KR20150000093A

KR20150000093A - 주파수 분할 다중 접속을 위한 송신기 및 수신기

Info

Publication number: KR20150000093A
Application number: KR20130072039A
Authority: KR
Inventors: 최승남; 김일규
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2013-06-24
Filing date: 2013-06-24
Publication date: 2015-01-02
Also published as: KR101895997B1; US20140376465A1; US9237051B2

Abstract

본 발명에 따른 주파수 분할 다중 접속을 위한 송신기는 심볼 매퍼, 상기 심볼 매퍼로부터 심볼 매핑된 심볼들에 대하여 DFT 확산을 수행하는 제 1 DFT와 제 2 DFT, 상기 제 1 DFT와 상기 제 2 DFT에서 DFT 확산된 심볼들을 서브 캐리어 매핑하는 서브캐리어 매퍼를 포함하고, 전송되는 RB(Resource Block)들의 전체 크기가 상기 제 1 DFT에서 처리 가능한 경우, 상기 제 1 DFT에서 처리를 수행하고, 상기 RB들의 전체 크기가 상기 제 1 DFT에서 처리 불가능한 경우 상기 RB들 중 상기 제 1 DFT에서 처리 가능한 크기의 RB들은 상기 제 1 DFT에서 처리하며, 상기 제 1 DFT에서 처리하지 않는 나머지 RB들은 상기 제 2 DFT에서 처리하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 할당하는 주파수 자원 크기의 제약 사항을 극복하여 스케줄링의 복잡도를 낮추면서도, PAPR의 증가를 억제하여 단말의 전력 소모를 줄이는 효과를 얻을 수 있다.

Description

주파수 분할 다중 접속을 위한 송신기 및 수신기{Apparatuses for transmitting and receiving for frequency division multiple access}

본 발명은 주파수 분할 다중 접속(frequency division multiple access)을 위한 송수신 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 많은 사용자가 동시에 접속하여 서비스를 받는 통신 방식에서, 제한된 시스템 용량 내에서 사용자간의 간섭은 줄이고 최대한 많은 사용자들의 동시 접속이 가능하게 하는 주파수 분할 다중 접속을 위한 송수신 장치에 관한 것이다.

현재 이동통신 분야의 LTE(Long Term Evolution) 및 LTE-Advanced 시스템의 다중접속 방식(multiple access scheme)으로는 하향링크에는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식을 사용하고 상향링크에는 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 또는 DFT-s-OFDM(DFT spread OFDM) 방식을 사용하고 있다.

SC-FDMA는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기술에 추가로 DFT 확산 기술을 적용하여 단일 캐리어(Single Carrier) 특성을 얻는 방식이다. 일반적으로 OFDM은 출력신호의 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)이 커서 전력소모가 크다는 단점이 있다. 사용자 단말은 전력소모를 줄이기 위해서 PAPR이 낮은 다중접속 방식을 선호한다. SC-FDMA 방식은 OFDM 기술을 사용하지만 단일 캐리어 특성을 갖기 때문에 OFDMA 방식보다 PAPR이 낮다는 장점이 있다. 이 때문에 LTE 및 LTE-Advanced에서는 상향링크의 다중접속 방식으로 SC-FDMA를 채택하였다.

LTE에서는 DFT 기능을 구현하기 위한 하드웨어의 복잡도를 줄이기 위해서 DFT 연산이 가능한 DFT 크기의 제한을 두었다. 즉, DFT 크기가 2, 3 또는 5로만 인수분해가 가능한 경우에만 사용할 수 있도록 하였다. 그래서 기지국이 상향링크에 자원 할당하는 RB(Resource Block) 크기의 제약사항이 생겨서 기지국 스케줄링이 복잡해진다는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은, 제한된 시스템 용량 내에서 사용자간의 간섭은 줄이고 최대한 많은 사용자들의 동시 접속이 가능하게 하는 주파수 분할 다중 접속을 위한 송신기를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 제한된 시스템 용량 내에서 사용자간의 간섭은 줄이고 최대한 많은 사용자들의 동시 접속이 가능하게 하는 주파수 분할 다중 접속을 위한 수신기를 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은, 주파수 분할 다중 접속을 위한 송신기로서, 심볼 매퍼, 상기 심볼 매퍼로부터 심볼 매핑된 심볼들에 대하여 DFT 확산을 수행하는 제 1, 2 DFT 및 상기 제 1 DFT와 상기 제 2 DFT에서 DFT 확산된 심볼들을 서브 캐리어 매핑하는 서브캐리어 매퍼를 포함하고, 상기 송신기를 통해 전송되는 RB(Resource Block)들의 전체 크기가 상기 제 1 DFT에서 처리 가능한 경우, 상기 제 1 DFT에서 확산을 수행하고, 상기 RB들의 전체 크기가 상기 제 1 DFT에서 처리 불가능한 경우 상기 RB들 중 상기 제 1 DFT에서 처리 가능한 크기의 RB들은 상기 제 1 DFT에서 처리하며, 상기 제 1 DFT에서 처리하지 않는 나머지 RB들은 상기 제 2 DFT에서 처리하는 것을 특징으로 하는 주파수 분할 다중 접속을 위한 송신기를 제공한다.

