KR20170122907A - 고속 단말을 위한 상향링크 제어 채널 전송 방법 및 그 장치 - Google Patents

고속 단말을 위한 상향링크 제어 채널 전송 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

고속 단말을 위한 상향링크 제어 채널 전송 방법 및 그 장치가 제공된다. 이동 통신 시스템에서 상향링크 제어 채널을 전송하는 방법에서, 기지국으로부터 제공받은 적어도 하나의 자원 인덱스에 따라 상항링크 제어 채널 신호를 생성하고, 상향링크 제어 채널 신호를 자원 인덱스에 대응하는 자원 블록을 통하여 기지국으로 전송한다. 자원 인덱스에 따라 상기 상향링크 제어 채널 신호가 할당되는 위치가 달라진다.

Description

고속 단말을 위한 상향링크 제어 채널 전송 방법 및 그 장치{Method and apparatus for transmitting uplink control channel for high speed terminal}
본 발명은 고속 단말을 위한 상향링크 제어 채널 전송 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
LTE(long term evolution) 시스템은 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 전송 방식을 사용하고, 상향링크 전송을 위한 특정 주파수를 설정하며, 다수의 단말들이 설정된 특정 주파수를 이용하여 상향링크 전송을 수행하며, 이때, 서로 직교하는 신호를 전송한다.
상향링크 제어 채널은 하향 링크 전송에 관련된 제어 정보 또는 상향링크 전송에 관련된 제어 정보 등을 전송하는 물리계층 채널이며, 상향링크 제어 채널을 통하여 전송되는 신호는 채널품질정보(channel quality information, CQI), 하향링크 데이터 전송에 따른 상향링크 응답 신호인 HARQ(hybrid automatic repeat request)-ACK(acknowledgment), 또는 스케줄링을 요청하는 스케줄링 요청(scheduling request) 신호 등이 있다.
이러한 LTE와 같은 OFDM 기반 통신 시스템은 주기적으로 전송되는 참조 신호(reference signal)를 사용하여, 채널을 보상하고 코히어런트(coherent) 복조를 수행한다. 하향링크의 경우, 시간-주파수 자원에서 일정 주파수 및 일정 심볼 간격으로 참조 신호를 전송한다. 이와는 달리, 상향링크의 경우, 연속적인 주파수 자원을 사용하여 일정 OFDM 심볼 간격으로 참조 신호를 전송한다. 이때, 연속적인 주파수 자원을 사용하는 것은, DFTS-OFDM (DFT-Spread OFDM)을 사용하기 위해서이며, 추가로, 다중 셀에서 다중 단말이 사용하도록, 참조 신호 간 간섭을 없애는 스프레딩(spreading) 코드를 사용하기 위함이다.
이동 통신에서 참조 신호가 많을수록 데이터 전송의 에러율이 낮지만, 전송 용량이 감소하므로 적절한 참조 신호의 자원 사용이 요구된다. 참조 신호의 주파수 간격은 전송 채널의 코히런스 대역폭(coherence bandwidth)에 따라 설정되며, 시간 간격은 전송 채널의 코히런스 타임(coherence time)에 따라 설정된다. 코히런스 타임은 도플러 스프레드(Doppler spread)에 반비례한다. 따라서 단말의 속도가 높으면 코히런트 복조를 위해서 참조 신호가 더욱 필요하다.
그런데 무선 프레임 구조에서 참조 신호가 증가하면, 그 만큼 데이터에 할당하는 자원이 감소한다. 그러면, 동일한 부호율의 채널 코딩을 사용하기 위해서 전송되는 데이터 자원이 감소되어야 한다. 그러므로 과도하지 않은 참조 신호의 삽입이 전송효율을 극대화 할 수 있는 방법이다.
그리고 참조 신호의 간격은 주파수 옵셋의 추정 범위와 관계가 있다. 참조 신호의 간격이 가까우면 주파수 옵셋의 추정 범위가 증가하므로, 좀 더 높은 속도의 단말과 통신이 가능하다. 따라서 상향링크 제어채널 프레임의 구조에 따라 지원 가능한 단말의 최대 이동속도가 결정되는 통신 시스템에서, 고속 단말의 지원 가능하도록 하는 기술적 방법이 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 고속 이동 환경에서 높은 도플러 시프트 상황에 따라 발생하는 상향링크 제어채널 신호의 에러를 줄일 수 있는 상향링크 제어 채널 전송 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 특징에 따른 상향링크 제어 채널 전송 방법은, 이동 통신 시스템에서 상향링크 제어 채널을 전송하는 방법에서, 기지국으로부터 제공받은 적어도 하나의 자원 인덱스에 따라 상항링크 제어 채널 신호를 생성하는 단계; 및 상기 상향링크 제어 채널 신호를 상기 자원 인덱스에 대응하는 주파수 자원 블록을 통하여 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하며, 상기 자원 인덱스에 따라 상기 상향링크 제어 채널 신호에 포함되는 참조 신호가 할당되는 위치가 달라진다.
