMITTING CONTROL INFORMATION IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제어 정보를 전송하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 무선 통신 시스템은 캐리어 병합(Carrier Aggregation, CA)을 지원할 수 있다.

무선 통신 시스템이 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 일반적으로 무선통신 시스템은 가용한 시스템 자원(대역폭, 전송 파워 등)을 공유하여 다중 사용자와의 통신을 지원할 수 있는 다중 접속(multiple access) 시스템이다. 다중 접속 시스템의 예들로는 CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, TDMA(time division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다.

본 발명의 목적은 무선 통신 시스템에서 제어 정보를 효율적으로 전송하는 방법 및 이를 위한 장치를 제공하는데 있다. 본 발명의 다른 목적은 제어 정보를 효율적으로 전송하기 위한 채널 포맷, 신호 처리, 및 이를 위한 장치를 제공하는데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 제어 정보를 전송하기 위한 자원을 효율적으로 할당하는 방법 및 이를 위한 장치를 제공하는데 있다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 양상으로, 무선 통신 시스템에서 복수의 셀이 구성된 상황에서 상향링크 제어 정보를 전송하는 방법에 있어서, 복수의 PUCCH(Physical Uplink Control Channel) 자원으로부터 N개의 특정 HARQ ACK(Hybrid Automatic Repeat reQuest - Acknowledgement)에 대응하는 하나의 PUCCH 자원을 N개의 HARQ-ARQ를 위한 맵핑 테이블로부터 선택하는 단계; 및 상기 N개의 HARQ-ARQ를 위한 맵핑 테이블에서 상기 N개의 특정 HARQ-ACK에 대응하는 비트 값을 상기 선택된 PUCCH 자원을 이용해 전송하는 단계를 포함하고, 상기 N개의 HARQ-ARQ를 위한 맵핑 테이블은 M개의 HARQ-ACK을 위한 맵핑 테이블에 포함되고, 상기 N은 상기 M 이하의 정수인, 방법이 제공된다.

본 발명의 다른 양상으로, 무선 통신 시스템에서 복수의 셀이 구성된 상황에서 상향링크 제어 정보를 전송하도록 구성된 통신 장치에 있어서, 무선 주파수(Radio Frequency, RF) 유닛; 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 복수의 PUCCH(Physical Uplink Control Channel) 자원으로부터 N개의 특정 HARQ ACK(Hybrid Automatic Repeat reQuest - Acknowledgement)에 대응하는 하나의 PUCCH 자원을 N개의 HARQ-ARQ를 위한 맵핑 테이블로부터 선택하며, 상기 N개의 HARQ-ARQ를 위한 맵핑 테이블에서 상기 N개의 특정 HARQ-ACK에 대응하는 비트 값을 상기 선택된 PUCCH 자원을 이용해 전송하도록 구성되며, 상기 N개의 HARQ-ARQ를 위한 맵핑 테이블은 M개의 HARQ-ACK을 위한 맵핑 테이블에 포함되고, 상기 N은 상기 M 이하의 정수인, 통신 장치가 제공된다.

바람직하게, 상기 N은 상기 M보다 작은 정수이다.

바람직하게, 상기 M은 4이다.

바람직하게, 상기 복수의 셀은 프라이머리 셀과 세컨더리 셀을 포함한다.

바람직하게, 상기 PUCCH 자원은 PUCCH 포맷 1b 자원을 포함한다.

본 발명에 의하면, 무선 통신 시스템에서 제어 정보를 효율적으로 전송할 수 있다. 또한, 제어 정보를 효율적으로 전송하기 위한 채널 포맷, 신호 처리 방법을 제공할 수 있다. 또한, 제어 정보 전송을 위한 자원을 효율적으로 할당할 수 있다.

본 발명에서 얻은 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 무선 통신 시스템의 일례인 3GPP LTE 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 예시한다.
도 2는 무선 프레임의 구조를 예시한다.
도 3a는 상향링크 신호 처리 과정을 예시한다.
도 3b는 하향링크 신호 처리 과정을 예시한다.
도 4는 SC-FDMA 방식과 OFDMA 방식을 예시한다.
도 5는 단일 반송파 특성을 만족하기 위한 주파수 도메인 상의 신호 맵핑 방식을 예시한다.
도 6은 클러스터 SC-FDMA에서 DFT 프로세스 출력 샘플들이 단일 캐리어에 맵핑되는 신호 처리 과정을 예시한다.
도 7과 도 8은 클러스터 SC-FDMA에서 DFT 프로세스 출력 샘플들이 멀티캐리어(multi-carrier)에 맵핑되는 신호 처리 과정을 예시한다.
도 9는 세그먼트 SC-FDMA에서의 신호 처리 과정을 예시한다.
도 10은 상향링크 서브프레임의 구조를 예시한다.
도 11은 상향링크로 참조신호(Reference Signal, RS)를 전송하기 위한 신호 처리 과정을 예시한다.
도 12는 PUSCH를 위한 DMRS(demodulation reference signal) 구조를 예시한다.
도 13∼14는 PUCCH 포맷 1a와 1b의 슬롯 레벨 구조를 예시한다.
도 15∼16은 PUCCH 포맷 2/2a/2b의 슬롯 레벨 구조를 예시한다.
도 17은 PUCCH 포맷 1a와 1b에 대한 ACK/NACK 채널화를 예시한다.
도 18은 동일한 PRB 내에서 PUCCH 포맷 1/1a/1b와 포맷 2/2a/2b의 혼합된 구조에 대한 채널화를 예시한다.
도 19는 PUCCH 전송을 위한 PRB 할당을 예시한다.
도 20은 기지국에서 하향링크 콤포넌트 캐리어를 관리하는 개념을 예시한다.
도 21은 단말에서 상향링크 콤포넌트 캐리어를 관리하는 개념을 예시한다.
도 22는 기지국에서 하나의 MAC이 멀티캐리어를 관리하는 개념을 예시한다.
도 23은 단말에서 하나의 MAC이 멀티캐리어를 관리하는 개념을 예시한다.
도 24는 기지국에서 하나의 MAC이 멀티캐리어를 관리하는 개념을 예시한다.
도 25는 단말에서 복수의 MAC이 멀티캐리어를 관리하는 개념을 예시한다.
도 26은 기지국에서 복수의 MAC이 멀티캐리어를 관리하는 개념을 예시한다.
도 27은 단말의 수신 관점에서, 하나 이상의 MAC이 멀티캐리어를 관리하는 개념을 예시한다.
도 28은 복수의 DL CC와 한 UL CC가 링크된 비대칭 캐리어 병합을 예시한다.
도 29a∼29f는 본 실시예에 따른 DFT-S-OFDM PUCCH 포맷의 구조 및 이를 위한 신호 처리 과정을 예시한다.
도 30은 채널 선택 방식에 따른 ACK/NACK 성능을 나타내는 도면이다.
도 31은 본 발명의 일 실시예에 따른 ACK/NACK 코드북을 예시한다.
도 32는 본 발명에 적용될 수 있는 기지국 및 단말을 예시한다.

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 접속 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)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부이고 LTE-A(Advanced)는 3GPP LTE의 진화된 버전이다. 설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE/LTE-A를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.

무선 통신 시스템에서 단말은 기지국으로부터 하향링크(Downlink, DL)를 통해 정보를 수신하고, 단말은 기지국으로 상향링크(Uplink, UL)를 통해 정보를 전송한다. 기지국과 단말이 송수신하는 정보는 데이터 및 다양한 제어 정보를 포함하고, 이들이 송수신 하는 정보의 종류/용도에 따라 다양한 물리 채널이 존재한다.

도 1은 3GPP LTE 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.

전원이 꺼진 상태에서 다시 전원이 켜지거나, 새로이 셀에 진입한 단말은 단계 S101에서 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(Initial cell search) 작업을 수행한다. 이를 위해 단말은 기지국으로부터 주동기 채널(Primary Synchronization Channel, P-SCH) 및 부동기 채널(Secondary Synchronization Channel, S-SCH)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득한다. 그 후, 단말은 기지국으로부터 물리방송채널(Physical Broadcast Channel)를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편, 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호(Downlink Reference Signal, DL RS)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다.

초기 셀 탐색을 마친 단말은 단계 S102에서 물리 하향링크제어채널(Physical Downlink Control Channel, PDCCH) 및 물리하향링크제어채널 정보에 따른 물리하향링크공유 채널(Physical Downlink Control Channel, PDSCH)을 수신하여 좀더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다.

이후, 단말은 기지국에 접속을 완료하기 위해 이후 단계 S103 내지 단계 S106과 같은 임의 접속 과정(Random Access Procedure)을 수행할 수 있다. 이를 위해 단말은 물리임의접속채널(Physical Random Access Channel, PRACH)을 통해 프리앰블(preamble)을 전송하고(S103), 물리하향링크제어채널 및 이에 대응하는 물리하향링크공유 채널을 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다(S104). 경쟁 기반 임의 접속의 경우 추가적인 물리임의접속채널의 전송(S105) 및 물리하향링크제어채널 및 이에 대응하는 물리하향링크공유 채널 수신(S106)과 같은 충돌해결절차(Contention Resolution Procedure)를 수행할 수 있다.

상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상/하향링크 신호 전송 절차로서 물리하향링크제어채널/물리하향링크공유채널 수신(S107) 및 물리상향링크공유채널(Physical Uplink Shared Channel, PUSCH)/물리상향링크제어채널(Physical Uplink Control Channel, PUCCH) 전송(S108)을 수행할 수 있다. 단말이 기지국으로 전송하는 제어 정보를 통칭하여 상향링크 제어 정보(Uplink Control Information, UCI)라고 지칭한다. UCI는 HARQ ACK/NACK(Hybrid Automatic Repeat and reQuest Acknowledgement/Negative-ACK), SR(Scheduling Request), CQI(Channel Quality Indication), PMI(Precoding Matrix Indication), RI(Rank Indication) 등을 포함한다. UCI는 일반적으로 PUCCH를 통해 전송되지만, 제어 정보와 트래픽 데이터가 동시에 전송되어야 할 경우 PUSCH를 통해 전송될 수 있다. 또한, 네트워크의 요청/지시에 의해 PUSCH를 통해 UCI를 비주기적으로 전송할 수 있다.

도 2는 무선 프레임의 구조를 예시한다. 셀룰라 OFDM 무선 패킷 통신 시스템에서, 상향링크/하향링크 데이터 패킷 전송은 서브프레임(subframe) 단위로 이루어지며, 한 서브프레임은 다수의 OFDM 심볼을 포함하는 일정 시간 구간으로 정의된다. 3GPP LTE 표준에서는 FDD(Frequency Division Duplex)에 적용 가능한 타입 1 무선 프레임(radio frame) 구조와 TDD(Time Division Duplex)에 적용 가능한 타입 2의 무선 프레임 구조를 지원한다.