여기에서, 상기 제 1 DFT는 적어도 둘 이상의 소수(prime number)로 인수 분해가 가능한 서브 캐리어 숫자를 가지는 RB들에 대하여 DFT 확산을 수행하도록 설계될 수 있다. 이때, 상기 적어도 둘 이상의 소수는 2, 3 및 5를 포함할 수 있다.

여기에서, 상기 제 2 DFT는 적어도 둘 이상의 소수(prime number)로 인수 분해가 가능한 서브 캐리어 숫자를 가지는 RB들에 대하여 DFT 확산을 수행하도록 설계될 수 있다. 이때, 상기 적어도 둘 이상의 소수는 2, 3 및 5를 포함할 수 있다.

여기에서, 상기 RB는 12개의 서브 캐리어들로 구성되며, 상기 송신기를 통해 전송되는 RB들의 전체 크기가 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 16, 18, 20, 24, 25, 27, 30, 32, 36, 40, 45, 48, 50 중 하나에 해당하는 경우, 상기 RB들은 모두 상기 제 1 DFT에서 처리될 수 있다.

여기에서, 상기 RB는 12개의 서브 캐리어들로 구성되며, 상기 송신기를 통해 전송되는 RB들의 전체 크기가 7, 11, 13, 14, 17, 19, 21, 22, 23, 26, 28, 29, 31, 33, 34, 35, 37, 38, 39, 41, 42, 43, 44, 46, 47, 49 중 하나에 해당하는 경우, 상기 RB들 중 상기 제 1 DFT에서 처리 가능한 최대 크기의 RB들은 상기 제 1 DFT에서 처리하며, 상기 제 1 DFT에서 처리하지 않는 나머지 RB들은 상기 제 2 DFT에서 처리될 수 있다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면은, 주파수 분할 다중 접속을 위한 송신기를 구비한 단말로서, 상기 송신기는 심볼 매퍼, 상기 심볼 매퍼로부터 심볼 매핑된 심볼들에 대하여 DFT 확산을 수행하는 제 1,2 DFT 및 상기 제 1 DFT와 상기 제 2 DFT에서 DFT 확산된 심볼들을 서브 캐리어 매핑하는 서브캐리어 매퍼를 포함하고, 상기 송신기를 통해 전송되는 RB들의 전체 크기가 상기 제 1 DFT에서 처리 가능한 경우, 상기 제 1 DFT에서 확산을 수행하고, 상기 RB들의 전체 크기가 상기 제 1 DFT에서 처리 불가능한 경우 상기 RB들 중 상기 제 1 DFT에서 처리 가능한 크기의 RB들은 상기 제 1 DFT에서 처리하며, 상기 제 1 DFT에서 처리하지 않는 나머지 RB들은 상기 제 2 DFT에서 처리하는 것을 특징으로 하는 단말을 제공한다.

여기에서, 상기 주파수 분할 다중 접속은 DFT-s-OFDM(DFT-spread-OFDM) 방식일 수 있다. 이때, 상기 주파수 분할 다중 접속은 3GPP LTE 또는 3GPP LTE-Advanced의 상향링크에 적용될 수 있다.

여기에서, 상기 제 1 DFT와 상기 제 2 DFT는 적어도 둘 이상의 소수(prime number)로 인수 분해가 가능한 서브 캐리어 숫자를 가지는 RB들에 대하여 DFT 확산을 수행하도록 설계될 수 있다. 이때, 상기 적어도 둘 이상의 소수는 2, 3 및 5를 포함할 수 있다.

상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은, 주파수 분할 다중 접속을 위한 수신기로서, DFT 확산된 심볼들을 서브 캐리어별로 디매핑하는 서브 캐리어 디매퍼, 상기 서브 캐리어 디매퍼로부터 DFT 확산된 심볼들을 수신하여 상기 DFT 확산된 심볼들에 대하여 IDFT 처리를 수행하는 제 1,2 IDFT 및 상기 제 1 IDFT와 상기 제 2 IDFT에서 IDFT 처리된 심볼들에 대하여 심볼 디매핑을 수행하는 심볼 디매퍼를 포함하고, 상기 수신기를 통해 수신되는 RB들의 전체 크기가 상기 제 1 IDFT에서 처리 가능한 경우, 상기 제 1 IDFT에서 IDFT 처리를 수행하고, 상기 RB들의 전체 크기가 상기 제 1 IDFT에서 처리 불가능한 경우 상기 RB들 중 상기 제 1 IDFT에서 처리 가능한 크기의 RB들은 상기 제 1 IDFT에서 처리하며, 상기 제 1 IDFT에서 처리하지 않는 나머지 RB들은 상기 제 2 IDFT에서 처리하는 것을 특징으로 하는 주파수 분할 다중 접속을 위한 수신기를 제공한다.

