KR20140060162A - 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 생성/복원 방법 및 장치 - Google Patents

이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 생성/복원 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중-접속 신호 생성 및 복원 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따라 다중-접속 신호를 생성하기 위해 각 송신기는 주어지는 채널 자원의 전체 혹은 일부를 이용하여 정보를 전송한다. 이 때 각 송신기의 신호는 트렐리스 변조 경로(trellis modulation path)로써 OFDM 시간-주파수 자원 공간에 매핑된다. 본 발명의 이동 통신 시스템은 여러 송신기의 트렐리스 변조 경로가 동일 자원 공간에 매핑되는 것을 허용한다.
본 발명에 따라 수신기는 동일 채널 자원 공간을 통해 전송된 다수 송신기의 신호를 효과적으로 검출하고 구분하기 위해, 심볼 간 메시지 교환 방법과 경로 연결 방법을 이용한다. 보다 효율적인 탐색 신호 복원을 위해 상태 공간 확장 방법, 역방향 사전 복호 방법, 순차적 간섭 제거 방법을 이용한다.

Description

이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 생성/복원 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR GENERATING AND RECOVERING MULTIPLE-ACCESS SIGNAL IN COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 이동 통신 시스템에 대한 것으로서, 다중-접속 신호 생성/복원 방법 및 장치에 관한 것이다.
이동 통신 시스템들이 널리 구축되어 다양한 종류의 통신을 제공한다. 예를 들어, 음성 및/또는 데이터가 이동 통신 시스템들을 통해 제공될 수 있다. 전형적인 이동 통신 시스템, 또는 네트워크는 다수의 사용자들에게 하나 이상의 공유 자원들에 대한 액세스를 제공할 수 있다.
일반적으로, 이동 통신 시스템에서의 다중-접속(multiple-access)은 다수의 송신기가 한정된 주파수 대역을 가지고 같은 영역 내에서 동일한 전송 매체를 이용하여 신호를 전송하고, 이를 통해 전송 매체의 전송 용량을 공유하는 것을 의미한다. 이러한 다중-접속 기술은 크게 두 가지 방법으로 분류된다.
첫 번째 방법은 경쟁(contention) 기반의 다중-접속이다.
여러 송신기는 동일 채널을 이용하여 다중-접속 신호를 전송하는데, 이 때, 둘 이상의 신호가 동시에 전송된다면 서로 충돌할 수 있다. 이러한 신호 충돌 문제를 해결하기 위해, 충돌 감지 및 복원(collision detection and recovery), 충돌 회피(collision avoidance) 등의 방법이 사용된다.
두 번째 방법은 채널 자원 분할(channel resource division) 방법이다.
송신기는 주어진 채널 자원 중 일부를 배타적으로 할당받아 다중-접속 신호를 전송한다. 이 때 채널 자원은 시간, 주파수, 직교 부호(orthogonal codes) 등이 될 수 있다. 이러한 채널 자원 분할 방법은 주어진 전체 자원을 여러 송신기가 나누어 사용하는 방법으로, 최근에는 주파수 효율이 우수한 직교 주파수 분할 다중-접속(Orthogonal Frequency Division Multiple-Access, ODFMA) 이 주로 사용된다.
다중 접속 환경은 이동 통신 시스템에서 여러 단말이 하나의 중계기 및 기지국으로 신호를 전송하는 경우를 일반적으로 일컬어왔지만, 오늘날 다양한 형태의 새로운 통신 환경, 가령 단말 간 직접 통신(Device-to-Device, D2D) 환경이나 지능형 사물 통신(Machine-to-Machine, M2M) 환경도 포함한다. 하기에서는 D2D 환경을 일 예로 설명하고자 한다.
도 1은 일반적인 이동 통신 시스템에서 LTE(Long Term Evolution) 표준에 적용 가능한 상향링크 LTE-D2D 타이밍 구조도이다.
도 1을 참조하여 LTE 표준에 적용 가능한 상향링크 탐색 과정을 설명하면 다음과 같다.
도 1을 참조하면, 이동 통신 시스템에서 두 단말이 기기간 직접 통신(device-to-device, D2D)을 하기 위해서는, 먼저 단말간 서로의 존재를 감지해야 한다. 이에 각 단말은 주기적으로 자신의 존재를 주변에 알리고, 동시에 다른 단말의 존재를 탐색한다. LTE 상향링크 타이밍 구조에서 일부 시간에 해당하는 채널 자원은 도 1과 같이, 이러한 D2D 탐색 용도로 사용된다. 이 시간 동안 각 단말은 각자의 탐색 신호를 방송하고, 또 D2D 네크워크로부터 전송된 탐색 신호를 수신한다. 즉, D2D 네트워크 상의 모든 단말은 다중-접속 신호를 생성하고, 다른 단말들의 다중-접속 신호를 수신한다.
상기 탐색 신호는 물리 상향링크 공유 채널(Physical Uplink Shared CHannel, PUSCH)과 매우 유사하게 생성된다. 각 단말은 하나의 자원 블록(Resource Block, RB)을 이용하여 탐색 신호를 전송한다. 하나의 자원 블록은 시간상으로 14개의 심볼과 주파수상으로 12개의 부반송파로 구성된다. 이 때 마지막 1개의 심볼은 송신-수신 전환을 위해 사용된다. 따라서 각 단말은 총 13개의 심볼과 12개의 부반송파로 구성되는 156개의 자원 요소(Resource Element, RE)를 이용하여 탐색 신호를 전송한다.
LTE 표준에 따르면 동일 시간의 주파수 상에 여러 자원 블록이 존재한다. 상기 자원 블록의 수는 주어지는 대역폭에 의해 결정된다. 예를 들어, 10MHz 대역폭이 주어졌을 때, 총 44개의 PUSCH 자원 블록이 존재한다. 따라서 LTE-D2D에서는 여러 단말이 동일한 시간에 주파수 분할 다중-접속(frequency division multiple-access) 방식으로 탐색 신호를 도 1과 같이, 병렬적으로 전송한다.
도 2는 자원 선택 및 자원 호핑을 적용한 상향링크 타이밍 구조도이다.
한번의 탐색 구간(discovery period)은 도 2와 같이 10MHz 대역 사용시, 시간 상 64개, 주파수 상 44개의 자원 블록 단위로 구성된다. 따라서 한번의 탐색 구간은 총 2,816개의 자원 블록으로 구성된다. 각 단말은 자신이 탐색 신호를 전송하는 시간에는 다른 단말의 탐색 신호를 수신하지 못한다. 따라서 다음 탐색 구간에서는 탐색 신호를 전송할 자원 블록을 정해진 패턴에 따라 변경한다. 이를 자원 블록 호핑(resource block hopping) 이라고 한다.
각 단말은 기본적으로 각 자원 블록을 배타적으로 사용하고자 하지만, D2D 네트워크에서는 각 단말에 배타적 자원을 할당하는 중앙 제어기(예컨대, 기지국, AP(Access Point) 등)를 고려하지 않는다. 이에 각 단말은 자원 블록 중 하나를 각자 스스로 선택하여 탐색 신호를 전송한다. D2D 탐색 과정이 시작되는 순간, 예를 들면, 전원이 켜지는 순간에는 바로 탐색 신호를 전송하지 않고, 다른 단말이 방송하는 탐색 신호를 수신하기만 한다. 이렇게 다른 단말이 전송하는 신호를 수신하고, 각 자원 블록의 에너지를 측정하여 순위를 매긴 뒤, 낮은 에너지를 갖는 자원 블록들 중에 하나를 임의로 선택하여 탐색 신호를 전송한다. 이러한 방법은 점진적으로 동일 자원 블록을 선택하는 단말들 사이의 거리를 최대화하는 일종의 충돌 회피 기법이다.
청취 후, 자원 선택 방법을 사용하더라도 인접한 둘 이상의 단말이 같은 자원을 선택하는 것을 완벽하게 막지 못한다. 따라서 충돌 감지를 위해 여러 탐색 구간 중에서 임의의 한 구간 동안 신호를 전송하지 않고, 에너지를 감지하여 동일 자원 블록에 다른 단말이 신호를 전송하는지 확인한다. 만약 동일 자원 블록에 다른 단말이 신호를 전송하고 있음을 감지한다면, 다시 자원 블록을 재선택하여 충돌을 피한다. 이는 일종의 충돌 감지 기법이다.
상기와 같이 LTE-D2D는 탐색 과정 중에 여러 다중-접속 기술을 혼합하여 사용한다. 일반적으로 LTE-D2D의 각 단말은 전체 자원 중 시간-주파수로 분할된 일부 자원을 선택하여 신호를 전송하기 때문에 채널 자원 분할 다중-접속 기법을 기반으로 한다. 여기에 동일 자원을 선택하지 않기 위해서, 청취 후 자원 선택과 같은 충돌 회피 기법을 이용하고, 탐색 신호 전송 중에도 임의의 탐색 구간에 신호 전송을 쉬고 충돌 감지를 하며, 충돌이 발생했을 때도 이를 극복하기 위해 채널 부호를 사용하는 등 다양한 경쟁 기반의 다중-접속 기법이 사용된다. 즉, 일반적인 LTE-D2D의 탐색 과정은 혼합형 다중-접속 기술이라고 할 수 있다.
