KR20180106789A - 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 주파수 도약이 가능한 다중-넘버롤로지 데이터 송수신 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 주파수 도약이 가능한 데이터 송수신 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 방법은, 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 기지국에서 데이터 송신 방법으로서, 상기 기지국에 접속된 단말로 부반송파 스페이싱에 대한 단말의 능력 정보를 요청하는 메시지를 송신하는 단계; 상기 단말로부터 단말 능력 응답 메시지를 수신할 시 상기 단말에서 사용할 수 있는 그룹의 서브밴드들에 대한 정보를 송신하는 단계; 상기 단말로부터 스케줄링 요청 메시지가 수신될 시 상기 단말에서 사용할 수 있는 그룹의 서브밴드들 중 하나의 그룹을 선택하여 자원을 할당하는 단계; 및 상기 자원 할당 메시지를 송신한 후 상기 할당된 자원을 통해 데이터를 송신하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 주파수 도약이 가능한 다중-넘버롤로지 데이터 송수신 방법 및 장치{MULTI-NUMBEROLOGY BASED DATA TRANSMITTING AND RECEIVING METHOD AND APPARATUS CAPABLE OF FREQUENCY HOPPING IN AN OFDM SYSTEM}

본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 주파수 도약이 가능한 데이터 송수신 방법 및 장치에 관한 것이다.

4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 시스템이라 불리어지고 있다.

높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나(large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.

또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀(advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크(ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀(wireless backhaul), 이동 네트워크(moving network), 협력 통신(cooperative communication), CoMP(Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.

이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM(Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC(Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및 SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.

한편, 최근 개발이 진행되고 있는 5G 시스템은 자원 활용도 및 대용량 데이터 전송 등의 목적으로 광대역(단일 셀에서 100MHz 까지 지원) 다중-넘버롤로지(multi-numerology)를 적용한 순환 전치 심볼을 갖는 직교 주파수 분할 다중(cyclic prefix orthogonal frequency division multiplexing : 이하 "CP-OFDM"이라 칭함)을 증강된 이동 광대역(enhanced mobile broad band, eMBB) 시스템에서 채택하였다. 다중-넘버롤로지 OFDM은 데이터 트래픽(traffic)의 타입 및 목적에 따라서 부반송파(sub-carrier) 스페이싱(spacing)을 달리 적용하는 기법으로 5G에서는 15kHz, 30kHz, 60kHz, …, (15*2n)kHz 와 같은 톤 스페이싱(tone spacing)을 갖는 다중-넘버롤로지를 고려하고 있다.

다중-넘버롤로지 방식은 주파수-시간 자원의 그리드(frequency-time resource grid)를 데이터 트래픽(data traffic)의 타입에 따라 여러 형태로 적용할 수 있다. 이처럼 부반송파 스페이싱(subcarrier spacing)이 서로 다른 데이터가 심볼 영역에서 겹치는 경우 부반송파 스페이싱(subcarrier spacing)에 따라서 심볼 구간(symbol duration)이 다르기 때문에 다중-넘버롤로지 부반송파에 의해서 간섭이 발생하게 된다.

따라서 본 발명에서는 다중-넘버롤로지 부반송파에 의해서 간섭을 줄일 수 있는 데이터 송/수신 방법 및 장치를 제공한다.

또한 본 발명에서는 다중-넘버롤로지 부반송파를 사용하는 시스템에서 주파수 호핑 방식을 효율적으로 사용할 수 있는 데이터 송/수신 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 방법은, 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 기지국에서 데이터 송신 방법으로, 상기 기지국에 접속된 단말로 부반송파 스페이싱에 대한 단말의 능력 정보를 요청하는 메시지를 송신하는 단계; 상기 단말로부터 단말 능력 응답 메시지를 수신할 시 상기 단말에서 사용할 수 있는 그룹의 서브밴드들에 대한 정보를 송신하는 단계; 상기 단말로부터 스케줄링 요청 메시지가 수신될 시 상기 단말에서 사용할 수 있는 그룹의 서브밴드들 중 하나의 그룹을 선택하여 자원을 할당하는 단계; 및 상기 자원 할당 메시지를 송신한 후 상기 할당된 자원을 통해 데이터를 송신하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 장치는, 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 데이터를 송신하기 위한 기지국 장치로, 단말로 송신할 데이터 또는 신호를 무선 대역으로 변환하고, 송신 전력으로 송신하는 기지국 송신부; 상기 단말로부터 수신된 신호를 대역 하강 변환하여 출력하는 기지국 수신부; 및 상기 기지국에 접속된 단말로 부반송파 스페이싱에 대한 단말의 능력 정보 요청 메시지를 생성하여 상기 기지국 송신부를 통해 송신하도록 제어하고, 상기 단말로부터 상기 기지국 수신부를 통해 단말 능력 응답 메시지를 수신할 시 상기 단말에서 사용할 수 있는 그룹의 서브밴드들에 대한 정보를 생성하여 상기 기지국 송신부를 통해 송신하도록 제어하고, 상기 단말로부터 상기 기지국 수신부를 통해 스케줄링 요청 메시지가 수신될 시 상기 단말에서 사용할 수 있는 그룹의 서브밴드들 중 하나의 그룹을 선택하여 자원을 할당하고, 상기 자원 할당 메시지 생성하여 상기 기지국 송신부를 통해 송신하도록 제어한 후 상기 할당된 자원을 통해 데이터를 송신하도록 제어하는 기지국 제어부를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 CUF-OFDM을 적용하면 송신 필터링을 사용하는 OFDM에서 서브밴드 호핑을 수행할 수 있으므로, 서브밴드 내에서 주파수 다이버시티 이득을 얻을 수 있다. 또한 기지국에서 동일한 넘버롤로지를 사용하는 단말들을 특정 서브밴드 내에 둠으로써 기지국의 구현 복잡도를 줄일 수 장점이 있다. 또한 광대역에서 톤 스페이싱이 큰 단말 사용자에게 높은 부반송파를 매핑하는 경우 도플러 주파수(Doppler frequency)에 강인한 시스템 성능을 확보할 수 있다.

도 1은 최근 개발되고 있는 5G 시스템에서 자원 활용을 위한 다중-넘버롤로지를 적용한 경우의 부반송파 스페이싱에 대한 예시도이다.
도 2는 광대역 시스템에서 본 발명에 따라 서브-밴드들을 서로 다른 톤 스페이싱을 갖는 데이터를 송신하기 위한 대역을 설명하기 위한 개념적 예시도이다.
도 3은 광대역 시스템에서 본 발명에 따른 다중-넘버롤로지 대역을 구성하여 단말 별로 주파수 호핑을 적용한 경우를 설명하기 위한 개념적 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 다중-넘버롤로지 대역에 자원을 할당하기 위한 자원 블록 인덱싱의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국 장치의 기능적 블록 구성도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말 장치의 기능적 블록 구성도이다.
도 7은 기지국과 단말 간 본 발명에 따라 부반송파 스페이싱에 따른 데이터 송/수신 시의 신호 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 다양한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면들에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 이하에 첨부된 본 발명의 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것으로, 본 발명의 도면에 예시된 형태 또는 배치 등에 본 발명이 제한되지 않음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 하기의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

먼저 최근 개발되고 있는 5G 시스템에서 다중-넘버롤로지를 적용한 경우의 부반송파 스페이싱에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 살펴보기로 한다.

도 1은 최근 개발되고 있는 5G 시스템에서 자원 활용을 위한 다중-넘버롤로지를 적용한 경우의 부반송파 스페이싱에 대한 예시도이다.