여기에서, 상기 제 1 IDFT는 적어도 둘 이상의 소수(prime number)로 인수 분해가 가능한 서브 캐리어 숫자를 가지는 RB들에 대하여 IDFT 처리를 수행하도록 설계될 수 있다. 이때, 상기 적어도 둘 이상의 소수는 2, 3 및 5를 포함할 수 있다.

여기에서, 상기 제 2 IDFT는 적어도 둘 이상의 소수(prime number)로 인수 분해가 가능한 서브 캐리어 숫자를 가지는 RB들에 대하여 IDFT 처리를 수행하도록 설계될 수 있다. 이때, 상기 적어도 둘 이상의 소수는 2, 3 및 5를 포함할 수 있다.

여기에서, 상기 RB는 12개의 서브 캐리어들로 구성되며, 상기 수신기를 통해 수신되는 RB들의 전체 크기가 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 16, 18, 20, 24, 25, 27, 30, 32, 36, 40, 45, 48, 50 중 하나에 해당하는 경우, 상기 RB들은 모두 상기 제 1 IDFT에서 처리될 수 있다.

여기에서, 상기 RB는 12개의 서브 캐리어들로 구성되며, 상기 수신기를 통해 수신되는 RB들의 전체 크기가 7, 11, 13, 14, 17, 19, 21, 22, 23, 26, 28, 29, 31, 33, 34, 35, 37, 38, 39, 41, 42, 43, 44, 46, 47, 49 중 하나에 해당하는 경우, 상기 RB들 중 상기 제 1 IDFT에서 처리 가능한 최대 크기의 RB들은 상기 제 1 IDFT에서 처리하며, 상기 제 1 IDFT에서 처리하지 않는 나머지 RB들은 상기 제 2 IDFT에서 처리될 수 있다.

본 발명에 따른 다중 접속 방식을 위한 송신기 및 수신기는 할당하는 주파수 자원 크기의 제약 사항을 극복가능하므로 스케줄링의 복잡도를 낮출 수 있고 이로 인해 주파수 스펙트럼 효율이 증가한다.

또한 1개의 DFT를 이용하는 경우에 비해서 큰 차이가 없는 하드웨어 복잡도와 약간의 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio) 증가를 가지면서도 여전히 단말에서 사용되는 전력소모를 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 SC-FDMA 방식의 송신기 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2a 및 도 2b는 SC-FDMA 방식의 주파수 분할 다중화에서 DFT 설계 제약에 따른 스케줄링 제약 사항을 설명하기 위한 테이블이다.
도 3은 본 발명에 따른 주파수 분할 다중 접속을 위한 송신기의 구성예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 송신기에서 2개의 DFT를 이용한 DFT 처리 방법을 설명하기 위한 테이블이다.
도 5는 본 발명에 따른 주파수 분할 다중 접속을 위한 수신기의 구성예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 본 발명에서 제안한 주파수 분할 다중 접속 방식과 종래 주파수 분할 다중 접속 방식의 PAPR 성능을 비교한 그래프이다.
도 7은 본 발명에서 제안한 주파수 분할 다중 접속 방식과 종래 주파수 분할 다중 접속 방식의 PAPR 성능을 비교한 테이블이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 출원에서 사용하는 '단말'은 이동국(MS), 사용자 장비(UE; User Equipment), 사용자 터미널(UT; User Terminal), 무선 터미널, 액세스 터미널(AT), 터미널, 가입자 유닛(Subscriber Unit), 가입자 스테이션(SS; Subscriber Station), 무선 기기(wireless device), 무선 통신 디바이스, 무선송수신유닛(WTRU; Wireless Transmit/Receive Unit), 이동 노드, 모바일 또는 다른 용어들로서 지칭될 수 있다. 단말의 다양한 실시예들은 셀룰러 전화기, 무선 통신 기능을 가지는 스마트 폰, 무선 통신 기능을 가지는 개인 휴대용 단말기(PDA), 무선 모뎀, 무선 통신 기능을 가지는 휴대용 컴퓨터, 무선 통신 기능을 가지는 디지털 카메라와 같은 촬영장치, 무선 통신 기능을 가지는 게이밍 장치, 무선 통신 기능을 가지는 음악저장 및 재생 가전제품, 무선 인터넷 접속 및 브라우징이 가능한 인터넷 가전제품뿐만 아니라 그러한 기능들의 조합들을 통합하고 있는 휴대형 유닛 또는 단말기들을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 출원에서 사용하는 '기지국'은 일반적으로 단말과 통신하는 고정되거나 이동하는 지점을 말하며, 베이스 스테이션(base station), 노드-B(Node-B), e노드-B(eNode-B), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(access point), 릴레이(relay) 및 펨토셀(femto-cell) 등을 통칭하는 용어일 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

도 1은 SC-FDMA 방식의 송신기 구조를 설명하기 위한 블록도이다.

도 1을 참조하면, SC-FDMA 방식의 송신기는 심볼 매퍼(symbol mapper; 110), DFT(120), 서브 캐리어 매퍼(130), IFFT(140), P/S(Pararrel to Serial) 변환부(150) 및 CP(Cyclic Prefix) 부가부(160)를 포함하여 구성될 수 있다. 실제 송신기 구성에서는 추가적인 구성요소들이 필요하나, 도 1에서 예시한 송신기 구성은 본 발명의 설명을 위해서 필요한 구성요소들만으로는 간략화된 것이다.