일반적인 LTE-D2D 기술의 단말 탐색 신호 생성은 경쟁 기반의 다중-접속과 채널 자원 분할 다중-접속을 혼합한 형태이다. 기본적으로 각 단말이 배타적인 주파수 분할 자원을 사용하기 위한 자원 선택 과정을 거치지만, 각 단말이 이러한 과정을 독립적으로 수행하기 때문에 충돌은 언제나 발생할 수 있다. 따라서, 일반적인 LTE-D2D는 이러한 충돌 문제를 해결하기 위해 충돌 회피(청취 후 자원 선택), 충돌 감지(임의의 탐색 구간 휴식), 충돌 시 복원 기법(채널 부호화 측 및 순차적 간섭 제어) 등 경쟁 기반의 다중-접속 기술을 활용하고 있다.
일반적인 LTE-D2D 탐색 과정의 가장 큰 문제점은 근본적으로 두 단말 이상이 동일 채널 자원을 선택하여 신호를 전송하는 것을 근본적으로 허용하지 않는다는 것이다. 따라서 일반적인 LTE-D2D는 단순 채널 자원 분할 다중-접속이 아닌 혼합형 다중-접속을 수행한다. 이는 다음과 같은 두 가지 측면에서 심각한 문제를 유발할 수 있다.1) 탐색 과정의 복잡성 및 지연 발생: 일반적인 LTE-D2D는 근본적으로 충돌을 허용하지 않기 때문에, 각 단말은 다른 단말의 신호를 청취하고, 그 중에서 채널 자원을 선택하는 충돌 회피 동작을 수행한다. 이러한 동작 때문에 단말은 바로 탐색 신호를 전송하지 못해 지연이 발생할 수 있다. 각 단말이 충돌 회피 동작을 수행하더라도 이는 개별적으로 동작하기 때문에 충돌은 언제나 발생할 수 있고, 이에 따라서 이를 감지하는 기능을 수행해야 한다. 충돌로 인하여 탐색 신호 복원에 실패했다면, 자원을 재선택하는 과정을 수행해야 하므로 탐색 시간이 지연되는 문제점이 있다. 2) 탐색 오버헤드 증가: 일반적인 LTE-D2D의 탐색 과정은 탐색 신호를 일부 부반송파에 실음으로써 전력 이득(전력의 집중에 따른 이득과 PAPR(Peak to Average Power Ratio) 이득)을 얻는다. 이에 따라 높은 신호-잡음 비(Signal-to-Noise Ratio, SNR)를 달성할 수 있지만 다중-접속 신호가 중첩을 허용하지 않기 때문에, 중첩이 발생할 경우 낮은 신호-간섭 비(Signal-to-Interference Ratio, SIR)가 얻어진다. 이를 대비하기 위한 중첩 복원 기술로써, 일반적인 채널 부호가 사용되는데, 일반적인 LTE-D2D 기술에서는 1/2 컨볼루셔널(convolutional) 부호를 사용한다. 충분히 높은 SNR을 달성할 수 있도록 신호 생성 기법을 설계했음에도 불구하고, 채널 부호를 사용함으로써 패리티만큼의 탐색 오버헤드가 증가하여 자원 효율성이 낮아지는 문제점이 있다. 또한 충돌 감지를 위한 참조 심볼 등으로 탐색 오버헤드가 보다 더 증가하는 문제점이 있다.
본 발명은 다중-접속 신호 생성 및 다중-접속 신호 복원 절차를 간결하게 수행하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은 다수의 송신기가 동일 채널 자원 공간을 사용하여 신호를 전송하더라도, 수신기가 이를 효과적으로 탐지하고, 각 송신기의 신호를 정확하게 구분하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은 단일-톤 신호 생성을 통해 높은 전력 이득을 얻을 수 있는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 다중-접속 신호 생성 방법은, 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 생성 방법에 있어서, 적어도 둘 이상의 송신기가 전송할 데이터를 트렐리스 변조 방식을 이용하여 동일한 자원 슬롯에 매핑하는 과정; 및 상기 매핑된 데이터를 수신기로 전송하는 과정을 포함하고, 상기 적어도 둘 이상의 송신기가 전송할 데이터는, 상기 동일한 자원 슬롯에서 중첩됨을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 다중-접속 신호 생성 장치는, 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 생성 장치에 있어서, 적어도 둘 이상의 송신기가 전송할 데이터를 트렐리스 변조 방식을 이용하여 동일한 자원 슬롯에 매핑하는 제어부; 및 상기 매핑된 데이터를 수신기로 전송하는 전송부를 포함하고, 상기 적어도 둘 이상의 송신기가 전송할 데이터는, 상기 동일한 자원 슬롯에서 중첩됨을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 다중-접속 신호 복원 방법은, 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 복원 방법에 있어서, 송신기로부터 전송된 신호를 복조하는 과정; 심볼 단위의 메시지 교환을 통해 상태 천이 패턴을 검출하는 과정; 및 상기 상태 천이 패턴을 근거로, 상기 다중-접속 신호를 복원하는 과정을 포함하고, 상기 복원된 다중-접속 신호는, 적어도 둘 이상의 송신기가 전송한 데이터가 동일한 자원 슬롯에서 중첩된 것임을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 다중-접속 신호 복원 장치는, 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 복원 장치에 있어서, 송신기로부터 전송된 신호를 복조하는 복조부; 심볼 단위의 메시지 교환을 통해 상태 천이 패턴을 검출하는 상태 천이 패턴 추정부; 및 상기 상태 천이 패턴을 근거로, 상기 다중-접속 신호를 복원하는 복호화부 포함하고, 상기 복원된 다중-접속 신호는, 적어도 둘 이상의 송신기가 전송한 데이터가 동일한 자원 슬롯에서 중첩된 것임을 특징으로 한다.
본 발명은 신호 생성 및 신호 복원 절차를 간결하게 수행할 수 있다.
본 발명은 다수의 송신기가 동일 채널 자원 공간을 사용하여 신호를 전송하더라도, 수신기가 이를 효과적으로 탐지하고 각 신호를 구분할 수 있다.
본 발명은 중첩 허용에 따른 채널 부호를 사용하지 않음으로써 패리티의 양을 감소시킬 수 있다.
본 발명은 단일-톤 신호 생성을 통해 높은 전력 이득을 얻어 탐색 커버리지 및 탐색 용량을 증대시킬 수 있다.
본 발명은 트렐리스 변조된 각각의 톤이 채널 예측 용도로 사용될 수 있음으로써 별도의 파일럿을 사용하지 않게 되어 이에 따른 오버헤드를 낮출 수 있다.
도 1은 일반적인 이동 통신 시스템에서 LTE 표준에 적용 가능한 상향링크 LTE-D2D 타이밍 구조도;
도 2는 자원 선택 및 자원 호핑을 적용한 상향링크 타이밍 구조도;
도 3은 일반적인 OFDM 물리 계층 기반의 자원 구성도;
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 트렐리스 맵과 트렐리스 메트릭스 구성도;
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 트렐리스 변조 경로 매핑의 일 예를 도시한 도면;
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 2비트 정보에 따른 초기 참조 상태 결정의 예를 도시한 도면;
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 트렐리스 변조 경로 생성 과정의 예를 도시한 도면;
도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 트렐리스 변조 다중-접속 송신 환경을 나타낸 도면;
도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 트렐리스 변조 경로 복원 과정의 일 예를 나타낸 도면;
도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 상태의 만족 패턴 검사 과정의 일 예를 나타낸 도면;
도 11 내지 도 16은 메시지 교환 알고리즘의 동작의 일 예를 나타낸 도면;
도 17은 본 발명의 제2 실시 예의 제1 서브 실시 예에 따라 복원 경로를 연결하는 경로 연결 과정의 일 예를 도시한 도면;
도 18은 본 발명의 제2 실시 예의 제1 서브 실시 예에 따라 복원 시 패턴이 유실된 경우, 복원하는 방법을 도시한 도면;
도 19는 중첩 후 분리에 따른 결과를 도시한 도면;
도 20 및 도 21은 본 발명의 제2 실시 예의 제2 서브 실시 예에 따른 중첩에 따른 상태 공간 확장(state space expansion)의 일 예를 도시한 도면;
도 22 및 도 23은 본 발명의 제2 실시 예의 제3 서브 실시 예에 따라 역방향 사전 복호(backward pre-decoding) 방법을 도시한 도면;
도 24 내지 도 26은 본 발명의 제2 실시 예의 제4 서브 실시 예에 따라 순차적 간섭 제거 방법을 도시한 도면;
도 27은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 다중-접속 신호 생성 방법을 도시한 흐름도;
도 28은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 다중-접속 신호 복원 방법을 도시한 흐름도;
도 29는 본 발명의 제2 실시 예의 제1 서브 실시 예에 따른 메시지 교환 방법을 이용한 복호 방법을 도시한 흐름도;
도 30은 본 발명의 제2 실시 예의 제4 서브 실시 예에 따라 순차적 간섭 제거 방법을 도시한 흐름도;
도 31은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 다중-접속 신호 생성 장치를 나타낸 블록 구성도;
도 32는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 다중-접속 신호 복원 장치를 나타낸 블록 구성도;
도 33은 본 발명의 제1 실시 예에 따라서 단일 자원 블록(RB)을 이용했을 경우, 단말의 수에 따른 성능도; 및
도 34는 본 발명과 종래기술의 차이점을 도시한 그래프.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서 이는 사용자 및 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 다양한 실시예들이 무선 단말(이하 “단말”이라 칭함)과 관련하여 기재된다. 또한, 단말은 시스템, 가입자 유닛, 가입자국, 이동국, 이동, 원격국, 액세스 포인트, 원격 단말, 액세스 단말, 사용자 단말, 사용자 에이전트, 사용자 장치, 또는 사용자 장비(UE)로 지칭될 수 있다. 단말은 셀룰러 전화, 코드리스 전화, 세션 개시 프로토콜(SIP) 전화, 무선 로컬 루프(WLL) 스테이션, 개인 휴대 단말기(PDA), 무선 접속 능력을 구비한 휴대용 장치, 컴퓨팅 장치, 또는 무선 모뎀에 연결되는 다른 처리 장치일 수 있다.