도 1을 참조하면, 도 1의 우측 하단에 15kHz의 톤 스페이싱을 갖는 자원(PRB) 110과 30kHz의 톤 스페이싱을 갖는 자원(PRB) 120 및 60kHz의 톤 스페이싱을 갖는 자원(PRB) 130을 예시하였다. 각각의 자원들(PRBs)은 주파수 대역에 따라 다른 심볼 길이(symbol length)를 갖는다. 이하의 설명에서는 설명의 편의를 위해 15kHz의 톤 스페이싱을 갖는 자원(PRB) 110을 제1자원이라 칭하기로 하고, 30kHz의 톤 스페이싱을 갖는 자원(PRB) 120을 제2자원이라 칭하기로 하며, 60kHz의 톤 스페이싱을 갖는 자원(PRB) 130을 제3자원이라 칭하기로 한다. 또한 도 1에 예시하지 않았으나, 앞에서 설명한 바와 같이 5G 시스템에서는 60kHz의 톤 스페이싱보다 큰 톤 스페이싱을 가지며, (15*2n)kHz의 규칙을 따르는 하나 이상의 톤 스페이싱 자원을 더 가질 수 있다.

또한 이하에서는 설명의 도 1에 예시된 자원들인 제1자원 110 내지 제3자원 130의 톤 스페이싱을 갖는 자원들만을 이용하여 설명하기로 한다. 도 1에 예시된 제1자원 110, 제2자원 120 및 제3자원 130은 데이터 트래픽의 타입 및 목적에 따라 부반송파 스페이싱이 다르게 적용된다. 이러한 부반송파 스페이싱에 따라 시스템의 전체 대역에서 제3자원 130이 도 1에 예시된 바와 같이 제1자원 130을 인덱싱하면, 제3자원 0(PRB 0) 131, 제3자원 1(PRB 1) 132, 제3자원 2(PRB 2) 133, …, 제3자원 N-3(PRB N-3) 134, 제3자원 N-2(PRB N-2) 135, 제3자원 N-1(PRBN-1) 136과 같이 인덱싱할 수 있다.

또한 제3자원 130은 앞서 설명한 바와 같이 60kHz의 대역을 가진다. 따라서 그 절반의 대역인 30kHz의 대역을 갖는 제2자원 120을 인덱싱하면, 제2자원 0(PRB 0) 121, …, 제2자원 2N-1(PRB 2N-1) 122와 같이 2배의 인덱싱 값을 갖는다. 즉, 보다 PRB 관점에서 많은 자원들로 세분화될 수 있다. 따라서 15kHz의 대역을 갖는 제1자원 110을 인덱싱하면, 제1자원 0(PRB 0) 111, …, 제1자원 4N-1(PRB 4N-1) 112와 같이 제3자원 130 대비 4배의 인덱싱 값을 갖는다.

앞에서도 설명하였지만, 도 1에 도시한 바와 같이 부반송파의 스페이싱(subcarrier spacing)을 서로 다르게 하여 데이터를 전송하는 경우 실제 데이터가 전송되는 심볼 영역에서 스페이싱이 서로 다른 데이터가 겹치는(중첩되는) 현상이 발생한다. 이러한 중첩 현상으로 인하여 서로 다른 스페이싱을 갖는 부반송파 간에 의한 간섭이 발생하게 된다.

이러한 부반송파 간의 간섭을 줄이기 위해 대역 외 방사(out-of-band emission, 이하 "OOBE"라 함)가 이루어지는 신호에 대하여 송신 필터링(Tx filtering) 방식을 이용하여 간섭을 줄일 수 있다. 이처럼 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 방식으로 송신되는 데이터에 송신 필터링(Tx filtering)을 적용한 파형(waveform)을 "필터링된 순환 전치 심볼을 갖는 직교 주파수 분할 다중(filtered CP-OFDM)"이라고 한다.

이하에서 설명되는 본 발명에서는 filtered CP-OFDM에서 주파수 호핑(frequency hopping)을 적용하기 위한 방법 및 장치와 이에 따른 제어 신호(control signalling)의 송/수신 장치 및 방법을 제공하기 위한 내용에 대하여 살펴보기로 한다.

일반적으로 filtered CP-OFDM을 사용하기 위해 즉, CP-OFDM 데이터에 필터링을 적용하기 위해서 연속된 서브-밴드(sub-band)에서 데이터를 전송해야 한다. 이는 필터링이 특정 서브-밴드에서 발생하는 OOBE을 제한(confine)하기 위해서 적용하는 것이기 때문에 filtered CP-OFDM을 적용하기 위해서 반드시 필요한 조건이다.

한편, 광대역 통신 시스템에서는 대역 자체가 매우 넓기 때문에 각 서브-밴드 별로 데이터 전송 특성이 서로 상이할 수 있다. 즉, 특정한 서브-밴드의 경우 데이터 전송 특성이 매우 좋을 수도 있고, 다른 특정한 서브-밴드에서는 데이터 전송 특성이 열악할 수도 있다.

이때, 광대역 통신 시스템에서 특정한 대역에서 연속된 서브-밴드에 데이터를 할당할 수 있다. 데이터 전송에 할당된 연속된 서브-밴드들 중 특정 서브-밴드의 특성이 열악한 경우가 존재할 수 있다. 이처럼 데이터 전송에 할당된 연속된 서브-밴드들 중 특정한 서브-밴드의 전송 특성이 열악한 경우를 "sub-band null"이라 한다. 데이터 전송에 할당된 연속된 서브-밴드들 중 열악한 서브-밴드가 존재하는 경우 당연히 수신기에서는 데이터 수신 성능이 저하되는 단점이 있다.

또한 서브-밴드 필터링을 적용하는 경우 기지국에서 각 사용자(user) 별로 필터링을 적용하는 경우 각 사용자마다 시간 도메인 시그널(time domain signal)에 송신 필터링을 적용해야 한다. 그러므로, 광대역 시스템에서 대용량의 데이터 예를 들어 eMBB 데이터를 사용하는 사용자가 많은 경우 기지국을 구현하기 위한 복잡도가 매우 증가되는 문제도 발생할 수 있다.

따라서 본 이하에서 설명되는 발명에서는 위와 같은 문제점들을 해소할 수 있는 필터링된 OFDM 방식을 사용하여 연속된 서브-밴드를 통해 데이터를 전송할 시 발생할 수 있는 sub-band nulling에 의한 수신 성능 저하 현상을 해소하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.

또한 본 발명에서는 필터링된 OFDM 방식을 사용하여 주파수 호핑 및 서브-밴드 호핑을 적용할 수 있는 공통 사용자 필터링된 OFDM(common user filtered OFDM, 이하 "CUF-OFDM"이라 함) 방안을 제공하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.

또한 본 발명에서 제안하는 CUF-OFDM은 특정 sub-band에 동일한 넘버롤로지(numerology)를 갖는 사용자들을 할당하고 동일한 필터링과 역 고속 퓨리에 변환(IFFT)을 적용하여 시스템의 복잡도도 줄일 수 있는 장치 및 방법을 제공한다.

또한 특정 서브-밴드에 동일한 넘버롤로지(numerology)를 할당하기 위한 기지국-단말 간 시그널링(signalling)을 방법 및 이를 위한 장치를 제공한다.

또한 본 발명에서는 단말 수신 성능을 개선할 수 있는 다중-넘보롤로지(multi-numerology)의 서비-밴드 별 배치 방법과 이를 사용하기 위한 장치를 제공한다.

도 2는 광대역 시스템에서 본 발명에 따라 서브-밴드들을 서로 다른 톤 스페이싱을 갖는 데이터를 송신하기 위한 대역을 설명하기 위한 개념적 예시도이다.