도 2(a)는 타입 1 무선 프레임의 구조를 예시한다. 하향링크 무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 하나의 서브프레임은 시간 영역(time domain)에서 2개의 슬롯(slot)으로 구성된다. 하나의 서브프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)라 한다. 예를 들어 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms 일 수 있다. 하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 다수의 자원블록(Resource Block; RB)을 포함한다. 3GPP LTE 시스템에서는 하향링크에서 OFDMA 를 사용하므로, OFDM 심볼이 하나의 심볼 구간을 나타낸다. OFDM 심볼은 또한 SC-FDMA 심볼 또는 심볼 구간으로 칭하여질 수도 있다. 자원 할당 단위로서의 자원 블록(RB)은 하나의 슬롯에서 복수개의 연속적인 부반송파(subcarrier)를 포함할 수 있다.

하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 CP(Cyclic Prefix)의 구성(configuration)에 따라 달라질 수 있다. CP에는 확장된 CP(extended CP)와 표준 CP(normal CP)가 있다. 예를 들어, OFDM 심볼이 표준 CP에 의해 구성된 경우, 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 7개일 수 있다. OFDM 심볼이 확장된 CP에 의해 구성된 경우, 한 OFDM 심볼의 길이가 늘어나므로, 한 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 표준 CP인 경우보다 적다. 확장된 CP의 경우에, 예를 들어, 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 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.

표준 CP가 사용되는 경우 하나의 슬롯은 7개의 OFDM 심볼을 포함하므로, 하나의 서브프레임은 14개의 OFDM 심볼을 포함한다. 이때, 각 서브프레임의 처음 최대 3 개의 OFDM 심볼은 PDCCH(physical downlink control channel)에 할당되고, 나머지 OFDM 심볼은 PDSCH(physical downlink shared channel)에 할당될 수 있다.

도 2(b)는 타입 2 무선 프레임의 구조를 예시한다. 타입 2 무선 프레임은 2개의 하프 프레임(half frame)으로 구성되며, 각 하프 프레임은 5개의 서브프레임과 DwPTS(Downlink Pilot Time Slot), 보호구간(Guard Period; GP), UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)로 구성되며, 이 중 1개의 서브프레임은 2개의 슬롯으로 구성된다. DwPTS는 단말에서의 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향링크 전송 동기를 맞추는데 사용된다. 보호구간은 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간이다.

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

도 3a는 단말이 상향링크 신호를 전송하기 위한 신호 처리 과정을 설명하기 위한 도면이다.

상향링크 신호를 전송하기 위해 단말의 스크램블링(scrambling) 모듈(210)은 단말 특정 스크램블 신호를 이용하여 전송 신호를 스크램블 할 수 있다. 스크램블된 신호는 변조 맵퍼(220)에 입력되어 전송 신호의 종류 및/또는 채널 상태에 따라 BPSK(Binary Phase Shift Keying), QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 또는 16QAM/64QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 방식을 이용하여 복소 심볼(complex symbol)로 변조된다. 변조된 복소 심볼은 변환 프리코더(230)에 의해 처리된 후, 자원 요소 맵퍼(240)에 입력되며, 자원 요소 맵퍼(240)는 복소 심볼을 시간-주파수 자원 요소에 맵핑할 수 있다. 이와 같이 처리된 신호는 SC-FDMA 신호 생성기(250)를 거쳐 안테나를 통해 기지국으로 전송될 수 있다.

도 3b는 기지국이 하향링크 신호를 전송하기 위한 신호 처리 과정을 설명하기 위한 도면이다.

3GPP LTE 시스템에서 기지국은 하향링크로 하나 이상의 코드워드(codeword)를 전송할 수 있다. 코드워드는 각각 도 3a의 상향링크에서와 마찬가지로 스크램블 모듈(301) 및 변조 맵퍼(302)를 통해 복소 심볼로 처리될 수 있다, 그 후, 복소 심볼은 레이어 맵퍼(303)에 의해 복수의 레이어(Layer)에 맵핑되며, 각 레이어는 프리코딩 모듈(304)에 의해 프리코딩 행렬과 곱해져 각 전송 안테나에 할당될 수 있다. 이와 같이 처리된 각 안테나 별 전송 신호는 각각 자원 요소 맵퍼(305)에 의해 시간-주파수 자원 요소에 맵핑되며, 이후 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 신호 생성기(306)를 거쳐 각 안테나를 통해 전송될 수 있다.

무선 통신 시스템에서 단말이 상향링크로 신호를 전송하는 경우에는 기지국이 하향링크로 신호를 전송하는 경우에 비해 PAPR(Peak-to-Average Ratio)이 문제된다. 따라서, 도 3a 및 도 3b와 관련하여 상술한 바와 같이 상향링크 신호 전송은 하향링크 신호 전송에 이용되는 OFDMA 방식과 달리 SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access) 방식이 이용되고 있다.

도 4는 SC-FDMA 방식과 OFDMA 방식을 설명하기 위한 도면이다. 3GPP 시스템은 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다

도 4를 참조하면, 상향링크 신호 전송을 위한 단말 및 하향링크 신호 전송을 위한 기지국 모두 직렬-병렬 변환기(Serial-to-Parallel Converter)(401), 부반송파 맵퍼(403), M-포인트 IDFT 모듈(404) 및 CP(Cyclic Prefix) 추가 모듈(406)을 포함하는 점에 있어서는 동일하다. 다만, SC-FDMA 방식으로 신호를 전송하기 위한 단말은 N-포인트 DFT 모듈(402)을 추가로 포함한다. N-포인트 DFT 모듈(402)은 M-포인트 IDFT 모듈(404)의 IDFT 처리 영향을 일정 부분 상쇄함으로써 전송 신호가 단일 반송파 특성(single carrier property)을 가지도록 한다.

도 5는 주파수 도메인에서 단일 반송파 특성을 만족하기 위한 주파수 도메인상의 신호 맵핑 방식을 설명하는 도면이다. 도 5(a)는 로컬형 맵핑(localized mapping) 방식을 나타내며, 도 5(b)는 분산형 맵핑(distributed mapping) 방식을 나타낸다.

SC-FDMA의 수정된 형태인 클러스터(clustered) SC-FDMA에 대해 설명한다. 클러스터(clustered) SC-FDMA는 부반송파 맵핑(mapping) 과정에서 DFT 프로세스 출력 샘플들을 부 그룹(sub-group)으로 나뉘고, 이들을 주파수 도메인(혹은 부반송파 도메인)에 불연속적으로 맵핑한다.

도 6은 클러스터 SC-FDMA에서 DFT 프로세스 출력 샘플들이 단일 캐리어에 맵핑되는 신호 처리 과정을 도시하는 도면이다. 도 7과 도 8은 클러스터 SC-FDMA에서 DFT 프로세스 출력 샘플들이 멀티캐리어(multi-carrier)에 맵핑되는 신호 처리 과정을 도시하는 도면이다. 도 6은 인트라 캐리어(intra-carrier) 클러스터 SC-FDMA를 적용하는 예이고, 도 7과 도 8은 인터 캐리어(inter-carrier) 클러스터 SC-FDMA를 적용하는 예에 해당한다. 도 7은 주파수 도메인에서 연속적(contiguous)으로 콤포넌트 캐리어(component carrier)가 할당된 상황에서 인접한 콤포넌트 캐리어간의 부반송파 간격(spacing)이 정렬된 경우 단일 IFFT 블록을 통해 신호를 생성하는 경우를 나타낸다. 도 8은 주파수 도메인에서 비연속적(non-contiguous)으로 콤포넌트 캐리어가 할당된 상황에서 복수의 IFFT 블록을 통해 신호를 생성하는 경우를 나타낸다.

도 9는 세그먼트(segmented) SC-FDMA의 신호 처리 과정을 도시하는 도면이다.

세그먼트 SC-FDMA는 임의 개수의 DFT와 같은 개수의 IFFT가 적용되면서 DFT와 IFFT간의 관계 구성이 일대일 관계를 가짐에 따라 단순히 기존 SC-FDMA의 DFT 확산과 IFFT의 주파수 부반송파 맵핑 구성을 확장한 것으로 NxSC-FDMA 또는 NxDFT-s-OFDMA라고 표현되기도 한다. 본 명세서는 이들을 포괄하여 세그먼트 SC-FDMA라고 명명한다. 도 9를 참조하면, 세그먼트 SC-FDMA는 단일 반송파 특성 조건을 완화하기 위하여 전체 시간 도메인 변조 심볼들을 N(N은 1보다 큰 정수)개의 그룹으로 묶어 그룹 단위로 DFT 프로세스를 수행한다.

도 10은 상향링크 서브프레임의 구조를 예시한다.

도 10을 참조하면, 상향링크 서브프레임은 복수(예, 2개)의 슬롯을 포함한다. 슬롯은 CP(Cyclic Prefix) 길이에 따라 서로 다른 수의 SC-FDMA 심볼을 포함할 수 있다. 일 예로, 일반(normal) CP의 경우 슬롯은 7개의 SC-FDMA 심볼을 포함할 수 있다. 상향링크 서브프레임은 데이터 영역과 제어 영역으로 구분된다. 데이터 영역은 PUSCH를 포함하고 음성 등의 데이터 신호 전송하는데 사용된다. 제어 영역은 PUCCH를 포함하고 제어 정보를 전송하는데 사용된다. PUCCH는 주파수 축에서 데이터 영역의 양끝부분에 위치한 RB 쌍(RB pair)(예, m=0,1,2,3))(예, 주파수 반사(frequency mirrored)된 위치의 RB 쌍7)을 포함하며 슬롯을 경계로 호핑한다. 상향링크 제어 정보(즉, UCI)는 HARQ ACK/NACK, CQI(Channel Quality Information), PMI(Precoding Matrix Indicator), RI(Rank Indication) 등을 포함한다.

도 11은 상향링크로 참조신호를 전송하기 위한 신호 처리 과정을 설명하기 위한 도면이다. 데이터는 DFT 프리코더(precoder)를 통해 주파수 영역 신호로 변환된 뒤, 주파수 맵핑 후 IFFT를 통해 전송되는 반면, RS는 DFT 프리코더를 통하는 과정이 생략된다. 구체적으로, 주파수 영역에서 RS 시퀀스가 바로 생성(S11)된 후에, 로컬화 맵핑(S12), IFFT(S13) 과정 및 순환 전치(Cyclic Prefix; CP) 부착 과정(S14)을 순차적으로 거쳐 RS가 전송된다.

RS 시퀀스

는 기본 시퀀스(base sequence)의 순환 쉬프트(cyclic shift)

에 의해 정의되며 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.

여기에서,

는 RS 시퀀스의 길이이고,

는 부반송파 단위로 나타낸 자원 블록의 크기이며, m은

이다.