또한, 이하에서 제시될 다양한 실시 예들 또는 특징들은 방법, 장치, 또는 표준 프로그래밍 및/또는 엔지니어링 기술을 사용한 제조 물품(article)으로 구현될 수 있다. 여기서 이용되는 바로서 용어 "제조 물품"은 임의의 컴퓨터 판독 가능한 장치로부터 액세스 가능한 컴퓨터 프로그램, 캐리어, 또는 매체(media)를 포함한다. 예를 들어, 컴퓨터 판독가능한 매체는 자기 저장 장치(예를 들면, 하드 디스크, 플로피 디스크, 자기 스트립 등), 광학 디스크(예를 들면, 컴팩트 디스크(CD), 디지털 다기능 디스크(DVD) 등), 스마트 카드, 및 플래쉬 메모리 장치(예를 들면, EEPROM, 카드, 스틱, 키 드라이브 등)를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 또한, 여기서 제시되는 다양한 저장 매체는 정보를 저장하기 위한 하나 이상의 장치 및/또는 다른 기계-판독 가능한 매체를 포함한다. 용어 "기계-판독 가능한 매체"는 명령(들) 및/또는 데이터를 저장, 보유, 및/또는 전달할 수 있는 무선 채널 및 다양한 다른 매체를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다.
본 발명은 신호 생성과 복원 절차가 간결하고, 종래의 기술과 비교해 더 높은 통신 용량을 지원하는 다중-접속 기술을 제안한다. 구체적으로 다수의 송신기가 동일 채널 자원 공간을 사용하여 신호를 전송하더라도 수신기가 이를 효과적으로 탐지하고 각 신호를 구분할 수 있는 다중-접속 기술을 제안한다. 본 발명은 모든 다중 접속 환경에 적용 가능하며, 크게 다중-접속 신호 생성과 다중-접속 신호 복원의 두 가지 방법을 모두 포함한다.
1) 다중-접속 신호 생성: 본 발명에 따르면 각 송신기는 주어지는 채널 자원의 전체 혹은 일부를 이용하여 정보를 전송한다. 이 때 각 송신기의 신호는 트렐리스 변조 경로(trellis modulation path)로써 OFDM 시간-주파수 자원 공간에 매핑된다. 본 발명의 이동 통신 시스템은 여러 송신기의 트렐리스 변조 경로가 동일 자원 공간에 매핑되는 것을 허용한다. 즉, 신호 중첩을 허용한다.
2) 다중-접속 신호 복원: 수신기는 동일 채널 자원 공간을 통해 전송된 다수 송신기의 신호를 효과적으로 검출하고 구분하기 위해, 심볼 간 메시지 교환(symbol-by-symbol message passing) 방법과 경로 연결(path linking) 방법을 이용한다. 보다 효율적인 탐색 신호 복원을 위해 상태 공간 확장(state space expansion) 방법, 역방향 사전 복호(reverse pre-decoding) 방법, 순차적 간섭 제거(successive interference cancellation, SIC) 방법을 고려한다.
본 발명은 기본적으로 동기화 직교 주파수 분할 다중화(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM) 물리 계층을 기반으로 하는 통신 시스템을 대상으로 하나 이에 한정하지 않는다. 본 발명이 적용되는 통신 시스템은 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 mobile WiMAX 등의 대부분의 이동 통신 시스템 및 Wi-Fi 등의 근거리 무선 통신 시스템 등을 포함한다. 또한 본 발명은 OFDM 물리 계층을 기반으로 하는 통신 시스템 상에서 다중-접속을 수행하고자 하는 모든 기기에 적용 가능하다.
본 발명은 구체적으로 동기 OFDM 물리 계층을 이용하여 다중-접속을 지원하는 방법 및 장치를 정의한다. 다중-접속은 다수의 송신기가 동일 전송 매체를 공유하여 신호를 전송한다. 특히 본 발명은 다수의 단말들의 다중-접속 신호가 동일 채널 자원을 사용하는 것을 허용한다. 이에 따라 중앙 제어기가 각 단말에 배타적인 직교 채널 자원을 할당하기 어려운 분산형 통신 시스템에서 효과적으로 동작할 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 기지국 등의 기반시설을 이용하지 않는 D2D에서 각 단말이 인접한 다른 단말을 찾는 탐색 과정에서 단말 탐색 용량을 증가시킬 수 있고, 탐색 과정을 간결하게 하는 핵심적인 기술로써 동작할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 다중-접속 신호 생성 절차를 설명하기로 한다.
제1 실시 예에서 각 송신기는 전송하고자 하는 정보를 OFDM 자원 격자 상에 트렐리스 변조 경로로 매핑하고, 수신기는 송신기에서 매핑한 트렐리스 변조 경로를 본 발명에서 제안하는 메시지 교환, 상태 공간 확장 방법, 역방향 사전 복호 방법, 순차적 간섭 제거 방법 등으로 복원한다. 트렐리스 변조 다중-접속 기법은 기본적으로 다른 다중-접속 기법에 비해 전체 다중-접속 용량을 증가시키는 장점이 있다. 특히 이동 단말과 같이 전력 등의 제약사항이 많은 기기가 전력 이득 및 PAPR 이득을 얻음으로써 추가적으로 전송 용량을 증가시킬 수 있다. 또한 D2D에서의 단말 탐색 과정과 같은 분산형 통신 시스템에서 각 단말에게 다중-접속 자원을 배타적으로 분배해야 하는 문제를 크게 완화함으로써 전반적인 다중-접속 절차를 간결하게 한다.
도 3은 일반적인 OFDM 물리 계층 기반의 자원 구성도를 나타낸다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 도 3과 같은 OFDM 물리 계층 상에서 동작한다. 해당 환경에서 주어진 통신 자원은 도 3와 같이, 시간과 주파수의 기본 단위로 나뉜다. 시간 상에서는 OFDM 심볼(OFDM symbol)(310) 단위로, 주파수 상에서는 부반송파(sub-carrier)(320) 단위로 나뉜다. 시간-주파수 기본 단위 하나로 구성되는 통신 자원을 자원 요소(Resource Element, RE)(330)라고 하며, 전체 통신 자원을 구성하는 자원 요소들의 집합을 자원 격자(resource grid)(340)라고 한다. 본 발명에서 각 송신기는 자원 격자 전체 혹은 일부를 이용하여 다중-접속 신호를 전송한다. 각각의 송신기가 다중-접속 신호 전송을 위해 사용하는 기본 자원 요소의 집합을 다중-접속 자원 슬롯(multiple-access resource slot)이라 하며, 이하에서는 다중-접속 자원 슬롯를 “자원 슬롯”이라 칭하기로 한다. 본 발명에서의 자원 슬롯의 크기는 신호가 전송되었을 때, 하나의 자원 슬롯을 구성하는 각 자원 요소가 매우 유사한 채널 링크 환경을 겪도록 정해진다. 가령, 3GPP LTE 표준에서 자원 슬롯과 유사한 개념인 자원 블록(resource block)은 시간 상으로 7개의 OFDM 심볼과 주파수 상으로 12개의 부반송파로 구성되며, 총 84개의 자원 요소가 하나의 자원 블록을 구성한다.
본 발명에서 하나의 자원 슬롯을 통해 신호를 전송하는 송신기의 수는 하나 혹은 다수가 될 수 있다. 특히 둘 이상의 송신기가 동일한 자원 슬롯을 이용하여 신호를 전송하는 경우, 수신기는 각 신호를 구분하여 복원한다. 즉, 본 발명에서는 동일 자원에 여러 송신기의 신호가 중첩이 되는 것을 기본적으로 허용한다. 이러한 특징은 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection) 및 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) 등 경쟁(contention) 기반의 다중-접속 기술이나, TDMA(Time Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) 등과 같은 다양한 다중 접속 기술과는 구별된다.