먼저 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 광대역 시스템에서는 전체 대역(Bandwidth)을 시스템에서 제공할 수 있는 복수 개의 서브-밴드들로 구분한다. 도 2의 예시에서는 전체 대역에서 연속한 일부 서브-밴드들을 스페이싱에 기반하여 제1그룹 서브밴드들 210, 제2그룹 서브-밴드들 220, 제3그룹 서브-밴드들 230로 구분된 형태를 예시하였다. 여기서 부반송파 스페이싱은 앞서 도 1에서 설명한 바와 같이 3가지의 부반송파 스페이싱을 가정한 경우이다. 즉, 15kHz의 톤 스페이싱을 갖는 자원(PRB) 110과 30kHz의 부반송파 스페이싱을 갖는 자원(PRB) 120 및 60kHz의 톤 스페이싱을 갖는 자원(PRB) 130들만을 예시하였다. 하지만, 앞에서 설명한 바와 같이 60kHz의 부반송파 스페이싱보다 큰 부반송파 스페이싱을 갖는 자원들이 존재할 수 있다. 이러한 경우 앞서 설명한 바와 같이 부반송파 스페이싱 시에 (15*2n)kHz의 규칙을 따르게 된다.

본 발명에서 둘 이상의 부반송파 스페이싱에 기반하여 전체 대역을 둘 이상의 부반송파들을 갖는 그룹들로 구분하고, 각 그룹들은 해당하는 부반송파 스페이싱에 기반한 복수의 서브 밴드들을 포함하는 형태로 구성될 수 있다. 이와 같은 형태를 이하의 설명에서는 "다중-넘버롤로지(multi-numberology)"로 구성한 것이라 칭하기로 한다.

또한 본 발명에 따른 부반송파 스페이싱은 부반송파 톤 스페이싱, 톤 스페이싱, 서브캐리어 스페이싱, 서브캐리어 톤 스페이싱 등으로 칭해질 수 있다.

기지국에서 주파수 대역을 다중-넘버롤로지로 구성하는 형태는 다양한 형태로 가능하다. 예컨대, 전체 대역을 다중-넘버롤로지로 구성할 수도 있고, 전체 대역 중 미리 설정된 일부 대역만을 다중-넘버롤로지로 구성할 수도 있다. 이때에도 다중-넘버롤로지의 대역으로 미리 설정된 일부 대역들은 복수의 대역들이 될 수 있다. 가령, 전체 대역 중 일부의 대역에서 하나의 다중-넘버롤로지 대역만을 구성하는 경우 전체 대역 중 가장 낮은 주파수 대역부터 특정한 주파수 대역까지를 다중-넘버롤로지 대역으로 구성할 수도 있다. 다른 예로, 전체 대역 중 가장 높은 주파수 대역부터 일부 대역까지만 다중-넘버롤로지 대역으로 구성할 수도 있다. 또 다른 예로, 전체 대역 중 소정의 중간 위치의 대역에서 다중-넘버롤로지 대역으로 구성할 수도 있다. 또한 둘 이상의 다중-넘버롤로지 대역을 갖는 경우 위의 예들을 복합적으로 사용할 수도 있다.

다음으로 다중-넘버롤로지 대역이 설정된 경우 단말에 자원을 할당하는 경우를 살펴보기로 하자. 단말에 자원을 할당하는 경우는 크게 2가지 경우로 구분할 수 있다. 첫째, 단말의 능력에 따라 제1그룹 서브밴드들 210, 제2그룹 서브밴드들 220, 및 제3그룹 서브밴드들 330 중 하나의 그룹 서브밴드들을 할당할 수 있다. 예컨대, 단말이 제1그룹 서브밴드들 210에 해당하는 톤 스페이싱만을 지원하는 경우 기지국은 단말에 자원을 할당할 경우 제1그룹 서브밴드들 210의 자원만을 할당해야 한다. 만일 다른 그룹의 서브밴드들을 할당하는 경우 단말에서는 수신된 데이터의 처리가 불가능하기 때문이다.

만일 단말의 능력이 제2그룹 서브밴드들 220만을 지원하는 경우 기지국은 단말에 자원을 할당할 경우 제2그룹 서브밴드들 220의 자원만을 할당해야 한다. 마찬가지로 단말이 제3그룹 서브밴드들 230만을 지원하는 경우 기지국은 단말에 자원을 할당할 경우 제3그룹 서브밴드들 230의 자원만을 할당해야 한다. 이처럼 기지국은 단말의 능력에 기반하여 다중-넘버롤로지 대역의 자원을 할당할 수 있다.

다음으로 단말이 모든 그룹의 서브밴드들을 지원할 수 있는 경우 기지국은 요구된 서비스의 전송속도, 데이터의 양(크기) 및 요구된 서비스 품질 등을 고려하여 다중-넘버롤로지 자원들 중 하나를 선택하여 전송할 수 있다.

이처럼 단말이 하나의 서브캐리어 스페이싱에 기반한 송/수신 능력을 갖거나 또는 둘 이상의 서브캐리어 스페이싱에 기반한 송/수신 능력을 갖는 경우라도 기지국에서 통신이 수행될 시 설정된 특정한 하나의 그룹의 자원을 통해서만 데이터의 송/수신이 이루어질 수 있다. 가령, 기지국이 특정 단말에 제1그룹 서브밴드 210의 자원을 할당한 경우 데이터 통신이 이루어지는 동안에는 기지국과 단말 간 제1그룹 서브밴드 210의 자원만을 이용해서 데이터를 송/수신할 수 있다.

이와 같이 구성함으로써, 특정 서브밴드를 사용하는 사용자들은 동일한 서브캐리어 스페이싱을 적용할 수 있다. 따라서 동일한 서브캐리어 스페이싱을 적용하는 단말들로 송신하기 위한 데이터는 동일한 크기의 역고속 퓨리에 변환 및 동일한 송신 필터링을 적용할 수 있다. 뿐만 아니라 단말에서도 하나의 서브캐리어 스페이싱만을 이용하여 데이터를 수신할 수 있다. 또한 특정 단말이 다중-넘버롤로지로 구성된 대역 중 특정한 그룹의 서브밴드들에서 통신을 수행하는 경우 기지국은 단말로 데이터 송신 시에 서브밴드 호핑(hopping)을 수행할 수 있다. 이처럼 서브밴드 호핑을 수행함으로써 서브밴드의 널링(nulling)에 대한 열화를 최소화할 수 있을 뿐 아니라 서브밴드 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 도 2에 예시된 바와 같이 전체 대역의 전부 또는 전체 대역의 일부를 이용하여 각 그룹의 서브밴드들을 다중-넘버롤로지로 구성한 경우 제1그룹 서브밴드들 210, 제2그룹 서브밴드들 220 및 제3그룹 서브밴드들 230의 위치는 도 2에 예시한 바와 다른 형태로도 가능하다.

예컨대, 제1그룹 서브밴드들 210을 가장 높음 주파수 대역에 배치할 수도 있고, 중간 주파수 대역인 제2그룹 서브밴드들 220의 위치에 배치할 수도 있다. 마찬가지로 제2그룹 서브밴드들 220 및 제3그룹 서브밴드들 230 또한 주파수 대역에서 다른 주파수 대역에 배치할 수 있다.