는 최대 상향링크 전송 대역을 나타낸다.

기본 시퀀스인

는 몇 개의 그룹으로 구분된다.

는 그룹 번호를 나타내며,

는 해당 그룹 내의 기본 시퀀스 번호에 해당한다. 각 그룹은 길이가

인 하나의 기본 시퀀스

와 길이가

인 두 개의 기본 시퀀스

를 포함한다. 해당 그룹 내에서 시퀀스 그룹 번호

와 해당 번호

는 시간에 따라 각각 변할 수 있다. 기본 시퀀스

의 정의는 시퀀스 길이

에 따른다.

이상의 길이를 가진 기본 시퀀스는 다음과 같이 정의할 수 있다.

에 대하여, 기본 시퀀스

는 다음의 수학식 2에 의해 주어진다.

여기에서, q번째 루트 자도프-츄(Zadoff-Chu) 시퀀스는 다음의 수학식 3에 의해 정의될 수 있다.

여기에서, q는 다음의 수학식 4을 만족한다.

여기에서, 자도프-츄 시퀀스의 길이

는 가장 큰 소수에 의해 주어지고 따라서,

를 만족한다.

미만의 길이를 가진 기본 시퀀스는 다음과 같이 정의될 수 있다. 먼저,

와

에 대해 기본 시퀀스는 수학식 5와 같이 주어진다.

여기에서,

와

에 대한

의 값은 다음의 표 1과 표 2로 각각 주어진다.

한편, RS 호핑(hopping)에 대해 설명하면 다음과 같다.

그룹 호핑 패턴

과 시퀀스 시프트(sequence shift) 패턴

에 의해 슬롯

에서 시퀀스 그룹 번호

는 다음의 수학식 6과 같이 정의할 수 있다.

여기에서, mod는 모듈로(modulo)연산을 나타낸다.

17개의 서로 다른 호핑 패턴과 30개의 서로 다른 시퀀스 시프트 패턴이 존재한다. 상위 계층에 의해 제공된 그룹 호핑을 활성화시키는 파라미터에 의해 시퀀스 그룹 호핑이 가능(enabled)하거나 불가능할(disabled) 수 있다.

PUCCH와 PUSCH는 동일한 호핑 패턴을 가지지만 서로 다른 시퀀스 시프트 패턴을 가질 수 있다.

그룹 호핑 패턴

는 PUSCH와 PUCCH에 대해 동일하며 다음의 수학식 7과 같이 주어진다.

여기에서

는 슈도-랜덤(pseudo-random) 시퀀스에 해당하며, 슈도-랜덤 시퀀스 생성기는 각 무선 프레임의 시작에서

로 초기화 될 수 있다.

시퀀스 시프트 패턴

의 정의는 PUCCH와 PUSCH간에 서로 상이하다.

PUCCH에 대해서, 시퀀스 시프트 패턴

는

로 주어지고, PUSCH에 대해서, 시퀀스 시프트 패턴

는

로 주어진다.

는 상위 계층에 의해 구성된다.

이하, 시퀀스 호핑에 대해 설명한다.

시퀀스 호핑은 길이가

인 기준 신호에 대해서만 적용된다.

길이가

인 기준 신호에 대해서, 기본 시퀀스 그룹 내에서 기본 시퀀스 번호

가

로 주어진다.

길이가

인 기준 신호에 대해서, 슬롯

에서 기본 시퀀스 그룹 내에서 기본 시퀀스 번호

는 다음의 수학식 8과 같이 주어진다.

여기에서,

는 슈도-랜덤 시퀀스에 해당하고, 상위 계층에 의해 제공되는 시퀀스 호핑을 가능하게(enabled) 하는 파라미터는 시퀀스 호핑이 가능한지 여부를 결정한다. 슈도-랜덤 시퀀스 생성기는 무선 프레임의 시작에서

로 초기화 될 수 있다.

PUSCH에 대한 기준 신호는 다음과 같이 결정된다.

PUSCH에 대한 기준 신호 시퀀스

는

로 정의된다. m과 n은

을 만족하고,

을 만족한다.

한 슬롯에서 순환 시프트는

와 함께

로 주어진다.

는 방송되는 값이고,

는 상향링크 스케줄링 할당에 의해 주어지며,

는 셀 특정 순환 시프트 값이다.

는 슬롯 번호

에 따라 변하며,

와 같이 주어진다.

는 슈도-랜덤 시퀀스이며,

는 셀-특정 값이다. 슈도-랜덤 시퀀스 생성기는 무선 프레임의 시작에서

로 초기화 될 수 있다.

표 3은 DCI(Downlink Control Information) 포맷 0에서 순환 시프트 필드와

를 나타내는 표이다.

PUSCH에서 상향링크 RS를 위한 물리적 맵핑 방법은 다음과 같다.

시퀀스는 진폭 스케일링 요소(amplitude scaling factor)

와 곱해지고,

로 시작하는 시퀀스 내에서 대응하는 PUSCH를 위해 사용되는 물리 자원 블록(Physical Resource Block, PRB)의 동일한 세트로 맵핑될 것이다. 표준 순환 전치에 대해서는

으로, 확장 순환 전치에 대해서는

으로 서브프레임 내에서 자원 요소

에 맵핑하는 것은 먼저

의 차수가 증가하고 그리고 나서 슬롯 번호의 순이 될 것이다.

정리하면, 길이가

이상이면, 순환 확장과 함께 ZC 시퀀스가 사용되고, 길이가

미만이면, 컴퓨터 생성 시퀀스가 사용된다. 순환 시프트는, 셀-특정 순환 시프트, 단말-특정 순환 시프트 및 호핑 패턴 등에 따라 결정된다.

도 12a는 표준 순환 전치(normal CP)의 경우에 PUSCH를 위한 DMRS(demodulation reference signal) 구조를 도시한 도면이고, 도 12b는 확장 순환 전치(extended CP)의 경우에 PUSCH를 위한 DMRS 구조를 도시한 도면이다. 도 12a에서는 4번째와 11번째 SC-FDMA 심볼을 통해 DMRS가 전송되며, 도 12b에서는 3번째와 9번째 SC-FDMA 심볼을 통해 DMRS가 전송된다.

도 13∼16은 PUCCH 포맷의 슬롯 레벨 구조를 예시한다. PUCCH는 제어 정보를 전송하기 위하여 다음의 형식을 포함한다.

(1) 포맷(Format) 1: 온-오프 키잉(On-Off keying)(OOK) 변조, 스케줄링 요청(Scheduling Request, SR)에 사용

(2) 포맷 1a와 포맷 1b: ACK/NACK(Acknowledgment/Negative Acknowledgment) 전송에 사용

1) 포맷 1a: 1개의 코드워드에 대한 BPSK ACK/NACK

2) 포맷 1b: 2개의 코드워드에 대한 QPSK ACK/NACK[

(3) 포맷 2: QPSK 변조, CQI 전송에 사용

(4) 포맷 2a와 포맷 2b: CQI와 ACK/NACK 동시 전송에 사용

표 4는 PUCCH 포맷에 따른 변조 방식과 서브프레임 당 비트 수를 나타낸다. 표 5는 PUCCH 포맷에 따른 슬롯 당 RS의 개수를 나타낸다. 표 6은 PUCCH 포맷에 따른 RS의 SC-FDMA 심볼 위치를 나타낸 표이다. 표 4에서 PUCCH 포맷 2a와 2b는 표준 순환 전치의 경우에 해당한다.

도 13은 표준 순환 전치인 경우의 PUCCH 포맷 1a와 1b를 나타낸다. 도 14는 확장 순환 전치인 경우의 PUCCH 포맷 1a와 1b를 나타낸다. PUCCH 포맷 1a와 1b는 동일한 내용의 제어 정보가 서브프레임 내에서 슬롯 단위로 반복된다. 각 단말에서 ACK/NACK 신호는 CG-CAZAC(Computer-Generated Constant Amplitude Zero Auto Correlation) 시퀀스의 서로 다른 순환 쉬프트(cyclic shift, CS)(주파수 도메인 코드)와 직교 커버 코드(orthogonal cover or orthogonal cover code, OC or OCC)(시간 도메인 확산 코드)로 구성된 서로 다른 자원을 통해 전송된다. OC는 예를 들어 왈쉬(Walsh)/DFT 직교 코드를 포함한다. CS의 개수가 6개이고 OC의 개수가 3개이면, 단일 안테나를 기준으로 총 18개의 단말이 동일한 PRB(Physical Resource Block) 안에서 다중화 될 수 있다. 직교 시퀀스 w0,w1,w2,w3는 (FFT 변조 후에) 임의의 시간 도메인에서 또는 (FFT 변조 전에) 임의의 주파수 도메인에서 적용될 수 있다.

SR과 지속적 스케줄링(persistent scheduling)을 위해, CS, OC 및 PRB(Physical Resource Block)로 구성된 ACK/NACK 자원은 RRC(Radio Resource Control)를 통해 단말에게 주어질 수 있다. 동적 ACK/NACK과 비지속적 스케줄링(non-persistent scheduling)을 위해, ACK/NACK 자원은 PDSCH에 대응하는 PDCCH의 가장 작은(lowest) CCE 인덱스에 의해 묵시적으로(implicitly) 단말에게 주어질 수 있다.

도 15는 표준 순환 전치인 경우의 PUCCH 포맷 2/2a/2b를 나타낸다. 도 16은 확장 순환 전치인 경우의 PUCCH 포맷 2/2a/2b를 나타낸다. 도 15 및 16을 참조하면, 표준 CP의 경우에 하나의 서브프레임은 RS 심볼 이외에 10개의 QPSK 데이터 심볼로 구성된다. 각각의 QPSK 심볼은 CS에 의해 주파수 도메인에서 확산된 뒤 해당 SC-FDMA 심볼로 맵핑된다. SC-FDMA 심볼 레벨 CS 호핑은 인터-셀 간섭을 랜덤화하기 위하여 적용될 수 있다. RS는 순환 쉬프트를 이용하여 CDM에 의해 다중화될 수 있다. 예를 들어, 가용한 CS의 개수가 12 또는 6라고 가정하면, 동일한 PRB 내에 각각 12 또는 6개의 단말이 다중화될 수 있다. 요컨대, PUCCH 포맷 1/1a/1b와 2/2a/2b 내에서 복수의 단말은 CS+OC+PRB와 CS+PRB에 의해 각각 다중화될 수 있다.

PUCCH 포맷 1/1a/1b를 위한 길이-4와 길이-3의 직교 시퀀스(OC)는 다음의 표 7과 표 8에 나타난 바와 같다.

PUCCH 포맷 1a/1b에서 RS를 위한 직교 시퀀스(OC)는 다음의 표 9와 같다.