이하에서 기술될 본 발명의 제1 실시 예는 다중-접속 신호 생성 방법을 기재한 실시 예이고, 본 발명의 제2 실시 예는 다중-접속 신호 복원 방법을 기재한 실시 예이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 트렐리스 맵과 트렐리스 매트릭스 구성도이다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 각 송신기의 다중-접속 신호는 트렐리스 맵을 바탕으로 생성된다. 이러한 트렐리스 맵은 송신기에서 사전에 설계될 수 있으며, 메모리를 이용하여 추출할 수도 있고, 송신기에서 주어질 수도 있다. 또한 트렐리스 맵은 단말 및 기지국 등 통신 시스템의 모든 구성 요소들이 공유함을 전제로 한다. 도 4의 트렐리스 맵은 균일 이분 그래프(regular bipartite graph) 이며, 하나의 트렐리스 매트릭스와 일대일로 대응된다. 트렐리스 맵은 두 종류의 상태 집합과 이들을 연결하는 연결선으로 구성된다. 두 종류의 상태 집합 중 하나를 사전 상태(pre-states)(410)라 하며, 다른 한 집합을 사후 상태(post-state)(420)라고 한다. 사전 상태와 사후 상태의 수를 의미하는 NS는 자원 슬롯을 구성하는 부반송파의 수를 의미하는 NF의 배수, 즉, cNF로 결정된다. 여기서 c는 상수이다. 각 사전 상태(410), 사후 상태(420)에 연결된 연결선의 수, 즉 차수(degree)는 모두 동일하며, 한번의 상태 천이를 통해 전송하고자 하는 정보의 크기에 따라 결정된다. 가령, 한번의 상태 천이(state transition)를 통해 b비트의 정보를 매핑하고자 한다면, 차수 d는 2b로 결정된다. 여기서, b는 1회의 심볼간 상태-천이로 전송하고자 하는 비트의 수를 의미한다.
예를 들어, 2비트로 전송할 경우, b는 2이고, d는 4가 된다. 3비트로 전송할 경우, b는 3이고, d는 8이 된다. 4비트로 전송할 경우, b는 4이고, d는 16이 된다. 이 때, 차수는 상태의 수 NS 보다 클 수 없으며, 이에 따라 한번의 상태 천이로 전송하고자 하는 정보의 크기는 제한된다. 트렐리스 맵은 작은 순환 고리(cycle)가 최대한 발생하지 않도록 구성한다. 즉, 트렐리스 맵은 어떠한 방식을 이용하든 포함하는 순환 고리의 크기를 최대한 크게 만드는 방향으로 설계한다.
도 4의 트렐리스 맵의 구성에 따라 자원 슬롯의 시간 상 크기, 즉 자원 슬롯을 구성하는 OFDM 심볼의 수 NT가 결정된다. 다중-접속을 통해 전송하고자 하는 전체 정보의 크기를 “B”라고 하고, 한번의 상태 천이로 전송되는 정보의 크기를 “b”라고 하면, 자원 슬롯을 구성하는 OFDM 심볼 NT는 기본적으로
Figure pat00001
와 같거나 크다. 여기서, 전체 정보는 오류 검출 부호화 및 오류 정정 부호화 중 적어도 하나를 거쳐 생성된 부호어일 수도 있고, 오류 정정 부호화를 하지 않은 메시지 정보일 수도 있다. 하지만 기본적으로는 CRC(Cyclic Redundancy Check) 부호와 같은 오류 검출 부호화를 거친 부호어를 사용한다. 예를 들어, 전체 전송하고자 하는 정보가 150비트이고, 차수가 4인 트렐리스 맵을 이용하여 한 번의 상태 천이로 2비트를 매핑한다면, 시간 상으로 최소 75개의 OFDM 심볼이 하나의 자원 슬롯을 구성한다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 트렐리스 변조 경로 매핑의 일 예를 도시한 도면이다.
각 송신기는 사전에 설계된 트렐리스 맵, 메모리를 이용하여 추출한 트렐리스 맵, 및 송신기에서 주어진 트렐리스 맵 중 하나를 바탕으로 자원 슬롯 NS x NT 상에 신호를 생성한다. 이 때, 각 송신기는 도 5와 같이 각 OFDM 심볼 당 하나의 부반송파에 신호를 실어 전송하며, 이를 “단일-톤(single-tone) 신호 생성”이라고 한다. 단일-톤 신호 생성은 여러 가지 측면에서 장점을 갖는다. 먼저, 여러 전송 전력을 하나의 부반송파에 집중함으로써, 전력 이득을 얻을 수 있다. 또한 최대-평균 전력비(peak-to-average power ratio, PAPR)를 낮추어 송신기가 전력 증폭기의 선형 증폭 영역(dynamic range)을 충분히 활용할 수 있다. 이러한 장점은 특히 이동 통신 시스템의 상향링크와 같이 전력, 계산 능력 등이 제한된 이동 단말이 다중-접속 신호를 생성하는 상황에서 큰 장점으로 작용할 수 있다.
송신기 Xi가 NS x NT 크기의 자원 슬롯 상에 신호를 실을 때, t번째 OFDM 심볼에서 신호를 싣는 부반송파의 위치를 “fi(t)”라고 한다. 따라서 송신기 Xi는 (fi(1), 1), (fi(2), 2), ... , (fi(NT), NT)와 같이 총 NT 개의 자원 요소 위치에 신호를 싣는다. 이처럼 신호가 실린 자원 요소들은 도 5와 같이 하나의 길을 구성하는 것처럼 보이기 때문에 이를 “트렐리스 변조 경로”라고 일컫는다.
송신기 Xi 가 트렐리스 맵과 전송하고자 하는 정보에 따라 트렐리스 변조 경로를 생성하는 절차는 다음과 같다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 2비트 정보에 따른 초기 참조 상태 결정의 예를 도시한 도면이다.
가장 먼저 송신기 Xi는 첫 번째 OFDM 심볼에서 신호를 실을 부반송파의 위치 fi(1)을 결정한다. 이처럼 첫 번째 OFDM 심볼 상에서 선택된 부반송파의 위치 fi(1)을 초기 참조 상태(initial reference state)라고 하는데, 이는 다양한 기준에 의해 결정될 수 있다.
가령, 초기 참조 상태는 전송하고자 하는 정보의 일부분에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 상태의 수 NS가 12인 경우, 초기 참조 상태는 1비트에서 3비트까지의 정보를 표현할 수 있다. 만약, 2비트의 정보를 초기 참조 상태로 표현하고자 한다면, 도 6과 같이 해당 2비트(예컨대, “00”비트(600), “01”비트(610), “11” 비트(620), “10” 비트(630) 등)에 따라 정해질 수 있는 초기 참조 상태의 영역을 결정할 수 있다. 각 비트값에 따른 초기 참조 상태의 영역은 반드시 물리적으로 인접할 필요는 없다. 이와 같이 초기 참조 상태의 영역이 정해지면 특정 기준에 따라 하나의 부반송파를 fi(1)로 선택한다. 반면에, 초기 참조 상태로 반드시 정보의 일부를 표현할 필요는 없다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 트렐리스 변조 경로 생성 과정의 예를 도시한 도면이다.
초기 참조 상태가 결정된 후, 송신기는 사전에 정해진 트렐리스 맵, 메모리를 이용하여 추출한 트렐리스 맵, 및 송신기에서 주어진 트렐리스 맵 중 하나를 바탕으로 두 번째 이후의 OFDM 심볼에서의 부반송파 위치 fi(2),…, fi(NT)를 결정한다. 트렐리스 맵의 각 상태가 차수 d = 2b를 갖는다면, fi(t)는 b 비트의 부분 정보와 이전 상태의 위치 fi(t-1)의 함수로 결정된다.
도 7의 (a)의 트렐리스 맵은 fi(t-1)로부터 천이할 수 있는 상태 천이 패턴을 가진다. 도 7의 (b)와 같이, 초기 2비트로 해당 영역 중 하나의 초기 참조 상태를 결정하고, 도 7의 (c)에서와 같이, 2비트씩을 상태 천이한다.상기와 같이 신호를 실을 자원 요소의 집합인 (fi(1), 1), (fi(2), 2), ... , (fi(NT), NT)를 결정하면, 해당 위치에 실제 물리적인 신호를 담는다. 이 때, 각 자원요소에 포함되는 물리적 신호의 값은 각 자원 요소마다 동일할 수도 있고, 특정 규칙에 따라 달라질 수도 있다. 가령, 모든 자원 요소에 BPSK(Biphase Shift Keying) 신호 중 하나를 실을 수 있으며, 혹은 두 BPSK 신호를 번갈아 가며 실을 수도 있다.
전체 전송하고자 하는 비트의 크기를 “B”라고 하고, binit 을 초기 참조 상태로 표현한 비트의 크기라고 하면, 남은 btrans(btrans = B - binit)은 상태 천이로써 매핑된다. 트렐리스 맵의 차수가 d이고, 상태 천이를 b=log2d 비트를 나타낸다면, 자원 슬롯의 시간 상 크기 NT는
Figure pat00002
로 결정될 수 있다. 즉 NT는
Figure pat00003
로 결정된다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 트렐리스 변조 다중-접속 송신 환경을 도시한 도면이다.
도 8에서 주파수 축의 부반송파의 수 NF은 각 송신기(제1 송신기(810), 제2 송신기(820), 제3 송신기(830))의 자원 슬롯의 모든 심볼들은 주파수 측면에서 동일 채널을 겪도록 설계된다. 또한 시간 축에서 연속되는 심볼이 겪는 채널은 매우 느리게 변화하도록 설계된다.