심볼 매퍼(110)는 스크램블된 비트열로부터 QPSK(Quadratic Phase Shit Modulation) 또는 QAM(Quadratic Amplitude Modulation) 된 복소 심볼열을 생성한다.

DFT(120)는 사전에 정해진 DFT 사이즈에 해당되는 수만큼의 입력 복소 심볼들을 순차적으로 받아들여 DFT(Discrete Fourier Transform)를 수행하는 구성요소이다.

서브 캐리어 매퍼(130)는 상술된 바와 같이, DFT(120)에서 DFT 확산되어 출력된 신호열을 입력으로 받아 할당된 서브캐리어(sub-carrier)의 위치로 맵핑하여 준다.

IFFT(140)는 사전에 정해진 N의 크기로 IFFT를 수행하며, P/S 변환부(150)는 IFFT(140)에서 출력된 신호에 대하여 병렬에서 직렬로의 변환을 수행한다. 마지막으로, CP 부가부(160)는 적정 길이의 CP(cyclic prefix: 순환전치)를 첨가하여 해당 송신 안테나 포트를 통하여 신호를 송신하게 된다.

한편, SC-FDMA는 OFDM 기술에 DFT 확산이 추가된 형태라는 의미에서 DFT-Spread-OFDMA(DFT-s-OFDMA)라고 부르기도 한다. 이하에서는, 본 발명에 따른 주파수 분할 다중 접속 방식을 DFT-s-OFDMA 방식의 일종으로 표현하기도 한다.

실제 구현에 있어서, LTE에서는 DFT 기능을 구현하는 하드웨어 복잡도(hardware complexity)를 줄이기 위해서 DFT 연산이 가능한 DFT 크기에 제한을 두었다. 즉, DFT 크기가 2, 3 또는 5의 소수(prime number)로만 인수분해가 가능한 경우에만 사용할 수 있도록 하였다. 그래서 기지국이 상향링크에 자원 할당하는 RB(Resource Block) 크기의 제약사항이 생겨서 기지국 스케줄링이 복잡해진다.

도 2a 및 도 2b는 SC-FDMA 방식의 주파수 분할 다중화에서 DFT 설계 제약에 따른 스케줄링 제약 사항을 설명하기 위한 테이블이다.

도 2a와 도 2b는 현재 LTE에서 사용하는 DFT 크기를 보여주는 것으로, LTE에서는 RB 개수가 최대 100개까지 가능하지만 그림에서는 50 RB까지만 나타내기로 한다.

도 2a와 도 2b에서 흰 바탕으로 표현된 크기의 RB는 스케줄링이 가능하고 빗살 무늬로 표현된 크기의 RB들(예컨대, RB들의 전체 크기가 7, 11, 13, 14, 17, 19, 21, 22, 23, 26, 28, 29, 31, 33, 34, 35, 37, 38, 39, 41, 42, 43, 44, 46, 47, 49 중 하나에 해당하는 경우)은 스케줄링될 수 없음을 나타낸다.

도 2에서 보는 것처럼, LTE에서는 사용할 수 없는 RB 크기로 인해 주파수 스펙트럼 효율이 떨어진다. 또한 기지국 스케줄링 기능이 복잡해진다. 물론 모든 RB 크기에 대해서 DFT 연산이 가능하도록 구현할 수도 있지만 이 경우 하드웨어 복잡도가 증가한다는 문제점이 생긴다.

본 발명에 따른 주파수 분할 다중 접속을 위한 송신기 구성

도 3은 본 발명에 따른 주파수 분할 다중 접속을 위한 송신기의 구성예를 설명하기 위한 블록도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 송신기 구성의 일 예(300)는, 심볼 매퍼(310), 제 1 DFT(320), 제 2 DFT(321) 및 서브 캐리어 매퍼(330)를 포함하여 구성될 수 있다. 추가적인 구성으로서, 본 발명에 따른 송신기 구성의 일 예는 IFFT(340), P/S 변환부(350) 및 CP 부가부(360)를 포함하여 구성될 수 있다.

도 1을 통하여 심볼 매퍼(110), 서브 캐리어 매퍼(120), IFFT(140), P/S 변환부(150) 및 CP 부가부(160)의 역할에 대해서는 이미 설명되었으므로, 중복된 설명은 생략한다.

도 3에서 예시된 본 발명에 따른 송신기의 구성을 도 1에서 예시된 송신기의 구성과 비교하면, 본 발명에 따른 송신기가 가지는 차별점은 DFT 연산부가 2개라는 것이다. 즉, 본 발명에 따른 송신기에서는 제 1 DFT(320)와 제 2 DFT(321)로 2개의 DFT를 구비하게 된다.