도 17은 PUCCH 포맷 1a와 1b에 대한 ACK/NACK 채널화(channelization)를 설명하는 도면이다. 도 17은

인 경우에 해당한다.

도 18은 동일한 PRB 내에서 PUCCH 포맷 1a/1b와 포맷 2/2a/2b의 혼합된 구조에 대한 채널화를 도시한 도면이다.

순환 쉬프트(Cyclic Shift, CS) 호핑(hopping)과 직교 커버(Orthogonal Cover, OC) 재맵핑(remapping)은 다음과 같이 적용될 수 있다.

(1) 인터-셀 간섭(inter-cell interference)의 랜덤화를 위한 심볼 기반 셀 특정 CS 호핑

(2) 슬롯 레벨 CS/OC 재맵핑

1) 인터-셀 간섭 램덤화를 위해

2) ACK/NACK 채널과 자원(k)사이의 맵핑을 위한 슬롯 기반 접근

한편, PUCCH 포맷 1a/1b를 위한 자원(n_r)은 다음의 조합을 포함한다.

(1) CS(=심볼 수준에서 DFT 직교 코드와 동일)(n_cs)

(2) OC(슬롯 레벨에서 직교 커버)(n_oc)

(3) 주파수 RB(Resource Block)(n_rb)

CS, OC, RB를 나타내는 인덱스를 각각, n_cs, n_oc, n_rb라 할 때, 대표 인덱스(representative index) n_r은 n_cs, n_oc, n_rb를 포함한다. n_r은 n_r=(n_cs, n_oc, n_rb)를 만족한다.

CQI, PMI, RI 및, CQI와 ACK/NACK의 조합은 PUCCH 포맷 2/2a/2b를 통해 전달될 수 있다. 리드 뮬러(Reed Muller, RM) 채널 코딩이 적용될 수 있다.

예를 들어, LTE 시스템에서 UL CQI를 위한 채널 코딩은 다음과 같이 기술된다. 비트 스트림(bit stream)

은 (20,A) RM 코드를 이용하여 채널 코딩된다. 표 10은 (20,A) 코드를 위한 기본 시퀀스를 나타낸 표이다.

와

는 MSB(Most Significant Bit)와 LSB(Least Significant Bit)를 나타낸다. 확장 CP의 경우, CQI와 ACK/NACK이 동시 전송되는 경우를 제외하면 최대 정보 비트는 11비트이다. RM 코드를 사용하여 20비트로 코딩한 후에 QPSK 변조가 적용될 수 있다. QPSK 변조 전, 코딩된 비트는 스크램블 될 수 있다.

채널 코딩 비트

는 수학식 9에 의해 생성될 수 있다.

여기에서, i = 0, 1, 2, …, B-1를 만족한다.

표 11은 광대역 보고(단일 안테나 포트, 전송 다이버시티(transmit diversity) 또는 오픈 루프 공간 다중화(open loop spatial multiplexing) PDSCH) CQI 피드백을 위한 UCI(Uplink Control Information) 필드를 나타낸다.

표 12는 광대역에 대한 CQI와 PMI 피드백을 위한 UCI 필드를 나타내며, 상기 필드는 폐 루프 공간 다중화(closed loop spatial multiplexing) PDSCH 전송을 보고한다.

표 13은 광대역 보고를 위한 RI 피드백을 위한 UCI 필드를 나타낸다.

도 19는 PRB 할당을 도시한 도면이다. 도 19에 도시된 바와 같이, PRB는 슬롯 n_s에서 PUCCH 전송을 위해 사용될 수 있다.

LTE 시스템에서 ACK/NACK을 위한 PUCCH 자원은 각 단말에게 미리 할당되어 있지 않고, 복수의 PUCCH 자원을 셀 내의 복수의 단말들이 매 시점마다 나눠서 사용한다. 구체적으로, 단말이 ACK/NACK을 전송하는데 사용하는 PUCCH 자원은 해당 하향링크 데이터에 대한 스케줄링 정보를 나르는 PDCCH에 대응된다. 각각의 하향링크 서브프레임에서 PDCCH가 전송되는 전체 영역은 복수의 CCE(Control Channel Element)로 구성되고, 단말에게 전송되는 PDCCH는 하나 이상의 CCE로 구성된다. 단말은 자신이 수신한 PDCCH를 구성하는 CCE들 중 특정 CCE (예, 첫 번째 CCE)에 대응되는 PUCCH 자원을 통해 ACK/NACK을 전송한다. 예를 들어, 4~6 번 CCE로 구성된 PDCCH를 통해 PDSCH에 대한 정보가 전달된다고 가정할 경우, 단말은 PDCCH를 구성하는 첫 번째 CCE인 4번 CCE에 대응되는 PUCCH를 통해 ACK/NACK을 전송한다. 구체적으로, LTE 시스템에서 PUCCH 자원 인덱스는 다음과 같이 정해진다.

여기에서, n⁽¹⁾ _PUCCH는 ACK/NACK 응답(예, ACK, NACK, DTX(Discontinuous Transmission), 또는 NACK/DTX)을 전송하기 위한 PUCCH 포맷 1a/1b의 자원 인덱스를 나타내고(즉, n_r), N⁽¹⁾ _PUCCH는 상위계층으로부터 전달받는 시그널링 값을 나타내며, n_CCE는 PDCCH 전송에 사용된 CCE 인덱스 중에서 가장 작은 값을 나타낸다. n⁽¹⁾ _PUCCH로부터 PUCCH 포맷 1a/1b를 위한 사이클릭 쉬프트(CS), 직교 확산 코드(OC) 및 PRB가 얻어진다.

LTE 시스템이 TDD(Time Division Duplex) 방식으로 동작하는 경우, 단말은 서로 다른 시점의 서브프레임을 통해 수신한 복수의 PDSCH에 대해 하나의 다중화된 ACK/NACK 신호를 전송한다. 구체적으로, 단말은 채널 선택 방식을 이용하여 복수의 PDSCH에 대해 하나의 다중화된 ACK/NACK 신호(A/N 코드워드)를 전송한다. 채널 선택 방식은 PUCCH 선택 전송(PUCCH selection) 방식 또는 ACK/NACK 선택 방식으로도 지칭된다. 채널 선택 방식에서 단말은 복수의 하향링크 데이터를 수신한 경우에 다중화된 ACK/NACK 신호를 전송하기 위해 복수의 상향링크 물리 채널을 점유한다. 일 예로, 단말은 복수의 PDSCH를 수신한 경우에 각각의 PDSCH를 지시하는 PDCCH의 특정 CCE를 이용하여 동일한 수의 PUCCH를 점유할 수 있다. 이 경우, 점유한 복수의 PUCCH 중 어느 PUCCH를 선택하는가와 선택한 PUCCH에 적용되는 변조/부호화된 내용의 조합을 이용하여 다중화된 ACK/NACK 신호를 전송할 수 있다.

표 14는 LTE에 정의된 채널 선택 방식을 위한 맵핑 테이블을 나타낸다.

표 14에서, HARQ-ACK(i)는 i-번째 데이터 유닛(0≤i≤3)에 대한 ACK/NACK/DTX 응답을 나타낸다. ACK/NACK/DTX 응답은 ACK, NACK, DTX 또는 NACK/DTX를 포함한다. NACK/DTX는 NACK 또는 DTX를 의미한다. DTX는 HARQ-ACK(i)에 대응하는 데이터 유닛(예, 전송블록)의 전송이 없거나 단말이 HARQ-ACK(i)에 대응하는 데이터 유닛의 존재를 검출하지 못한 경우를 나타낸다. 각각의 데이터 유닛과 관련하여 최대 4개의 PUCCH 자원(즉, n⁽¹⁾ _PUCCH,0 ~ n⁽¹⁾ _PUCCH,3)이 점유될 수 있다. 복수의 HARQ-ACK(다른 말로, A/N 코드워드)을 위해, 복수의 PUCCH 자원으로부터 하나의 PUCCH 자원이 선택되고, b(0)b(1)이 선택된 PUCCH 자원 상에서 전송된다. 표 14에 기재된 n⁽¹⁾ _PUCCH,X는 복수의 HARQ-ACK을 전송하기 위한 PUCCH 자원(예, PUCCH 포맷 1b 자원)을 나타낸다. b(0)b(1)은 선택된 PUCCH 자원을 통해 전송되는 두 비트를 나타내며 QPSK 방식으로 변조된다. 일 예로, 단말이 4개의 데이터 유닛을 성공적으로 복호한 경우, 단말은 n⁽¹⁾ _{PUCCH, 1}와 연결된 PUCCH 자원을 이용해 (1,1)을 기지국으로 전송한다. PUCCH 자원과 QPSK 심볼의 조합이 가능한 ACK/NACK 가정을 모두 나타내기에 부족하므로 일부의 경우를 제외하고는 NACK과 DTX는 커플링된다(NACK/DTX, N/D).

멀티캐리어 시스템 또는 캐리어 병합(carrier aggregation) 시스템은 광대역 지원을 위해 목표 대역(bandwidth)보다 작은 대역을 가지는 복수의 캐리어를 집합하여 사용하는 시스템을 말한다. 목표 대역보다 작은 대역을 가지는 복수의 캐리어를 집합할 때, 집합되는 캐리어의 대역은 기존 시스템과의 호환(backward compatibility)을 위해 기존 시스템에서 사용하는 대역폭으로 제한될 수 있다. 예를 들어, 기존의 LTE 시스템은 1.4, 3, 5, 10, 15, 20MHz의 대역폭을 지원하며, LTE 시스템으로부터 개선된 LTE-A(LTE-Advanced) 시스템은 LTE에서 지원하는 대역폭들만을 이용하여 20MHz보다 큰 대역폭을 지원할 수 있다. 또는 기존 시스템에서 사용하는 대역폭과 상관없이 새로운 대역폭을 정의하여 캐리어 병합을 지원할 수 있다. 멀티캐리어는 캐리어 병합 및 대역폭 집합과 혼용되어 사용될 수 있는 명칭이다. 또한, 캐리어 병합은 인접한(contiguous) 캐리어 병합과 인접하지 않은(non-contiguous) 캐리어 병합을 모두 통칭한다

도 20은 기지국에서 하향링크 콤포넌트 캐리어들을 관리하는 개념을 예시하는 도면이며, 도 21은 단말에서 상향링크 콤포넌트 캐리어들을 관리하는 개념을 예시하는 도면이다. 설명의 편의를 위하여 이하에서는 도 20 및 도 21에서 상위 계층들을 MAC으로 간략화하여 설명한다.

도 22는 기지국에서 하나의 MAC이 멀티캐리어를 관리하는 개념을 설명한다. 도 23은 단말에서 하나의 MAC이 멀티캐리어를 관리하는 개념을 설명한다.