여기서, 단말에 복수의 자원 인덱스가 할당되고, 각 자원 인덱스에 대응하는 프레임 구조가 서로 다를 수 있다. 이때, 상기 프레임 구조는 데이터 심볼과 참조 신호의 개수와 전송 순서를 나타낼 수 있다.
또한, 상기 상항링크 제어 채널 신호를 생성하는 단계는, 상기 자원 인덱스가 제1 자원 인덱스 및 제2 자원 인덱스를 포함하는 경우, 상기 제1 자원 인덱스에 대응하는 제1 상향링크 제어 채널 신호를 생성하는 단계; 및 상기 제2 자원 인덱스에 대응하는 제2 상향링크 제어 채널 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 제1 상향링크 제어 채널 신호와 제2 상향링크 제어 채널 신호에 각각 포함되는 참조 신호의 심볼 위치가 서로 다를 수 있다.
한편, 단말을 저속 단말 및 고속 단말로 분류하고, 상기 단말이 고속 단말인 경우 상기 단말에 대하여 복수의 자원 인덱스가 설정될 수 있다.
상기 방법은, 상기 기지국이 상기 상향링크 제어 채널 신호를 수신하고 복조하는 단계; 상기 상향링크 제어 채널 신호에 포함되는 참조 신호와 자원 인덱스에 대응하는 저장된 참조 신호의 상관을 수행하는 단계; 및 상기 상관 결과를 토대로 주파수 오프셋을 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 단말은, 이동 통신 시스템에서 상향링크 제어 채널을 전송하는 단말에서, 인가되는 자원 인덱스에 따라 상향링크 제어 채널 신호를 생성하는 신호 처리부; 기지국으로부터 제공받은 적어도 하나의 자원 인덱스를 상기 신호 처리부로 전달하는 제어부; 상기 신호 처리부로부터 제공되는 상향링크 제어 채널 신호를 송신하는 RF(radio Frequency) 부를 포함하고, 상기 자원 인덱스에 따라 상기 상향링크 제어 채널 신호에 포함되는 참조 신호가 할당되는 위치가 달라진다.
여기서, 단말에 복수의 자원 인덱스가 할당되고, 각 자원 인덱스에 대응하는 프레임 구조가 서로 다르며, 상기 프레임 구조는 데이터 심볼과 참조 신호의 개수와 전송 순서를 나타낼 수 있다.
이외에도, 상기 자원 인덱스가 제1 자원 인덱스 및 제2 자원 인덱스를 포함할 수 있으며, 상기 신호 처리부는, 상기 제어부로부터 전달되는 제1 자원 인덱스에 따라서 제1 상향링크 제어 채널 신호를 생성하는 제1 PUCCH(Physical Uplink Control Channel) 생성부; 상기 제어부로부터 전달되는 제2 자원 인덱스에 따라서 제2 상향링크 제어 채널 신호를 생성하는 제2 PUCCH 생성부; 상기 제1 상향링크 제어 채널 신호와 상기 제2 상향링크 제어 채널 신호를 서브캐리어별로 가산하는 가산부; 및 상기 가산부로부터 출력되는 신호를 변조하여 상기 RF부로 출력하는 변조부를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 기지국은, 이동 통신 시스템에서 상향링크 제어 채널을 수신하는 기지국에서, 단말로부터 전송되는 상향링크 제어 채널 신호를 수신하는 RF(radio Frequency) 부; 상기 상향링크 제어 채널 신호에 포함되는 참조 신호와 인가되는 자원 인덱스에 대응하는 저장된 참조 신호의 상관을 수행하는 신호 처리부; 상기 신호 처리부로 적어도 하나의 자원 인덱스를 제공하는 제어부; 및 상기 신호 처리부의 상관 결과를 토대로 주파수 오프셋을 추정하는 주파수 오프셋 추정부를 포함하며, 상기 자원 인덱스에 따라 상기 상향링크 제어 채널 신호에 포함되는 참조 신호가 할당되는 위치가 달라진다.
이때, 단말에 복수의 자원 인덱스가 할당되고, 각 자원 인덱스에 대응하는 프레임 구조가 서로 다르며, 상기 프레임 구조는 데이터 심볼과 참조 신호의 개수와 전송 순서를 나타낼 수 있다.