또한 제1그룹 서브밴드들 210, 제2그룹 서브밴드들 220 및 제3그룹 서브밴드들 230을 다중-넘버롤로지로 구성할 시 각 그룹 서브밴드들의 수를 가변적으로 구성할 수도 있다. 예컨대, 기지국 내에 위치한 사용자들이 15kHz의 톤 스페이싱을 갖는 자원(PRB) 110에 할당 가능한 데이터를 더 많이 사용하는 경우 제1그룹 서브밴드들 210의 주파수 자원을 더 늘일 수 있다. 반면에 기지국 내에 위치한 사용자들이 30kHz의 톤 스페이싱을 갖는 자원(PRB) 120에 할당 가능한 데이터를 더 많이 사용하는 경우 제2그룹 서브 밴드들 220의 주파수 자원을 더 늘일 수 있다. 마찬가지로 기지국 내에 위치한 사용자들이 60kHz의 톤 스페이싱을 갖는 자원(PRB) 130에 할당 가능한 데이터를 더 많이 사용하는 경우 제3그룹 서브 밴드들 230의 주파수 자원을 더 늘일 수 있다.

이상에서 설명한 방식을 이용하는 경우 만일 기지국 내에 다중-넘버롤로지 대역으로 설정된 주파수 자원이 미리 설정된 범위의 주파수 자원으로 한정되는 경우 특정한 하나의 그룹 내에 서브밴드들의 수가 증가하면 상대적으로 데이터 전송이 적은 그룹의 서브밴드들의 수는 줄어들도록 구성할 수도 있다.

하지만, 특정한 그룹 내의 서브밴드의 수를 증가시키도록 하거나 줄이는 방식을 채택하는 경우 다른 단말의 통신에 장애를 줄 수도 있으므로, 다중-넘버롤로지 대역은 미리 설정해 두는 것이 바람직할 수 있다.

따라서 기지국은 시스템 정보 또는 상위 시그널링 등을 이용하여 미리 기지국 내에 진입하거나 초기 접속을 시도하는 단말에게 다중-넘버롤로지 대역 및 구성에 대한 정보를 제공할 수도 있다.

도 3은 광대역 시스템에서 본 발명에 따른 다중-넘버롤로지 대역을 구성하여 단말 별로 주파수 호핑을 적용한 경우를 설명하기 위한 개념적 예시도이다.

도 3을 참조하면, 각 단말을 하나의 사용자로 구분하였다. 도 3에 예시한 바와 같이 각 사용자마다 특정한 그룹 서브밴드들에서 자원을 할당받아 통신을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로 제1그룹 서브밴드들 210에는 제1사용자 301과 제2사용자 302가 자원을 할당받은 상태이며, 제2그룹 서브밴드들 220에는 제3사용자 303과 제4사용자 304가 자원을 할당받은 상태이고, 제3그룹 서브밴드들 230에는 제5사용자 305와 제6사용자 306이 자원을 할당받은 상태이다.

이를 좀 상세히 살펴보기로 하자. 기지국은 제1그룹 서브밴드들 210의 자원 중 제1사용자 301로 송신할 데이터와 제2사용자 302로 송신할 데이터를 t00의 시점부터 t01의 시점까지 송신할 수 있다. 도 3에 예시된 바와 같이 기지국은 제2사용자 302에게 전송되는 데이터를 제1그룹 서브밴드들 210 중 가장 낮은 대역의 자원을 이용하여 데이터를 송신하며, 제1사용자 301에게 전송되는 데이터를 제1그룹 서브밴드들 210 중 높은 대역의 자원을 이용하여 송신할 수 있다. 다음의 시점이 t01의 시점부터 t02의 시점까지는 주파수 호핑 방식을 적용할 수 있다. 즉 기지국은 t01의 시점부터 t02의 시점까지에는 제1사용자 301에게 전송되는 데이터를 제1그룹 서브밴드들 210 중 가장 낮은 대역의 자원을 이용하여 데이터를 송신하며, 제2사용자 302에게 전송되는 데이터를 제1그룹 서브밴드들 210 중 높은 대역의 자원을 이용하여 송신할 수 있다.

도 3에서는 다른 사용자들의 경우도 동일한 형태를 예시하였다. 즉, 제2그룹 서브밴드들 220에는 제3사용자 303과 제4사용자 304가 할당되어 있다. 따라서 기지국은 t00의 시점부터 t01의 시점까지 할당된 자원을 이용하여 각 사용자들 303, 304에게 데이터를 송신하고, 다음 시점인 t01의 시점부터 t02의 시점까지는 주파수 호핑되어 제2그룹 서브밴드들 중 다른 서브밴드들을 이용하여 각 사용자들 303, 304에게 데이터를 전송할 수 있다.

또한 제3그룹의 서브밴드들 230에는 제5사용자 305와 제6사용자 306이 할당되어 있다. 따라서 기지국은 t00의 시점부터 t10의 시점까지 할당된 자원을 이용하여 각 사용자 305 306에게 데이터를 송신하고, 다음 시점인 t10의 시점부터 t20의 시점까지는 주파수 호핑되어 제2그룹 서브밴드들 중 다른 서브밴드들을 이용하여 각 사용자들 305, 306에게 데이터를 전송할 수 있다.

도 3의 실시 예에서는 설명의 편의를 위해 제1그룹 서브밴드들 210과 동일한 시간 기간 동안을 사용하였다. 즉, 도 3의 예시에서는 제1그룹의 데이터 전송 구간인 t00-t01까지의 시간 구간 및 t01-t02의 시간 구간까지와 동일한 시간 구간 동안 제2그룹 서브밴드들 220과 제3그룹 서브밴드들 230에 대하여 데이터 전송이 이루어지며, 동일한 단위로 주파수 호핑이 이루어지는 경우를 예시하였다.

하지만, 제2그룹 서브밴드들 220에서는 제1그룹 서브밴드들 210에서 보다 세분화된 단위로 주파수 호핑이 가능하다. 따라서 제2그룹 서브밴드들 220에서는 제1그룹 서브밴드들 210에서의 주파수 호핑 주기와 다른 주기를 설정할 수 있다. 마찬가지로 제3그룹 서브밴드들 230에 대해서도 제1그룹 서브밴드들 210 및 제2그룹 서브밴드들 220의 주파수 호핑 주기보다 세분화된 주기로 주파수 호핑을 수행할 수 있다. 예를 들어 제2그룹의 데이터는 t00의 시점부터 t01의 시점까지와 t01의 시점부터 t10의 시점까지를 구분된 주파수 호핑 주기로 사용할 수 있다. 이처럼 주파수 호핑 주기가 달라지면, 제2그룹에서 데이터를 수신하는 단말은 해당하는 주기에 맞춰 주파수 호핑 방식으로 데이터를 수신할 수 있다. 따라서 t10의 시점부터 t20의 시점까지도 보다 세분화된 t10부터 t11의 시점까지와 t11의 시점부터 t20의 시점까지로 구분될 수 있다.

따라서 만일 제3그룹의 서브밴드들 230에서도 제2그룹 서브밴드와 같은 형태로 호핑 주기를 설정할 수도 있고, 보다 세분화된 시점 단위로 주파수 호핑 주기를 설정할 수도 있다.

이처럼 주파수 호핑 주기가 각 그룹마다 달라지는 경우 각 그룹의 주파수 호핑 주기에 대한 정보는 표준으로 설정할 수도 있고, 시스템 정보 또는 상위 계층 시그널링 등을 통해 단말로 전송할 수 있다.

한편, 위의 경우에 각 그룹 서브밴드들 210, 220, 230에 할당된 사용자들은 동일한 부반송파 스페이싱이 적용되기 때문에 기지국은 특정한 그룹 내의 단말로 송신하는 데이터에 대하여 동일한 크기의 역고속퓨리에 변환(IFFT)과 송신 필터링을 적용할 수 있게 된다. 또한 앞에서 설명한 바와 같이 각 그룹 서브밴드들 210, 220, 230에 내에 할당된 모든 단말(사용자)은 동일한 부반송파 스페이싱을 갖기 때문에 동일 그룹 내에서 다른 부반송파로 주파수 호핑 또한 용이하게 수행할 수 있다. 이를 통해 sub-band nulling에 대한 열화를 최소화할 수 있으며, 동일 그룹 내에서 부반송파 다이버시티(sub-band diversity) 이득을 얻을 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 다중-넘버롤로지 대역에 자원을 할당하기 위한 자원 블록 인덱싱의 예를 설명하기 위한 도면이다.