도 22 및 23을 참조하면, 하나의 MAC이 하나 이상의 주파수 캐리어를 관리 및 운영하여 송수신을 수행한다. 하나의 MAC에서 관리되는 주파수 캐리어들은 서로 인접(contiguous)할 필요가 없기 때문에 자원의 관리 측면에서 보다 유연(flexible) 하다는 장점이 있다. 도 22과 23에서 하나의 PHY는 편의상 하나의 콤포넌트 캐리어를 의미하는 것으로 한다. 여기서, 하나의 PHY는 반드시 독립적인 RF(Radio Frequency) 디바이스를 의미하는 것은 아니다. 일반적으로 하나의 독립적인 RF 디바이스는 하나의 PHY를 의미하나, 반드시 이에 국한되는 것은 아니며, 하나의 RF 디바이스는 여러 개의 PHY를 포함할 수 있다.

도 24는 기지국에서 복수의 MAC이 멀티 캐리어를 관리하는 개념을 설명한다. 도 25는 단말에서 복수의 MAC이 멀티캐리어를 관리하는 개념을 설명한다. 도 26은 기지국에서 복수의 MAC이 멀티 캐리어를 관리하는 다른 개념을 설명한다. 도 27은 단말에서 복수의 MAC이 멀티캐리어를 관리하는 다른 개념을 설명한다.

도 22 및 도 23과 같은 구조 이외에 도 24 내지 도 27과 같이 여러 개의 캐리어를 하나의 MAC이 아닌 여러 개의 MAC이 제어할 수도 있다.

도 24 및 도 25와 같이 각각의 캐리어를 각각의 MAC이 1:1로 제어할 수도 있고, 도 26 및 도 27과 같이 일부 캐리어에 대해서는 각각의 캐리어를 각각의 MAC이 1:1로 제어하고 나머지 1개 이상의 캐리어를 하나의 MAC이 제어할 수 있다.

상기의 시스템은 1개부터 N개까지의 다수의 캐리어를 포함하는 시스템이며 각 캐리어는 인접하거나 또는 인접하지 않게(non-contiguous) 사용될 수 있다. 이는 상향/하향링크에 구분 없이 적용될 수 있다. TDD 시스템은 각각의 캐리어 안에 하향링크와 상향링크의 전송을 포함하는 N개의 다수 캐리어를 운영하도록 구성되며, FDD 시스템은 다수의 캐리어를 상항링크와 하향링크에 각각 사용하도록 구성된다. FDD 시스템의 경우, 상향링크와 하향링크에서 병합되는 캐리어의 수 및/또는 캐리어의 대역폭이 다른 비대칭적 캐리어 병합도 지원할 수 있다.

상향링크와 하향링크에서 집합된 콤포넌트 캐리어의 개수가 동일할 때, 모든 콤포넌트 캐리어를 기존 시스템과 호환되도록 구성하는 것이 가능하다. 하지만, 호환성을 고려하지 않는 콤포넌트 캐리어가 본 발명에서 제외되는 것은 아니다.

이하에서는 설명의 편의를 위하여 PDCCH가 하향링크 컴퍼넌트 캐리어 #0으로 전송되었을 때, 해당 PDSCH는 하향링크 컴퍼넌트 캐리어 #0으로 전송되는 것을 가정하여 설명하지만, 교차-캐리어 스케쥴링(cross-carrier scheduling)이 적용되어 해당 PDSCH가 다른 하향링크 컴퍼넌트 캐리어를 통해 전송될 수 있음은 자명하다. 용어 "콤포넌트 캐리어" 는 등가의 다른 용어(예, 셀)로 대체될 수 있다.

도 28은 캐리어 병합이 지원되는 무선 통신 시스템에서 상향링크 제어 정보(Uplink Control Information, UCI)가 전송되는 시나리오를 예시한다. 편의상, 본 예는 UCI가 ACK/NACK (A/N)인 경우를 가정한다. 그러나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로서, UCI는 채널 상태 정보(예, CQI, PMI, RI), 스케줄링 요청 정보(예, SR)와 같은 제어 정보를 제한 없이 포함할 수 있다.

도 28은 5개의 DL CC가 1개의 UL CC와 링크된 비대칭 캐리어 병합을 예시한다. 예시한 비대칭 캐리어 병합은 UCI 전송 관점에서 설정된 것일 수 있다. 즉, UCI를 위한 DL CC-UL CC 링키지와 데이터를 위한 DL CC-UL CC 링키지는 서로 다르게 설정될 수 있다. 편의상, 하나의 DL CC가 최대 두 개의 코드워드를 전송할 수 있다고 가정하면, UL ACK/NACK 비트도 적어도 2비트가 필요하다. 이 경우, 5개의 DL CC를 통해 수신한 데이터에 대한 ACK/NACK을 하나의 UL CC를 통해 전송하기 위해서는 적어도 10비트의 ACK/NACK 비트가 필요하다. 만약, DL CC 별로 DTX 상태도 지원하려면, ACK/NACK 전송을 위해 적어도 12비트 (=5⁵=3125=11.61bits)가 필요하다. 기존의 PUCCH 포맷 1a/1b는 2비트까지 ACK/NACK을 보낼 수 있으므로, 이러한 구조는 늘어난 ACK/NACK 정보를 전송할 수 없다. 편의상, UCI 정보의 양이 늘어나는 원인으로 캐리어 병합을 예시하였지만, 이런 상황은 안테나 개수가 증가, TDD 시스템, 릴레이 시스템에서 백홀 서브프레임의 존재 등으로 발생할 수 있다. ACK/NACK과 유사하게, 복수의 DL CC와 연관된 제어 정보를 하나의 UL CC를 통해 전송하는 경우에도 전송되어야 하는 제어 정보의 양이 늘어난다. 예를 들어, 복수의 DL CC에 대한 CQICQI/PMI/RI를 전송해야 하는 경우 UCI 페이로드가 증가할 수 있다. DL CC 및 UL CC는 각각 DL Cell 및 UL Cell로도 지칭될 수 있다. 또한, 앵커 DL CC 및 앵커 UL CC는 각각 DL PCell(Primary Cell) 및 UL PCell로 지칭될 수 있다.

DL 프라이머리 CC는 UL 프라이머리 CC와 링키지된 DL CC로 규정될 수 있다. 여기서 링키지는 묵시적(implicit), 명시적(explicit) 링키지(linkage)를 모두 포괄한다. LTE에서는 하나의 DL CC와 하나의 UL CC가 고유하게 페어링 되어 있다. 예를 들어, LTE 페어링에 의해, UL 프라이머리 CC와 링키지된 DL CC를 DL 프라이머리 CC라 명할 수 있다. 이것을 묵시적 링키지라 간주할 수 있다. 명시적 링키지는 네트워크가 사전에 미리 링키지를 구성(configuration)하는 것을 의미하며 RRC 등으로 시그널링 될 수 있다. 명시적 링키지에서, UL 프라이머리 CC와 페어링 되어 있는 DL CC를 프라이머리 DL CC라 명할 수 있다. 여기서, UL 프라이머리(또는 앵커) CC는 PUCCH가 전송되는 UL CC일 수 있다. 혹은 UL 프라이머리 CC는 PUCCH 혹은 PUSCH를 통해 UCI가 전송되는 UL CC일 수 있다. 또는 DL 프라이머리 CC는 상위 계층 시그널링을 통해 구성될 수 있다. 또는 DL 프라이머리 CC는 단말이 초기 접속을 수행한 DL CC일 수 있다. 또한, DL 프라이머리 CC를 제외한 DL CC는 DL 세컨더리 CC로 지칭될 수 있다. 유사하게, UL 프라이머리 CC를 제외한 UL CC는 UL 세컨더리 CC로 지칭될 수 있다.

LTE-A는 무선 자원을 관리하기 위해 셀(cell)의 개념을 사용한다. 셀은 하향링크 자원과 상향링크 자원의 조합으로 정의되며, 상향링크 자원은 필수 요소는 아니다. 따라서, 셀은 하향링크 자원 단독, 또는 하향링크 자원과 상향링크 자원으로 구성될 수 있다. 캐리어 병합이 지원되는 경우, 하향링크 자원의 캐리어 주파수(또는, DL CC)와 상향링크 자원의 캐리어 주파수(또는, UL CC) 사이의 링키지(linkage)는 시스템 정보에 의해 지시될 수 있다. 프라이머리 주파수(또는 PCC) 상에서 동작하는 셀을 프라이머리 셀(Primary Cell, PCell)로 지칭하고, 세컨더리 주파수(또는 SCC) 상에서 동작하는 셀을 세컨더리 셀(Secondary Cell, SCell)로 지칭할 수 있다. PCell은 단말이 초기 연결 설정(initial connection establishment) 과정을 수행하거나 연결 재-설정 과정을 수행하는데 사용된다. PCell은 핸드오버 과정에서 지시된 셀을 지칭할 수도 있다. SCell은 RRC 연결이 설정이 이루어진 이후에 구성 가능하고 추가적인 무선 자원을 제공하는데 사용될 수 있다. PCell과 SCell은 서빙 셀로 통칭될 수 있다. 따라서, RRC_CONNECTED 상태에 있지만 캐리어 병합이 설정되지 않았거나 캐리어 병합을 지원하지 않는 단말의 경우, PCell로만 구성된 서빙 셀이 단 하나 존재한다. 반면, RRC_CONNECTED 상태에 있고 캐리어 병합이 설정된 단말의 경우, 하나 이상의 서빙 셀이 존재하고, 전체 서빙 셀에는 PCell과 전체 SCell이 포함된다. 캐리어 병합을 위해, 네트워크는 초기 보안 활성화(initial security activation) 과정이 개시된 이후, 연결 설정 과정에서 초기에 구성되는 PCell에 부가하여 하나 이상의 SCell을 캐리어 병합을 지원하는 단말을 위해 구성할 수 있다.

DL-UL 페어링은 FDD에만 해당될 수 있다. TDD는 동일한 주파수를 사용하므로 별도로 DL-UL 페어링이 정의되지 않을 수 있다. 또한, DL-UL 링키지는 SIB2의 UL EARFCN 정보를 통해 UL 링키지로부터 결정될 수 있다. 예를 들어, DL-UL 링키지는 초기 접속 시에 SIB2 디코딩을 통해 획득되고 그 이외에는 RRC 시그널링을 통해 획득될 수 있다. 따라서, SIB2 링키지만이 존재하고 다른 DL-UL 페어링은 명시적으로 정의되지 않을 수 있다. 예를 들어, 도 28의 5DL:1UL 구조에서, DL CC#0와 UL CC#0는 서로 SIB2 링키지 관계이며, 나머지 DL CC들은 해당 단말에게 설정되어 있지 않은 다른 UL CC들과 SIB2 링키지 관계에 있을 수 있다.

