KR20180108138A - 무선 통신 시스템에서 상향링크 전송을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 상향링크 전송을 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시는 LTE(Long Term Evolution)와 같은 4G(4th generation) 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G(5th generation) 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 본 개시는 무선 통신 시스템에서 상향링크 전송에 관한 것으로, 단말의 동작 방법은, 데이터를 위한 제1 코드북에 기반하여 기준 신호를 위한 제2 코드북을 결정하는 과정과, 상기 제2 코드북을 이용하여 생성된 적어도 하나의 기준 신호 및 상기 제1 코드북을 이용하여 생성된 적어도 하나의 데이터 신호를 송신하는 과정을 포함한다.

Description

무선 통신 시스템에서 상향링크 전송을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR UPLINK TRANSMISSIONS IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 개시(disclosure)는 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 무선 통신 시스템에서 상향링크 전송을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
4G(4th generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G(5th generation) 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(Long Term Evolution) 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 Frequency Shift Keying and Quadrature Amplitude 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.
상술한 바와 같은 논의를 바탕으로, 본 개시(disclosure)는, 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터를 효과적으로 송신하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 비-승인(grant-free) 기반으로 상향링크 데이터를 송신하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 비-직교 다중 접속(non orthogonal multiple access, NOMA) 방식으로 상향링크 데이터를 송신하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 데이터 신호를 위한 코드북에 기반하여 결정된 코드북을 이용하여 기준 신호를 송신하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 활성(active) 단말의 검출 및 채널 추정을 반복함으로써 효과적으로 활성 단말들을 검출하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법은, 데이터를 위한 제1 코드북에 기반하여 기준 신호를 위한 제2 코드북을 결정하는 과정과, 상기 제2 코드북을 이용하여 생성된 적어도 하나의 기준 신호 및 상기 제1 코드북을 이용하여 생성된 적어도 하나의 데이터 신호를 송신하는 과정을 포함한다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법은, 데이터를 위한 제1 코드북에 기반하여 기준 신호를 위한 제2 코드북을 결정하는 과정과, 상기 제2 코드북을 이용하여 생성된 기준 신호들 및 상기 제1 코드북을 이용하여 생성된 데이터 신호들을 수신하는 과정을 포함한다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 단말 장치는, 데이터를 위한 제1 코드북에 기반하여 기준 신호를 위한 제2 코드북을 결정하는 적어도 하나의 프로세서와, 상기 제2 코드북을 이용하여 생성된 적어도 하나의 기준 신호 및 상기 제1 코드북을 이용하여 생성된 적어도 하나의 데이터 신호를 송신하는 송수신부를 포함한다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 기지국 장치는, 데이터를 위한 제1 코드북에 기반하여 기준 신호를 위한 제2 코드북을 결정하는 적어도 하나의 프로세서와, 상기 제2 코드북을 이용하여 생성된 기준 신호들 및 상기 제1 코드북을 이용하여 생성된 데이터 신호들을 수신하는 송수신부를 포함한다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장치 및 방법은, 데이터 신호를 위한 제1 코드북 및 제1 코드북으로부터 도출되는 기준 신호를 위한 제2 코드북을 이용함으로써, 효과적인 비-승인(grant-free) 상향링크 전송을 수행할 수 있게 한다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템을 도시한다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 구성을 도시한다.
도 3은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 구성을 도시한다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 통신부의 구성을 도시한다.
도 5는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말 및 기지국의 기능적 블록 구성을 도시한다.
도 6은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터를 송신하는 단말의 동작 방법을 도시한다.
도 7은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 코드북을 결정하는 단말의 동작 방법을 도시한다.
도 8은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터를 수신하는 기지국의 동작 방법을 도시한다.
도 9는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터를 검출하는 기지국의 동작 방법을 도시한다.
도 10은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 상향링크 신호들의 매핑 예를 도시한다.
도 11은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 활성 단말들의 데이터를 위한 시퀀스 선택 예를 도시한다.
도 12는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 활성 단말에 대한 검출 절차의 예를 도시한다.
도 13은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 채널 임펄스 응답(channel impulse response)의 추정 예를 도시한다.
도 14는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 기준 신호들 및 채널 정보의 관계를 도시한다.
도 15는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 데이터 검출 절차의 예를 도시한다.
도 16a 내지 도 16g는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템의 성능에 대한 모의실험 결과를 도시한다.
본 개시에서 사용되는 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 개시에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 개시에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 개시에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 개시에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
이하에서 설명되는 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어적인 접근 방법을 예시로서 설명한다. 하지만, 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어와 소프트웨어를 모두 사용하는 기술을 포함하고 있으므로, 본 개시의 다양한 실시 예들이 소프트웨어 기반의 접근 방법을 제외하는 것은 아니다.
이하 본 개시는 무선 통신 시스템에서 상향링크 전송을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시는 무선 통신 시스템에서 보다 효율적인 상향링크 전송을 위해, 비-승인(grant-free) 방식으로 상향링크 데이터를 송신하기 하기 위한 기술을 설명한다.
이하 설명에서 사용되는 신호를 지칭하는 용어, 채널을 지칭하는 용어, 제어 정보를 지칭하는 용어, 신호 처리에 사용되는 수단(예: 코드북(codebook), 시퀀스(sequence) 등), 네트워크 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 장치의 상태(예: 활성(active), 잠재적 활성(potential) 등)들을 지칭하는 용어, 장치의 구성 요소를 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 개시가 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어가 사용될 수 있다.
또한, 본 개시는, 일부 통신 규격(예: LTE(long term evolution) 시스템과 LTE-A(LTE-advanced))에서 사용되는 용어들을 이용하여 다양한 실시 예들을 설명하지만, 이는 설명을 위한 예시일 뿐이다. 본 개시의 다양한 실시 예들은, 다른 통신 시스템에서도, 용이하게 변형되어 적용될 수 있다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템을 도시한다. 도 1은 무선 통신 시스템에서 무선 채널을 이용하는 노드(node)들의 일부로서, 기지국 110과, 다수의 단말들 120 내지 128를 예시한다. 도 1은 하나의 기지국만을 예시하나, 기지국 110과 동일 또는 유사한 다른 기지국이 더 포함될 수 있다. 또한, 도 1은 10개의 단말들을 예시하나, 더 적거나 더 많은 개수의 단말들이 존재할 수 있다.
기지국 110은 단말들 120 내지 128에게 무선 접속을 제공하는 네트워크 인프라스트럭쳐(infrastructure)이다. 기지국 110은 신호를 송신할 수 있는 거리에 기초하여 일정한 지리적 영역으로 정의되는 커버리지(coverage)를 가진다. 기지국 110은 기지국(base station) 외에 '액세스 포인트(access point, AP)', '이노드비(eNodeB, eNB)', '5G 노드(5th generation node)', '무선 포인트(wireless point)', '송수신 포인트(transmission/reception point, TRP)' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.
단말들 120 내지 128 각각은 사용자에 의해 사용되는 장치로서, 기지국 110과 무선 채널을 통해 통신을 수행한다. 경우에 따라, 단말들 120 내지 128 중 적어도 하나는 사용자의 관여 없이 운영될 수 있다. 즉, 단말들 120 내지 128은 MTC(machine type communication)을 수행하는 장치로서, 사용자에 의해 휴대되지 아니할 수 있다. 단말들 120 내지 128 중 일부 단말들 120 내지 122은 활성(active) 단말이고, 나머지 단말들 123 내지 128은 잠재적(potential) 활성 단말이다. 여기서, 활성 단말은 기지국 110에 접속 중인 단말들 중 주어진 시간 구간 내에서 상향링크 신호를 송신하는 단말을 의미하며, 잠재적 활성 단말은 나머지를 의미한다. 활성 단말 및 잠재적 활성 단말은 시간에 따라 변화하는 개념이다. 단말들 120 내지 128 각각은 단말(terminal) 외 '사용자 장비(user equipment, UE)', '이동국(mobile station)', '가입자국(subscriber station)', '원격 단말(remote terminal)', '무선 단말(wireless terminal)', 또는 '사용자 장치(user device)' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 기지국 110, 단말들 120 내지 128은 밀리미터 파(mmWave) 대역(예: 28GHz, 30GHz, 38GHz, 60GHz)에서 무선 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 이때, 채널 이득의 향상을 위해, 기지국 110, 단말들 120 내지 128은 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 여기서, 빔포밍은 송신 빔포밍 및 수신 빔포밍을 포함한다. 즉, 기지국 110, 단말들 120 내지 128은 송신 신호 또는 수신 신호에 방향성(directivity)을 부여할 수 있다. 이를 위해, 기지국 110 및 단말들 120은 빔 탐색(beam search) 절차를 통해 서빙(serving) 빔들을 선택할 수 있다. 단, 이하 후술되는 다양한 실시 예들이 밀리미터 파 대역에서의 동작으로 한정되는 것은 아니며, 다른 실시 예에 따라, 기지국 110, 단말들 120 내지 128은 밀리미터 파 대역이 아닌 다른 대역에서 통신을 수행할 수 있다.