각 송신기의 트렐리스 변조 경로들은 도 8와 같이 동일한 자원 슬롯을 통해 전송될 수 있다. 예컨대, 두 송신기 Xi와 Xj가 생성한 (t, fi(t))와 (t, fj(t))가 동일하다면, 해당 자원 요소에는 두 송신기의 신호가 중첩된다. 즉, 본 발명은 도 8의 840에서 3, 4, 7, 12 슬롯에서와 같이, 둘 이상 송신기의 신호가 동일 채널 자원 공간을 이용하여 부분적으로 중첩되어 전송될 수 있다. 도 8의 840에서 12 슬롯에서는 제1 송신기(820), 제2 송신기(830), 제3 송신기(840) 모두 동일한 슬롯을 이용하여 중첩되어 전송됨을 나타낸다.
동일한 자원 슬롯을 이용하여 다중-접속 신호를 전송하는 송신기의 수가 많을수록 이러한 중첩 현상은 더 많이 발생한다. 본 발명에서는 수신기에서는 이러한 중첩된 심볼에서 어떻게 송신기를 구분하느냐가 중요한 이슈가 되고, 본 발명의 제2 실시 예에서 상세히 설명하기로 한다.
이하에서는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 다중-접속 신호 복원 절차를 설명하기로 한다.
수신기는 하나 혹은 여러 자원 슬롯을 통해 전송된 다중-접속 신호를 수신한다. 개개의 자원 슬롯에는 하나 혹은 여러 송신기의 트렐리스 변조 경로가 매핑될 수 있으며, 수신기는 이 신호를 구별하기 위해 복원 과정을 수행한다. 하나 혹은 여러 송신기의 트렐리스 변조 경로가 매핑된 신호는 다수 개의 송신기가 동일 채널 자원 공간을 이용하여 신호를 전송하는 것이 허용된다.
트렐리스 변조 경로로 전송된 다중-접속 신호는 다음과 같은 두 가지 특징을 갖는다.
첫째, 송신기 Xi가 자원 슬롯에 실은 트렐리스 변조 경로의 모든 자원 요소 (fi(1), 1), (fi(2), 2), ... , (fi(NT), NT)는 매우 유사한 채널 링크 환경을 겪는다. 특히 인접한 자원 요소 (fi(t), t), (fi(t+1), t+1)가 겪는 채널 링크 환경은 거의 동일하다.
둘째, 각 상태 천이 패턴은 이전 상태의 위치(즉, 이전 심볼)와 해당 천이 패턴에 매핑된 정보(즉, 정보 비트)에 의해서 결정될 수 있다. 이는 곧 각 송신기가 전송한 트렐리스 변조 경로 (fi(1), 1), (fi(2), 2), ... , (fi(NT), NT)가 마르코프(Markov) 과정임을 의미한다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 트렐리스 변조 경로 복원 과정의 일 예를 도시한 도면이다.
본 발명은 본 발명의 제1 실시 예에서 기술한 바와 같은 트렐리스 변조 경로의 특징을 바탕으로, 복원 과정을 수행한다. 수신기는 도 9와 같이, 하나 혹은 여러 송신기가 생성한 트렐리스 변조 경로를 검출하고, 각 송신기의 신호를 서로 구분하기 위해 인접한 두 OFDM 심볼 상의 각 부반송파가 구성하는 상태 사이의 천이 패턴을 검출한다. 각 송신기가 생성한 트렐리스 변조 경로는 마르코프 과정이므로, 상태 천이 검출 과정은 각 심볼 사이마다(symbol-by-symbol) 독립적으로 수행된다. 또한, 각 송신기가 생성한 트렐리스 변조 경로는 마르코프 과정이므로, 상태 천이는 앞선 심볼(예컨대, 910)과 정보 비트(예컨대, 920)에 의해서 결정된다.
수신기는 본 발명의 제2 실시 예의 제1 서브 실시 예에서 두 OFDM 심볼 사이의 상태 천이 패턴을 검출하기 위해 메시지 교환(message passing) 기법을 이용한다. 도 8와 같이 송신기 Xi가 생성한 트렐리스 변조 경로의 자원 요소들은 매우 유사한 채널 링크 환경을 겪는다는 점은 앞에서 전술한 바 있다. 본 발명의 제2 실시 예에서는 이러한 점을 이용하여 여러 송신기의 신호가 중첩되거나, 혹은 중첩된 신호가 분리되는 것을 메시지 교환 방법을 통해 검출할 수 있다.
본 발명은 t번째 OFDM 심볼과 t+1번째 OFDM 심볼 사이의 상태 천이 패턴을 검출하기 위해서, 다음과 같은 메시지 교환을 수행한다.
도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 상태의 만족 패턴 검사 과정의 일 예를 도시한 도면이다.
먼저, 각 사전 상태는 상응하는 자원 요소에 해당하는 심볼값을 그대로 연결된 사후 상태로 전달한다. 각 사후 상태는 연결된 사전 상태로부터 전달된 메시지 값을 가지고 각 사후 상태에 대해 만족하는 패턴이 존재하는지 검사한다. 도 10과 같이 각 상태의 차수(degree)가 2인 경우, 총 4가지 패턴에 대한 검사를 수행한다.
첫 번째 가능 패턴의 경우(1000), 사후 상태(1040)를 근거로 “
Figure pat00004
”를 만족할 경우, 천이된 심볼이 없는 것으로 판단한다.
두 번째 가능 패턴의 경우(1010), 사후 상태(1040)를 근거로 “
Figure pat00005
”를 만족할 경우, 첫 번째 노드가 천이된 것으로 판단한다.
세 번째 가능 패턴의 경우(1020), 사후 상태(1040)를 근거로 “
Figure pat00006
”를 만족할 경우, 두 번째 노드가 천이된 것으로 판단한다.
네 번째 가능 패턴의 경우(1030), 사후 상태(1040)를 근거로 “
Figure pat00007
”를 만족할 경우, “두 심볼이 천이되었으며, 두 심볼이 중첩”된 것으로 판단한다. 두 심볼 천이 중첩이란, 두 개의 심볼이 중첩된 것을 의미한다. 여기서, “δ”는 문턱(threshold)값을 의미하고, 배경 잡음(background noise)의 전력에 따라 결정되는 값인데, 외부 밴드(신호 전송을 위해 사용되는 대역 바깥쪽의 미사용 영역 등)에서 측정된 열잡음(thermal noise)의 통계적 특성에 의해 결정될 수 있다.
패턴 검사 후, 만약 네 가지 패턴 중 하나라도 만족하는 패턴이 존재한다면, 각 사후 상태는 사전 상태에게 해당 패턴에 해당하는 값을 그대로 전송한다. 그러나 만약 네 가지 패턴 중 만족하는 패턴이 존재하지 않는다면, 사후 상태는 각 사전 상태마다 메시지를 생성하여 전달한다. 메시지를 전달받은 각 사전 상태는 사후 상태와 동일하게 만족하는 패턴 검사를 수행하여 사후 상태에 전달할 메시지를 결정한다. 만약 모든 사전 상태와 사후 상태가 만족하는 패턴을 찾은 경우에는, 해당 패턴들을 경로로 판단하고, 메시지 교환을 종료한다. 만약 정해진 회수의 메시지 교환을 수행하고 나서 모든 상태들이 만족 패턴을 찾지 못한 경우, 찾은 만족 패턴에 대한 경로만을 검출하고 메시지 교환을 종료한다.
도 11 내지 도 16은 메시지 교환 알고리즘의 동작의 일 예를 나타낸다.
도 11의 경우, 각 사전 상태는 첫 번째 반복 복호의 사전 상태 메시지를 각 사후 상태로 전송한다. 여기서 참조번호 1100은 경로가 없는 경우, 사후 상태가 두 번째 상태를 만족하는 경우를 나타낸다.
도 12의 경우, 각 사후 상태는 첫 번째 반복 복호의 사후 상태 메시지를 각 사전 상태로 전송한다. 여기서 참조번호 1200은 두 개의 심볼이 중첩되었을 경우, 두 번째 상태를 만족하는 경우를 나타낸다.
도 13의 경우, 각 사전 상태는 두 번째 반복 복호의 사전 상태 메시지를 각 사후 상태로 전송한다. 여기서 참조번호 1300은 단일 경로로 첫 번째 상태를 만족하는 경우를 나타내고, 참조번호 1100은 경로가 없는 경우, 사후 상태가 두 번째 상태를 만족하는 경우를 나타내고, 참조번호 1312는 두 개의 심볼이 중첩되었을 때 세 번째 상태를 만족하는 경우를 나타낸다.
도 14의 경우, 각 사후 상태는 두 번째 반복 복호의 사후 상태 메시지를 각 사전 상태로 전송한다. 참조번호 1400은 경로가 없을 경우 첫 번째 상태를 만족하는 경우를 나타낸다. 참조번호 1420은 단일 경로일 경우 네 번째 상태를 만족하는 경우를 나타낸다.
도 15의 경우, 각 사전 상태는 세 번째 반복 복호의 사전 상태 메시지를 각 사후 상태로 전송한다.
도 16의 경우, 각 사후 상태는 세 번째 반복 복호의 사후 상태 메시지를 각 사전 상태로 전송한다. 전술한 바와 같이, 메시지 교환을 통해 각 심볼 사이의 상태 천이 패턴을 검출하면, 독립적으로 얻어진 상태 천이 결과를 연결하는 경로 결합(path linking) 과정을 수행한다. 얻어진 모든 잠재적인 연결에 대해 CRC 검사를 수행한다.
도 17은 본 발명의 제2 실시 예의 제1 서브 실시 예에 따라 복원 경로를 연결하는 경로 연결 과정의 일 예를 도시한 도면이다.