본 발명에 따른 송신기 또한 DFT를 이용한 확산을 수행하므로 DFT-Spread-OFDMA 방식이지만 DFT가 2개이므로 단일 캐리어(single carrier)라는 특성을 잃게 되어 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)은 약간 증가한다. 후술되겠으나, DFT가 1개일 때와 DFT가 2개일 때의 DFT-Spread-OFDMA 방식의 PAPR 증가는 0.5 dB 이내로 큰 차이를 보이지 않는다. 따라서, 본 발명에 따른 송신기는 전력소모를 낮추는 것이 중요한 상향링크의 다중접속 방식을 구현하는데 적합하다.

본 발명에 따른 송신기에서는 상기 송신기를 통해 전송되는 RB들의 전체 크기가 상기 제 1 DFT(320)에서 처리 가능한 경우, 상기 제 1 DFT(321)에서 확산(DFT 처리)을 수행하고, 상기 RB들의 전체 크기가 상기 제 1 DFT(320)에서 처리 불가능한 경우 상기 RB들 중 상기 제 1 DFT(320)에서 처리 가능한 크기의 RB들은 상기 제 1 DFT(320)에서 처리하며, 상기 제 1 DFT(320)에서 처리하지 않는 나머지 RB들은 상기 제 2 DFT(321)에서 처리하게 된다.

도 4a와 도 4b는 본 발명에 따른 송신기에서 2개의 DFT를 이용한 DFT 처리 방법을 설명하기 위한 테이블이다.

도 4a와 도 4b를 참조하면, 본 발명에 따른 송신기에서도, 1개의 DFT(제 1 DFT)로 처리 가능한 크기의 RB들에 대해서는 기존과 동일하게 M-point DFT로만 연산을 한다. 즉, 제 1 DFT(321)는 도 1에서 설명된 DFT(120)와 동일한 구성을 가지게 된다. 제 1 DFT로만 처리 가능한 RB들의 크기는 도 4a 및 도 4b에서 예시된 바와 같이, RB들의 전체 크기가 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 16, 18, 20, 24, 25, 27, 30, 32, 36, 40, 45, 48, 50인 경우(50개까지의 RB들에 대해서만 예시)이다.

반면, 제 1 DFT(320)만으로 스케줄링될 수 없는 크기의 RB들이 전송되도록 스케줄링되었을 때, 예컨대, 도 4a와 도 4b에서 예시된 바와 같이, RB들의 전체 크기가 7, 11, 13, 14, 17, 19, 21, 22, 23, 26, 28, 29, 31, 33, 34, 35, 37, 38, 39, 41, 42, 43, 44, 46, 47, 49 중 하나에 해당하는 경우(50개까지의 RB들에 대해서만 예시)에 제 1 DFT(320)와 제 2 DFT(321)가 모두 사용된다.

즉, 제 1 DFT(320)의 크기 M을 가능한 최대 RB 크기에 맞추어 가능한 최대 크기의 RB들에 대해서는 제 1 DFT(320)가 M-point DFT 연산을 수행하도록 하고, 나머지 RB들에 대해서는 제 2 DFT(321)가 K-point DFT 연산을 한다.

이때, M은 최대한 크게 하고 K는 최대한 작게 하는 것이 전체적인 PAPR 증가를 낮출 수가 있다. 즉, 제 2 DFT(321)는 DFT 크기가 작은 것만을 연산하기 때문에 하드웨어 복잡도가 약간 증가할 뿐이다. 제 1 DFT와 제 2 DFT의 크기가 모두 2, 3 또는 5로만 구성된 prime factor를 가지도록 구성될 수 있다. 또는, 경우에 따라서 제 1 DFT와 제 2 DFT 중 하나만 2, 3 또는 5로만 구성된 prime factor를 가지도록 구현될 수도 있을 것이다.

통상적으로, 본 발명에 따른 주파수 분할 다중 접속 방식은 단말의 상향링크에 적용되기 때문에, 상술된 송신기는 단말기에 구비된다. 예컨대, 3GPP LTE 또는 LTE-Advanced 기술의 경우 상향링크에 DFT-s-OFDM이 적용되기 때문에, 상술된 송신기가 LTE 또는 LTE-Advanced 이동통신 기술에 적용되는 단말기에 구비될 수 있다.

일반적으로, 이동통신의 경우 상향링크 스케줄링(scheduling)이 기지국에서 수행되며, 단말은 기지국으로부터 전송될 RB들에 대한 정보(RB들의 크기 및 주파수 자원에 대한 정보)를 수신하여, 수신한 정보에 기초하여 RB들을 전송한다.

본 발명에 따른 송신기에서는 모든 크기의 RB들에 대해 DFT 연산이 가능하므로 RB 크기로 인한 주파수 자원 할당의 제약사항이 없어지게 되므로, 스케쥴러에서 RB의 크기에 제약이 없는 스케줄링이 가능해지게 된다.

본 발명에 따른 주파수 분할 다중 접속을 위한 수신기 구성

도 5는 본 발명에 따른 주파수 분할 다중 접속을 위한 수신기의 구성예를 설명하기 위한 블록도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 수신기 구성의 일 예(500)는, 서브캐리어 디매퍼(subcarrier demapper; 510), 제 1 IDFT(520), 제 2 IDFT(521) 및 심볼 디매퍼(symbol demapper; 530)를 포함하여 구성될 수 있다. 추가적인 구성으로서, 본 발명에 따른 수신기 구성의 일 예는 CP 제거부(501), S/P 변환부(502), 및 FFT(503)를 포함하여 구성될 수 있다.