또한, 기지국 110은 다양한 종류(type)들의 서비스들을 단말들 120 내지 128에게 제공할 수 있다. 예를 들어, 높은 데이터 전송 속도를 지원하는 eMBB(enhanced mobile broadband) 서비스, 고신뢰성과 저지연을 지원하는 URLL(ultra-reliable low-latency) 서비스, 대규모의 사물 통신을 지원하는 mMTC(massive machine-type communication) 서비스 등이 제공될 수 있다. 다양한 서비스들 중 일부는 동일한 시간-주파수 자원을 통해 제공될 수 있으며, 이 경우, 서비스들은 서로 다른 뉴머롤로지(numerology)를 가질 수 있다. 이때, 기지국 110은 상술한 서비스들 중 적어도 하나에 대하여, 비-승인 기반의 상향링크 전송 또는 비-직교 다중 접속(non orthogonal multiple access, NOMA) 방식의 상향링크 전송을 지원할 수 있다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 구성을 도시한다. 도 2에 예시된 구성은 기지국 110의 구성으로서 이해될 수 있다. 이하 사용되는 '…부', '…기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 2를 참고하면, 기지국 110은 무선통신부 210, 백홀통신부 220, 저장부 230, 제어부 240를 포함한다.
무선통신부 210은 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행한다. 예를 들어, 무선통신부 210은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 무선통신부 210은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 무선통신부 210은 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 또한, 무선통신부 210은 기저대역 신호를 RF(radio frequency) 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다.
이를 위해, 무선통신부 210은 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog convertor), ADC(analog to digital convertor) 등을 포함할 수 있다. 또한, 무선통신부 210은 다수의 송수신 경로(path)들을 포함할 수 있다. 나아가, 무선통신부 210은 다수의 안테나 요소들(antenna elements)로 구성된 적어도 하나의 안테나 어레이(antenna array)를 포함할 수 있다. 하드웨어의 측면에서, 무선통신부 210은 디지털 유닛(digital unit) 및 아날로그 유닛(analog unit)으로 구성될 수 있으며, 아날로그 유닛은 동작 전력, 동작 주파수 등에 따라 다수의 서브 유닛(sub-unit)들로 구성될 수 있다.
무선통신부 210은 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 무선통신부 210의 전부 또는 일부는 '송신부', '수신부' 또는 '송수신부'로 지칭될 수 있다. 또한, 이하 설명에서, 무선 채널을 통해 수행되는 송신 및 수신은 무선통신부 210에 의해 상술한 바와 같은 처리가 수행되는 것을 포함하는 의미로 사용된다.
백홀통신부 220은 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 즉, 백홀통신부 220은 기지국 110에서 다른 노드, 예를 들어, 다른 접속 노드, 다른 기지국, 상위 노드, 코어망 등으로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 다른 노드로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환한다.
저장부 230은 기지국 110의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 저장부 230은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 또는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리의 조합으로 구성될 수 있다. 다양한 실시 예들에 따라, 저장부 230은 기본(base) 코드북을 저장할 수 있다. 기본 코드북은 데이터 신호에 관련된 적어도 하나의 코드북이며, 기준 신호에 관련된 다른 코드북을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 그리고, 저장부 230은 제어부 240의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
제어부 240은 기지국 110의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 제어부 240은 무선통신부 210를 통해 또는 백홀통신부 220을 통해 신호를 송신 및 수신한다. 또한, 제어부 240은 저장부 230에 데이터를 기록하고, 읽는다. 그리고, 제어부 240은 통신 규격에서 요구하는 프로코톨 스택(protocol stack)의 기능들을 수행할 수 있다. 이를 위해, 제어부 240은 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따라, 제어부 240은 비-승인 및 비-직교 다중 접속 중 적어도 하나의 속성을 가지는 상향링크 전송 기법을 지원하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부 240은 활성 단말 및 데이터 검출을 위해 사용되는 적어도 하나의 코드북을 결정하기 위한 코드북 결정부 242 및 적어도 하나의 코드북을 이용하여 활성 단말 및 데이터를 검출하는 검출부 244를 포함할 수 있다. 여기서, 코드북 결정부 242 및 검출부 244는 저장부 230에 저장된 명령어 집합 또는 코드로서, 적어도 일시적으로 제어부 240에 상주된(resided) 명령어/코드 또는 명령어/코드를 저장한 저장 공간이거나, 또는, 제어부 240를 구성하는 회로(circuitry)의 일부일 수 있다. 예를 들어, 제어부 240은 기지국 110이 후술하는 다양한 실시 예들에 따른 동작들을 수행하도록 제어할 수 있다.
도 3은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 구성을 도시한다. 도 3에 예시된 구성은 단말들 120 내지 128 중 어느 하나의 구성으로서 이해될 수 있으며, 이하 대표적으로 단말 120이 설명된다. 이하 사용되는 '…부', '…기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 3을 참고하면, 단말 120은 통신부 310, 저장부 320, 제어부 330를 포함한다.
통신부 310은 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행한다. 예를 들어, 통신부 310은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 통신부 310은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 통신부 310은 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 또한, 통신부 310은 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 통신부 310은 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다.
또한, 통신부 310은 다수의 송수신 경로(path)들을 포함할 수 있다. 나아가, 통신부 310은 다수의 안테나 요소들로 구성된 적어도 하나의 안테나 어레이를 포함할 수 있다. 하드웨어의 측면에서, 통신부 310은 디지털 회로 및 아날로그 회로(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))로 구성될 수 있다. 여기서, 디지털 회로 및 아날로그 회로는 하나의 패키지로 구현될 수 있다. 또한, 통신부 310은 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 통신부 310은 빔포밍을 수행할 수 있다.
통신부 310은 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 통신부 310의 전부 또는 일부는 '송신부', '수신부' 또는 '송수신부'로 지칭될 수 있다. 또한, 이하 설명에서 무선 채널을 통해 수행되는 송신 및 수신은 통신부 310에 의해 상술한 바와 같은 처리가 수행되는 것을 포함하는 의미로 사용된다.
저장부 320은 단말 120의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 저장부 320은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 또는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리의 조합으로 구성될 수 있다. 다양한 실시 예들에 따라, 저장부 230은 기본 코드북을 저장할 수 있다. 기본 코드북은 데이터 신호에 관련된 적어도 하나의 코드북이며, 기준 신호에 관련된 다른 코드북을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 그리고, 저장부 320은 제어부 330의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
제어부 330은 단말 120의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 제어부 330은 통신부 310를 통해 신호를 송신 및 수신한다. 또한, 제어부 330은 저장부 320에 데이터를 기록하고, 읽는다. 그리고, 제어부 330은 통신 규격에서 요구하는 프로토콜 스택의 기능들을 수행할 수 있다. 이를 위해, 제어부 330은 적어도 하나의 프로세서 또는 마이크로(micro) 프로세서를 포함하거나, 또는, 프로세서의 일부일 수 있다. 또한, 통신부 310의 일부 및 제어부 330은 CP(communication processor)라 지칭될 수 있다. 특히, 다양한 실시 예들에 따라, 제어부 330은 단말 120이 비-승인 및 비-직교 다중 접속 중 적어도 하나의 속성을 가지는 상향링크 전송을 수행하도록 제어한다. 예를 들어, 제어부 330은 기준 신호 및 데이터 신호를 위해 사용되는 적어도 하나의 코드북을 결정하기 위한 코드북 결정부 332를 포함할 수 있다. 여기서, 코드북 결정부 332는 저장부 320에 저장된 명령어 집합 또는 코드로서, 적어도 일시적으로 제어부 330에 상주된(resided) 명령어/코드 또는 명령어/코드를 저장한 저장 공간이거나, 또는, 제어부 330를 구성하는 회로(circuitry)의 일부일 수 있다. 예를 들어, 제어부 330은 단말이 후술하는 다양한 실시 예들에 따른 동작들을 수행하도록 제어할 수 있다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 통신부의 구성을 도시한다. 도 4는 도 2의 무선통신부 210 또는 도 3의 무선통신부 210의 상세한 구성에 대한 예를 도시한다. 구체적으로, 도 4는 도 2의 무선통신부 210 또는 도 3의 통신부 310의 일부로서, 빔포밍을 수행하기 위한 구성요소들을 예시한다.
도 4를 참고하면, 무선통신부 210 또는 통신부 310은 부호화 및 변조부 402, 디지털 빔포밍부 404, 다수의 송신 경로들 406-1 내지 406-N, 아날로그 빔포밍부 408를 포함한다.
부호화 및 변조부 402는 채널 인코딩을 수행한다. 채널 인코딩을 위해, LDPC(low density parity check) 코드, 컨볼루션(convoluation) 코드, 폴라(polar) 코드 중 적어도 하나가 사용될 수 있다. 부호화 및 변조부 402는 성상도 맵핑(contellation mapping)을 수행함으로써 변조 심벌들을 생성한다.