도 17의 (b)와 같이, 각 심볼 사이에서 얻어진 상태 천이는 참조번호 1700과 1710과 같이, 이전 심볼 사이에서 얻어진 상태 천이를 참고하여 연결된다. 경로 결합 결과는 도 17의 (b)에 도시된다.
도 18은 본 발명의 제2 실시 예의 제1 서브 실시 예에 따라 복원 시 패턴이 유실된 경우, 복원하는 방법을 도시한 도면이다.
중간에 상태 천이 결과를 얻지 못한 심볼은 소실(erasure)로 처리하며, RS(Reed Solomon) 부호와 같은 오류 정정 부호의 복호 과정으로 복원할 수 있다. 혹은 도 18과 같이 트렐리스 맵의 구성을 참고하여 소실된 경로를 임의로 복원할 수 있다. 즉, 도 18의 (a)의 경우와 같이, 패턴이 유실될 경우, 도 18의 (b)와 같이, 트렐리스 맵의 구성을 참고하여 경로를 비교하여, 도 18의 (c)와 같이, 소실된 경로를 임의로 복원할 수 있다.
본 발명의 제2 실시 예의 제1 서브 실시 예에서 제안된 메시지 교환 기법에 따른 천이 패턴 검출과 경로 결합을 이용하여 얻어진 모든 트렐리스 변조 경로를 각각 비트 스트림(bit stream)으로 변환한다. 이렇게 얻어진 각 비트 스트림에 대해서 CRC(Cyclic Redundancy Check) 오류 검출 검사를 수행하여 경로의 적합성(validity)을 검사한다. 즉, CRC 부호 검사를 통해 전체 얻어진 경로에 대한 모든 비트 스트림 중에서 유효한 부호어를 얻는다.
도 19는 중첩 후 분리에 따른 결과를 도시한 도면이다.
참조번호 1800과 같이, 단순 메시지 교환 방법을 사용함으로써, 중첩 후 분리에 따른 잠재적으로 경로가 증가함에 따라 수신기의 복호 복잡도 측면에서 치명적인 문제점을 유발한다. 또한 동일 자원 슬롯에 신호를 생성하는 송신기의 수가 많으면 많을수록 CRC 검사를 수행해야 할 잠재적인 경로의 수는 기하급수적으로 증가한다. 이에 따라 수신기의 복호 복잡도는 크게 증가한다. 예를 들어, 4개의 단말이 150 비트의 메시지를 중첩하여 전송하는 경우, 잠재적인 부호어는 약 30,780개 정도 된다.
또한, 단순 메시지 교환 방법을 사용함으로써, 복합 경로가 순환고리를 구성할 경우, 동일 메시지가 반복적으로 순환하여 복호 결과를 알 수 없다.
한편, 둘 이상의 신호가 중첩이 된 후 분리가 되면, 수신기는 각 신호를 구분할 수 없어 모든 가능한 경우를 고려하여 경로를 생성한다.
따라서 참조번호 1800과 같이, 중첩 후 분리가 발생할 때마다 잠재적인 경로의 수는 매번 2배 이상으로 증가한다.
도 20 및 도 21은 본 발명의 제2 실시 예의 제2 서브 실시 예에 따른 중첩에 따른 상태 공간 확장(state space expansion)의 일 예를 도시한 도면이다.
단순 메시지 교환 방법을 사용함에 따라 중첩 후 분리에 따라 경로가 증가한다는 문제점을 해결하기 위해 심볼 간 메시지 교환 과정마다 중첩에 따라 상태 공간을 확장하는 것을 고려한다.
도 20의 (a)와 같이, 수신기가 심볼 i와 심볼 i+1 사이의 복호에서 중첩 경로를 확인한 경우, 중첩되는 신호 개개의 값과 중첩이 되는 위치를 파악 가능하다. 수신기는 도 20의 (b)와 같이, 이러한 중첩 경로 정보를 심볼 i+1과 심볼 i+2 사이의 메시지 교환 과정을 수행할 때, 상태 공간 확장 기법을 활용한다. 상태 공간 확장 기법을 이용함으로써, 트렐리스 맵을 재구성하게 된다.
심볼 i에서 심볼 i+1로 메시지 전송 시 심볼 i+1에서 중첩이 발생하였으므로, 심볼 i+1에서 심볼 i+2로 메시지 전송 시, 참조번호 1910과 같이, 중첩된 심볼의 수 만큼, 예컨대, 심볼 a와 심볼 b로 상태 분할한다. 상태 공간 확장은 도 21의 참조번호 2000과 같이, 중첩되는 심볼을 분리함으로써 각 경로를 서로 구분하여 복호 복잡도를 낮춘다. 즉, 도 19의 참조번호 1800에 비해, 도 21의 참조번호 2000은 중첩되는 심볼을 분리하고, 상태 공간을 확장함으로써, 복호 복잡도를 낮추고, 각 신호를 명확하게 구분할 수 있다.
도 22 및 도 23은 본 발명의 제2 실시 예의 제3 서브 실시 예에 따라 역방향 사전 복호(backward pre-decoding) 방법을 도시한 도면이다.
상태공간 확장은 이전 심볼 사이의 메시지 교환이 이루어졌을 때 가능하기 때문에 첫 번째 심볼과 두 번째 심볼 사이의 메시지 교환 과정에서는 적용 불가능하다. 즉, 첫 번째 심볼과 두 번째 심볼 사이에서 경로 중첩이 발생한 경우에는 복호 성능이 낮아지고 복잡도가 증가할 수 있다. 이에 첫 번째 심볼에서부터 상태 공간 확장이 이루어지도록 역방향 사전 복호를 수행한다.
먼저 도 22와 같이, 수신한 자원 격자를 시간 축에서 반전시킨 뒤, 기존 자원 격자와 결합한 뒤(즉, 역방향으로 복사 후 결합시킨 뒤), 반전시킨 자원 격자에서부터 메시지 교환 과정을 수행한다. 역방향으로 구성된 트렐리스 맵을 이용하여 복호를 수행하면, 도 23와 같이, 실제로 첫 번째 심볼의 복호를 수행할 때는 충분한 상태 공간 확장이 이루어진다. 이 때, 역방향으로 반전시키는 자원 격자의 크기는 자원 격자 전체 혹은 일부가 될 수 있다.
도 24 내지 도 26은 본 발명의 제2 실시 예의 제4 서브 실시 예에 따라 순차적 간섭 제거 방법을 도시한 도면이다.
도 24를 참조하면, 수신기가 하나의 자원 슬롯에 생성된 여러 신호 중 일부만을 검출해낸 경우, 이를 제거함으로써 최초 수신 신호 보다 중첩 경로가 감소함으로써 정보 검출 성능을 높일 수 있다. 이러한 방법을 일반적인 용어로 “순차적 간섭 제거(successive interference cancellation, SIC)”라고 한다.
또한 도 25를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 복호 방법은 메시지 교환 과정 중에 문턱값에 의해 복호 결과가 달라질 수 있다. 문턱값은 잡음의 전력 평균의 배수로 결정된다. 따라서 한번의 복호 수행 후 아무런 경로를 검출하지 못한 경우에는, 문턱값을 상향 조정하여 다시 복호를 수행할 수도 있다.
도 26을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 복호 방법은 상태 공간 확장 방법을 통해 검출된 톤의 중첩 여부를 파악할 수 있다.
단일 톤(중첩되지 않은 톤)의 경우는 채널 이득값을 바로 획득할 수 있다. 그러나 참조번호 : 2500, 2520, 2510과 같이, 중첩 톤의 경우 중첩 톤의 인접 톤(앞의 톤, 뒤의 톤)에서 얻어진 채널 이득값들로부터 가중치 합(weighted-sum) 평균함으로써 채널 이득값을 획득할 수 있다.
도 27은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 다중-접속 신호 생성 방법을 도시한 흐름도이다.
송신기는 2600 단계에서 현재 심볼이 i=0인 첫 번째 OFDM 심볼임을 확인한다. 2602 단계에서 첫 번째 OFDM 심볼에서 초기 참조 톤 위치를 결정한다. 본 발명에서는 맨 앞의 2 비트의 정보를 이용하여 초기 참조 톤 위치로 결정할 수 있다. 본 발명에서는 전체 전송하고자 하는 비트의 크기를 B라고 하고, 정보의 일부 binit를 이용하여 초기 참조 톤 위치로 결정할 수 있다. 본 발명에서 초기 참조 톤 위치는 중첩회피를 위해서 다른 단말의 신호 수신 후 결정할 수 있고, 임의로 결정할 수 있다.
이후, 송신기는 2604 단계에서 결정된 위치에 신호를 생성한다.
i=0일 경우의 신호 생성이 완료되면, 송신기는 다음 심볼인 i+1에서 톤 위치를 결정하기 위해, 2606 단계에서 현재 심볼이 i+1인 두 번째 OFDM 심볼임을 확인한다. 먼저, 송신기는 2608 단계에서 i 번째 심볼에서의 톤 위치를 결정한다. 톤 위치는 이전 심볼인 i-1번째 톤의 위치와 정보의 일부 b 비트를 근거하여 결정한다. 천이 가능한 패턴은 사전 구성된 트렐리스 맵을 참조한다. 이후, 송신기는 2610 단계에서 결정된 위치에 신호를 생성한다. 송신기는 2612 단계에서 i 가 NT인가를 판단한다.