기지국에서 데이터를 송신하기 위해서는 각 부반송파 스페이싱에 대한 PRB 인덱싱을 미리 정의해 두고, 각 사용자(단말)에게 특정한 PRB 인덱스를 지시함으로써, 자원을 할당할 수 있다. 이때, 앞에서 살펴본 바와 같이 기지국과 단말 간에는 단말의 능력 및/또는 데이터의 종류에 따라 부반송파 스페이싱을 사용할 그룹을 먼저 설정할 수 있다. 이와 같이 먼저 설정된 부반송파 스페이싱 내에서 할당된 자원 인덱스를 이용하여 자원을 할당할 수 있다.

그러면 도 4를 참조하여 자원 할당을 위한 PRB 매핑에 대하여 살펴보기로 하자. 먼저 제1그룹 서브밴드들 210은 앞에서 설명한 바와 같이 15kHz의 PRB를 갖는다. 제1그룹 서브밴드들 210 내에 포함된 자원블록들인 PRB들을 n개로 가정하면, 15kHz의 PRB0 411, 15kHz의 PRB1 412, 15kHz의 PRB2 413, …, 15kHz의 PRB(n-3) 414, 15kHz의 PRB(n-2) 415, 15kHz의 PRB(n-1) 416까지로 인덱싱을 수행할 수 있다.

동일한 방식으로 제2그룹 서브밴드들 220은 앞에서 설명한 바와 같이 30kHz의 PRB를 갖는다. 제2그룹 서브밴드들 220 내에 포함된 자원블록들인 PRB들은 15kHz의 PRB들보다 2배의 인덱싱을 필요로 한다. 따라서 15kHz의 PRB들이 n개인 경우 30kHz의 PRB들은 2n개가 될 수 있다. 따라서 30kHz의 PRB들은 PRB0 421부터 30kHz의 PRB(2n-1) 422까지로 인덱싱을 수행할 수 있다.

제3그룹 서브밴드들 230 또한 동일한 방식으로 앞에서 설명한 바와 같이 60kHz의 PRB를 갖는다. 제3그룹 서브밴드들 230 내에 포함된 자원블록들인 PRB들은 15kHz의 PRB들보다 4배의 인덱싱을 필요로 한다. 따라서 15kHz의 PRB들이 n개인 경우 60kHz의 PRB들은 4n개가 될 수 있다. 따라서 60kHz의 PRB들은 PRB0 431부터 30kHz의 PRB(4n-1) 432까지로 인덱싱을 수행할 수 있다.

위와 같은 방법으로 앞에서 설명한 바와 같이 15X2ⁿ의 자원을 갖는 PRB의 인덱스들을 매핑할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 기지국은 전체 대역 또는 일부 대역을 넘버롤로지 별로 구분하고, 동일한 넘버롤로지를 사용하는 단말(사용자)에게 자원의 인덱스만을 할당함으로써, 자원할당을 수행할 수 있다. 이처럼 자원을 할당하는 경우 주파수 호핑의 경우에도 할당된 자원 인덱스만을 이용하여 주파수 호핑 방식 및 호핑되는 부반송파의 위치를 획득할 수 있다.

이때, 기지국이 주파수 자원 인덱스를 이용하여 주파수 호핑을 사용하는 경우 기지국은 단말과 미리 설정한 채널 품질 정보 제공 방식에 따라 주파수 호핑을 적용할 수 있다. 이를 좀 더 상세히 살펴보기로 하자.

단말은 미리 설정된 주기 또는 기지국으로부터 지시된 시점에 채널 품질 정보를 보고할 수 있다. 예컨대, 단말은 PRB channel quality indication(P-CQI) 또는 sub-band channel quality information(SB-CQI)을 이용해서, 기지국으로 채널 품질 정보를 제공할 수 있다. 이를 통해 기지국은 단말에 주파수 호핑을 제공하기 위한 자원 정보를 획득하고, 단말로 부반송파 호핑을 제공할 경우 호핑되는 부반송파를 적절히 선택함으로써 자원을 할당할 수 있다. 이를 위해 아래의 동작들이 필요할 수 있다.

첫째, 부반송파 호핑을 사용하기 위해서는 기지국-단말 간 넘버롤로지에 따라 단말이 사용할 수 있는 부반송파에 협상(negotiation)이 필요하다. 이후 정해진 부반송파 내에서 사용할 수 있는 단말 호핑 패턴이 필요하다.

둘째, 부반송파 호핑을 사용하기 위해서는 기지국이 단말의 채널 상태를 알 수 있는 PRB channel quality indication 정보 혹은 sub-band channel quality indication 정보를 받을 수 있는 feed-back 채널이 필요하다. 또한 기지국이 단말에게 어떤 PRB를 사용할지에 대한 PRB mapping 정보를 포함한 자원 매핑 정보를 제공해야 한다.

위와 같은 방식을 이용하여 본 발명에 따른 기지국은 보다 효율적으로 다중-넘버롤로지 방식을 사용할 경우 주파수 호핑을 제공할 수 있다. 또한 기지국의 복잡도를 줄일 수 있으며, 단말에서 sub-band nulling을 방지할 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국 장치의 기능적 블록 구성도이다.

도 5a를 참조하면, 기지국은 백홀 인터페이스 501, 기지국 제어부 503, 기지국 수신부 505 및 기지국 송신부 507을 포함할 수 있다.

기지국 백홀 인터페이스 501은 상위의 노드 또는 다른 기지국과의 인터페이스를 제공할 수 있다. 기지국과 상위의 다른 노드 간의 인터페이스와 다른 기지국들과의 인터페이스는 서로 다른 인터페이스가 될 수 있다. 본 발명에서는 이러한 인터페이스들을 총칭하여 백홀 인터페이스라 칭하기로 한다.

기지국 제어부 503은 기지국의 전반적인 동작의 제어를 수행할 수 있다. 또한 기지국 제어부 503은 본 발명에 따라 다중-넘버롤로지를 적용하는 경우에 자원할당, 할당된 자원을 이용한 통신, 주파수 호핑, 자원 할당을 위한 채널 품질 정보의 수신 등에 대한 처리를 수행할 수 있다. 이러한 기지국 제어부 503은 하나의 프로세서로 구성될 수도 있고, 복수의 프로세서로 구성될 수도 있다. 또한 기지국 제어부 503은 필요에 따라 제어 정보를 저장하는 메모리(미도시)를 더 포함할 수 있다. 또한 기지국 제어부 503은 부호화 및 복호화를 수행하는 통신 프로세서를 포함할 수 있으며, 단말로 데이터를 송신하기 위한 스케줄러를 포함할 수도 있다.

기지국 수신부 505는 단말로부터 수신된 무선 대역의 신호를 기저대역의 신호로 변환하고, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 기지국 제어부 503으로 제공할 수 있다. 또한 기지국 수신부 505는 본 발명에 따라 단말로부터 수신되는 채널 품질 정보를 수신하여 기지국 제어부 503으로 제공할 수 있다.

기지국 송신부 507은 기지국 제어부 503으로부터 수신된 기지국에서 송신할 디지털 신호를 아날로그 신호로의 변환, 대역 상승 및 송신 전력으로 전력 상승시켜 송신할 수 있다.

