KR20190063441A - 이동 통신 시스템에서의 다중 접속 간섭 완화 방법 및 장치 - Google Patents

이동 통신 시스템에서의 다중 접속 간섭 완화 방법 및 장치 Download PDF

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KR20190063441A
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Abstract

비직교 다중 접속 통신 시스템에서 단말의 동작 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 단말의 동작 방법은, 기지국에 의해 할당된 비직교 다중 접속 자원 시퀀스(sequence) 정보를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계 및 데이터 심볼(symbol) 단위 또는 데이터 심볼 그룹(group) 단위마다 상기 비직교 다중 접속 자원 시퀀스 정보가 지시하는 다중 접속 자원을 이용하여 상기 기지국에게 데이터를 전송하는 단계를 포함하고, 상기 비직교 다중 접속 자원 시퀀스는 다중 접속 자원 집합 내의 다중 접속 자원을 적어도 하나 이상 지시한다.

Description

이동 통신 시스템에서의 다중 접속 간섭 완화 방법 및 장치 {METHOD FOR MITIGATION OF MULTIPLE ACCESS INTERFERENCE IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM AND APPARATUS FOR THE SAME}
본 발명은 이동 통신 시스템에서의 다중 접속 간섭 완화 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비직교 다중 접속 방식의 이동 통신 시스템에서의 다중 접속 자원의 제어를 통한 다중접속 간섭 변동의 완화 방법 및 장치에 관한 것이다.
제4 세대 이동통신보다 최소한 10~100배의 데이터 전송율인 Gbps(Giga bps) 급 지원을 목표로 하는 제5 세대 이동통신은 기존 이동통신 주파수 대역뿐만 아니라 수십 GHz(Giga Herz) 주파수 대역을 포함한다. 제5 세대 이동 통신은 초고속 데이터 전송율 지원을 위한 eMBB (enhanced mobile broadband)뿐만 아니라 사물 인터넷 지원을 위한 mMTC(massive machine type communication)과 고신뢰성 저지연 통신(URLLC: ultra-reliable and low latency communication) 또한 지원하는 것을 목표로 한다.
한편, 제5 세대 이동통신에서의 셀 용량 증대 달성을 위해 비직교 다중 접속(NOMA; non-orthogonal multiple access)이 후보 기술로 연구되고 있다. NOMA는 종래 OFDMA(orthogonal frequency- division multiple access) 방식의 주파수 자원 할당에서의 직교성을 깨고, 동일한 시간, 주파수, 공간 자원 상에 두 대 이상의 단말에 대한 데이터를 동시에 전송하여 주파수 효율을 향상시키는 기술이다. NOMA는 이러한 주파수 자원 할당으로 인한 다중 접속 간섭(MAI; multiple access interference)의 유발 및 그로 인한 시스템 성능 열화 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 비직교 다중 접속 통신 시스템에서의 다중 접속 간섭을 완화하기 위한 기지국의 동작방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은, 비직교 다중 접속 통신 시스템에서의 다중접속 간섭을 완화하기 위한 단말의 동작방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 목적은, 비직교 다중 접속 통신 시스템에서의 다중접속 간섭을 완화하기 위한 단말을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 비직교 다중 접속 통신 시스템에서 단말의 동작 방법은, 기지국에 의해 할당된 비직교 다중 접속 자원 시퀀스(sequence) 정보를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계 및 데이터 심볼(symbol) 단위 또는 데이터 심볼 그룹(group) 단위마다 상기 비직교 다중 접속 자원 시퀀스 정보가 지시하는 다중 접속 자원을 이용하여 상기 기지국에게 데이터를 전송하는 단계를 포함하고, 상기 비직교 다중 접속 자원 시퀀스는 다중 접속 자원 집합 내의 다중 접속 자원을 적어도 하나 이상 지시한다.
여기서, 상기 다중 접속 자원은 상기 기지국에 의해 할당되는 확산 코드일 수 있다.
여기서, 확산 코드 간의 상호 상관 정도는 시간 슬롯(slot)마다 변경될 수 있다.
여기서, 상기 다중 접속 자원은 상기 기지국과의 데이터 통신에 이용되는 자원 블록(block) 내의 부반송파 맵핑(mapping) 패턴(pattern)일 수 있다.
여기서, 단말 x와 단말 y가 각각 다중 접속 자원 a와 다중 접속 자원 b를 이용하여 전송하는 데이터 심볼 또는 데이터 심볼의 수가
Figure pat00001
인 경우
Figure pat00002
를 만족하도록 상기 기지국에 의해 상기 다중 접속 자원이 할당되는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 다중 접속 자원 시퀀스는 상호직교 라틴방진(mutually orthogonal Latin square)을 이용할 수 있다.
여기서, 상기 다중 접속 자원 시퀀스의 i번째 다중 접속 자원 시퀀스의 t번째 값(
Figure pat00003
)은 N x N차 상호직교 라틴방진 중 하나인
Figure pat00004
행렬의 p번째 행, q번째 열의 원소인
Figure pat00005
에 대해
Figure pat00006
이고 상기 t는 t = (N-1) x N x u + N x v + w(u와v가 음이 아닌 정수이고 w는 {0,1,2, ...,N-1} 중 하나에 해당하는 값)일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 비직교 다중 접속 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법은, 단말마다 할당된 비직교 다중 접속 자원 시퀀스(sequence) 정보를 적어도 하나 이상의 단말에게 전송하는 단계 및 데이터 심볼(symbol) 단위 또는 데이터 심볼 그룹(group) 단위마다 상기 비직교 다중 접속 자원 시퀀스 정보가 지시하는 다중 접속 자원을 이용하여 상기 단말로부터 데이터를 수신하는 단계를 포함하고, 상기 비직교 다중 접속 자원 시퀀스는 다중 접속 자원 집합 내의 다중 접속 자원을 적어도 하나 이상 지시한다.