만약, i 가 NT인 경우, 송신기는 동작을 종료하고, i 가 NT가 아닌 경우, 송신기는 2606 단계로 귀환하여 i 가 NT가 될 때까지 2606 단계 내지 2612 단계를 반복 수행한다.
도 28은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 다중-접속 신호 복원 방법을 도시한 흐름도이다.
먼저 수신기는 송신기로부터 신호를 수신하면, 2700 단계에서 현재 심볼이 i=0인 첫 번째 OFDM 심볼임을 확인한다. 수신기는 2702 단계에서 본 발명의 제2 실시 예의 제1 서브 실시 예에서 제안한 바와 같이, i 번째 심볼과 i+1 번째 심볼 사이의 메시지 교환 과정을 수행한다. 수신기는 2704 단계에서 i 가 NT-1인가를 판단한다. i 가 NT-1이 아닌 경우, 수신기는 2702 단계로 귀환한다. 그러나 i 가 NT-1인 경우, 수신기는 2706 단계에서 상기와 같은 메시지 교환 과정에 따른 천이 패턴을 검출하고, 경로를 결합한다. 그리고, 수신기는 2708 단계에서 검출된 모든 트렐리스 변조 경로를 각각 비트 스트림으로 변환한다. 수신기는 2710 단계에서 변환된 각 비트 스트림에 대해서 CRC 오류 검출 검사를 수행하여 경로의 적합성(validity)을 검사한다. 즉, CRC 부호 검사를 통해 전체 얻어진 경로에 대한 모든 비트 스트림 중에서 유효한 부호어를 얻는다.
도 29는 본 발명의 제2 실시 예의 제1 서브 실시 예에 따른 메시지 교환 방법을 이용한 복호 방법을 도시한 흐름도이다.
t번째 OFDM 심볼과 t+1 번째 OFDM 심볼 사이의 상태 천이 패턴을 검출하기 위해서 아래와 같은 메시지 교환 과정을 수행한다
먼저, 송신기는 2800 단계에서 반복 복호 회수를 0(l=0)으로 설정하고, 2802 단계에서 사전 상태에서, 상기 사전 상태에 상응하는 자원 요소에 해당하는 심볼값이 그대로 연결된 사후 상태로 메시지를 전송한다. 이후, 송신기는 2804 단계에서 각 사후 상태에 대해서 만족 패턴을 검사하고, 2806 단계에서 만족 패턴 검사에 따라서 메시지를 생성한다. 송신기는 2808 단계에서 사후 상태에서 사전 상태로 생성된 메시지를 전송한다. 송신기는 2810 단계에서 각 사전 상태에 대해서 만족 패턴 검사를 수행한다. 송신기는 모든 사전/사후 상태에 대해 만족 패턴이 존재하는가를 판단한다. 만약 만족 패턴이 존재할 경우, 송신기는 종료 처리하고, 만족 패턴이 존재하지 않을 경우, 송신기는 2814 단계에서 반복 복호 회수는 최대(l=Lmax )로 설정되어 있는가를 판단한다. 만약, 반복 복호 회수가 최대일 경우, 송신기는 종료 처리하고, 반복 복호 회수가 최대가 아닐 경우, 반복 복호 회수를 l=L+1로 설정하고, 2802 단계로 진행한다.
도 30은 본 발명의 제2 실시 예의 제4 서브 실시 예에 따라 순차적 간섭 제거 방법을 도시한 흐름도이다.
먼저, 수신기는 2900 단계에서 TMMA(Trellis Modulation Multiple Access) 복호를 수행하고, 2902 단계에서 최대 반복 복호인가를 판단한다. 만약, 최대 반복 복호인 경우, 수신기는 종료 처리하고, 최대 반복 복호가 아닌 경우, 수신기는 2904 단계에서 복원할 정보가 존재하는가를 판단한다. 만약 복원할 정보가 존재하지 않으면, 수신기는 2906 단계로 진행하여 문턱값을 상향 조정한다.
반면에, 복원할 정보가 존재할 경우, 수신기는 2908 단계에서 본 발명의 제2 실시 예의 제4 서브 실시 예에 따라 순차적 간섭 제거 동작을 수행하고, 순차적 간섭 제거 동작 완료 후, 2910 단계에서 잔여 전력이 존재하는가를 판단한다. 만약 간섭을 제거하고, 잔여 전력이 존재할 경우, 수신기는 2912 단계로 진행하여 문턱값을 초기화하고, 잔여 전력이 존재하지 않을 경우, 수신기는 종료 처리한다.
도 31은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 다중-접속 신호 생성 장치를 나타낸 블록 구성도이다.
다중-접속 신호 생성 장치(3000)는 트렐리스 맵 생성부(3010), 초기 참조 위치 결정부(3012), 상태 천이 패턴 결정부(3014), 부호화부(3016), 제어부(3018)를 포함한다.
트렐리스 맵 생성부(3010)는 각 송신기의 다중 접속 신호를 전송할 트렐리스 맵을 구성하고, 상기 구성된 트렐리스 맵을 기반으로 하여 자원 슬롯
Figure pat00008
상에 신호를 생성한다.
초기 참조 위치 결정부(3012)는 맨 앞의 2 비트의 정보를 이용하여 초기 참조 톤 위치를 결정한다.
상태 천이 패턴 결정부(3014)는 이전 심볼의 위치와 해당 천이 패턴에 매핑된 정보 비트에 의해서 상태 천이 패턴을 결정한다.
부호화부(3016)는 제어부(3018)와 상태 천이 패턴 결정부(3014)에 의해서 결정된 상태 천이 패턴에 근거하여 매핑된 OFDM 심볼들을 부호화한다.
제어부(3018)는 상태 천이 패턴 결정부(3014)에서 결정된 상태 천이 패턴으로 부호화될 수 있도록 제어한다.
도 32는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 다중-접속 신호 복원 장치를 나타낸 블록 구성도이다.
도 32의 다중-접속 복원 장치는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 제1 서브 실시 예 내지 제4 서브 실시 예가 모두 적용 가능하다.
다중-접속 신호 복원 장치(3100)는 수신 및 복조부(3110), 상태 천이 패턴 추정부(3112), 복호화부(3114), 제어부(3116)를 포함한다.
수신 및 복조부(3110)는 신호를 수신하여 복조한다. 복조된 신호는 상태 천이 패턴 추정부(3112)로 전달된다.
상태 천이 패턴 추정부(3112)는 복조된 신호로부터 이전 심볼의 위치와 해당 천이 패턴에 매핑된 정보 비트에 의해서 상태 천이 패턴을 추정한다.
복호화부(3114)는 상기 상태 천이 패턴 추정부(3112)에 의해서 추정된 상태 천이 패턴을 근거로, 다중-접속 신호 생성 장치에서 생성된 다중-접속 신호를 복원한다.
제어부(3116)는 상기 상태 천이 패턴 추정부(3112) 및 상기 복호화부(3114)의 동작을 제어하여 다중-접속 신호 생성 장치에서 생성된 다중-접속 신호를 복원하도록 한다.
본 발명은 3GPP LTE의 물리 상향링크 공유 채널을 기반으로 하고, 네트워크 환경의 일 예는 다음과 같다.
네트워크 크기: 네트워크 크기는 500m 반경을 갖는 원형 셀을 포함한다.
수신기: 수신기는 원점 위치의 단일 기지국을 포함한다.
송신기: 송신기는 원형 셀 내에 균일하게 분포한 N개의 송신 단말을 포함하고, N개의 단말은 주어진 통신 자원을 이용한다. 또한 송신기는 150비트(16비트 CRC 포함) 정보를 기지국에 전송하는 송신 단말을 포함한다.
채널 모델: ITU-R P.1411-1 경로 손실 모델에 적용된다.
종래 기술은 3GPP LTE 의 상향링크 자원을 주파수 분할로 사용하는 환경이다. 각 송신 단말은 하나의 자원 블록(13 OFDM 심볼, 12 부반송파)을 이용하여 다중-접속 신호를 전송한다. 송신 단말은 150 비트 길이의 메시지를 1/2 컨볼루셔널 부호화, QPSK 변조하여 150개의 심볼로 만들어 150개의 자원 요소에 매핑한다. 남은 6개의 자원 요소 중 4개는 채널 예측을 위한 파일럿(pilot) 전송을 위해 사용되며, 2개의 자원 요소는 충돌 감지를 위한 널(null) 심볼 용도로 사용된다. 기지국은 둘 이상의 신호가 중첩되었을 때 이를 구분하여 복원하기 위해 순차적 간섭 제어(SIC)를 이용한다.
본 발명은 모든 송신 단말이 75 OFDM 심볼, 12 부반송파로 구성된 자원 슬롯에 신호를 전송하는 것을 고려한다. 따라서 본 발명에서의 각 송신기는 종래 기술의 송신기에 비해 약 5.4배 정도 큰 자원 공간을 이용한다. 이러한 차이를 보완하고 공평한 비교를 하기 위해 종래 기술에서는 자원 블록을 5개, 6개를 사용하는 환경을 고려한다.(후술될 도 34의 그래프에서 자원 블록이 5개, 6개인 경우는 종래 기술에 해당됨)
도 33은 본 발명의 제1 실시 예에 따라서 단일 자원 블록을 이용했을 경우, 단말의 수에 따른 성능도를 나타낸다.