서브 캐리어 디매퍼(510)와 심볼 디매퍼(530)는 각각 도 1을 통하여 설명된 서브 캐리어 매퍼(330)와 심볼 매퍼(310)에 대응되는 역 동작을 수행하는 구성요소이며, CP 제거부(501), S/P(Serial to Pararrel) 변환부(502) 및 FFT(503)는 각각 도 1을 통하여 설명된 CP 부가부(160), P/S 변환부(150) 및 IFFT(140)에 대응되는 역 동작을 수행하는 구성요소이다. 따라서, 상술된 구성요소들에 대한 설명을 생략한다.

제 1 IDFT(520)와 제 2 IDFT(521)는 각각 도 3에서 설명된 송신기 구성의 일 예에 포함된 제 1 DFT(320)와 제 2 DFT(321)에 대응되는 구성요소이다. 즉, 제 1 IDFT(520)는 제 1 DFT(320)에 의해서 DFT 확산된 신호에 대하여 IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform) 처리를 수행하는 구성요소이며, 제 2 IDFT(521)는 제 2 DFT(321)에 의해서 DFT 확산된 신호에 대하여 IDFT 처리를 수행하는 구성요소이다.

즉, 본 발명에 따른 수신기에서는 상기 수신기에서 수신한 RB들의 전체 크기가 상기 제 1 IDFT(520)에서 처리 가능한 경우, 상기 제 1 IDFT(520)에서 IDFT 처리를 수행하고, 상기 RB들의 전체 크기가 상기 제 1 IDFT(520)에서 처리 불가능한 경우 상기 RB들 중 상기 제 1 IDFT(520)에서 처리 가능한 크기의 RB들은 상기 제 1 IDFT(520)에서 처리하며, 상기 제 1 IDFT(520)에서 처리하지 않는 나머지 RB들은 상기 제 2 IDFT(521)에서 처리하게 된다.

예컨대, 제 1 IDFT(520)로만 처리 가능한 RB들의 크기는 도 4a와 도 4b에서 예시된 바와 같이, RB들의 전체 크기가 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 16, 18, 20, 24, 25, 27, 30, 32, 36, 40, 45, 48, 50인 경우(50개까지의 RB들에 대해서만 예시)이다.

만약, 제 1 IDFT(520)만으로 IDFT 처리될 수 없는 크기의 RB들이 수신되었을 경우, 예컨대, 도 4a와 도 4b에서 예시된 바와 같이, RB들의 전체 크기가 7, 11, 13, 14, 17, 19, 21, 22, 23, 26, 28, 29, 31, 33, 34, 35, 37, 38, 39, 41, 42, 43, 44, 46, 47, 49 중 하나에 해당하는 경우(50개까지의 RB들에 대해서만 예시)에 제 1 IDFT(520)와 제 2 IDFT(521)가 모두 사용된다.

즉, 제 1 IDFT(520)의 크기 M을 가능한 최대 RB 크기에 맞추어 가능한 최대 크기의 RB들에 대해서는 제 1 IDFT(520)가 IDFT 처리를 수행하도록 하고, 나머지 RB들에 대해서는 제 2 IDFT(521)가 IDFT 처리를 수행한다.

이때, M은 최대한 크게 하고 K는 최대한 작게 하는 것이 전체적인 PAPR 증가를 낮출 수가 있다. 즉, 제 2 IDFT(521)는 IDFT 크기가 작은 것만을 연산하기 때문에 하드웨어 복잡도가 약간 증가할 뿐이다. 제 1 IDFT와 제 2 IDFT의 크기가 모두 2, 3 또는 5로만 구성된 prime factor를 가지도록 구성될 수 있다. 또는, 경우에 따라서, 제 1 IDFT와 제 2 IDFT 중 하나만 2, 3 또는 5로만 구성된 prime factor를 가지도록 구현될 수도 있을 것이다.

앞서, 송신기의 구성에서도 설명된 바와 같이, DFT가 2개이므로 단일 캐리어라는 특성을 잃게 되어 PAPR은 약간 증가하겠으나, PAPR 증가는 0.5 dB 이내로 큰 차이를 보이지 않으므로, 본 발명에 따른 수신기는 상향링크의 수신기(즉, 기지국의 수신기)로서 적합하다.

본 발명에 따른 송수신기의 성능 분석

도 6은 본 발명에서 제안한 주파수 분할 다중 접속 방식과 종래 주파수 분할 다중 접속 방식의 PAPR 성능을 비교한 그래프이다.

도 6은 OFDM의 FFT 크기는 1024이고 16QAM 변조방식을 사용하는 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)의 다중접속 방식이 SC-FDMA(single DFT)일 때와 본 발명에 따라 DFT 2개를 사용하는 DFT-Spread-OFDMA(dual DFT)일 때의 PAPR 특성을 서로 비교한 결과이다.