여기서, 상기 다중 접속 자원은 상기 하나 이상의 단말마다 할당되는 확산 코드일 수 있다.
여기서, 상기 확산 코드 간의 상호 상관 정도는 시간 슬롯(slot)마다 변경될 수 있다.
여기서, 상기 다중 접속 자원은 상기 단말과의 데이터 통신에 이용되는 자원 블록(block) 내의 부반송파 매핑(mapping) 패턴(pattern)일 수 있다.
여기서, 단말 x와 단말 y가 각각 다중 접속 자원 a와 다중 접속 자원 b를 이용하여 전송하는 데이터 심볼 또는 데이터 심볼의 수가
Figure pat00007
인 경우
Figure pat00008
를 만족하도록 상기 하나 이상의 단말에게 상기 다중 접속 자원을 할당하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 다중 접속 자원 시퀀스는 상호직교 라틴방진(mutually orthogonal Latin square)을 이용할 수 있다.
여기서, 상기 다중 접속 자원 시퀀스의 i번째 다중 접속 자원 시퀀스의 t번째 값(
Figure pat00009
)은 N x N차 상호직교 라틴방진 중 하나인
Figure pat00010
행렬의 p번째 행, q번째 열의 원소인
Figure pat00011
에 대해
Figure pat00012
이고 상기 t는 t = (N-1) x N x u + N x v + w(u와v가 음이 아닌 정수이고 w는 {0,1,2, ... ,N-1} 중 하나에 해당하는 값)일 수 있다.
여기서, 상기 하나 이상의 단말을 각각 S개의 직교 자원을 가지는 서로 다른 S-1개의 그룹(group)으로 분류하는 단계, 상기 분류된 그룹에서의 임의의 그룹 내의 단말에게는 직교 다중 접속 자원을 할당하는 단계 및 상기 분류된 그룹 상호 간에는 비직교 다중 접속 자원을 할당하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 분류된 그룹에서 각각의 그룹이 가지는 직교 다중 접속 자원은 동일하거나 동일하지 않을 수 있다.
여기서, 상기 분류된 그룹에서의 g번째 그룹의 i번째 다중 접속 자원 시퀀스의 t번째 값이
Figure pat00013
이고, N x N차 상호직교 라틴방진 중 하나인
Figure pat00014
행렬의 p번째 행, q번째 열의 원소인
Figure pat00015
인 경우
Figure pat00016
=
Figure pat00017
이고 상기 t는 t = N x v + w(v는 음이 아닌 정수이고 w는 {0,1,2, ... ,N-1} 중 하나에 해당하는 값)일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비직교 다중 접속 통신 시스템의 단말은, 적어도 하나의 프로세서, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해서 수행되는 적어도 하나의 명령을 저장한 메모리, 및 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해서 제어되는 송수신기를 포함하고, 상기 적어도 하나의 명령은, 기지국에 의해 할당된 비직교 다중 접속 자원 시퀀스(sequence) 정보를 상기 송수신기를 이용하여 상기 기지국으로부터 수신하는 단계 및 데이터 심볼(symbol) 단위 또는 데이터 심볼 그룹(group) 단위마다 상기 비직교 다중 접속 자원 시퀀스 정보가 지시하는 다중 접속 자원을 이용하여 상기 기지국에게 데이터를 상기 송수신기를 이용하여 전송하는 단계를 포함하고, 상기 비직교 다중 접속 자원 시퀀스는 다중 접속 자원 집합 내의 다중 접속 자원을 적어도 하나 이상 지시한다.
여기서, 상기 다중 접속 자원은 상기 기지국에 의해 할당되는 확산 코드일 수 있다.
여기서, 상기 다중 접속 자원은 상기 기지국과의 데이터 통신에 이용되는 자원 블록(block) 내의 부반송파 맵핑(mapping) 패턴(pattern)일 수 있다.
본 발명에 의하면, 비직교 다중 접속 방식의 이동 통신 시스템에서 다중접속 간섭의 변동폭을 감소시키는 자원할당 및 다중접속 자원 시퀀스(sequence)를 이용하여 NOMA에서의 다중접속 간섭을 완화할 수 있다.
도 1은 통신 시스템의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 3은 5G에서의 상향링크 비직교 다중접속 방식을 설명하는 개념도이다.
도 4는 확산 코드를 비직교 다중 접속 자원으로 활용하는 비직교 다중 접속 방식을 설명하는 개념도이다.
도 5는 단말마다 부반송파 매핑 패턴을 변경하는 방식을 통한 비직교 다중 접속 방식을 설명하는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비직교 다중 접속 자원 할당을 설명하는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비직교 다중 접속 자원 할당을 설명하는 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 접속 자원 시퀀스를 생성하기 위한 라틴방진과 직교라틴방진을 설명하는 개념도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 비직교 다중 접속 자원 할당 방법을 이용한 상향링크 송수신 방법을 설명하는 순서도이다.
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.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
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.
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 통신 시스템의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 여기서, 통신 시스템은 "통신 네트워크"로 지칭될 수 있다. 복수의 통신 노드들 각각은 적어도 하나의 통신 프로토콜을 지원할 수 있다. 예를 들어, 복수의 통신 노드들 각각은 CDMA(code division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, WCDMA(wideband CDMA) 기반의 통신 프로토콜, TDMA(time division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, FDMA(frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 기반의 통신 프로토콜, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SC(single carrier)-FDMA 기반의 통신 프로토콜, NOMA(non-orthogonal multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SDMA(space division multiple access) 기반의 통신 프로토콜 등을 지원할 수 있다. 복수의 통신 노드들 각각은 다음과 같은 구조를 가질 수 있다.