본 명세서 중에서 일부는 비대칭 캐리어 병합을 위주로 기재되어 있지만, 이는 설명을 위한 예시로서, 본 발명은 대칭 캐리어 병합을 포함한 다양한 캐리어 병합 시나리오에 대해 제한 없이 적용될 수 있다.

캐리어 병합을 지원 시스템에서 ACK/NACK 전송 시, 전송할 ACK/NACK 비트(혹은 구성된(configured) DL CC 개수, 활성화된(activated) DL CC 개수, 스케줄드(scheduled) DL CC 개수)에 따라 다음의 PUCCH 포맷을 구성할 수 있다.

- x ACK/NACK 비트 이하를 지원하는 LTE-A 단말: PUCCH 포맷 1b 를 이용한 채널 선택

- x ACK/NACK 비트 초과를 지원하는 LTE-A 단말: DFT-S-OFDM(Discrete Fourier Transform Spread Orthogonal Frequency Division Multiplexing) PUCCH 포맷 여기서, x=4일 수 있다.

표 14를 참조하여 설명한 바와 같이, 채널 선택 방식은 데이터의 성상 포인트와 RS+데이터를 위해 정의된 다중 자원의 선택을 조합하여 정보를 전송하는 방식을 나타낸다. 표 15∼16은 채널 선택을 위한 맵핑 테이블을 예시한다. 표 15는 3비트 ACK/NACK을 위한 맵핑 테이블을 예시하고, 표 16은 4비트 ACK/NACK을 위한 맵핑 테이블을 예시한다.

여기서, 여기에서, A/N 코드워드(codeword, CW)는 복수의 HARQ-ACK을 포함한다. 각각의 HARQ-ACK은 하향링크 전송에 대한 ACK/NACK/DTX 응답을 나타낸다. 하향링크 전송은 PDSCH, 혹은 대응되는 PDSCH가 없는 PDCCH(예, SPS(semi-persistent scheduling) release PDCCH)를 포함한다. ACK/NACK/DTX 응답은 ACK, NACK, DTX 또는 NACK/DTX를 포함한다. NACK/DTX는 NACK 또는 DTX를 의미한다. 데이터 컬럼은 A/N 코드워드(즉, 복수의 HARQ-ACK)에 대응되는 변조 값을 나타낸다. 표 15~16은 QPSK 변조를 가정하였다. 각각의 HARQ-ACK은 하향링크 전송에 대한 ACK/NACK/DTX 응답을 나타낸다. 하향링크 전송은 PDSCH, 혹은 대응되는 PDSCH가 없는 PDCCH(예, SPS release PDCCH)를 포함한다. ACK/NACK/DTX 응답은 ACK, NACK, DTX 또는 NACK/DTX를 포함한다. NACK/DTX는 NACK 또는 DTX를 의미한다. ChX는 채널 선택을 위해 점유된(occupied) X번째 PUCCH 자원(예, PUCCH 1b 자원: n⁽¹⁾ _PUCCH)을 나타낸다. ChX는 수학식 10에 예시한 바와 같이 묵시적으로 주어지거나, PDCCH 상의 DCI를 통해 명시적으로 주어질 수 있다. A/N 코드워드(즉, 복수의 HARQ-ACK)에 대응되는 변조 값(혹은 2-비트 값, 즉 b(0)b(1))은 선택된 ChX을 통해 상향링크 전송된다. 한편, RS 컬럼은 PUCCH를 위한 복조 RS에 실리는 변조 값을 나타낸다.

도 29a∼29f는 본 실시예에 따른 DFT-S-OFDM PUCCH 포맷의 구조 및 이를 위한 신호 처리 과정을 예시한다.

도 29a는 본 실시예에 따른 DFT-S-OFDM PUCCH 포맷을 PUCCH 포맷 1(표준 CP)의 구조에 적용하는 경우를 예시한다. 도 29a를 참조하면, 채널 코딩 블록(channel coding block)은 정보 비트 a_0, a_1, …, a_M-1(예, 다중 ACK/NACK 비트)를 채널 코딩하여 코딩 비트(encoded bit, coded bit or coding bit)(또는 코드워드) b_0, b_1, …, b_N-1을 생성한다. M은 정보 비트의 사이즈를 나타내고, N은 코딩 비트의 사이즈를 나타낸다. 정보 비트는 상향링크 제어 정보(UCI), 예를 들어 복수의 DL CC를 통해 수신한 복수의 데이터(또는 PDSCH)에 대한 다중 ACK/NACK을 포함한다. 여기서, 정보 비트 a_0, a_1, …, a_M-1는 정보 비트를 구성하는 UCI의 종류/개수/사이즈에 상관없이 조인트 코딩된다. 예를 들어, 정보 비트가 복수의 DL CC에 대한 다중 ACK/NACK을 포함하는 경우, 채널 코딩은 DL CC별, 개별 ACK/NACK 비트 별로 수행되지 않고, 전체 비트 정보를 대상으로 수행되며, 이로부터 단일 코드워드가 생성된다. 채널 코딩은 이로 제한되는 것은 아니지만 단순 반복(repetition), 단순 코딩(simplex coding), RM(Reed Muller) 코딩, 펑처링된 RM 코딩, TBCC(Tail-biting convolutional coding), LDPC(low-density parity-check) 혹은 터보-코딩을 포함한다. 도시하지는 않았지만, 코딩 비트는 변조 차수와 자원 양을 고려하여 레이트-매칭(rate-matching) 될 수 있다. 레이트 매칭 기능은 채널 코딩 블록의 일부로 포함되거나 별도의 기능 블록을 통해 수행될 수 있다.

변조기(modulator)는 코딩 비트 b_0, b_1, …, b_N-1을 변조하여 변조 심볼 c_0, c_1, …, c_L-1을 생성한다. L은 변조 심볼의 사이즈를 나타낸다. 변조 방법은 전송 신호의 크기와 위상을 변형함으로써 수행된다. 변조 방법은 예를 들어, n-PSK(Phase Shift Keying), n-QAM(Quadrature Amplitude Modulation)을 포함한다(n은 2 이상의 정수). 구체적으로, 변조 방법은 BPSK(Binary PSK), QPSK(Quadrature PSK), 8-PSK, QAM, 16-QAM, 64-QAM 등을 포함할 수 있다.

분주기(divider)는 변조 심볼 c_0, c_1, …, c_L-1을 각 슬롯으로 분주한다. 변조 심볼을 각 슬롯으로 분주하는 순서/패턴/방식은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 분주기는 변조 심볼을 앞에서부터 순서대로 각각의 슬롯에 분주할 수 있다(로컬형 방식). 이 경우, 도시한 바와 같이, 변조 심볼 c_0, c_1, …, c_L/2-1은 슬롯 0에 분주되고, 변조 심볼 c_ L/2, c_ L/2+1, …, c_L-1은 슬롯 1에 분주될 수 있다. 또한, 변조 심볼은 각각의 슬롯으로 분주 시에 인터리빙 (또는 퍼뮤테이션) 될 수 있다. 예를 들어, 짝수 번째 변조 심볼은 슬롯 0에 분주되고 홀수 번째 변조 심볼은 슬롯 1에 분주될 수 있다. 변조 과정과 분주 과정은 순서가 서로 바뀔 수 있다.

DFT 프리코더(precoder)는 단일 반송파 파형(single carrier waveform)을 생성하기 위해 각각의 슬롯으로 분주된 변조 심볼에 대해 DFT 프리코딩(예, 12-포인트 DFT)을 수행한다. 도면을 참조하면, 슬롯0에 분주된 변조 심볼 c_0, c_1, …, c_L/2-1은 DFT 심볼 d_0, d_1, …, d_L/2-1로 DFT 프리코딩 되고, 슬롯1에 분주된 변조 심볼 c_ L/2, c_ L/2+1, …, c_L-1은 DFT 심볼 d_ L/2, d_ L/2+1, …, d_L-1로 DFT 프리코딩 된다. DFT 프리코딩은 상응하는 다른 선형 연산(linear operation) (예, walsh precoding)으로 대체될 수 있다.

확산 블록(spreading block)은 DFT가 수행된 신호를 SC-FDMA 심볼 레벨에서 (시간 도메인) 확산한다. SC-FDMA 심볼 레벨의 시간 도메인 확산은 확산 코드(시퀀스)를 이용하여 수행된다. 확산 코드는 준 직교 코드와 직교 코드를 포함한다. 준 직교 코드는 이로 제한되는 것은 아니지만, PN(Pseudo Noise) 코드를 포함한다. 직교 코드는 이로 제한되는 것은 아니지만, 왈쉬 코드, DFT 코드를 포함한다. 본 명세서는 설명의 용이성을 위해 확산 코드의 대표 예로 직교 코드를 위주로 설명하지만, 이는 예시로서 직교 코드는 준 직교 코드로 대체될 수 있다. 확산 코드 사이즈 (또는 확산 인자(Spreading Factor: SF))의 최대 값은 제어 정보 전송에 사용되는 SC-FDMA 심볼의 개수에 의해 제한된다. 일 예로, 한 슬롯에서 4개의 SC-FDMA 심볼이 제어 정보 전송에 사용되는 경우, 슬롯 별로 길이 4의 (준) 직교 코드(w0,w1,w2,w3)가 사용될 수 있다. SF는 제어 정보의 확산도를 의미하며, 단말의 다중화 차수(multiplexinig order) 또는 안테나 다중화 차수와 관련될 수 있다. SF는 1, 2, 3, 4,…와 같이 시스템의 요구 조건에 따라 가변될 수 있으며, 기지국과 단말간에 미리 정의되거나, DCI 혹은 RRC 시그널링을 통해 단말에게 알려질 수 있다. 일 예로, SRS를 전송하기 위해 제어 정보용 SC-FDMA 심볼 중 하나를 펑처링 하는 경우 해당 슬롯의 제어 정보에는 SF가 축소된(예, SF=4 대신 SF=3)인 확산 코드를 적용할 수 있다.

위의 과정을 거쳐 생성된 신호는 PRB 내의 부반송파에 맵핑된 후 IFFT를 거쳐 시간 도메인 신호로 변환된다. 시간 도메인 신호에는 CP가 부가되고, 생성된 SC-FDMA 심볼은 RF단을 통해 전송된다.