디지털 빔포밍부 404은 디지털 신호(예: 변조 심벌들)에 대한 빔포밍을 수행한다. 이를 위해, 디지털 빔포밍부 404은 변조 심벌들에 빔포밍 가중치들을 곱한다. 여기서, 빔포밍 가중치들은 신호의 크기 및 위상을 변경하기 위해 사용되며, '프리코딩 행렬(precoding matrix)', '프리코더(precoder)' 등으로 지칭될 수 있다. 디지털 빔포밍부 404는 다수의 송신 경로들 406-1 내지 406-N로 디지털 빔포밍된 변조 심벌들을 출력한다. 이때, MIMO(multiple input multiple output) 전송 기법에 따라, 변조 심벌들은 다중화되거나, 다수의 송신 경로들 406-1 내지 406-N로 동일한 변조 심벌들이 제공될 수 있다.
다수의 송신 경로들 406-1 내지 406-N은 디지털 빔포밍된 디지털 신호들을 아날로그 신호로 변환한다. 이를 위해, 다수의 송신 경로들 406-1 내지 406-N 각각은 IFFT(inverse fast fourier transform) 연산부, CP(cyclic prefix) 삽입부, DAC, 상향 변환부를 포함할 수 있다. CP 삽입부는 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식을 위한 것으로, 다른 물리 계층 방식(예: FBMC(filter bank multi-carrier))이 적용되는 경우 제외될 수 있다. 즉, 다수의 송신 경로들 406-1 내지 406-N은 디지털 빔포밍을 통해 생성된 다수의 스트림(stream)들에 대하여 독립된 신호처리 프로세스를 제공한다. 단, 구현 방식에 따라, 다수의 송신 경로들 406-1 내지 406-N의 구성요소들 중 일부는 공용으로 사용될 수 있다.
아날로그 빔포밍부 408는 아날로그 신호에 대한 빔포밍을 수행한다. 이를 위해, 디지털 빔포밍부 404은 아날로그 신호들에 빔포밍 가중치들을 곱한다. 여기서, 빔포밍 가중치들은 신호의 크기 및 위상을 변경하기 위해 사용된다.
일반적으로, 상향링크 전송을 수행하기 위해, 자원을 요청하고, 승인을 획득하는 절차가 요구된다. 그러나, mMTC 서비스와 같이 저전력을 요구하거나, 또는 URLL 서비스와 같이 긴급성을 요구하는 경우, 여러 단계들을 포함하는 접속 절차는 제어 신호(control signaling) 오버헤드(overhead) 관점에서 부적절하고, 비효율적일 수 있다. 따라서, 최근, 데이터 전송을 위하여 제어 신호가 필요하지 않은 비-승인 다중 접속에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 나아가, 접속 과정 없이 송신된 신호를 이용하여, 기지국에서 활성 단말을 검출하는 활성 단말 검출 기법에 관한 연구부터 채널 추정 기법, 그리고 활성 단말들의 데이터를 검출하는 연구까지 확장되고 있다.
따라서, 본 개시의 다양한 실시 예들은 한정된 적은 수의 자원에 많은 양의 데이터를 전송하는 비-직교 다중접속 전송 기법과 수신된 신호를 이용하여 활성 단말 검출(active user detection, AUD) 및 채널 추정(channel estimation, CE) 나아가 데이터 검출을 수행하는 기술을 제안한다. 더욱 상세하게, 일 실시 예에 따르면, 기지국은 기존의 사용자 별 코드북을 할당하는 기법과 달리 미리 정의된 코드북을 공유하는 전송 기법을 포함하여 기존 반복적인(iterative) 활성 단말 검출 과정마다 가장 활성 확률이 높은 단말을 선택하고, 선택된 단말에 대하여 시간 도메인 채널 임펄스 응답 추정(time-domain channel impulse response estimation) 기법을 수행하여 채널 임펄스 응답(channel impulse response, CIR) 추정 기법 사용 전보다 훨씬 신뢰도 있는 채널을 얻을 수 있다. 이후, 기지국은 수신 신호에서 선택된 단말의 신호를 제거하고, 제거된 신호를 사용하여 활성 단말 검출과 채널 추정의 과정을 반복적으로 수행한다. 이를 통해, 본 개시는 활성 단말 검출 성능의 향상 및 채널추정 성능의 향상, 최종적으로 데이터 검출 성능의 향상을 얻는데 목적을 두고 있다. 특히, mMTC 서비스와 같이 단말의 개수가 수백, 수천으로 증가하는 환경의 경우, 우수한 활성 단말 검출 성능이 요구되며, 채널 추정이 용이하지 아니할 수 있다. 따라서, 본 개시는 이러한 환경에서도 성능을 유지하는 기술들을 제안한다.
도 5는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말 및 기지국의 기능적 블록 구성을 도시한다. 도 5는 단말 120 및 기지국 110의 기능적 블록 구성을 예시한다. 이하 사용되는 '…부', '…기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 5를 참고하면, 단말 120은 데이터 코드 선택부 502, 데이터 확산신호 생성부 504, 기준 신호 코드 선택부 506, 기준 신호 확산 신호 생성부 508를 포함한다. 데이터 코드 선택부 502는 기본 코드북으로부터 데이터 신호에 적용할 코드 Cf(i)를 선택한다. 여기서, 코드는 '시퀀스' 또는 '시그니쳐(signature)'로 지칭될 수 있다. 데이터 확산신호 생성부 504는 데이터 코드 선택부 502에 의해 선택된 코드 Cf(i)를 이용하여 데이터 신호를 확산함으로써, 데이터 확산 신호 Cf(i)xi를 생성한다. 기준 신호 코드 선택부 506은 기본 코드북에 기반하여 기준 신호를 위한 코드북을 생성한 후, 기준 신호를 위한 코드 di를 선택한다. 기준 신호 확산 신호 생성부 508은 기준 신호 코드 선택부 506에 의해 선택된 코드 di를 이용하여 기준 신호를 확산함으로써, 기준 신호 확산 신호 dipi를 생성한다. 생성된 데이터 확산 신호 Cf(i)xi 및 기준 신호 확산 신호 dipi는 채널 gi를 통해 기지국 110으로 송신된다.
도 5를 참고하면, 기지국 110은 활성 단말 검출부 512, 채널 추정부 514, 신호 제거부 516, 시스템 규모(system scale) 추정부 518, 데이터 검출부 520을 포함한다. 활성 단말 검출부 512는 기준 신호의 확산을 위한 코드들을 이용하여 수신 신호 y로부터 활성 단말(예: 단말 120)의 기준 신호를 검출한다. 그리고, 활성 단말 검출부 512는 검출된 활성 단말에 대한 정보, 예를 들어, 인덱스
Figure pat00001
및 주파수 응답 벡터
Figure pat00002
를 채널 추정부 514로 전달한다. 채널 추정부 514는 검출된 활성 단말에 대한 정보를 이용하여 시간 도메인 채널 임펄스 응답을 추정하고, 채널 임펄스 응답을 전체 주파수 대역에서의 주파수 응답
Figure pat00003
으로 변환한 후, 주파수 응답
Figure pat00004
및 해당 단말의 인덱스
Figure pat00005
를
Figure pat00006
번째 반복에서의 검출된 활성 단말의 집합
Figure pat00007
에 추가함으로써,
Figure pat00008
번째 반복에서의 검촐된 활성 단말의 집합
Figure pat00009
를 결정한다. 신호 제거부 516은 수신 신호 y에서 검출된 활성 단말로부터의 신호를 제거한다. 이후, 활성 단말 검출부 512는
Figure pat00010
번째 반복에서 검출된 활성 단말의 신호를 제거한 신호
Figure pat00011
를 이용하여 다른 활성 단말을 검출한다. 상술한 반복 절차가 완료되면, 채널 추정부 514는 활성 단말 집합
Figure pat00012
및 채널 정보
Figure pat00013
를 시스템 규모 추정부 518 및 데이터 검출부 520으로 전달한다. 시스템 규모 추정부 518는 셀 내 활성 단말 또는 잠재적 활성 단말의 개수를 결정한다. 추가적으로, 시스템 규모 추정부 518는 셀 내 활성 단말 또는 잠재적 활성 단말의 개수를 단말 120로 송신할 수 있다. 데이터 검출부 520는 채널 정보
Figure pat00014
를 이용하여 활성 단말 집합
Figure pat00015
내의 활성 단말들로부터의 데이터를 검출한다.
도 6은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터를 송신하는 단말의 동작 방법을 도시한다. 도 6은 단말 120의 동작 방법을 예시한다.
도 6을 참고하면, 601 단계에서, 단말은 데이터를 위한 제1 코드북에 기반하여 기준 신호를 위한 제2 코드북 결정한다. 여기서, 제1 코드북은 데이터 신호를 위한 기본 코드북을 포함한다. 이때, 제1 코드북은 다수의 코드북들 중 선택된 하나일 수 있다. 예를 들어, 다수의 코드북들은 다양한 크기들로 정의될 수 있다. 이 경우, 단말은 다수의 코드북들 중 활성 단말 또는 잠재적 활성 단말의 개수에 대응하는 하나의 코드북을 제1 코드북으로서 사용할 수 있다. 제2 코드북은 제1 코드북을 확장(extension)함으로써 결정될 수 있다.