상기 자원 인덱스가 제1 자원 인덱스 및 제2 자원 인덱스를 포함할 수 있다. 이때, 상기 신호 처리부는, 상기 RF부로부터 출력되는 신호를 복조하여 각 서브캐리어에 해당하는 출력 데이터를 출력하는 복조부; 상기 복조부의 출력 데이터와 상기 제어부로부터 전달되는 제1 자원 인덱스를 이용하여 참조 신호를 포함하는 제1 상향링크 채널 신호에 대응하는 데이터를 복조하고, 상기 제1 자원 인덱스로 결정되는 참조 신호와 수신된 참조 신호간의 제1 상호 상관값을 획득하여 상기 주파수 옵셋 추정부로 제공하는 제1 PUCCH 복조부; 및 상기 복조부의 출력 데이터와 상기 제어부로부터 전달되는 제2 자원 인덱스를 이용하여 참조 신호를 포함하는 제2 상향링크 채널 신호에 대응하는 데이터를 복조하고, 상기 제2 자원 인덱스로 결정되는 참조 신호와 수신된 참조 신호간의 제2 상호 상관값을 획득하여 상기 주파수 옵셋 추정부로 제공하는 제1 PUCCH 복조부를 포함할 수 있다.
상기 주파수 옵셋 추정부는 상기 제1 상호 상관값과 제2 상호 상관값을 이용하여 주파수 옵셋을 추정할 수 있다.
또한 상기 기지국은 단말을 저속 단말 및 고속 단말로 분류하고, 고속 단말에 대하여 복수의 자원 인덱스를 설정할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, OFDMA 방식의 다중 접속 이동통신에서 자원 인덱스에 따라 프레임 구조가 달라지고, 고속 단말에 대하여 복수의 자원 인덱스가 설정됨으로써, 기지국으로 전송되는 상향링크 제어 채널 신호들의 참조 신호 간격을 감소시킬 수 있다. 그러므로 단말의 고속이동에 따라 발생하는 높은 도플러 주파수 시프트에 대해서, 기지국의 상향링크 제어채널 복조 시에 주파수 옵셋 추정 범위를 넓혀서 상향링크 제어채널의 에러를 줄일 수 있다.
도 1은 이동 통신 시스템의 상향링크 채널을 나타낸 도이다.
도 2는 상향링크 제어 채널의 시간-주파수 자원의 구조를 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크 제어채널의 프레임 구조를 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크 제어 채널 전송 방법의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 구조도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 구조도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 단말(terminal)은 이동 단말(mobile terminal, MT), 이동국(mobile station, MS), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 사용자 장비(user equipment, UE) 등을 지칭할 수도 있고, MT, MS, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
또한, 기지국(base station, BS)은 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 중계 노드(relay node, RN), 기지국 역할을 수행하는 진보된 중계기(advanced relay station,ARS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS), 소형 기지국[펨토 기지국(femoto BS), 홈 노드B(home node B, HNB), 홈 eNodeB(HeNB), 피코 기지국(pico BS), 메트로 기지국(metro BS), 마이크로 기지국(micro BS) 등] 등을 지칭할 수도 있고, ABS, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, RN, ARS, HR-RS, 소형 기지국 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시 예에서는 3GPP(3rd Generation Partnership Project)의 LTE(Long term evolution) 및 LTE Advanced 기술을 예를 들어 설명하지만, 본 발명에 따른 이동 통신 시스템은 이러한 것에 한정되지 않는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크 제어 채널 전송 방법 및 그 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 이동 통신 시스템의 상향링크 채널을 나타낸 도이다.
하향링크는 단말 다중 접속방식으로 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)를 사용하고 상향링크는 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)을 사용하는 이동 통신 시스템에서, 상향링크 채널이 도 1과 같이 주어질 수 있다.
상향링크에서, 상향링크 데이터 채널(Physical Uplink Shared Channel, PUSCH), 상향링크 제어 채널(Physical Uplink Control Channel, PUCCH), 랜덤 액세스 채널(Physical Random Access Channel, PRACH), SRS(Sounding Reference Signal)이 전송된다. 상향링크 데이터는 PUSCH를 통해 전송되고, 제어 정보는 PUCCH를 통해 전송된다. PUCCH는 ACK/NACK (Acknowledgment/Negative-ACK), 스케줄링 요청, 채널 상태 정보(channel state information) 등을 전송한다. PUCCH는 전송 대역의 양 쪽 가장자리 주파수 자원 블록부터 할당되고, 내부 주파수 자원 블록은 PUSCH에 할당된다. PUCCH, PUSCH 등과 같은 채널을 통해 신호가 송수신되는 것을 'PUCCH, PUSCH 등과 같은 채널을 전송, 수신한다'는 형태로 표기하기도 한다.
첨부한 도 1에서와 같이, PUSCH일 때, 참조 신호(예를 들어, 복조 기준신호인 DMRS(demodulation reference signal))가 각 슬롯에서 1번 전송되며, PUCCH인 경우, 참조 신호가 각 슬롯에서 2번 전송된다. 예를 들어, PUSCH는 0.5ms (슬롯) 당 1개의 참조 신호를 할당하고, PUCCH 포맷1의 경우에는 0.5ms (슬롯)에 3개의 참조 신호를 연속적으로 할당하며, PUCCH 포맷2 (도1 참조)의 경우에는 0.5ms (슬롯) 당 2개의 참조 신호를 할당한다. 따라서 PUSCH는 코히런트 타임(coherence time)이 1ms 이하 일 때, 참조 신호를 이용한 복조가 가능하고, PUCCH 포맷2의 경우에는 코히런트 타임이 0.5ms 이하이어야 한다. 기지국은 상향링크 채널을 통하여 수신되는 참조 신호를 사용하여 코히런트 복조를 수행한다.