5개의 DL CC에 대한 ACK/NACK을 전송하는 경우를 가정하여 각 과정을 보다 구체적으로 예시한다. 각각의 DL CC가 2개의 PDSCH를 전송할 수 있는 경우, 이에 대한 ACK/NACK 비트는 DTX 상태를 포함하는 경우 12비트일 수 있다. QPSK 변조와 SF=4 시간 확산을 가정할 경우, (레이트 매칭 후의) 코딩 블록 사이즈는 48 비트일 수 있다. 코딩 비트는 24개의 QPSK 심볼로 변조되고, 생성된 QPSK 심볼은 12개씩 각 슬롯으로 분주된다. 각 슬롯에서 12개의 QPSK 심볼은 12-포인트 DFT 연산을 통해 12개의 DFT 심볼로 변환된다. 각 슬롯에서 12개의 DFT 심볼은 시간 도메인에서 SF=4 확산 코드를 이용하여 4개의 SC-FDMA 심볼로 확산되어 맵핑된다. 12개의 비트가 [2비트*12개의 부반송파*8개의 SC-FDMA 심볼]을 통해 전송되므로 코딩 레이트는 0.0625(=12/192)이다. 또한, SF=4인 경우, 1PRB 당 최대 4명의 단말을 다중화 할 수 있다.

도 29a를 참조하여 설명한 신호 처리 과정은 예시로서, 도 29a에서 PRB에 맵핑된 신호는 등가의 다양한 신호 처리 과정을 통해 얻어질 수 있다. 도 29b∼29g를 참조하여 도 29a에 예시된 것과 등가인 신호 처리 과정을 예시한다.

도 29b는 도 29a에서 DFT 프리코더와 확산 블록의 처리 순서를 바꾼 것이다. 도 29a에서 확산 블록의 기능은 DFT 프리코더로부터 출력된 DFT 심볼 열에 SC-FDMA 심볼 레벨에서 특정 상수를 곱하는 것과 동일하므로, 이들의 순서가 바뀌더라도 SC-FDMA 심볼에 맵핑되는 신호의 값은 동일하다. 따라서, DFT-S-OFDM PUCCH 포맷을 위한 신호 처리 과정은 채널 코딩, 변조, 분주, 확산, DFT 프리코딩 순으로 수행될 수 있다. 이 경우, 분주 과정과 확산 과정은 하나의 기능 블록에 의해 수행될 수 있다. 일 예로, 변조 심볼을 각각의 슬롯으로 번갈아 분주하면서, 각각의 변조 심볼을 분주와 동시에 SC-FDMA 심볼 레벨에서 확산시킬 수 있다. 다른 예로, 변조 심볼을 각각의 슬롯으로 분주 시에 각각의 변조 심볼을 확산 코드의 사이즈에 대응되게 복사하고, 이들 변조 심볼과 확산 코드의 각 원소를 1대1로 곱할 수 있다. 따라서, 슬롯 별로 생성된 변조 심볼 열은 SC-FDMA 심볼 레벨에서 복수의 SC-FDMA 심볼로 확산된다. 이후, 각각의 SC-FDMA 심볼에 대응되는 복소 심볼 열은 SC-FDMA 심볼 단위로 DFT 프리코딩 된다.

도 29c는 도 29a에서 변조기와 분주기의 처리 순서를 바꾼 것이다. 따라서, DFT-S-OFDM PUCCH 포맷을 위한 처리 과정은 서브프레임 레벨에서 조인트 채널 코딩과 분주가 수행되고, 각각의 슬롯 레벨에서 변조, DFT 프리코딩, 확산 순으로 수행될 수 있다.

도 29d는 도 29c에서 DFT 프리코더와 확산 블록의 처리 순서를 더 바꾼 것이다. 앞에서 말했듯이, 확산 블록의 기능은 DFT 프리코더로부터 출력된 DFT 심볼 열에 SC-FDMA 심볼 레벨에서 특정 상수를 곱하는 것과 동일하므로, 이들의 순서가 바뀌더라도 SC-FDMA 심볼에 맵핑되는 신호의 값은 동일하다. 따라서, DFT-S-OFDM PUCCH 포맷을 위한 신호 처리 과정은 서브프레임 레벨에서 조인트 채널 코딩과 분주가 수행되고, 각각의 슬롯 레벨에서 변조가 이뤄진다. 슬롯 별로 생성된 변조 심볼 열은 SC-FDMA 심볼 레벨에서 복수의 SC-FDMA 심볼로 확산되고, 각각의 SC-FDMA 심볼에 대응되는 변조 심볼 열은 SC-FDMA 심볼 단위로 DFT 프리코딩 순으로 된다. 이 경우, 변조 과정과 확산 과정은 하나의 기능 블록에 의해 수행될 수 있다. 일 예로, 코딩 비트를 변조하면서, 생성된 변조 심볼을 곧바로 SC-FDMA 심볼 레벨에서 확산시킬 수 있다. 다른 예로, 코딩 비트를 변조 시에 생성된 변조 심볼을 확산 코드의 사이즈에 대응되게 복사하고, 이들 변조 심볼과 확산 코드의 각 원소를 1대1로 곱할 수 있다.

도 29e는 본 실시예에 따른 DFT-S-OFDM PUCCH 포맷을 PUCCH 포맷 2(표준 CP)의 구조에 적용하는 경우를 예시하고, 도 29f는 본 실시예에 따른 DFT-S-OFDM PUCCH 포맷을 PUCCH 포맷 2(확장 CP)의 구조에 적용하는 경우를 예시한다. 기본적인 신호 처리 과정은 도 29a∼29d를 참조하여 설명한 것과 동일하다. 다만, 기존 LTE의 PUCCH 포맷 2 구조를 재사용함에 따라, DFT-S-OFDM PUCCH 포맷에서 UCI SC-FDMA 심볼과 RS SC-FDMA 심볼의 개수/위치가 도 29a와 비교하여 달라진다.

표 17은 도시한 DFT-S-OFDM PUCCH 포맷에서 RS SC-FDMA 심볼의 위치를 나타낸다. 표준 순환 전치인 경우에 슬롯 내의 SC-FDMA 심볼은 7개(인덱스: 0~6)이고, 확장 순환 전치인 경우에 슬롯 내의 SC-FDMA 심볼은 6개(인덱스: 0~5)라고 가정한다.

표 18~19는 SF 값에 따른 확산 코드를 예시한다. 표 18은 SF=5와 SF=3인 DFT 코드를 예시한다. 표 19는 SF=4와 SF=2인 왈쉬 코드를 예시한다. DFT 코드는

로 표현되는 직교 코드이다. 여기서, k는 DFT 코드의 사이즈 또는 SF 값을 나타내고, m은 0,1,..,SF-1이다. 아래의 표는 m을 직교 코드에 대한 인덱스로 사용한 경우를 예시한다.

한편, 채널 선택 방식에서 전송할 수 있는 정보 용량은 일반적으로 사용하는 채널의 개수에 따라 선형으로 증가한다. 예를 들어, QPSK 변조를 가정했을 때, 2비트 ACK/NACK의 전송을 위해서는 최소 2개(4=2*2)의 채널, 3비트 ACK/NACK의 전송을 위해서는 최소 2개(8=4*2)의 채널, 4비트 ACK/NACK의 전송을 위해서는 최소 4개(16=4*4)의 채널이 필요하다. 일반화하면, 정보 비트를 N_info라고 하고 채널에서 사용되는 성상도의 상태 개수를 M이라고 하면 요구되는 최소 채널의 개수는 2＾N_info＜=M*K를 만족하는 최소 값 K에 의해 결정될 수 있다.

도 30은 채널 선택 방식에 따른 ACK/NACK 성능을 나타내는 도면이다. 도 30은 채널 선택 방식에서 ACK/NACK 비트 수에 따른 ACK/NACK 성능을 예시한다. 시뮬레이션 조건은 다음과 같다.

- EPA(Extended Pedestrian A model) 채널, BW 10MHz, 1Tx-2Rx

- 요구(required) SNR[dB]: 확률(Probability, Pr)(DTX-＞ACK)＜=1%, Pr(miss ACK)＜=1%, Pr(NACK-＞ACK)＜=0.1%

- 사용된 PUCCH 자원들 (채널들) - 최소 요구 채널 개수 사용

ο 2비트 ACK/NACK: 2 (미표시)

ο 3비트 ACK/NACK: 2 (표 15)

ο 4비트 ACK/NACK: 4 (표 16)

도 29를 참조하면, 3비트 ACK/NACK 성능이 4비트 ACK/NACK 성능보다 열화되는 비정상적인 현상이 나타난다. 이는 서로 다른 채널 간의 거리보다는 같은 채널 내의 성상도간의 거리가 짧으므로, 거리가 짧은 채널 내의 성상도 거리에 의해 전체 성능이 좌우될 수 있기 때문이다. 예를 들어, 표 15의 Ch1에서 NACK to ACK 에러가 발생할 수 있는 가능성을 살펴보면 7/8이고, 표 16의 Ch1에서 NACK to ACK 에러가 발생할 수 있는 가능성을 살펴보면 7/12이다. 따라서, 표 16에서 에러가 발생하는 확률이 더 적어진다. 이러한 이유로, 정보 사이즈가 더 큰 4비트 ACK/NACK의 채널 선택 성능이 3비트 ACK/NACK의 채널 선택 성능보다 더 좋은 결과를 초래한다.

이하에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 다음의 방법을 제안한다. 이하에서는 설명의 용이함을 위해 DTX와 NACK이 같은 상태를 가지는 경우(즉, NACK/DTX)에 대해 설명하나, 이하의 설명은 DTX와 NACK이 구별되는 코드북 형태에도 동일하게 적용될 수 있다.

먼저, ACK/NACK 정보 비트 사이즈가 홀수일 때에는 채널 선택 방식에서 사용하는 채널 개수를 요구되는 최소 채널 개수보다 하나 큰 개수를 사용할 것을 제안한다. 예를 들어, 표 15를 참조하여 설명한 바와 같이, QPSK 성상도를 이용한 채널 선택에서 3비트 ACK/NACK을 전송하기 위해서 요구되는 최소 채널 개수는 2개이다. 그러나, 본 발명에서는 3개의 채널을 사용하여 전송할 것을 제안한다.

이 때, 3개의 채널로 전송할 수 있는 총 정보는 12개의 상태이고, ACK/NACK(A/N) 코드워드의 개수는 8개이므로 4개의 상태를 사용하지 않을 수 있다. 여기서, 남는 4개의 상태는 DTX를 포함하는 다른 ACK/NACK 정보를 전송하는데 사용될 수 있다. 또한, 12개의 상태 중에서 8개의 상태를 선택하는 룰에 있어서, 거리가 먼 채널 도메인을 먼저 사용하고 그 다음 같은 채널 내에서 성상도간 거리가 먼 성상 포인트부터 이용할 수 있다. 이 때, 서로 다른 채널을 사용하는 ACK/NACK 정보는 서로 상보적 관계에 있을 수 있다. 예를 들어, NNN 정보가 Ch1을 사용하여 전송된다면, 그것의 상보적 코드워드인 AAA는 Ch2 혹은 Ch3을 사용하여 전송될 수 있다. 또한, 해밍 거리가 먼 ACK/NACK 코드워드들은 다른 채널 상에 우선적으로 할당하고, 동일 채널 내에서는 요구되는 에러 레이트에 따라 우선 순위를 정하여 ACK/NACK 코드워드들을 성상 포인트에 할당할 수 있다. 예를 들면, miss ACK 레이트 요구는 1%이고 N-＞A 에러 요구는 0.1%이므로 N-＞A에 우선 순위를 두고, ACK/NACK 코드워드 대 [채널, 성상 포인트] 맵핑을 수행할 수 있다.