도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국 송신부 507의 기능적 내부 블록 구성도이다.

기지국 송신부 507의 내부에는 다중-넘버롤로지 방식에 대응하는 각각의 그룹 송신부들을 포함할 수 있다. 도 5b에서는 앞서 설명한 도 3의 예시와 같이 각 부반송파들이 서로 다른 3개의 그룹으로 구성된 경우에 대한 구성이다. 따라서 제1송신부 510은 제1그룹 서브캐리어들을 매핑하여 송신하기 위한 구성이며, 제2송신부 520은 제2그룹 서브캐리어들을 매핑하여 송신하기 위한 구성이고, 제3송신부 530은 제3그룹 서브캐리어들을 매핑하여 송신하기 위한 구성이다.

각 송신부들 510, 520 및 530은 기능적으로는 동일한 구성을 가진다. 예컨대, 제1송신부 510은 제1서브 캐리어 매핑부 511, 제1역고속 퓨리에 변환부 512, 제1순환 전치 심볼 부가부 513 및 제1송신 필터 514를 포함할 수 있다. 제2송신부 520은 제2서브 캐리어 매핑부 521, 제2역고속 퓨리에 변환부 522, 제2순환 전치 심볼 부가부 523 및 제2송신 필터 524를 포함할 수 있다. 마지막으로 제3송신부 530은 제3서브 캐리어 매핑부 531, 제3역고속 퓨리에 변환부 532, 제3순환 전치 심볼 부가부 533 및 제3송신 필터 534를 포함할 수 있다.

먼저 제1그룹 송신부 510 내지 제3그룹 송신부 530에 포함된 각 그룹 서브캐리어 매핑부들 511, 521, 531은 각각 해당하는 서브캐리어의 대역에 송신할 데이털르 매핑할 수 있다. 이는 앞서 설명한 도 3에서 송신할 데이터를 해당하는 그룹의 서브캐리어 스페이싱에 매핑하는 형태가 될 수 있다.

각각의 서브 캐리어에 매핑된 데이터들은 해당하는 서브캐리어 스페이싱에 매핑된 형태에 맞춰 역고속 퓨리에 변환부들 512, 522, 532로 입력된다. 따라서 역고속 퓨리에 변환부들 512, 522, 532는 입력된 각 데이터를 역고속 퓨리에 변환할 수 있다. 이후 각각의 역 고속 퓨리에 변환부들 512, 522, 532에서 출력된 신호들은 해당하는 순환 전치 심볼 부가부들 513, 523, 533로 입력될 수 있다. 순환 전치 심볼 부가부들 513, 523, 533은 서브캐리어 스페이싱에 대응한 크기의 순환 전치 심볼을 출력된 신호에 부가함으로써 OFDM 심볼을 생성할 수 있다.

이후 각 순환 전치 심볼 부가부들 513, 523 및 533에서 생성된 각각이 OFDM 심볼을은 해당하는 송신 필터들 514, 524, 534로 입력된다. 각각의 송신 필터들 514, 524, 534는 앞서 설명한 바와 같이 부반송파의 간섭을 제거하기 위한 필터들이 될 수 있다. 즉, OOBE 현상을 송신 필터들 514, 524, 534에 의해 제거할 수 있다. 각각의 송신부들 510, 520, 530에서 처리된 신호는 결합부 540에 의해 전체 대역으로 결합될 수 있으며, 결합된 신호는 안테나를 통해 송신될 수 있다.

도 5b에서 안테나는 하나의 형태만 도시하였으나 실제로는 복수의 안테나로 구성될 수 있으며, 특히 MIMO 방식을 적용할 수 있다.

이상에서 설명한 도 5b의 구성을 이용하여 하나의 그룹 내에 존재하는 서브캐리어에 대하여 하나의 역고속 퓨리에 변환부와 하나의 송신 필터만을 갖게 되므로, 기지국의 복잡도를 줄일 수 있다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말 장치의 기능적 블록 구성도이다.

도 6a를 참조하면, 단말은 단말 제어부 601, 단말 수신부 603 및 단말 송신부 605를 포함할 수 있다. 그 외에 단말에 부가적으로 메모리(미도시), 디스플레이(미도시), 사용자 입력부(미도시) 등을 포함할 수 있으며, 그밖에도 필요에 따라 다른 부가적인 기능 블록을 더 포함할 수 있다. 다만 본 발명과 관련되지 않은 블록들은 도 6a에 도시하지 않았다.

단말 제어부 601은 단말의 전반적인 동작의 제어를 수행할 수 있다. 또한 단말 제어부 601은 본 발명에 따라 다중-넘버롤로지를 적용하는 시스템에서 할당된 자원을 통해 데이터를 수신할 수 있고, 주기적 또는 기지국의 요청에 의거하여 채널 품질 정보를 제공할 수 있다. 이러한 채널 품질 정보는 앞에서 설명한 PRB channel quality indication 정보 혹은 sub-band channel quality indication 중 하나가 될 수 있다. 이러한 단말 제어부 601은 하나 또는 복수의 프로세서로 구성될 수 있다.

단말 수신부 603은 기지국으로부터 수신된 무선 대역의 신호를 기저대역의 신호로 변환하고, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 단말 제어부 601로 제공할 수 있다. 또한 단말 수신부 603은 기지국으로부터 수신되는 다중 넘버롤로지 방식의 데이터를 수신하여 단말 제어부 601로 제공할 수 있다.

단말 송신부 605는 기지국으로 송신할 디지털 신호를 아날로그 신호로의 변환, 대역 상승 및 송신 전력으로 전력 상승시켜 송신할 수 있다.

도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말 수신부 603의 기능적 내부 블록 구성도이다.

단말 수신부 603의 내부에는 다중-넘버롤로지 방식에 대응하는 각각의 그룹에 대응한 수신부들을 포함할 수 있다. 다만 단말의 능력에 따라 하나의 수신부만을 포함하도록 구성할 수도 있다. 도 6b의 구성을 살펴보면, 안테나, 분배기 640, 하나 또는 둘 이상의 수신부 610, 620, 630을 포함할 수 있다. 이때 하나의 수신부만을 포함하는 경우 분배기 640을 포함하지 않도록 단말을 수 있다. 또한 단말에서 각 수신기들은 앞서 설명한 바와 같이 단말의 능력에 따라 하나 또는 복수 개의 수신부들을 포함할 수 있다.

도면으로 예시한 도 6b에서도 전술한 도 5b와 동일하게 앞서 설명한 도 3의 예시와 같이 각 부반송파들이 서로 다른 3개의 그룹으로 구성된 경우에 대한 구성이다. 따라서 제1수신부 610은 제1그룹 서브캐리어들을 수신하기 위한 구성이며, 제2수신부 620은 제2그룹 서브캐리어들을 수신하기 위한 구성이고, 제3수신부 630은 제3그룹 서브캐리어들을 수신하기 위한 구성이다.

각 수신부들 610, 620 및 630은 기능적으로는 동일한 구성을 가진다. 예컨대, 제1수신부 610은 제1수신 필터 611, 제1순환 전치 심볼 제거부 612, 제1고속 퓨리에 변환부 613 및 제1서브캐리어 디매핑/검출부 614를 포함할 수 있다. 또한 제2수신부 620은 제2수신 필터 621, 제2순환 전치 심볼 제거부 622, 제2고속 퓨리에 변환부 623 및 제2서브캐리어 디매핑/검출부 624를 포함할 수 있다. 마지막으로 제3수신부 630은 제3수신 필터 631, 제3순환 전치 심볼 제거부 632, 제3고속 퓨리에 변환부 633 및 제3서브캐리어 디매핑/검출부 634를 포함할 수 있다.