한편, 상향링크 제어채널은 다중 단말이 동일한 주파수 자원을 사용하여 다중 전송된다. LTE의 PUCCH는 12개의 서브캐리어로 구성되는 자원 블록을 주파수 할당 단위로 사용한다. 각 자원 블록을 공유하는 개별 자원은 자원 인덱스로 구분된다. 다중화를 위해서 각 단말은 상호 상관성이 거의 없는 독립적인 시퀀스를 할당받는다. 독립적인 시퀀스를 만들기 위해, PUSCH 전송의 경우 자원 블록 3개를 초과할 때는 ZC(Zadoff-Chu) 시퀀스를 사용하고, PUSCH 전송의 경우 3개 이하의 자원 블록을 사용하거나, PUCCH 전송의 경우는 QPSK(quadrature phase-shift keying) 기반 시퀀스를 사용할 수 있다.
이러한 시퀀스 외에 추가적으로 시퀀스를 만들어 내기 위해서 위상 회전된 참조 신호를 사용한다. 이를 위해서 기본 시퀀스에 서브캐리어에 비례하는 선형 위상 회전을 가한다. 예를 들어, 길이가
Figure pat00001
인 코드에 선형으로 위상 회전을 가하면 새로운 직교 시퀀스를 만들 수 있다.
Figure pat00002
가
Figure pat00003
번째 서브캐리어의 기본 시퀀스 일 때, 새로운 시퀀스의
Figure pat00004
번째 서브캐리어 신호
Figure pat00005
는 다음과 같다.
Figure pat00006
여기서,
Figure pat00007
이다. 이 경우, 총
Figure pat00008
의 독립적인 시퀀스가 생성가능하고, 각 시퀀스는 서로 다른 단말에 할당될 수 있다. 주파수 영역에서 선형 위상회전을 가하는 것은 시간영역에서 CP(cyclic shift)를 가하는 것과 동일하다.
PUCCH는 OFDM 심볼 및 슬롯마다 위상회전 값이 호핑(hopping)한다. 이 위상회전 값은 기지국이 단말에 전달하는 상향링크 제어채널의 자원 인덱스에 따라 결정된다. LTE 기반의 이동 통신 시스템에서 단말이 사용하게 될 4개의 자원 인덱스를 시스템 정보로써 알려준다. 그리고 기지국은 PUCCH 전송이 필요할 때, 선택할 자원 인덱스 정보를 하향링크 제어채널(Physical Downlink Control Channel, PDCCH)에 삽입하여 단말에 전달한다. 단말은 PDCCH를 복조하여 해당 자원 인덱스 정보를 획득하고 이에 대응하는 상향링크 자원을 통하여 상향링크 제어채널 신호를 전송한다.
도 2는 상향링크 제어 채널의 시간-주파수 자원의 구조를 나타낸 도이다.
첨부한 도 2는 PUCCH 포맷 2에 대응하는 자원의 구조이며, 각 슬롯에 2개씩 서브프레임 내부에 총 4개의 OFDM 심볼이 참조 신호로 할당되어 있다. PUCCH의 자원 인덱스 0~11은 자원 블록 0을 통해 전송되는 것에 대응하며, 자원 인덱스 12~23은 자원 블록 1을 통해 전송되는 것에 대응한다. 동일한 자원 블록에서 전송되는 PUCCH들은 자원 인덱스에 따라 서로 다른 위상회전 값을 가진다.
Figure pat00009
이 OFDM 심볼 번호일 때, 주파수 자원 블록 내부의 각 서브캐리어에 매핑되는 심볼은 다음과 같다.
Figure pat00010
Figure pat00011
여기서,
Figure pat00012
는 안테나 개수를 나타내고,
Figure pat00013
은
Figure pat00014
와
Figure pat00015
로 지정되는 기본 시퀀스
Figure pat00016
에
Figure pat00017
만큼의 위상을 곱한 것을 나타낸다.
Figure pat00018
는 PUCCH에 사용되는 시퀀스 그룹 넘버를 나타내며,
Figure pat00019
는 시퀀스 호핑 설정에 따라 정해지는 시퀀스 넘버를 나타낸다.
Figure pat00020
은 심볼 m에 전송되는 (I, Q) 신호로 매핑된 데이터를 의미한다.
상향링크 제어채널에서 참조 신호의 시간적 심볼 간격이 결정되면, 이 구조를 이용해서 추정 가능한 주파수 옵셋도 결정된다. 따라서 추정 가능한 속도 이상의 단말이 등장했을 경우에 주파수 옵셋 추정이 불가능하였다.