이어, 603 단계에서, 단말은 제2 코드북을 이용하여 생성된 기준 신호 및 제1 코드북을 이용하여 생성된 데이터 신호를 송신한다. 구체적으로, 단말은 제1 코드북에서 데이터 신호를 위한 제1 시퀀스를, 제2 코드북에서 기준 신호를 위한 제2 시퀀스를 선택하고, 제1 시퀀스 및 제2 시퀀스를 이용하여 데이터 신호 및 기준 신호를 확산한 후, 주어진 자원 구간(예: 적어도 하나의 서브프레임, 적어도 하나의 슬롯 등) 동안 송신한다. 이때, 일 실시 예에 따라, 기준 신호는 다수의 단말들에 의해 공통으로 사용되는 자원을 통해 송신될 수 있다. 또한, 일 실시 예에 따라, 데이터 신호는 각 단말에 의해 결정된 자원을 통해 송신될 수 있다. 이 경우, 단말은 명시적인 시그널링에 의해 데이터 신호를 송신할 자원을 결정하거나, 또는 다른 적어도 하나의 파라미터에 기반하여 데이터 신호를 송신할 자원을 도출(derive)할 수 있다.
도 7은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 코드북을 결정하는 단말의 동작 방법을 도시한다. 도 6은 단말 120의 동작 방법을 예시한다.
도 7을 참고하면, 701 단계에서, 단말은 셀 내 잠재적 활성 단말들의 개수를 확인한다. 일 실시 예에 따라, 단말은 기지국(예: 기지국 110)에서 방송되는 정보로부터 잠재적 활성 단말들의 개수를 확인할 수 있다. 즉, 단말은 제2 코드북에 포함되는 시퀀스의 개수를 결정하기 위한 정보를 수신할 수 있다.
703 단계에서, 단말은 제1 코드북의 적어도 일부를 반복함으로써 잠재적 활성 단말들의 개수만큼의 열들을 포함하는 행렬을 생성한다. 제2 코드북은 잠재적 활성 단말들의 개수 이상의 열들을 포함할 수 있다. 이 경우, 단말은 제1 코드북을 열 축으로 반복함으로써, 필요한 개수의 열들을 포함하는 행렬을 생성할 수 있다. 또한, 제2 코드북은 시퀀스들 간 직교성 또는 준-직교성을 제공하기 위해 제1 코드북 보다 많은 행들을 포함할 수 있다. 이 경우, 단말은 제1 코드북을 행 축으로 반복함으로써, 필요한 개수의 행들을 포함하는 행렬을 생성할 수 있다.
705 단계에서, 단말은 행렬 내의 적어도 하나의 부분 행렬의 원소들을 순환 쉬프트한다. 다양한 실시 예들에 따라, 순환 쉬프트의 적용 패턴은 다양하게 정의될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 단말은 제1 코드북의 반복에 의해 생성된 행렬을 일정 크기의 부분 행렬(sub-matrix)들로 분할하고, 각 부분 행렬의 원소들을 대응하는 값에 따라 순환 쉬프트한다. 예를 들어, 부분 행렬은 제1 코드북과 같은 크기로 정의될 수 있다. 이 경우, 제2 코드북은 서로 다른 순환 쉬프트 값들이 적용된 제1 코드북들이 행 축 또는 열 축에서 반복되는 형태로 결정된다. 다른 예로, 부분 행렬은 제1 코드북 보다 작거나 큰 크기로 정의될 수 있다.
도 8은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터를 수신하는 기지국의 동작 방법을 도시한다. 도 8은 기지국 110의 동작 방법을 예시한다.
도 8을 참고하면, 801 단계에서, 기지국은 데이터를 위한 제1 코드북을 이용하여 기준 신호를 위한 제2 코드북을 결정한다. 여기서, 제1 코드북은 데이터 신호를 위한 기본 코드북을 포함한다. 이때, 제1 코드북은 다수의 코드북들 중 선택된 하나일 수 있다. 예를 들어, 다수의 코드북들은 다양한 크기들로 정의될 수 있다. 이 경우, 단말은 다수의 코드북들 중 활성 단말 또는 잠재적 활성 단말의 개수에 대응하는 하나의 코드북을 제1 코드북으로서 사용할 수 있다. 제2 코드북은 제1 코드북을 확장함으로써 결정될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 기지국은 도 7에 도시된 방법에 따라 제2 코드북을 결정할 수 있다.
803 단계에서, 기지국은 제2 코드북을 이용하여 생성된 기준 신호들 및 제1 코드북을 이용하여 생성된 데이터 신호들을 수신한다. 구체적으로, 단말은 제1 코드북에서 데이터 신호를 위한 제1 시퀀스를, 제2 코드북에서 기준 신호를 위한 제2 시퀀스를 선택하고, 제1 시퀀스 및 제2 시퀀스를 이용하여 데이터 신호 및 기준 신호를 확산한 후, 주어진 자원 구간(예: 적어도 하나의 서브프레임, 적어도 하나의 슬롯 등) 동안 송신한다. 이때, 일 실시 예에 따라, 기준 신호는 다수의 단말들에 의해 공통으로 사용되는 자원을 통해 수신될 수 있다. 또한, 일 실시 예에 따라, 데이터 신호는 각 단말에 의해 결정된 자원을 통해 수신될 수 있다.
도 9는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터를 검출하는 기지국의 동작 방법을 도시한다. 도 8은 기지국 110의 동작 방법을 예시한다. 이하 절차의 시작 시, n은 1로 초기화된다.
도 9를 참고하면, 901 단계에서, 기지국은 기준 신호를 이용하여 n번째 활성 단말을 검출한다. 활성 단말은 다양한 기법들에 따라 검출될 수 있다. 예를 들어, 기지국은 상관 연산(correlation)을 이용하거나, 압축 센싱(compressive sensing, CS) 기법을 이용하거나, 또는 다른 알고리즘을 이용할 수 있다. 구체적으로, 기지국은 기준 신호를 위한 코드북 내의 시퀀스들을 이용하여 수신 신호에 대한 상관 연산을 수행하고, 계산된 상관도 값들에 기반하여 활성 단말을 검출할 수 있다.
903 단계에서, 기지국은 n번째 활성 단말의 채널을 추정한다. 구체적으로, 기지국은 n번째 활성 단말의 주파수 도메인 채널을 추정하고, 주파수 도메인 채널 정보를 시간 도메인 채널 정보, 즉, 채널 임펄스 응답으로 변환한다.
905 단계에서, 기지국은 수신 신호에서 n번째 활성 단말의 신호 성분을 제거한다. 구체적으로, 기지국은 채널 임펄스 응답을 전체 대역의 주파수 응답으로 변환하고, 전체 대역의 주파수 응답으로부터 기준 신호 영역의 주파수 응답을 추출한다. 그리고, 기지국은 기준 신호 영역의 주파수 응답 및 기준 신호의 곱을 수신 신호에서 감산한다.
907 단계에서, 기지국은 검출이 완료되었는지 판단한다. 예를 들어, 기지국은 검출된 활성 단말의 개수가 임계치에 도달하였는지 여부에 따라 검출의 완료를 판단할 수 있다. 다른 예로, 기지국은 시퀀스들을 이용하여 상관 연산을 수행하고, 상관도 값이 임계치 미만인지 여부에 따라 검출의 완료를 판단할 수 있다. 검출이 완료되지 아니하였으면, 909 단계에서, 기지국은 n을 1 증가시키고, 901 단계로 되돌아간다.
활성 단말들의 검출이 완료되었으면, 911 단계에서, 기지국은 검출된 활성 단말들의 데이터를 검출한다. 이때, 기지국은 데이터 신호를 위한 코드북 내의 시퀀스들을 이용하여 데이터를 검출할 수 있다.
상술한 실시 예들과 같이, 단말 및 기지국은 데이터를 위한 코드북을 이용하여 기준 신호를 위한 코드북을 생성하고, 기준 신호 및 데이터 신호의 송신 및 수신을 위해 사용한다. 그리고, 기지국은 반복적인 활성 단말의 검출 및 간섭 제거를 통해 활성 단말을 효과적으로 검출하고, 데이터를 검출할 수 있다. 이를 통해, 다양한 실시 예들에 따른 시스템은 상향링크 자원 요청 및 승인 없는 빠른 상향링크 전송을 지원할 수 있다.
이하, 도면 및 수학식의 참고와 함께 상술한 상향링크 전송 및 검출의 절차가 보다 구체적으로 설명된다. 이하 설명에서, 압축 센싱 기법에 따라 활성 단말이 검출되는 경우가 예시된다.