먼저, 하나의 자원 블록에 단말이 1개 내지 4개가 중첩하여 신호를 전송하는 경우의 성능도를 나타낸다.
이 결과를 바탕으로 도 34와과 같이, 본 발명과 종래 기술의 성능을 비교할 수 있다.
도 34는 본 발명과 종래기술의 차이점을 도시한 그래프이다.
도 34는 자원 블록이 각각 5개와 6개일 때, 각 단말이 각 자원 블록이 최대한 덜 혼잡하도록 자원 블록을 선택한 경우의 성능(종래 기술)과, 본 발명에서 제안된 방법의 성능을 비교한 결과이다.
도 34를 참조하면, 종래 기술에 비해, 본 발명이 훨씬 우수한 다중-접속 성능을 가짐을 나타낸다. 본 발명을 적용하면, 단말의 개수가 13개까지는 miss rate가 종래 기술에 비해 현저하게 낮음을 알 수 있다.
상기 실시예들이 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어 또는 마이크로 코드, 프로그램 코드 또는 코드 세그먼트들로 구현될 때, 이들은 스토리지 컴포넌트와 같은, 기계-판독가능 매체(machine-readable medium)에 저장될 수 있다. 코드 세그먼트는 프로시저, 함수(function), 서브 프로그램, 프로그램, 루틴, 서브루틴, 모듈, 소프트웨어 패키지, 클래스, 또는 명령들, 데이터 구조들, 또는 프로그램 기술문들의 임의의 조합을 나타낼 수 있다. 코드 세그먼트는 정보, 데이터, 인수들, 파라미터들, 또는 메모리 내용들을 전달 및/또는 수신함으로써 다른 코드 세그먼트 또는 하드웨어 회로에 커플링될 수 있다. 정보, 인수들, 파라미터들, 데이터 등은 메모리 공유, 메시지 전달, 토큰 전달, 네트워크 전송 등을 포함하는 임의의 적절한 수단을 이용하여 전달될 수 있다.
소프트웨어 구현을 위해, 여기에 기재된 기술들은 여기에 기재된 기능들을 수행하는 모듈들(예컨대, 절차들, 함수들 등)로써 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드들은 메모리 유닛들에 저장되고 처리기들에 의해 실행될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 처리기 내부에서 또는 상기 처리기 외부에서 구현될 수 있으며, 이 경우 당해 기술분야에 공지된 바와 같은 다양한 수단을 통해 상기 처리기에 통신 가능하게 접속될 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (28)

  1. 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 생성 방법에 있어서,
    적어도 둘 이상의 송신기가 전송할 데이터를 트렐리스 변조 방식을 이용하여 동일한 자원 슬롯에 매핑하는 과정; 및
    상기 매핑된 데이터를 수신기로 전송하는 과정을 포함하고,
    상기 적어도 둘 이상의 송신기가 전송할 데이터는, 상기 동일한 자원 슬롯에서 중첩됨을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 생성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 동일한 자원 슬롯에 매핑하는 과정은,
    상기 자원 슬롯을 구성하는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼들간 상태 천이를 통해 상기 적어도 둘 이상의 송신기가 전송할 데이터를 상기 동일한 자원 슬롯에 매핑하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 생성 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 각 송신기는 각 OFDM 심볼 당 하나의 부반송파에 전송할 데이터를 실어 전송함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 생성 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 자원 슬롯을 구성하는 첫 번째 OFDM 심볼과 두 번째 OFDM 심볼간 상태 천이로 전송할 비트 값에 따라서 초기 참조 상태 영역을 결정하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 생성 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    트렐리스 맵에 대응하는 상태 천이 패턴을 결정하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 생성 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 상태 천이 패턴을 결정하는 과정은,
    상기 자원 슬롯을 구성하는 OFDM 심볼들 중 첫 번째 OFDM 심볼에서 제1 위치를 결정하는 과정; 및
    상기 자원 슬롯을 구성하는 첫 번째 OFDM 심볼과 두 번째 OFDM 심볼간 상태 천이로 전송할 비트 값에 따라서 두 번째 OFDM 심볼에서의 제2 위치를 결정하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 생성 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 각 송신기의 자원 슬롯의 모든 심볼들은 주파수축에서 동일 채널을 겪고, 시간축에서 연속되는 심볼이 겪는 채널은 느리게 변화함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 생성 방법.
  8. 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 생성 장치에 있어서,
    적어도 둘 이상의 송신기가 전송할 데이터를 트렐리스 변조 방식을 이용하여 동일한 자원 슬롯에 매핑하는 제어부; 및
    상기 매핑된 데이터를 수신기로 전송하는 전송부를 포함하고,
    상기 적어도 둘 이상의 송신기가 전송할 데이터는, 상기 동일한 자원 슬롯에서 중첩됨을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 생성 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 자원 슬롯을 구성하는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼들간 상태 천이를 통해 상기 적어도 둘 이상의 송신기가 전송할 데이터를 상기 동일한 자원 슬롯에 매핑함을 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 생성 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 각 송신기는 각 OFDM 심볼 당 하나의 부반송파에 전송할 데이터를 실어 전송함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 생성 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 자원 슬롯을 구성하는 첫 번째 OFDM 심볼과 두 번째 OFDM 심볼간 상태 천이로 전송할 비트 값에 따라서 초기 참조 상태 영역을 결정함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 생성 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    트렐리스 맵에 대응하는 상태 천이 패턴을 결정함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 생성 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 상태 천이 패턴을 결정시, 상기 자원 슬롯을 구성하는 OFDM 심볼들 중 첫 번째 OFDM 심볼에서 제1 위치를 결정하고, 첫 번째 OFDM 심볼과 두 번째 OFDM 심볼간 상태 천이로 전송할 비트 값에 따라서 두 번째 OFDM 심볼에서의 제2 위치를 결정함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 생성 장치.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 각 송신기의 자원 슬롯의 모든 심볼들은 주파수축에서 동일 채널을 겪고, 시간축에서 연속되는 심볼이 겪는 채널은 느리게 변화함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 생성 장치.
  15. 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 복원 방법에 있어서,
    송신기로부터 전송된 신호를 복조하는 과정;
    심볼 단위의 메시지 교환을 통해 상태 천이 패턴을 검출하는 과정; 및
    상기 상태 천이 패턴을 근거로, 상기 다중-접속 신호를 복원하는 과정을 포함하고,
    상기 복원된 다중-접속 신호는, 적어도 둘 이상의 송신기가 전송한 데이터가 동일한 자원 슬롯에서 중첩된 것임을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 복원 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 검출된 각 심볼의 상태 천이 패턴의 경로를 연결하는 과정;
    상기 경로를 비트 스트림으로 변환하는 과정;
    상기 각 비트 스트림에 대해서 CRC 검사를 통해 유효 정보를 판별하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 복원 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 중첩된 심볼을 분리하여 상태 공간을 확장하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 복원 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    역방향 사전 복호를 통해 상태 공간을 미리 확장하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 복원 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 동일한 자원 슬롯에서 생성된 여러 신호 중 일부 신호를 검출한 경우, 상기 일부 신호를 제거하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 복원 방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 복원하는 과정은,
    복호를 수행하는 과정; 및
    상기 복호 수행 결과, 복원 정보가 존재하지 않을 경우, 문턱값을 상향 조정하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 복원 방법.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 각 송신기의 자원 슬롯의 모든 심볼들은 주파수축에서 동일 채널을 겪고, 시간축에서 연속되는 심볼이 겪는 채널은 느리게 변화함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 복원 방법.
  22. 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 복원 장치에 있어서,
    송신기로부터 전송된 신호를 복조하는 복조부;
    심볼 단위의 메시지 교환을 통해 상태 천이 패턴을 검출하는 상태 천이 패턴 추정부; 및
    상기 상태 천이 패턴을 근거로, 상기 다중-접속 신호를 복원하는 복호화부 포함하고,
    상기 복원된 다중-접속 신호는, 적어도 둘 이상의 송신기가 전송한 데이터가 동일한 자원 슬롯에서 중첩된 것임을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 복원 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 검출된 각 심볼의 상태 천이 패턴의 경로를 연결하고, 상기 경로를 비트 스트림으로 변환하고, 상기 각 비트 스트림에 대해서 CRC 검사를 통해 유효 정보를 판별하는 제어부를 더 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 복원 장치.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 중첩된 심볼을 분리하여 상태 공간을 확장함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 복원 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 제어부는,
    역방향 사전 복호를 통해 상태 공간을 미리 확장함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 복원 장치.
  26. 제22항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 동일한 자원 슬롯에서 생성된 여러 신호 중 일부 신호를 검출한 경우, 상기 일부 신호를 제거함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 복원 장치.
  27. 제22항에 있어서,
    상기 복호화부는,
    복호를 수행하고, 상기 복호 수행 결과, 복원 정보가 존재하지 않을 경우, 문턱값을 상향 조정함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 복원 장치.
  28. 제22항에 있어서,
    상기 각 송신기의 자원 슬롯의 모든 심볼들은 주파수축에서 동일 채널을 겪고, 시간축에서 연속되는 심볼이 겪는 채널은 느리게 변화함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 다중-접속 신호 복원 장치.
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