먼저 제1그룹 수신부 610 내지 제3그룹 수신부 630에 포함된 각 수신 필터들 611, 621, 631은 수신된 신호를 필터링하여 출력할 수 있다. 이때 단말은 하나의 수신부만을 포함하거나 또는 둘 이상의 수신부를 포함하더라도 대체로 하나의 그룹에 대응하는 수신부만 동작하는 경우가 대부분일 수 있다. 따라서 이하의 설명에서는 제1수신부 610을 3가지 수신부들 610, 620 및 630을 대표하는 동작으로 설명하기로 한다.

제1수신부 610의 제1수신 필터 611은 수신된 신호를 필터링한 후 제1순환 전치 심볼 제거부 612로 출력한다. 제1순환 전치 심볼 제거부 612는 해당하는 대역인 15kHz 대역에 따른 부반송파 스페이싱에 따른 순환 전치 심볼을 제거하여 제1고속 퓨리에 변환부 613으로 출력한다. 제1고속 퓨리에 변환부 613 또한 해당하는 대역인 15kHz 대역에 따른 부반송파 스페이싱에 따라 고속 퓨리에 변환을 수행할 수 있다. 이처럼 제1고속 퓨리에 변환부 613에서 고속 퓨리에 변환된 신호는 제1서브캐리어 디매핑/검출부 614로 입력된다. 제1서브캐리어 디매핑/검출부 614는 15kHz 대역 중에서 단말 자신에게 할당된 서브캐리어를 디매핑하여 단말 자신에게 할당된 데이터를 검출하여 출력할 수 있다. 제1서브캐리어 디매핑/검출부 614에서 출력된 데이터는 단말 제어부 601에서 처리될 수 있다.

도 7은 기지국과 단말 간 본 발명에 따라 부반송파 스페이싱에 따른 데이터 송/수신 시의 신호 흐름도이다.

도 7을 참조하면, 단말과 기지국은 710단계에서 RACH 절차를 수행할 수 있다. 이러한 RACH 절차는 단말이 기지국의 영역으로 최초 진입하는 경우 또는 전원이 오프(off) 상태에서 온(on) 상태로 변화되는 경우 또는 셀의 재선택 시 핸드오버 등과 같이 다양한 경우에 이루어질 수 있다.

이후 기지국은 720단계에서 단말로 부반송파 스페이싱(SCS)에 대한 단말 능력 요청 메시지를 송신할 수 있다. 단말 능력 요청 메시지는 단말이 어떠한 부반송파 스페이싱을 사용할 수 있는지를 문의하는 정보가 될 수 있다.

단말은 722단계에서 단말 능력 요청 메시지가 수신될 시 부반송파 스페이싱에 대한 단말 능력 응답 메시지를 생성하여 기지국으로 송신할 수 있다. 이때, 단말 능력 응답 메시지에는 단말에서 사용할 수 있는 부반송파 스페이싱에 대한 능력 정보를 포함할 수 있다. 예컨대, 기지국이 앞에서 전술한 바와 같이 3가지 부반송파 스페이싱을 사용할 수 있는 경우라면 단말은 그 중 어떠한 부반송파 스페이싱이 가능한지에 대한 정보를 포함하여 단말 능력 응답 메시지를 송신할 수 있다. 또한 기지국이 전술한 도 3에서의 방식보다 많은 부반송파 스페이싱을 제공할 수 있는 경우 이에 대한 정보를 단말 능력 응답 메시지에 포함하여 전송할 수 있다. 이러한 단말 능력 응답 메시지는 미리 약속된 매핑 룰에 기반하여 전송하는 경우 전송되는 메시지의 양을 줄일 수 있다. 또한 단말 능력 응답 메시지는 다른 메시지 내에 포함되어 전송될 수도 있다. 다른 메시지에는 단말의 다른 능력들을 문의하는 메시지와 함께 이용될 수 있다.

기지국은 722단계에서 단말로부터 단말 능력 응답 메시지를 수신하면, 기지국에서 724단계에서 단말에 할당할 수 있는 즉, 단말이 사용 가능한 그룹의 서브밴드들에 대한 정보를 메시지로 구성하여 전송할 수 있다. 예컨대, 단말이 3가지 그룹의 서브밴드들을 사용할 수 있고, 그 중 기지국에서 3가지를 모두 사용할 수 있는 경우 모두를 사용할 수 있음으로 설정하여 단말에게 사용 가능한 서브밴드들에 대한 정보를 제공할 수 있다. 다른 예로 기지국에서 7가지 그룹의 서브밴드들을 사용할 수 있고, 단말이 3가지 그룹의 서브밴드들을 사용할 수 있지만, 기지국에서 제공할 수 있는 그룹의 서브밴드에는 2가지만 허용되는 경우도 존재할 수 있다. 이러한 경우 기지국은 단말이 사용할 수 있는 그룹의 서브밴드들에 대한 정보를 2가지로 설정하여 전송할 수 있다.

단말은 724단계에서 사용 가능한 그룹의 서브밴드들에 대한 정보를 수신하면, 서브밴드 응답 메시지를 생성하여 726단계에서 기지국으로 송신할 수 있다. 이때 서브밴드 응답 메시지는 단순히 수신되었음을 알리도록 구성할 수도 있고, 수신되었음의 정보와 함께 기지국에서 사용 가능함을 알린 정보들을 다시 기지국으로 재송신할 수도 있다.

이후 단말에서 통신이 필요한 경우 단말은 730단계에서 기지국으로 스케줄링 요청 메시지를 송신할 수 있다. 이때 필요에 따라서는 단말이 스케줄링 요청 메시지와 함께 또는 별도로 채널 품질 정보를 송신할 수 있다.

그러면 기지국은 732단계에서 채널 품질 정보에 기반하여 자원을 할당하고, 할당된 자원 정보를 단말로 제공할 수 있다. 이때 단말에 할당되는 자원은 앞에서 설명한 인덱싱 정보를 이용할 수 있다.

이후 기지국은 734단계에서 할당된 자원을 이용하여 단말로 데이터를 전송할 수 있다. 이때 인덱싱 정보에 기반하여 부반송파 호핑을 수행할 수 있으며, 부반송파 호핑은 앞서 설명한 바와 같이 해당 그룹 내의 부반송파 내에서반 호핑이 이루어질 수 있다.

또한 단말은 740단계와 같이 소정의 주기 단위 또는 기지국의 요청에 의해 채널 품질 정보를 기지국으로 송신할 수 있다. 그러면 기지국은 742단계로 진행하여 수신된 채널 품질 정보에 기반하여 자원을 새롭게 할당하고, 할당된 자원을 이용하여 단말로 데이터를 송신할 수 있다.

이상에서 설명한 도 7에서는 단말에서 스케줄링 요청 메시지에 기반하여 데이터가 전송되는 경우를 설명하였다. 하지만, 상위 노드로부터 해당 단말로 전송할 데이터가 수신되는 경우에도 동일한 형태로 이루어질 수 있다. 예컨대, 상위 노드로부터 상기 단말로 송신할 데이터가 수신될 시 기지국은 단말로 페이징 신호를 생성하여 송신할 수 있다. 이에 따라 단말은 페이징 신호에 응답하는 입력이 존재할 시 페이징 응답 메시지를 기지국으로 송신할 수 있다. 따라서 기지국은 해당 단말로부터 페이징 응답이 수신될 시 앞에서 미리 수신된 단말 능력 응답 메시지에 기반하여 자원을 할당하고, 상기 할당된 자원 정보를 상기 단말로 송신할 수 있다. 이후 기지국은 할당된 자원 정보를 이용하여 데이터를 송신할 수 있다.