다수의 활성 단말들이 주어진 자원 구간에서 상향링크 데이터를 송신할 수 있다. 활성 단말들 각각은 데이터를 위한 기본 코드북으로부터 기준 신호를 위한 확장 코드북을 결정하고, 기본 코드북 및 확장 코드북을 이용하여 데이터 신호 및 기준 신호를 확산한다. 확산된 데이터 신호와 기준 신호는 각각 데이터 영역과 기준 신호 영역에 매핑되어 송신된다.
도 10은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 상향링크 신호들의 매핑 예를 도시한다. 도 10에서, 가로축은 OFDM 심볼을, 세로축은 부반송파를 나타낸다. 도 10에서, 기준 신호 영역 1010 및 데이터 신호 영역 1020의 배치는 다양한 실시 예들에 따라 달라질 수 있다, 다만, 동일한 자원 구간 동안 활성된 단말들은 배치된 영역을 공통으로 사용할 수 있다. 도 10을 참고하면, 기준 신호 영역 1010은 자원 구간 내의 모든 시간 축에 걸쳐 할당되며, 주파수 축에서 일부 부반송파들을 점유한다. 슬롯 별로 기준 신호 영역 1010에 의해 점유되는 부반송파들은 달라질 수 있다. 도 10의 경우, 기준 신호 영역 1010의 각 부분 영역(sub-region)은 9개의 RE(resource element)들을 점유하며, 하나의 부분 영역이 하나의 시퀀스(예: 제2 코드북의 하나의 열)에 대응할 수 있다. 데이터 신호 영역 1020은 기준 신호 영역 1010을 제외한 나머지 영역들의 일부를 점유한다. 도 10의 경우, 데이터 신호 영역 1020의 각 부분 영역은 4개의 RE들을 점유하며, 하나의 부분 영역이 하나의 시퀀스(예: 제1 코드북의 하나의 열)에 대응할 수 있다.
기준 신호 영역 1010의 할당에 대한 정보는 미리 정의되거나, 또는 기지국의 시스템 정보(예: MIB(master information block), SIB(system information block) 등)을 통해 방송될 수 있다. 예를 들어, 기준 신호 영역 1010의 배치에 대한 정보는 각 부분 영역(sub-region)의 길이(예: 8), 부분 영역들 간 부반송파 간격(예: 4) 중 적어도 하나를 지시하는 정보를 포함할 수 있다.
기준 신호 영역 1010은 동일 자원 구간에서 활성된 단말들이 공통으로 사용한다. 즉, 활성 단말들의 기준 신호들은 동일한 기준 신호 영역 1010을 통해 중첩적으로 수신된다. 데이터 신호 영역 1020은 단말 별로 서로 다르게 할당될 수 있다. 도 10과 같은 매핑에서, 데이터 신호는 각 영역에서 독립적으로 복조(demodulation)되고, 기준 신호는 복조를 위해 전체 영역이 사용된다. 따라서, 기준 신호 영역 1010에 포함된 부분 영역들은 인덱스 1 내지 R(예: 12)을 이용하여 구분될 수 있다.
도 10의 예에서, 기준 신호 영역 1010 및 데이터 신호 영역 1020을 위해 할당된 자원은 4개 슬롯들을 포함한다. 즉, 도 10의 예에서, 기지국은 4개의 슬롯들을 포함하는 자원 구간을 활성 단말들의 다중 접속을 위해 할당한다. 그러나, 다른 실시 예에 따라, 3개 이하 또는 5개 이상 슬롯들을 포함하는 자원 구간이 다중 접속을 위해 할당될 수 있다. 다시 말해, 자원 구간의 시간축 길이는 다양한 요인에 의해 달라질 수 있다.
도 10과 같은 데이터 신호 영역 1020을 통해, 기지국에 수신된 데이터 신호는 <수학식 1>과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00016
<수학식 1> 에서, z는 수신된 데이터 신호 벡터, gi (d)는 i번째 단말의 채널, cf(i)는 i번째 단말의 데이터를 위한 시퀀스, xi는 i번째 단말의 송신 데이터, v'은 잡음 벡터이다.
도 10과 같은 기준 신호 영역 1010을 통해, 기지국에 수신된 기준 신호는 <수학식 2>와 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00017
<수학식 2> 에서, yr은 인덱스 r의 부분 영역에서 수신된 기준 신호 벡터, dr,i는 i번째 단말의 r번째 부분 영역에서의 기준 신호를 위한 시퀀스, g( i,r )는 i번째 단말의 r번째 부분 영역에서의 채널 이득, pi는 기준 신호 심볼, Dr은 기준 신호를 위한 코드북. Gr은 채널 행렬, p는 기준 신호 심볼들, vr은 잡음 벡터를 나타낸다.
데이터를 위한 시퀀스, 즉, 데이터 전송용 코드는 모든 단말들이 공유하는 기본 코드북 C(L,M)을부터 선택될 수 있다. 도 11은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 활성 단말들의 데이터를 위한 시퀀스 선택 예를 도시한다. 도 11을 참고하면, N개의 단말들 120-1 내지 120-N 각각은 기본 코드북 내의 열들 중 하나의 열을 선택한다. 선택된 열을 나타내는 열 백터 f(i)는 데이터 신호를 확산하기 위한 시퀀스로서 사용된다. 예를 들어, 기본 코드북은 단일(single) LDS(low density signature) 코드북일 수 있다.
기준 신호를 위한 코드북은 기본 코드북으로부터 생성된다. 전체 단말들의 개수, 즉, 잠재적 활성 단말들의 개수에 따라 기본 코드북이 변형됨으로써, 기준 신호 전송용 코드북이 생성될 수 있다. 예를 들어, 기준 신호를 위한 코드북은 <수학식 3>과 같다.
Figure pat00018
<수학식 3> 에서,
Figure pat00019
은 기준 신호를 위한 코드북,
Figure pat00020
은
Figure pat00021
의 전체 열을 오른쪽 또는 왼쪽으로 j열 만큼 순환 쉬프트한 행렬,
Figure pat00022
은 해당 행렬에서 1열 내지 N열을 추출한 행렬을 나타낸다.
구체적인 예로, KL=8, N=20인 경우, 기준 신호를 위한 코드북의 일 예는 <수학식 4>와 같다.
Figure pat00023
<수학식 4> 에서,
Figure pat00024
은 기준 신호를 위한 코드북을 나타낸다.
상술한 바와 같이 기준 신호를 위한 코드북을 생성함으로 인해, 모든 잠재적 활성 단말들에게 각각 다른 기준 신호 전송용 코드가 할당될 수 있다. 일 실시 예에서, 기준 신호 영역 1010의 부분 영역들에 대하여, 하나의 코드북이 사용될 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 기준 신호 영역 1010의 부분 영역들에 대하여, 서로 다른 코드북이 사용될 수 있다. 이 경우, 각 부분 영역에 대하여, 기준 신호를 위한 코드북은 부분 영역의 인덱스에 대응하는 값으로 순환 쉬프트될 수 있다. 예를 들어, 인덱스 r의 부분 영역을 위한 코드북은
Figure pat00025
으로 정의될 수 있다.
상술한 과정을 통해 활성 단말들이 데이터 신호들 및 기준 신호들을 송신하면, 기지국은 반복적 절차를 통해 활성 단말을 검출하고, 채널을 추정한다.
Figure pat00026
번째 반복의 첫번째 단계에서, 기지국은 활성 단말들을 잠정적으로(provisionally) 검출하고, 잠정적으로 검출된 활성 단말들의 인덱스들
Figure pat00027
및 기준 신호 영역의 주파수 응답
Figure pat00028
을 추정한다.
Figure pat00029
번째 반복의 두번째 단계에서, 잠정적으로 검출된 활성 단말들 중 활성화 확률이 가장 높아 가장 먼저 잠정적 활성 단말로 검출된 인덱스
Figure pat00030
의 단말에 대하여, 기지국은 채널 추정을 수행한다. 인덱스
Figure pat00031
의 단말에 대하여 첫번째 단계에서 추정된 주파수 응답 벡터
Figure pat00032
를 활용하여, 기지국은 시간 도메인 채널 임펄스 응답을 추정한 후, FFT를 수행함으로써, 전체 주파수 대역에서의 주파수 응답
Figure pat00033
을 추정한다. 그리고, 기지국은 인덱스
Figure pat00034
는 최종적으로 활성 단말이라고 판단된 인덱스 벡터
Figure pat00035
에 추가시킨다. 이후, 세번째 단계에서, 기지국은 추정된 주파수 응답
Figure pat00036
에서 기준 신호 영역의 주파수 응답
Figure pat00037
을 추출한 후, 수신 신호
Figure pat00038
에서 인덱스
Figure pat00039
의 단말의 신호를 제거한다. 첫번째 내지 세번째 단계들을 반복적으로 수행하여 최종적으로
Figure pat00040
벡터의 값들이 수신단에서 추정한 활성 단말의 수
Figure pat00041
와 같게 되면 반복과정을 종료한다. 상술한 반복적 과정의 일 예가 도 12를 참고하여 설명된다.