본 발명의 실시 예에서는 참조 신호의 간격을 선택적으로 줄일 수 있는 방법을 제공한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크 제어채널의 프레임 구조를 나타낸 도이다.
본 발명의 실시 예에서 상향링크 제어 채널을 통해 전송되는 참조 신호의 위치가 고정되지 않고, 자원 인덱스에 따라 참조 신호가 할당되는 위치가 달라진다. 첨부한 도 3에 예시된 바와 같이, 자원 인덱스가 0~23으로 주어지는 경우, 자원 인덱스 0~11의 경우, 예를 들어, 2, 6, 9, 13번째 OFDM 심볼에서 참조 신호가 전송된다. 자원 인덱스 12~23의 경우, 예를 들어, 3, 7, 10, 14번째 OFDM 심볼에서 참조 신호가 전송된다. 참조 신호가 전송되는 심볼을 제외한 나머지 심볼들은 데이터를 위한 OFDM 심볼이다.
한편, 자원 인덱스 0~5는 제1 프레임의 자원 블록 0에 대응하며, 자원 인덱스 6~11은 제1 프레임의 자원 블록 1에 대응한다. 자원 인덱스 12~17은 제2 프레임의 자원 블록 0에 대응하며, 자원 인덱스 18~23은 제2 프레임의 자원 블록 1에 대응한다.
이와 같이 복수의 프레임 형태가 가능한 것은 사용자의 다중화가 가능한 상향링크 제어채널의 특성 때문이다. 위의 수학식2와 수학식 3을 참고하면, 이 과정을 통해서 만든 12개 서브캐리어에 매핑되는 시퀀스는
Figure pat00021
에 상관없이 제로의 상관(correlation)값을 가진다. 왜냐하면,
Figure pat00022
이 BPSK(binary phase shift keying) 혹은 QPSK(quadrature phase shift keying) 심볼이면 QPSK 기반인 스프레딩 코드에 곱해져도 상관값에 영향을 주지 않는다. 따라서 참조 신호의 위치 변경이 가능하다.
기존에는 데이터와 참조 신호의 심볼 위치를 고정하는데 반하여, 본 발명의 실시 예에서는 자원 인덱스에 따라 심볼 위치를 선택할 수 있다. 데이터와 참조 신호는 모두 독립적인 시퀀스로 생성되기 때문에, 동일 OFDM 심볼 구간에서 동시에 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 기지국이 단말에 자원 인덱스를 추가로 제공하면, 다른 프레임 구조를 가진 슬롯을 전송할 수 있다. 다른 프레임 구조를 가진 슬롯을 전송할 때의 장점은 많은 참조 신호를 사용함으로써 생기는 장점들 예를 들어, 데이터 전송의 에러율이 낮아지는 등의 장점들을 이용할 수 있다.
이러한 참조 신호가 전송되면, 기지국은 상관 방법을 이용하여 주파수 옵셋을 추정할 수 있다. 기지국은 모든 단말에 대한 위상 회전된 참조 신호를 가지고 있으므로, 수신한 신호와 해당 단말에 대한 위상 회전된 참조 신호의 상관값을 계산하고, 참조 신호를 포함한 OFDM 심볼 단위로 상관값을 획득한다. 그리고 이러한 상관값들의 변화량을 계산하고, 변화량을 토대로 각 심볼간 위상차를 구한다. 그리고 위상차를 하기와 같은 수학식에 적용시켜, 주파수 옵셋의 추정치를 구할 수 있다.
Figure pat00023
여기서
Figure pat00024
는 FFT(Fast Fourier Transform)의 포인트 수를 나타내고,
Figure pat00025
는 위상 차를 나타내며,
Figure pat00026
은 참조 신호간 시간 샘플 간격을 나타낸다. 이러한 수학식 4를 통하여, 참조 신호의 간격이 가까울수록 주파수 옵셋 추정 범위가 증가 함을 알 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 첨부한 도 3과 같은 자원 인덱스 매핑을 이용하여 주파수 옵셋 추정을 할 수 있다.
예를 들어, 임의의 단말에 대하여 자원 인덱스 0이 설정된 경우, 단말은 자원 인덱스 0에 해당하는 자원 블록 0의 소정 위치에서 참조 신호를 전송하며, 기지국은 자원 블록 0의 소정 위치의 OFDM 심볼을 사용하여 전송되는 참조 신호를 수신하고 이를 토대로 주파수 옵셋을 추정할 수 있다. 자원 인덱스 0의 경우, 위에서 살펴본 바와 같이, 2, 6, 9, 13번째 OFDM 심볼에서 참조 신호가 전송되므로, 참조 신호간의 최소 간격은 3 OFDM 심볼이며, 이에 해당하는 주파수 옵셋의 추정이 가능하다.