즉, 도 6에서는 RB 크기가 7, 23, 44, 47, 49인 각각의 경우에 대해서 각각 종래 방식에 따라서 한 개의 DFT를 사용한 PAPR 성능과 본 발명에 따라 2개의 DFT를 사용한 PAPR 성능을 예시하고 있다.

전체적으로, 한 개의 DFT를 사용한 경우의 PAPR 성능에 비하여 본 발명에 따라 2개의 DFT를 사용한 경우의 PAPR 성능이 조금 떨어지는 것으로 보여지고 있으나, 양 경우의 PAPR 성능은 큰 차이를 보이지 않는다.

도 7은 본 발명에서 제안한 주파수 분할 다중 접속 방식과 종래 주파수 분할 다중 접속 방식의 PAPR 성능을 비교한 테이블로서, 결과에서 알 수 있듯이 DFT를 2개 사용했을 때 DFT를 1개 사용하였을 때에 비하여 PAPR 증가가 0.5 dB 이내로 억제됨을 알 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

310: 심볼 매퍼 320: 제 1 DFT
321: 제 2 DFT 330: 서브 캐리어 매퍼
340: IFFT 350: P/S 변환부
360: CP 부가부
501: CP 제거부 502: S/P 변환부
503: FFT 510: 서브 캐리어 디매퍼
520: 제 1 IDFT 521: 제 2 IDFT
530: 심볼 디매퍼