도 12는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 활성 단말에 대한 검출 절차의 예를 도시한다. 도 12를 참고하면, 실제 활성 단말은 인덱스 2, 6, 8의 단말들이다. 1번째 반복 1201에서, 기지국은 인덱스 4, 6, 8의 단말들을 잠정적인 활성 단말들로 검출한 후, 가장 높은 확률을 가진 인덱스 6의 단말을 선택한다. 이에 따라, 기지국은 인덱스 6의 단말에 대한 채널 임펄스 응답을 추정한 후, 수신 신호에서 인덱스 6의 단말의 신호 성분을 제거한다. 유사하게, 2번째 반복 1203에서, 기지국은 인덱스 8, 3의 단말들을 잠정적인 활성 단말들로 검출한 후, 가장 높은 확률을 가진 인덱스 8의 단말을 선택하고, 인덱스 8의 단말에 대한 채널 임펄스 응답을 추정한 후, 수신 신호에서 인덱스 8의 단말의 신호 성분을 더 제거한다. 마지막으로, 3번째 반복 1205에서, 기지국은 인덱스 2의 단말들을 잠정적인 활성 단말들로 검출한 후, 가장 높은 확률을 가진 인덱스 2의 단말을 선택한다. 결과적으로, 인덱스 6, 8, 2의 단말들이 활성 단말들로서 검출된다.
상술한 반복적 활성 단말 검출 및 채널 추정의 알고리즘을 정리하면 아래 <표 1>와 같다.
알고리즘 1:압축 센싱 기반 결합(joint) 활성 단말 검출 및 채널 추정
Figure pat00042
<표 1>을 참고하면, 수신신호 y, 기준 신호를 위한 코드북 D, 전체 활성 단말들의 추정 개수 Ne이 입력 변수로서 제공된다. 시작 단계에서, 활성 단말의 검출 개수 α=0, 간섭 제거된 수신 신호 y0=y, 활성 단말 인덱스 모음 벡터 u0는 공백으로 초기화된다. 그리고, α=Ne가 될 때까지, 아래 3개의 단계들이 수행된다.
첫번째 단계에서, 기지국은 활성 단말을 검출하고, 주파수 도메인 채널을 추정한다. 그리고, 현재 Nr번째 활성 단말을 찾고 있음이 갱신되고(Nr=Ne-α+1), 이하 <표 2>의 알고리즘 2이 수행된다(yα-1, Nr 입력). 이를 통해, 기지국은 활성 단말 인덱스를 갱신하고(
Figure pat00043
), 및 주파수 도메인 채널
Figure pat00044
를 획득한다.
두번째 단계에서, 기지국은 시간 도메인 채널을 추정한다. 예를 들어, 이하 <표 3>의 알고리즘 3이 수행된다(
Figure pat00045
입력, 시간 도메인 채널
Figure pat00046
획득). 그리고, uα가
Figure pat00047
을 포함하도록 갱신된다.
세번째 단계에서, 기지국은 추정된 단말의 신호를 제거한다. 다시 말해, 수신 신호에서 이미 추정된 단말의 신호 성분이 제거된다.
이하, 활성 단말을 검출하는 과정이 보다 상세히 설명된다. 기지국에 수신된 기준 신호는 <수학식 5>와 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00048
<수학식 5> 에서, yr은 인덱스 r의 부분 영역에서 수신된 기준 신호 벡터, Dr은 기준 신호를 위한 코드북, Gr은 채널 행렬, p는 기준 신호 심볼들, vr은 잡음 벡터, qr은 채널 값과 기준 신호 심볼의 곱을 나타낸다.
기준 신호 영역 전체에서의 수신 신호를
Figure pat00049
라 할 때, 수신 신호는 <수학식 6>와 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00050
<수학식 6> 에서, y는 전체 기준 신호 영역에서의 수신 신호 벡터, Dr은 인덱스 r의 부분 영역에서 사용된 기준 신호를 위한 코드북, qr은 채널 값과 기준 신호 심볼의 곱, vr은 인덱스 r의 부분 영역에서의 잡음을 나타낸다.
벡터
Figure pat00051
는 전체 영역의 인덱스 순서로 적층된 형태이고, 벡터 qr은 첫번째 단말부터 마지막 N번째 단말의 신호들이 적층된 형태이다. 상술한 벡터를
Figure pat00052
를 사용하여 전체 단말의 인덱스 순서로 재배열하면 <수학식 7>과 같다.
Figure pat00053
<수학식 7> 에서, y는 전체 기준 신호 영역에서의 수신 신호 벡터, Λn은 Wn에 상응하도록 단말의 인덱스 순서로 재배열된 코드북, n번째 단말에 대한 센싱 행렬, wn은 n번째 단말의 채널 값과 기준 신호 심볼의 곱, vr은 r번째 단말의 채널에서의 잡음을 나타낸다.
재배열된 시스템 모델에서는
Figure pat00054
벡터를 희소 벡터로 모델링할 수 있기 때문에, 일 실시 예에 따른 압축 센싱 기법에 따라 wn 벡터들 가운데 영(zero)-벡터가 아닌 벡터들의 인덱스와 값들이 추정된다. 여기서, 영-벡터는 모든 원소들의 값이 0인 벡터 또는 원소들의 값의 합이 임계치 미만인 벡터를 의미할 수 있다. 압축 센싱 기법의 구체적인 알고리즘은 <표 2>와 같다.
알고리즘 2: 압축 센싱 기반 결합 활성 단말 검출 및 주파수 응답 추정
Figure pat00055
<표 2>를 참고하면, 수신 신호 y, 센싱 행렬 Λi, 활성 단말 추정 개수 Nr이 입력 변수로서 제공된다. 나머지(residual) 벡터 a0=y, 찾아낸 희소 신호 개수 k=0, 희소 신호 위치 표시 벡터 δ0=0N, 희소 신호 인덱스 벡터
Figure pat00056
로 초기화된다. 이후, 찾아낸 희소 신호 개수가 Nr에 도달할 때까지 다음의 연산들이 수행된다. 먼저, 기지국은 k값을 증가시키고, Λi중에서 a(k-1)과 상관도가 가장 큰 위치를 찾아서
Figure pat00057
에 대입한다. 그리고, 기지국은 희소 신호 위치 표시 벡터를 갱신하고, LMMSE(least minimum mean square error) 추정을 통해 희소 신호 값
Figure pat00058
를 추정한 후, 나머지 벡터를 갱신한다.
활성 단말 검출을 수행 후, 기지국은 활성 단말로 추정된 단말과 추정된
Figure pat00059
(또는
Figure pat00060
)을 사용하여 시간 도메인 채널 임펄스 응답 추정을 수행한다. i번째 단말의 신호로 추정된
Figure pat00061
는 슬롯 인덱스 순서로
Figure pat00062
배열되어 있다.
Figure pat00063
의 예가 도 13에 도시된다. 도 13은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 채널 임펄스 응답의 추정 예를 도시한다. 도 13을 참고하면, Nt개의 서브프레임들 내의 기준 신호 영역 1010에서 수신된 신호들로부터 결정된 기준 신호 및 채널의 곱을 나타내는 값들 q가 슬롯 별로 분류된다. 그리고, 각 슬롯에 대응하는 벡터들이 결합됨으로써,
Figure pat00064
가 구성될 수 있다.
t번째 슬롯에서의 값과 채널 임펄스 응답과의 관계는 도 14와 같다. 도 14는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 기준 신호들 및 채널 정보의 관계를 도시한다. 도 14를 참고하면, 주파수 도메인에서 기준 신호들을 위한나 톤(tone)들 1430은 불 연속적으로 존재한다. 여기서, 톤은 'RE'로 지칭될 수 있다. 주파수 도메인에서의 기준 신호들에 대한 추정 결과로부터, IFFT 또는 IDFT(inverse discrete fourier transform) 연산에 의해 시간 도메인의 채널 임펄스 응답 1440이 유도될 수 있다. 채널 임펄스 응답을 유도하기 위해, 압축 센싱 기법이 이용될 수 있다. 이러한 신호의 추정 값과 채널 임펄스 응답과의 관계는 <수학식 8>과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00065
<수학식 8> 에서,
Figure pat00066
는 t번째 슬롯에서의 i번째 단말의 신호에 대한 추정 값,
Figure pat00067
는 단말이 기준 신호 영역에서 송신한 기준 신호 심볼들의 벡터,
Figure pat00068
는 t번째 슬롯에서 기준 신호 영역들의 위치를 나타내는 행렬,
Figure pat00069
는 FFT 행렬, Π는 전체 FFT 크기 중에 채널 임펄스 응답의 위치를 나타내는 행렬,
Figure pat00070
는 t번째 슬롯에서 채널 임펄스 응답 벡터,
Figure pat00071
는 t번째 슬롯에서의 잡음을 나타낸다.
<수학식 8>에서, 채널 임펄스 응답 벡터를 제외한 나머지 행렬을 u(t)라고 할 때,
Figure pat00072
는 <수학식 9>과 같다.