그런데 만약 임의의 단말이 자원 인덱스 0과 자원 인덱스 12를 할당 받은 경우를 가정해보자. 이 경우, 기지국은 자원 블록 0을 통해 전송되는 2, 3, 6, 7, 8, 9, 13, 14번째 OFDM 심볼의 참조 신호들을 수신할 수 있다. 참조 신호간의 최소 간격이 1 OFDM 심볼이며, 1 OFDM 심볼 간격으로 참조 신호를 사용하여 주파수 옵셋을 추정할 수 있다. 따라서, 복수의 자원 인덱스가 단말에 할당되는 경우, 주파수 옵셋의 추정 범위가 증가한다.
본 발명의 실시 예에서는, 단말에 할당된 자원 인덱스에 따라 참조 신호와 데이터로 구성된 프레임의 구조를 선택할 수 있다. 이외에도 단말에 할당된 자원 인덱스에 따라 위상 회전값을 선택할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크 제어 채널 전송 방법의 흐름도이다.
기지국(2)이 임의 단말(1)에 대하여 적어도 하나의 자원 인덱스를 설정하면, 설정된 자원 인덱스에 대한 정보가 단말(1)로 제공된다(S100). 한 셀에서 사용하는 자원 인덱스에 대한 정보는 시스템 정보로서, 각 단말이 셀에 등록되는 경우 단말로 전달될 수 있다. 셀 내부의 전체 자원 인덱스 중에서 단말(1)이 사용하는 자원 인덱스는 하향링크 제어채널(PDCCH)로부터 획득될 수 있다.
한편, 기지국(2)은 저속과 고속의 단말을 구분하고, 고속 단말의 경우에는 상향링크 제어채널의 자원 인덱스를 복수 개 예를 들어 2개 설정하고, 저속 단말의 경우에는 상향링크 제어채널의 자원 인덱스를 1개 설정할 수 있다. 자원 인덱스가 복수개 설정되는 경우, 각 자원 인덱스는 서로 다른 프레임의 구조를 가진 것일 수 있다. 여기서 프레임의 구조는 프레임 내부의 데이터 심볼과 참조 신호의 개수와 전송 순서를 나타내며, 자원 인덱스에 따라 서로 다른 개수와 전송 순서를 가지는 복수의 구조를 갖을 수 있다.
단말(1)은 자신에게 할당된 적어도 하나의 자원 인덱스를 획득하고(S110), 획득된 자원 인덱스에 따라 상향링크 제어 채널 신호(참조 신호 포함)를 생성하여 전송한다(S120, S130). 구체적으로, 단말(1)은 자원 인덱스에 따라 해당하는 프레임 구조를 이용하여 상향링크 제어 채널 신호를 생성하고, 생성된 상향링크 제어 채널 신호를 자원 인덱스에 해당하는 자원 블록을 통하여 전송한다. 이 경우 자원 인덱스가 복수개 예를 들어 2개인 경우에는 제1 자원 인덱스에 따라 제1 상향링크 제어 채널 신호를 생성하고, 제2 자원 인덱스에 따라 제2 상향링크 제어 채널 신호를 생성하고, 생성된 제1 및 제2 상향링크 제어 채널 신호를 가산하여 전송할 수 있다. 자원 인덱스에 대응하는 프레임의 구조에 따라 전송되는 참조 신호의 개수와 위치가 달라지고, 데이터 심볼과 참조 신호의 전송 순서 등이 달라질 수 있다. 상향링크 제어 채널 신호 중 참조 신호는 자원 인덱스에 따라 해당하는 자원 블록의 소정 위치의 심볼을 사용하여 전송된다.
기지국(2)은 수신된 상향링크 제어채널에서 적어도 하나의 자원 인덱스에 따른 상향링크 제어채널 복조를 수행하며(S140), 복조단계에서 각 참조 신호의 상관값을 계산하고(S150), 상관값들을 이용하여 위에 기술된 바와 같이 주파수 옵셋을 추정한다(S160).
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 구조도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 단말(1)은 첨부한 도 5에 도시되어 있듯이, 제어부(110), 제1 PUCCH 생성부(120), 제2 PUCCH 생성부(130), 가산부(140), 변조부(150), 그리고 RF(radio Frequency)부(160)를 포함한다. 설명의 편의상, 제1 PUCCH 생성부(120), 제2 PUCCH 생성부(130), 가산부(140), 변조부(150)를 통합하여 "신호 처리부"라고 명명할 수도 있다.
제어부(110)는 기지국이 설정한 자원 인덱스가 복수개 예를 들어 2개일 경우, 해당하는 제1 자원 인덱스와 제2 자원 인덱스를 각각 제1 PUCCH 생성부(120)와 제2 PUCCH 생성부(130)로 전달한다.