이때에도 단말로부터 주기적 또는 기지국의 요청에 의한 채널 품질 정보가 수신될 시 이를 활용할 수 있으며, 앞에서 설명한 주파수 호핑 방식도 동일하게 적용할 수 있다. 뿐만 아니라 앞서 설명한 바와 같이 자원할당 방식은 PRB 인덱싱을 이용할 수 있다.

또한 본 명세서와 도면에 개시된 실시 예들은 본 발명의 내용을 쉽게 설명하고, 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

210, 220, 230 : 각 그룹 서브밴드들
501 : 백홀 인터페이스
503 : 기지국 제어부
505 : 기지국 수신부
507 : 기지국 송신부
510, 520, 530 : 송신부
511, 521,522 : 각 송신부 내의 그룹 서브캐리어 매핑부
512, 522, 532 : 각 송신부 내의 역고속 퓨리에 변환부
513, 523, 533 : 각 송신부 내의 순환 전치 심볼 부각부
514, 524, 534 : 각 송신부 내의 송신 필터(윈도우)
540 : 결합부
601 : 단말 제어부
603 : 단말 수신부
605 : 단말 송신부
610, 620, 630 : 각 그룹 수신부
640 : 분배부
611, 621, 631 : 각 수신부 내의 수신 필터
612, 622, 632 : 각 수신부 내의 순환 전치 심볼 제거부
613, 623, 633 : 각 수신부 내의 고속 퓨리에 변환부
614, 624, 634 : 각 수신부 내의 서브캐리어 디매핑/검출부

Claims (12)

1. 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 기지국에서 데이터 송신 방법에 있어서,
   상기 기지국에 접속된 단말로 부반송파 스페이싱에 대한 단말의 능력 정보를 요청하는 메시지를 송신하는 단계;
   상기 단말로부터 단말 능력 응답 메시지를 수신할 시 상기 단말에서 사용할 수 있는 그룹의 서브밴드들에 대한 정보를 송신하는 단계;
   상기 단말로부터 스케줄링 요청 메시지가 수신될 시 상기 단말에서 사용할 수 있는 그룹의 서브밴드들 중 하나의 그룹을 선택하여 자원을 할당하는 단계; 및
   상기 자원 할당 메시지를 송신한 후 상기 할당된 자원을 통해 데이터를 송신하는 단계;를 포함하는, 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 기지국에서 데이터 송신 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 부반송파 스페이싱은 상기 기지국의 전체 대역을 다중 넘버롤로지로 구성한 그룹 중 적어도 하나의 그룹을 지원하는 정보인, 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 기지국에서 데이터 송신 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 단말로부터 채널 품질 정보가 수신될 시 상기 수신된 채널 품질 정보에 기반하여 서비스 중인 그룹의 부반송파들에서 자원을 새롭게 할당하는 단계;
   상기 새롭게 할당된 자원 정보를 상기 단말로 송신하는 단계; 및
   상기 새롭게 할당된 자원을 통해 데이터를 송신하는 단계;를 더 포함하는, 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 기지국에서 데이터 송신 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상위 노드로부터 상기 단말로 송신할 데이터가 수신될 시 상기 단말로 페이징 신호를 생성하여 송신하는 단계;
   상기 단말로부터 페이징 응답이 수신될 시 상기 수신된 단말 능력 응답 메시지에 기반하여 자원을 할당하는 단계;
   상기 할당된 자원 정보를 상기 단말로 송신하는 단계; 및
   상기 할당된 자원 정보를 이용하여 데이터를 송신하는 단계;를 더 포함하는, 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 기지국에서 데이터 송신 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 자원 할당은,
   상기 단말에서 사용할 수 있는 그룹의 서브밴드들에 대한 인덱싱을 이용하여 자원을 할당하는, 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 기지국에서 데이터 송신 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 자원 할당은,
   상기 단말에서 사용할 수 있는 그룹의 서브밴드들 내에서 미리 설정된 규칙을 이용한 방식으로 주파수 호핑하여 자원을 할당하는, 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 기지국에서 데이터 송신 방법.
7. 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 데이터를 송신하기 위한 기지국 장치에 있어서,
   단말로 송신할 데이터 또는 신호를 무선 대역으로 변환하고, 송신 전력으로 송신하는 기지국 송신부;
   상기 단말로부터 수신된 신호를 대역 하강 변환하여 출력하는 기지국 수신부; 및
   상기 기지국에 접속된 단말로 부반송파 스페이싱에 대한 단말의 능력 정보 요청 메시지를 생성하여 상기 기지국 송신부를 통해 송신하도록 제어하고, 상기 단말로부터 상기 기지국 수신부를 통해 단말 능력 응답 메시지를 수신할 시 상기 단말에서 사용할 수 있는 그룹의 서브밴드들에 대한 정보를 생성하여 상기 기지국 송신부를 통해 송신하도록 제어하고, 상기 단말로부터 상기 기지국 수신부를 통해 스케줄링 요청 메시지가 수신될 시 상기 단말에서 사용할 수 있는 그룹의 서브밴드들 중 하나의 그룹을 선택하여 자원을 할당하고, 상기 자원 할당 메시지 생성하여 상기 기지국 송신부를 통해 송신하도록 제어한 후 상기 할당된 자원을 통해 데이터를 송신하도록 제어하는 기지국 제어부를 포함하는, 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 데이터를 송신하기 위한 기지국.
8. 제7항에 있어서,
   상기 부반송파 스페이싱은 상기 기지국의 전체 대역을 다중 넘버롤로지로 구성한 그룹 중 적어도 하나의 그룹을 지원하는 정보인, 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 데이터를 송신하기 위한 기지국.
9. 제7항에 있어서, 상기 기지국 제어부는,
   상기 기지국 수신부를 통해 상기 단말로부터 채널 품질 정보가 수신될 시 상기 수신된 채널 품질 정보에 기반하여 서비스 중인 그룹의 부반송파들에서 자원을 새롭게 할당하고, 상기 기지국 송신부를 통해 상기 새롭게 할당된 자원 정보를 상기 단말로 송신하도록 제어하며, 상기 새롭게 할당된 자원을 통해 데이터를 송신하도록 제어하는, 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 데이터를 송신하기 위한 기지국.
10. 제7항에 있어서,
    상위 노드 또는 다른 기지국과 통신하기 위한 백홀 인터페이스를 더 포함하며,
    상기 기지국 제어부는,
    상기 백홀 인터페이스를 통해 상위 노드로부터 상기 단말로 송신할 데이터가 수신될 시 상기 기지국 송신부를 통해 상기 단말로 페이징 신호를 생성하여 송신하도록 제어하며, 상기 기지국 수신부를 통해 상기 단말로부터 페이징 응답이 수신될 시 상기 수신된 단말 능력 응답 메시지에 기반하여 자원을 할당하고, 상기 할당된 자원 정보를 상기 기지국 송신부를 통해 상기 단말로 송신하도록 제어하며, 상기 할당된 자원 정보를 이용하여 데이터를 송신하도록 제어하는, 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 데이터를 송신하기 위한 기지국.
11. 제7항에 있어서, 상기 기지국 제어부는,
    상기 자원 할당 시 상기 단말에서 사용할 수 있는 그룹의 서브밴드들에 대한 인덱싱을 이용하여 자원을 할당하는, 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 데이터를 송신하기 위한 기지국.
12. 제7항에 있어서, 상기 기지국 제어부는,
    상기 자원 할당 시 상기 단말에서 사용할 수 있는 그룹의 서브밴드들 내에서 미리 설정된 규칙을 이용한 방식으로 주파수 호핑하여 자원을 할당하는, 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 데이터를 송신하기 위한 기지국.
    

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