Figure pat00073
<수학식 9> 에서,
Figure pat00074
는 i번째 단말의 신호에 대한 추정 값,
Figure pat00075
는 채널 임펄스 응답 벡터를 제외한 나머지 행렬,
Figure pat00076
는 t번째 슬롯에서 채널 임펄스 응답 벡터,
Figure pat00077
는 t번째 슬롯에서의 잡음을 나타낸다. 벡터
Figure pat00078
는 슬롯 순서로 배열되어 있다. 벡터
Figure pat00079
를 사용하여 벡터
Figure pat00080
를 재배열하면,
Figure pat00081
는 <수학식 10>과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00082
<수학식 10> 에서,
Figure pat00083
는 i번째 단말의 신호에 대한 추정 값,
Figure pat00084
은 센싱 행렬,
Figure pat00085
은 ,
Figure pat00086
는 을 나타낸다.
재배열된 시스템 모델에서,
Figure pat00087
벡터를 희소 벡터로 모델링할 수 있기 때문에, 압축 센싱 기법에 따라
Figure pat00088
벡터들 가운데 영벡터가 아닌 벡터들의 인덱스와 값들이 추정된다. 압축 센싱 기법의 구체적인 알고리즘은 <표 3>과 같다.
알고리즘 3: 압축 센싱 기반 시간 도메인 채널 임펄스 응답 추정
Figure pat00089
<표 3>을 참고하면, 수신 신호
Figure pat00090
, 센싱 행렬 ΣI, 채널 임펄스 응답의 주요 성분(dominant component) 개수 ND가 입력 변수로서 제공된다. 나머지(residual) 벡터 a0=
Figure pat00091
, 찾아낸 희소 신호 개수 k=0, 희소 신호 위치 표시 벡터 δ0=
Figure pat00092
이 초기화된다. 찾아낸 희소 신호 개수가 ND에 도달할 때까지 다음 연산들이 수행된다. 기지국은 k 값을 증가시키고, Σi중에서 a(k-1)과 상관도가 가장 큰 위치를 찾아서 희소 신호 위치 표시 벡터를 갱신한다. 이후, LMMSE 추정을 통해 주요 성분 값
Figure pat00093
이 추정되고, 나머지 벡터가 갱신된다. 찾아낸 희소 신호 개수가 ND에 도달하면, FFT 연산을 통해 갱신된 주파수 도메인 전 밴드 채널 추정
Figure pat00094
가 획득된다.
<표 3>의 알고리즘에서, 잡음 벡터의 공분산 행렬은 <표 2>의 알고리즘의 LMMSE에 의하여 <수학식 11>과 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00095
<수학식 11> 에서, Cn은 잡음 벡터의 공분산 행렬, wi는 i번째 단말의 신호, y는 수신 신호를 나타낸다.
CIR 추정을 통하여 채널 추정을 수행한 후, 기지국은 활성 단말에 대한 전체 주파수 대역의 주파수 응답
Figure pat00096
을 얻고, 주파수 응답을 사용하여 활성 단말로 검출된 단말의 신호를 제거할 수 있다.
활성 단말 검출 및 채널 추정을 반복적으로 수행함으로써, 활성 단말들 및 활성 단말들에 대한 채널들이 추정된 후, 기지국은 데이터를 검출한다. 수신된 데이터 신호를 활성 단말에 대한 수신 신호로 다시 정리하면, 데이터 신호는 <수학식 12>과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00097
<수학식 12> 에서, z는 활성 유저에 대한 수신신호로 수신된 데이터신호를 정리한 것이고,
Figure pat00098
는 활성 단말들의 채널 매트릭스를 나타내고,
Figure pat00099
는 데이터 전송용 코드행렬, x는 데이터 심볼 벡터, v'은 잡음벡터를 나타낸다.
도 15는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 데이터 검출 절차의 예를 도시한다. 도 15는 활성 단말 정보, 코드 정보를 사용하여 단말과 코드, 자원 간의 매핑 패턴을 보여주는 팩터 그래프의 일 예이다. 도 15에서, 추정된 단말 노드 1510는 활성 단말로서 검출되 단말들에 대응하고, 코드 노드 1520은 활성 단말들에 의해 선택된 코드북 내의 시퀀스들에 대응하고, 자원 노드 1530은 데이터를 전달한 자원들에 대응한다. 도 15를 참고하면, 기지국은 팩터 그래프를 생성 후, 단말 노드 1510, 자원 노드 1530 간의 확률 값을 교환하는 메시지 전달 알고리즘(message passing algorithm, MPA)를 통하여 데이터를 검출할 수 있다. 자원 노드 1530에서 단말 노드 1510로 전달되는 값과 단말 노드 1510에서 자원 노드 1530로 전달되는 값은 <수학식 13>과 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00100
<수학식 13>에서, Rl은 l번째 자원 노드, Un은 n번째 단말 노드,
Figure pat00101
은 l번째 자원 노드에서 n번째 단말 노드로 전달되는 값,
Figure pat00102
은 Rl에서 확산되어 송신되는 데이터 심볼 벡터의 채널,
Figure pat00103
은 n번째 단말 노드에서 l번째 자원 노드로 전달되는 값, x[1]는 자원 Rl에서 확산되어 송신되는 데이터 심볼의 벡터,
Figure pat00104
은 자원 Rl에서 데이터를 확산하여 송신하는 단말의 인덱스 집합,
Figure pat00105
은 집합 un의 단말의 코드가 확산되는 자원의 인덱스 집합,
Figure pat00106
는 평준화 인자(normalization factor)를 나타낸다.
Rl에서 확산되어 송신되는 데이터 심볼 벡터의 채널은 <수학식 15>와 같이 표현된다.
Figure pat00107
<수학식 14> 에서,
Figure pat00108
는 Rl에서 확산되어 송신되는 데이터 심볼 벡터의 채널,
Figure pat00109
는 자원 Rl에서 확산되어 송신되는 데이터 심볼의 벡터,
Figure pat00110
은 G(d)에서 1번째 행의 0이 아닌 성분들을 포함하는 벡터,
Figure pat00111
은 C'에서 1번째 행의 0이 아닌 성분들을 포함하는 벡터를 나타낸다.
반복적인 메시지 전달 과정 후, 최종적으로 가장 큰 확률을 가진 심볼이 <수학식 15>에 의해 송신 심볼로서 검출된다.
Figure pat00112
<수학식 15> 에서,
Figure pat00113
은 송신 신볼,
Figure pat00114
은 집합 un 내의 단말들의 코드들이 확산되는 자원의 인덱스 집합,
Figure pat00115
은 자원 노드에서 단말 노드로 전달되는 값을 나타낸다.
도 16a 내지 도 16g는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템의 성능에 대한 모의실험 결과를 도시한다.
도 16a는 기준 신호의 배치에 따른 시간 도메인 채널 추정의 평균자승오차 성능을 나타낸다. 일정 길이 이상의 기준 신호가 보장되는 경우, 시간 축의 기준 신호 영역을 감소시키고, 주파수 도메인의 기준 신호 영역을 증가시키더라도, 채널 추정의 성능은 유지됨이 확인된다. 도 16b 내지 도 16g는 서로 다른 단말 수에 따른 모의실험 결과로서, 도 16b 및 도 16c는 활성 단말 검출 성공 확률, 도 16d 및 도 16e는 채널 MSE(mean square error), 도 16f 및 도 16g는 BLER(block error rate)를 나타낸다. 제안된 기술을 이용하는 경우, 종래의 주파수 도메인 채널추정과 비교하여 기준 신호 오버헤드가 감소하고, 채널 추정의 성능이 개선됨이 확인된다. 또한, 활성 단말 검출 및 채널 추정을 반복적으로 수행함으로써, 활성 단말 검출 성능 역시 종래의 기법에 비하여 개선되는 것이 확인된다.
본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(read only memory, ROM), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(electrically erasable programmable read only memory, EEPROM), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(compact disc-ROM, CD-ROM), 디지털 다목적 디스크(digital versatile discs, DVDs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.
또한, 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(local area network), WAN(wide area network), 또는 SAN(storage area network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
상술한 본 개시의 구체적인 실시 예들에서, 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 개시가 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.
한편 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 개시의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (20)

  1. 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법에 있어서,
    데이터를 위한 제1 코드북에 기반하여 기준 신호를 위한 제2 코드북을 결정하는 과정과,
    상기 제2 코드북을 이용하여 생성된 적어도 하나의 기준 신호 및 상기 제1 코드북을 이용하여 생성된 적어도 하나의 데이터 신호를 송신하는 과정을 포함하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 기준 신호는, 다른 단말의 기준 신호들을 전달하는 자원과 중첩되는 자원 영역을 통해 송신되고,
    상기 적어도 하나의 데이터 신호는, 다른 단말의 데이터 신호들을 전달하는 자원과 적어도 일부에서 상이한 자원 영역을 통해 송신되는 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 코드북은, 상기 제1 코드북을 나타내는 제1 행렬의 적어도 일부가 행 축 또는 열 축 중 적어도 하나에서 반복되는 제2 행렬을 포함하며,
    상기 제2 행렬 내에 포함되는 제1 행렬들 중 적어도 하나는, 순환 쉬프트되는 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 기준 신호를 송신하기 위한 자원 영역에 대한 정보를 수신하는 과정을 더 포함하는 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 코드북에 포함되는 시퀀스의 개수를 결정하기 위한 정보를 수신하는 과정을 더 포함하는 방법.