제1 PUCCH 생성부(120)는 제1 자원 인덱스에 따라서 상향링크 제어 채널 신호 즉, 제1 PUCCH 신호를 생성하고 가산부(140)로 출력한다. 제2 PUCCH 생성부(130)는 제2 자원 인덱스에 따라서 제2 PUCCH 신호를 생성하고 가산부(140)로 출력한다.
가산부(140)는 제1 PUCCH 생성부(120)와 제2 PUCCH 생성부(130)의 신호를 서브캐리어별로 가산하고 변조부(150)로 출력한다. 변조부(150)는 IFFT(Inverse FFT)를 통해서 기저대역 OFDM 신호를 출력하고, RF부(160)는 캐리어 주파수대역으로 변환하여 전송한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 구조도이다. 그림 내부 번호 수정요망
본 발명의 실시 예에 따른 기지국(2)은, RF부(210), OFDM 복조부(220), 제1 PUCCH 복조부(230), 제2 PUCCH 복조부(240), 주파수 옵셋 추정부(250), 제어부(260)를 포함한다. 설명의 편의상, OFDM 복조부(220), 제1 PUCCH 복조부(230), 제2 PUCCH 복조부(240)"를 통합하여 "신호 처리부"라고 명명할 수도 있다.
RF부(210)는 안테나를 통해 입력된 신호를 기저대역 신호로 변환하여 OFDM 복조부(220)로 출력한다. OFDM 복조부(220)는 FFT를 이용하여 각 서브캐리어에 해당하는 신호를 출력한다.
제1 PUCCH 복조부(230)는 OFDM 복조부(220)의 출력 데이터와 제어부(260)로부터 전달되는 제1 자원 인덱스를 이용하여, 제1 PUCCH 신호에 대응하는 제1 PUCCH 데이터를 복조하고, 제1 자원 인덱스로 결정되는 참조 신호와 수신된 참조 신호간의 상호 상관값을 계산하여 제1 상호 상관값을 획득하고, 제1 상호 상관값을 주파수 옵셋 추정부(250)로 출력한다.
제2 PUCCH 복조부(230)는 OFDM 복조부(220) 출력 데이터와 제어부(260)로부터 전달되는 제2 자원 인덱스를 이용하여, 제2 PUCCH 신호에 대응하는 제2 PUCCH 데이터를 복조하고, 제2 자원 인덱스로 결정되는 참조 신호와 수신된 참조 신호간의 상호 상관값을 계산하여 제2 상호 상관값을 획득하고, 제2 상호 상관값을 주파수 옵셋 추정부(250)로 출력한다.
주파수 옵셋 추정부(250)는 제1 상호 상관값과 제2 상호 상관값을 이용하여 주파수 옵셋을 구한다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (15)

  1. 이동 통신 시스템에서 상향링크 제어 채널을 전송하는 방법에서,
    기지국으로부터 제공받은 적어도 하나의 자원 인덱스에 따라 상항링크 제어 채널 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 상향링크 제어 채널 신호를 상기 자원 인덱스에 대응하는 주파수 자원 블록을 통하여 상기 기지국으로 전송하는 단계
    를 포함하며,
    상기 자원 인덱스에 따라 상기 상향링크 제어 채널 신호에 포함되는 참조 신호가 할당되는 위치가 달라지는, 상향링크 제어 채널 전송 방법.
  2. 제1항에 있어서
    단말에 복수의 자원 인덱스가 할당되고, 각 자원 인덱스에 대응하는 프레임 구조가 서로 다른, 상향링크 제어 채널 전송 방법.
  3. 제2항에 있어서
    상기 프레임 구조는 데이터 심볼과 참조 신호의 개수와 전송 순서를 나타내는, 상향링크 제어 채널 전송 방법.
  4. 제2항에 있어서
    상기 상항링크 제어 채널 신호를 생성하는 단계는
    상기 자원 인덱스가 제1 자원 인덱스 및 제2 자원 인덱스를 포함하는 경우, 상기 제1 자원 인덱스에 대응하는 제1 상향링크 제어 채널 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 제2 자원 인덱스에 대응하는 제2 상향링크 제어 채널 신호를 생성하는 단계
    를 포함하며,
    상기 제1 상향링크 제어 채널 신호와 제2 상향링크 제어 채널 신호에 각각 포함되는 참조 신호의 심볼 위치가 서로 다른, 상향링크 제어 채널 전송 방법.
  5. 제2항에 있어서
    단말을 저속 단말 및 고속 단말로 분류하고, 상기 단말이 고속 단말인 경우 상기 단말에 대하여 복수의 자원 인덱스가 설정되는, 상향링크 제어 채널 전송 방법.
  6. 제1항에 있어서
    상기 기지국이 상기 상향링크 제어 채널 신호를 수신하고 복조하는 단계;
    상기 상향링크 제어 채널 신호에 포함되는 참조 신호와 자원 인덱스에 대응하는 저장된 참조 신호의 상관을 수행하는 단계; 및
    상기 상관 결과를 토대로 주파수 오프셋을 추정하는 단계
    를 더 포함하는, 상향링크 제어 채널 전송 방법.