Claims

주파수 분할 다중 접속을 위한 송신기로서,
심볼 매퍼;
상기 심볼 매퍼로부터 심볼 매핑된 심볼들에 대하여 DFT(Discrete Fourier Transform) 확산을 수행하는 제 1 DFT 및 제 2 DFT; 및
상기 제 1 DFT와 상기 제 2 DFT에서 DFT 확산된 심볼들을 서브 캐리어(subcarrier) 매핑하는 서브캐리어 매퍼를 포함하고,
상기 송신기를 통해 전송되는 RB(Resource Block)들의 전체 크기가 상기 제 1 DFT에서 처리 가능한 경우, 상기 제 1 DFT에서 처리를 수행하고, 상기 RB들의 전체 크기가 상기 제 1 DFT에서 처리 불가능한 경우 상기 RB들 중 상기 제 1 DFT에서 처리 가능한 크기의 RB들은 상기 제 1 DFT에서 처리하며, 상기 제 1 DFT에서 처리하지 않는 나머지 RB들은 상기 제 2 DFT에서 처리하는 것을 특징으로 하는 주파수 분할 다중 접속을 위한 송신기.
청구항 1에 있어서,
상기 제 1 DFT는 적어도 둘 이상의 소수(prime number)로 인수 분해가 가능한 서브 캐리어 숫자를 가지는 RB들에 대하여 DFT 확산을 수행하도록 설계된 것을 특징으로 하는 주파수 분할 다중 접속을 위한 송신기.
청구항 2에 있어서,
상기 적어도 둘 이상의 소수는 2, 3 및 5를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 분할 다중 접속을 위한 송신기.
청구항 1에 있어서,
상기 제 2 DFT는 적어도 둘 이상의 소수(prime number)로 인수 분해가 가능한 서브 캐리어 숫자를 가지는 RB들에 대하여 DFT 확산을 수행하도록 설계된 것을 특징으로 하는 주파수 분할 다중 접속을 위한 송신기.
청구항 4에 있어서,
상기 적어도 둘 이상의 소수는 2, 3 및 5를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 분할 다중 접속을 위한 송신기.
청구항 1에 있어서,
상기 RB는 12개의 서브 캐리어들로 구성되며,
상기 송신기를 통해 전송되는 RB들의 전체 크기가 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 16, 18, 20, 24, 25, 27, 30, 32, 36, 40, 45, 48, 50 중 하나에 해당하는 경우, 상기 RB들은 모두 상기 제 1 DFT에서 처리되는 것을 특징으로 하는 주파수 분할 다중 접속을 위한 송신기.
청구항 1에 있어서,
상기 RB는 12개의 서브 캐리어들로 구성되며,
상기 송신기를 통해 전송되는 RB들의 전체 크기가 7, 11, 13, 14, 17, 19, 21, 22, 23, 26, 28, 29, 31, 33, 34, 35, 37, 38, 39, 41, 42, 43, 44, 46, 47, 49 중 하나에 해당하는 경우, 상기 RB들 중 상기 제 1 DFT에서 처리 가능한 최대 크기의 RB들은 상기 제 1 DFT에서 처리하며, 상기 제 1 DFT에서 처리하지 않는 나머지 RB들은 상기 제 2 DFT에서 처리하는 것을 특징으로 하는 주파수 분할 다중 접속을 위한 송신기.
주파수 분할 다중 접속을 위한 수신기로서,
DFT 확산된 심볼들을 서브 캐리어별로 디매핑하는 서브 캐리어 디매퍼;
상기 서브 캐리어 디매퍼로부터 DFT 확산된 심볼들을 수신하여 상기 DFT 확산된 심볼들에 대하여 IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform) 처리를 수행하는 제 1 IDFT 및 제 2 IDFT; 및
상기 제 1 IDFT와 상기 제 2 IDFT에서 IDFT 처리된 심볼들에 대하여 심볼 디매핑을 수행하는 심볼 디매퍼를 포함하고,
상기 수신기를 통해 수신되는 RB들의 전체 크기가 상기 제 1 IDFT에서 처리 가능한 경우, 상기 제 1 IDFT에서 IDFT 처리를 수행하고, 상기 RB들의 전체 크기가 상기 제 1 IDFT에서 처리 불가능한 경우 상기 RB들 중 상기 제 1 IDFT에서 처리 가능한 크기의 RB들은 상기 제 1 IDFT에서 처리하며, 상기 제 1 IDFT에서 처리하지 않는 나머지 RB들은 상기 제 2 IDFT에서 처리하는 것을 특징으로 하는 주파수 분할 다중 접속을 위한 수신기.
청구항 8에 있어서,
상기 제 1 IDFT는 적어도 둘 이상의 소수(prime number)로 인수 분해가 가능한 서브 캐리어 숫자를 가지는 RB들에 대하여 IDFT 처리를 수행하도록 설계된 것을 특징으로 하는 주파수 분할 다중 접속을 위한 수신기.
청구항 9에 있어서,
상기 적어도 둘 이상의 소수는 2, 3 및 5를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 분할 다중 접속을 위한 수신기.
청구항 8에 있어서,
상기 제 2 IDFT는 적어도 둘 이상의 소수(prime number)로 인수 분해가 가능한 서브 캐리어 숫자를 가지는 RB들에 대하여 IDFT 처리를 수행하도록 설계된 것을 특징으로 하는 주파수 분할 다중 접속을 위한 수신기.
청구항 11에 있어서,
상기 적어도 둘 이상의 소수는 2, 3 및 5를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 분할 다중 접속을 위한 수신기.
청구항 8에 있어서,
상기 RB는 12개의 서브 캐리어들로 구성되며,
상기 수신기를 통해 수신되는 RB들의 전체 크기가 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 16, 18, 20, 24, 25, 27, 30, 32, 36, 40, 45, 48, 50 중 하나에 해당하는 경우, 상기 RB들은 모두 상기 제 1 IDFT에서 처리되는 것을 특징으로 하는 주파수 분할 다중 접속을 위한 수신기.
청구항 8에 있어서,
상기 RB는 12개의 서브 캐리어들로 구성되며,
상기 수신기를 통해 수신되는 RB들의 전체 크기가 7, 11, 13, 14, 17, 19, 21, 22, 23, 26, 28, 29, 31, 33, 34, 35, 37, 38, 39, 41, 42, 43, 44, 46, 47, 49 중 하나에 해당하는 경우, 상기 RB들 중 상기 제 1 IDFT에서 처리 가능한 최대 크기의 RB들은 상기 제 1 IDFT에서 처리하며, 상기 제 1 IDFT에서 처리하지 않는 나머지 RB들은 상기 제 2 IDFT에서 처리하는 것을 특징으로 하는 주파수 분할 다중 접속을 위한 수신기.
주파수 분할 다중 접속을 위한 송신기를 구비한 단말로서,
상기 송신기는
심볼 매퍼;
상기 심볼 매퍼로부터 심볼 매핑된 심볼들에 대하여 DFT 확산을 수행하는 제 1 DFT 및 제 2 DFT; 및
상기 제 1 DFT와 상기 제 2 DFT에서 DFT 확산된 심볼들을 서브 캐리어 매핑하는 서브캐리어 매퍼를 포함하고,
상기 송신기를 통해 전송되는 RB들의 전체 크기가 상기 제 1 DFT에서 처리 가능한 경우, 상기 제 1 DFT에서 처리를 수행하고, 상기 RB들의 전체 크기가 상기 제 1 DFT에서 처리 불가능한 경우 상기 RB들 중 상기 제 1 DFT에서 처리 가능한 크기의 RB들은 상기 제 1 DFT에서 처리하며, 상기 제 1 DFT에서 처리하지 않는 나머지 RB들은 상기 제 2 DFT에서 처리하는 것을 특징으로 하는 단말.
청구항 15에 있어서,
상기 주파수 분할 다중 접속은 DFT-s-OFDM(DFT-spread-OFDM) 방식인 것을 특징으로 하는 단말.
청구항 16에 있어서,
상기 주파수 분할 다중 접속은 3GPP LTE 또는 3GPP LTE-Advanced의 상향링크에 적용되는 것을 특징으로 하는 단말.
청구항 15에 있어서,
상기 제 1 DFT와 상기 제 2 DFT는 적어도 둘 이상의 소수(prime number)로 인수 분해가 가능한 서브 캐리어 숫자를 가지는 RB들에 대하여 DFT 확산을 수행하도록 설계된 것을 특징으로 하는 단말.
청구항 18에 있어서,
상기 적어도 둘 이상의 소수는 2, 3 및 5를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.