  6. 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법에 있어서,
    데이터를 위한 제1 코드북에 기반하여 기준 신호를 위한 제2 코드북을 결정하는 과정과,
    상기 제2 코드북을 이용하여 생성된 기준 신호들 및 상기 제1 코드북을 이용하여 생성된 데이터 신호들을 수신하는 과정을 포함하는 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 기준 신호들은, 다수의 단말들의 기준 신호들을 전달하는 중첩되는 자원 영역을 통해 송신되고,
    상기 데이터 신호들은, 상기 다수의 단말들의 데이터 신호들을 전달하는 일부에서 상이한 자원 영역들을 통해 송신되는 방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 기준 신호들을 이용하여 상기 기준 신호들을 송신한 활성(active) 단말들 중 제1 단말을 검출하는 과정과,
    상기 제1 단말의 채널을 추정하는 과정과,
    상기 기준 신호에 대한 수신 신호에서 상기 제1 단말의 신호 성분을 제거하는 과정과,
    상기 제1 단말의 신호 성분을 제거한 수신 신호를 이용하여 상기 활성 단말 중 제2 단말을 검출하는 과정을 더 포함하는 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 단말의 채널을 추정하는 과정은,
    상기 제1 단말로부터의 기준 신호들에 대한 추정 값들에 기반하여 주파수 도메인 채널을 결정하는 과정과,
    상기 주파수 도메인 채널에 기반하여 시간 도메인 채널을 결정하는 과정을 포함하는 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 코드북 및 상기 활성 단말들의 검출 결과에 기반하여 상기 활성 단말들로부터의 데이터를 검출하는 과정을 더 포함하는 방법.
  11. 무선 통신 시스템에서 단말 장치에 있어서,
    데이터를 위한 제1 코드북에 기반하여 기준 신호를 위한 제2 코드북을 결정하는 적어도 하나의 프로세서와,
    상기 제2 코드북을 이용하여 생성된 적어도 하나의 기준 신호 및 상기 제1 코드북을 이용하여 생성된 적어도 하나의 데이터 신호를 송신하는 송수신부를 포함하는 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 적어도 하나의 기준 신호는, 다른 단말의 기준 신호들을 전달하는 자원과 중첩되는 자원 영역을 통해 송신되고,
    상기 적어도 하나의 데이터 신호는, 다른 단말의 데이터 신호들을 전달하는 자원과 적어도 일부에서 상이한 자원 영역을 통해 송신되는 장치.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 제2 코드북은, 상기 제1 코드북을 나타내는 제1 행렬의 적어도 일부가 행 축 또는 열 축 중 적어도 하나에서 반복되는 제2 행렬을 포함하며,
    상기 제2 행렬 내에 포함되는 제1 행렬들 중 적어도 하나는, 순환 쉬프트되는 장치.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 송수신부는, 상기 적어도 하나의 기준 신호를 송신하기 위한 자원 영역에 대한 정보를 수신하는 장치.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 송수신부는, 상기 제2 코드북에 포함되는 시퀀스의 개수를 결정하기 위한 정보를 수신하는 장치.
  16. 무선 통신 시스템에서 기지국 장치에 있어서,
    데이터를 위한 제1 코드북에 기반하여 기준 신호를 위한 제2 코드북을 결정하는 적어도 하나의 프로세서와,
    상기 제2 코드북을 이용하여 생성된 기준 신호들 및 상기 제1 코드북을 이용하여 생성된 데이터 신호들을 수신하는 송수신부를 포함하는 장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 기준 신호들은, 다수의 단말들의 기준 신호들을 전달하는 중첩되는 자원 영역을 통해 송신되고,
    상기 데이터 신호들은, 상기 다수의 단말들의 데이터 신호들을 전달하는 일부에서 상이한 자원 영역들을 통해 송신되는 장치.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 기준 신호들을 이용하여 상기 기준 신호들을 송신한 활성(active) 단말들 중 제1 단말을 검출하고, 상기 제1 단말의 채널을 추정하고, 상기 기준 신호에 대한 수신 신호에서 상기 제1 단말의 신호 성분을 제거하고, 상기 제1 단말의 신호 성분을 제거한 수신 신호를 이용하여 상기 활성 단말 중 제2 단말을 검출하는 장치.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 제1 단말로부터의 기준 신호들에 대한 추정 값들에 기반하여 주파수 도메인 채널을 결정하고, 상기 주파수 도메인 채널에 기반하여 시간 도메인 채널을 결정하는 장치.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 제1 코드북 및 상기 활성 단말들의 검출 결과에 기반하여 상기 활성 단말들로부터의 데이터를 검출하는 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210044635A (ko) * 2019-10-15 2021-04-23 삼성전자주식회사 무선 통신 시스템에서 비직교 다중 접속을 위한 장치 및 방법

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10644916B1 (en) 2002-05-14 2020-05-05 Genghiscomm Holdings, LLC Spreading and precoding in OFDM
US11381285B1 (en) 2004-08-02 2022-07-05 Genghiscomm Holdings, LLC Transmit pre-coding
US10637705B1 (en) 2017-05-25 2020-04-28 Genghiscomm Holdings, LLC Peak-to-average-power reduction for OFDM multiple access
US10243773B1 (en) 2017-06-30 2019-03-26 Genghiscomm Holdings, LLC Efficient peak-to-average-power reduction for OFDM and MIMO-OFDM
CN112425127A (zh) * 2018-06-17 2021-02-26 珍吉斯科姆控股有限责任公司 分布式无线电系统
US11917604B2 (en) 2019-01-25 2024-02-27 Tybalt, Llc Orthogonal multiple access and non-orthogonal multiple access
WO2020242898A1 (en) 2019-05-26 2020-12-03 Genghiscomm Holdings, LLC Non-orthogonal multiple access
CN111934730B (zh) * 2020-08-05 2021-09-10 北京理工大学 基于跨时隙消息传递算法的符号级noma非同步接收方法
CN112383385B (zh) * 2020-09-30 2021-09-21 北京邮电大学 码本处理方法及装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080035437A (ko) * 2006-10-19 2008-04-23 엘지전자 주식회사 제어신호 전송 방법
KR20080073399A (ko) * 2007-02-06 2008-08-11 삼성전자주식회사 광대역 무선접속 통신시스템에서 코드북 기반의 협력적빔포밍 장치 및 방법

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080035424A (ko) * 2006-10-19 2008-04-23 엘지전자 주식회사 데이터 전송 방법
KR101336961B1 (ko) * 2008-04-17 2013-12-04 삼성전자주식회사 다중 입출력 무선통신 시스템에서 미드앰블을 이용한프리코딩 장치 및 방법
CN103532689B (zh) * 2012-07-05 2016-11-16 华为技术有限公司 一种mu-mimo导频和数据发射方法、装置及系统
US9166663B2 (en) 2012-12-14 2015-10-20 Futurewei Technologies, Inc. System and method for open-loop MIMO communications in a SCMA communications system
CN106063151B (zh) * 2014-01-29 2019-07-12 华为技术有限公司 一种上行接入方法、装置及系统
KR101882464B1 (ko) 2014-03-31 2018-07-27 후아웨이 테크놀러지 컴퍼니 리미티드 스파스 코드 다중 액세스 송신을 위한 리소스 할당 시스템 및 방법
CN105453693B (zh) * 2014-07-11 2019-03-26 华为技术有限公司 一种数据传输方法、用户设备和基站
KR102014918B1 (ko) * 2015-03-03 2019-08-27 후아웨이 테크놀러지 컴퍼니 리미티드 상향링크 데이터 전송 방법 및 장치
JP6786485B2 (ja) * 2015-06-24 2020-11-18 株式会社Ｎｔｔドコモ ユーザ装置、基地局及び通信方法
WO2017026865A1 (en) * 2015-08-13 2017-02-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for operating beamformed reference signal in communication system
CN106797660B (zh) * 2015-08-28 2020-11-27 华为技术有限公司 一种随机接入中的上行传输方法及装置
CN107041007A (zh) * 2016-02-04 2017-08-11 华为技术有限公司 信号传输方法和装置
US10382169B2 (en) * 2016-04-01 2019-08-13 Huawei Technologies Co., Ltd. HARQ systems and methods for grant-free uplink transmissions

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080035437A (ko) * 2006-10-19 2008-04-23 엘지전자 주식회사 제어신호 전송 방법
KR20080073399A (ko) * 2007-02-06 2008-08-11 삼성전자주식회사 광대역 무선접속 통신시스템에서 코드북 기반의 협력적빔포밍 장치 및 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210044635A (ko) * 2019-10-15 2021-04-23 삼성전자주식회사 무선 통신 시스템에서 비직교 다중 접속을 위한 장치 및 방법

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