  7. 이동 통신 시스템에서 상향링크 제어 채널을 전송하는 단말에서,
    인가되는 자원 인덱스에 따라 상향링크 제어 채널 신호를 생성하는 신호 처리부;
    기지국으로부터 제공받은 적어도 하나의 자원 인덱스를 상기 신호 처리부로 전달하는 제어부;
    상기 신호 처리부로부터 제공되는 상향링크 제어 채널 신호를 송신하는 RF(radio Frequency) 부
    를 포함하고,
    상기 자원 인덱스에 따라 상기 상향링크 제어 채널 신호에 포함되는 참조 신호가 할당되는 위치가 달라지는, 단말.
  8. 제7항에 있어서
    단말에 복수의 자원 인덱스가 할당되고, 각 자원 인덱스에 대응하는 프레임 구조가 서로 다르며, 상기 프레임 구조는 데이터 심볼과 참조 신호의 개수와 전송 순서를 나타내는, 단말.
  9. 제8항에 있어서
    상기 자원 인덱스가 제1 자원 인덱스 및 제2 자원 인덱스를 포함하고,
    상기 신호 처리부는,
    상기 제어부로부터 전달되는 제1 자원 인덱스에 따라서 제1 상향링크 제어 채널 신호를 생성하는 제1 PUCCH(Physical Uplink Control Channel) 생성부;
    상기 제어부로부터 전달되는 제2 자원 인덱스에 따라서 제2 상향링크 제어 채널 신호를 생성하는 제2 PUCCH 생성부;
    상기 제1 상향링크 제어 채널 신호와 상기 제2 상향링크 제어 채널 신호를 서브캐리어별로 가산하는 가산부; 및
    상기 가산부로부터 출력되는 신호를 변조하여 상기 RF부로 출력하는 변조부
    를 포함하는, 단말.
  10. 제9항에 있어서
    상기 단말이, 이동 속도가 설정 속도보다 빠른 고속 단말인, 단말.
  11. 이동 통신 시스템에서 상향링크 제어 채널을 수신하는 기지국에서,
    단말로부터 전송되는 상향링크 제어 채널 신호를 수신하는 RF(radio Frequency) 부;
    상기 상향링크 제어 채널 신호에 포함되는 참조 신호와 인가되는 자원 인덱스에 대응하는 저장된 참조 신호의 상관을 수행하는 신호 처리부;
    상기 신호 처리부로 적어도 하나의 자원 인덱스를 제공하는 제어부; 및
    상기 신호 처리부의 상관 결과를 토대로 주파수 오프셋을 추정하는 주파수 오프셋 추정부
    를 포함하며,
    상기 자원 인덱스에 따라 상기 상향링크 제어 채널 신호에 포함되는 참조 신호가 할당되는 위치가 달라지는, 기지국.
  12. 제11항에 있어서
    단말에 복수의 자원 인덱스가 할당되고, 각 자원 인덱스에 대응하는 프레임 구조가 서로 다르며, 상기 프레임 구조는 데이터 심볼과 참조 신호의 개수와 전송 순서를 나타내는, 기지국.
  13. 제12항에 있어서
    상기 자원 인덱스가 제1 자원 인덱스 및 제2 자원 인덱스를 포함하고,
    상기 신호 처리부는,
    상기 RF부로부터 출력되는 신호를 복조하여 각 서브캐리어에 해당하는 출력 데이터를 출력하는 복조부;
    상기 복조부의 출력 데이터와 상기 제어부로부터 전달되는 제1 자원 인덱스를 이용하여 참조 신호를 포함하는 제1 상향링크 채널 신호에 대응하는 데이터를 복조하고, 상기 제1 자원 인덱스로 결정되는 참조 신호와 수신된 참조 신호간의 제1 상호 상관값을 획득하여 상기 주파수 옵셋 추정부로 제공하는 제1 PUCCH 복조부; 및
    상기 복조부의 출력 데이터와 상기 제어부로부터 전달되는 제2 자원 인덱스를 이용하여 참조 신호를 포함하는 제2 상향링크 채널 신호에 대응하는 데이터를 복조하고, 상기 제2 자원 인덱스로 결정되는 참조 신호와 수신된 참조 신호간의 제2 상호 상관값을 획득하여 상기 주파수 옵셋 추정부로 제공하는 제1 PUCCH 복조부
    를 포함하는, 기지국.
  14. 제13항에 있어서
    상기 주파수 옵셋 추정부는 상기 제1 상호 상관값과 제2 상호 상관값을 이용하여 주파수 옵셋을 추정하는, 기지국.
  15. 제12항에 있어서
    상기 기지국은 단말을 저속 단말 및 고속 단말로 분류하고, 고속 단말에 대하여 복수의 자원 인덱스를 설정하는, 기지국.
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