표 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 선택용 맵핑 테이블을 예시한다.

여기에서, A/N 코드워드(codeword, CW)는 복수의 HARQ-ACK을 포함한다. 각각의 HARQ-ACK은 하향링크 전송에 대한 ACK/NACK/DTX 응답을 나타낸다. 하향링크 전송은 PDSCH, 혹은 대응되는 PDSCH가 없는 PDCCH(예, SPS release PDCCH)를 포함한다. ACK/NACK/DTX 응답은 ACK, NACK, DTX 또는 NACK/DTX를 포함한다. NACK/DTX는 NACK 또는 DTX를 의미한다. 데이터 컬럼은 A/N 코드워드(즉, 복수의 HARQ-ACK)에 대응되는 변조 값을 나타낸다. 표 20은 QPSK 변조를 가정하였다. ChX는 채널 선택을 위해 점유된(occupied) X번째 PUCCH 자원(예, PUCCH 1b 자원: n⁽¹⁾ _PUCCH)을 나타낸다. ChX는 수학식 10에 예시한 바와 같이 묵시적으로 주어지거나, PDCCH 상의 DCI를 통해 명시적으로 주어질 수 있다. A/N 코드워드(즉, 복수의 HARQ-ACK)에 대응되는 변조 값(혹은 2-비트 값, 즉 b(0)b(1))은 선택된 ChX을 통해 전송된다. 한편, RS 컬럼은 PUCCH를 위한 복조 RS에 실리는 변조 값을 나타낸다.

표 20을 참조하면, CW0(NNN)과 CW3(NAA)은 해밍 거리도 2이고 CW0-＞CW3 에러시 N-＞A 에러 이벤트가 2의 오더로 발생한다. 따라서, CW0과 CW3은 서로 다른 채널(예, 각각 Ch1, Ch3)에 배치된다. 마찬가지로 CW4(ANN)와 CW7(AAA)의 경우 해밍 거리는 2이고 N-＞A 에러 이벤트 역시 오더 2이다. 따라서, CW4와 CW7은 서로 다른 채널(예, 각각 Ch2, Ch3)에 배치된다. CW1과 CW2 (혹은 CW5와 CW6)의 경우에는 해밍 거리는 2이지만 단방향(CW1-＞CW2 혹은 CW2-＞CW1) 관점에서 N-＞A 에러는 1의 오더로 발생한다. 따라서, CW1과 CW2 (혹은 CW5와 CW6)는 동일한 채널 상에 배치되고, 대신 성상도 포인트간의 거리는 가장 멀게 배치된다(예, 각각 j, -j, 그러나 1, -1도 가능). CW0-＞CW1/CW0-＞CW2 (혹은 CW4-＞CW5/CW4-＞CW6)는 해밍 거리가 1이고 N-＞A 오더는 1이다. 따라서, CW0과 CW4는 해당 채널 상에서 임의의 성상 포인트에 배치될 수 있다(예, 각각 1, 그러나 -1, j, 또는 -1 등도 가능).

다른 방법으로, ACK/NACK 코드북 서브셋 방법을 이용하여 코드북을 생성할 수 있다. 즉, 사용될 수 있는 가장 큰 코드북 사이즈를 정의하고 그 이하의 ACK/NACK 정보에 대해서는 그 코드북의 서브셋을 사용할 수 있다. 예를 들어, 채널 선택 방식에서 4비트 ACK/NACK이 최대 사이즈이면 4비트 ACK/NACK 코드북을 생성하고 2, 3비트 ACK/NACK 코드북은 4비트 ACK/NACK 코드북의 서브셋을 이용할 수 있다.

도 31은 본 발명의 일 실시예에 따른 ACK/NACK 코드북을 예시한다. 본 예의 경우, 최대 ACK/NACK 비트를 4비트로 가정하여 ACK/NACK 코드북을 생성하고, 이의 서브셋을 2, 3비트 ACK/NACK을 위한 코드북으로 사용하는 예를 나타낸다. 여기서, 3비트 ACK/NACK을 위한 채널의 개수는 4로 가정한다. ACK/NACK 정보 비트 사이즈가 홀수일 때에는 사용하는 채널 개수를 요구되는 최소 채널 개수보다 큰 수 중 짝수를 사용할 수 있다. 보다 구체적으로 ACK/NACK 정보 비트 사이즈가 홀수일 때에는 요구되는 최소 채널 개수(2＾N_info＜=M*K를 만족하는 최소 정수 K) 보다 큰 정수 중 가장 작은 짝수개의 채널을 사용할 수 있다. 즉, 본 예에서는 K=2로서 2개의 채널을 요구하나 본 발명에 의해 4개의 채널을 사용하였다. 3비트 ACK/NACK 코드북을 보면, 해밍 거리가 1인 경우에만 동일한 채널 상의 다른 성상 포인트에 매핑되고, 이때 성상 포인트간의 거리는 최대가 되도록 할당된다. 그러나, ACK/NACK 전송을 위한 채널의 개수가 짝수로 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 앞에서 제안한 바와 같이 3비트 ACK/NACK을 위한 채널의 개수를 3개로 할 수도 있다.

도 31에 예시된 ACK/NACK 코드북을 2비트, 3비트 4비트 ACK/NACK 코드북 테이블을 정리하면 각각 표 21~23에 해당한다.

상술한 설명에서 A/N 코드워드와 CA 구성의 관계는 표 24와 같을 수 있다. 2개의 셀(즉, PCell과 SCell)이 구성된 경우를 가정한다. MIMO 설정에 따라 각각의 셀은 1개 또는 2개의 전송블록을 전송할 수 있다.

상술한 설명은 CA 상황에서 복수의 셀(즉, CC)이 구성된 경우를 위주로 설명하고 있지만, 본 발명은 하나 또는 복수의 셀이 구성된 상황에서 TDD 시스템에도 용이하게 확장 적용될 수 있다.

도 32는 본 발명에 일 실시예에 적용될 수 있는 기지국 및 단말을 예시한다.

도 32를 참조하면, 무선 통신 시스템은 기지국(BS, 110) 및 단말(UE, 120)을 포함한다. 기지국(110)은 프로세서(112), 메모리(114) 및 무선 주파수(Radio Frequency, RF) 유닛(116)을 포함한다. 프로세서(112)는 본 발명에서 제안한 절차 및/또는 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다. 메모리(114)는 프로세서(112)와 연결되고 프로세서(112)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장한다. RF 유닛(116)은 프로세서(112)와 연결되고 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 단말(120)은 프로세서(122), 메모리(124) 및 RF 유닛(126)을 포함한다. 프로세서(122)는 본 발명에서 제안한 절차 및/또는 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다. 메모리(124)는 프로세서(122)와 연결되고 프로세서(122)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장한다. RF 유닛(126)은 프로세서(122)와 연결되고 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 기지국(110) 및/또는 단말(120)은 단일 안테나 또는 다중 안테나를 가질 수 있다.

이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.

본 문서에서 본 발명의 실시예들은 주로 단말과 기지국 간의 신호 송수신 관계를 중심으로 설명되었다. 이러한 송수신 관계는 단말과 릴레이 또는 기지국과 릴레이간의 신호 송수신에도 동일/유사하게 확장된다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행된다고 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 그 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수 있다. 즉, 기지국을 포함하는 복수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. 기지국은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 억세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, 단말은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), MSS(Mobile Subscriber Station) 등의 용어로 대체될 수 있다.

본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

본 발명은 본 발명의 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

[산업상 이용가능성]

본 발명은 무선 이동 통신 시스템의 단말기, 기지국, 또는 기타 다른 장비에 사용될 수 있다. 구체적으로, 본 발명은 상향링크 제어 정보를 전송하는 방법 및 이를 위한 장치에 적용될 수 있다.

Claims (10)

1. 무선 통신 시스템에서 복수의 셀이 구성된 상황에서 상향링크 제어 정보를 전송하는 방법에 있어서,
   복수의 PUCCH(Physical Uplink Control Channel) 자원으로부터 N개의 특정 HARQ ACK(Hybrid Automatic Repeat reQuest - Acknowledgement)에 대응하는 하나의 PUCCH 자원을 N개의 HARQ-ARQ를 위한 맵핑 테이블로부터 선택하는 단계; 및
   상기 N개의 HARQ-ARQ를 위한 맵핑 테이블에서 상기 N개의 특정 HARQ-ACK에 대응하는 비트 값을 상기 선택된 PUCCH 자원을 이용해 전송하는 단계를 포함하고,
   상기 N개의 HARQ-ARQ를 위한 맵핑 테이블은 M개의 HARQ-ACK을 위한 맵핑 테이블에 포함되고, 상기 N은 상기 M 이하의 정수인, 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 N은 상기 M보다 작은 정수인 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 M은 4인 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 셀은 프라이머리 셀과 세컨더리 셀을 포함하는 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 PUCCH 자원은 PUCCH 포맷 1b 자원을 포함하는 방법.
6. 무선 통신 시스템에서 복수의 셀이 구성된 상황에서 상향링크 제어 정보를 전송하도록 구성된 통신 장치에 있어서,
   무선 주파수(Radio Frequency, RF) 유닛; 및
   프로세서를 포함하고,
   상기 프로세서는 복수의 PUCCH(Physical Uplink Control Channel) 자원으로부터 N개의 특정 HARQ ACK(Hybrid Automatic Repeat reQuest - Acknowledgement)에 대응하는 하나의 PUCCH 자원을 N개의 HARQ-ARQ를 위한 맵핑 테이블로부터 선택하며, 상기 N개의 HARQ-ARQ를 위한 맵핑 테이블에서 상기 N개의 특정 HARQ-ACK에 대응하는 비트 값을 상기 선택된 PUCCH 자원을 이용해 전송하도록 구성되며,
   상기 N개의 HARQ-ARQ를 위한 맵핑 테이블은 M개의 HARQ-ACK을 위한 맵핑 테이블에 포함되고, 상기 N은 상기 M 이하의 정수인, 통신 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 N은 상기 M보다 작은 정수인 통신 장치.
8. 제6항에 있어서,
   상기 M은 4인 방법.
9. 제6항에 있어서,
   상기 복수의 셀은 프라이머리 셀과 세컨더리 셀을 포함하는 통신 장치.
10. 제6항에 있어서,
    상기 PUCCH 자원은 PUCCH 포맷 1b 자원을 포함하는 통신 장치.

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