도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 통신 노드(200)는 적어도 하나의 프로세서(210), 메모리(220) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(230)를 포함할 수 있다. 또한, 통신 노드(200)는 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250), 저장 장치(260) 등을 더 포함할 수 있다. 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(270)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다. 다만, 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성요소들은 공통 버스(270)가 아니라, 프로세서(210)를 중심으로 개별 인터페이스 또는 개별 버스를 통하여 연결될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(210)는 메모리(220), 송수신 장치(230), 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나와 전용 인터페이스를 통하여 연결될 수도 있다.
프로세서(210)는 메모리(220) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(210)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(220) 및 저장 장치(260) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(220)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 기지국들(base stations)(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2), 복수의 단말들(user equipment)(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 매크로 셀(macro cell)을 형성할 수 있다. 제4 기지국(120-1) 및 제5 기지국(120-2) 각각은 스몰 셀(small cell)을 형성할 수 있다. 제1 기지국(110-1)의 커버리지(coverage) 내에 제4 기지국(120-1), 제3 단말(130-3) 및 제4 단말(130-4)이 속할 수 있다. 제2 기지국(110-2)의 커버리지 내에 제2 단말(130-2), 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)이 속할 수 있다. 제3 기지국(110-3)의 커버리지 내에 제5 기지국(120-2), 제4 단말(130-4), 제5 단말(130-5) 및 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다. 제4 기지국(120-1)의 커버리지 내에 제1 단말(130-1)이 속할 수 있다. 제5 기지국(120-2)의 커버리지 내에 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다.
여기서, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 노드B(NodeB), 고도화 노드B(evolved NodeB), BTS(base transceiver station), 무선 기지국(radio base station), 무선 트랜시버(radio transceiver), 액세스 포인트(access point), 액세스 노드(node), 노변 장치(road side unit; RSU), DU(digital unit), CDU(cloud digital unit), RRH(radio remote head), RU(radio unit), TP(transmission point), TRP(transmission and reception point), 중계 노드(relay node), gNB 등으로 지칭될 수 있다. 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 터미널(terminal), 액세스 터미널(access terminal), 모바일 터미널(mobile terminal), 스테이션(station), 가입자 스테이션(subscriber station), 모바일 스테이션(mobile station), 휴대 가입자 스테이션(portable subscriber station), 노드(node), 다바이스(device) 등으로 지칭될 수 있다.
복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 셀룰러(cellular) 통신(예를 들어, 3GPP(3rd generation partnership project) 표준에서 규정된 LTE(long term evolution), LTE-A(advanced), 5G NR(new radio) 등)을 지원할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 서로 다른 주파수 대역에서 동작할 수 있고, 또는 동일한 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀(ideal backhaul) 또는 논(non)-아이디얼 백홀을 통해 서로 연결될 수 있고, 아이디얼 백홀 또는 논-아이디얼 백홀을 통해 서로 정보를 교환할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀 또는 논-아이디얼 백홀을 통해 코어(core) 네트워크(미도시)와 연결될 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 코어 네트워크로부터 수신한 신호를 해당 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)에 전송할 수 있고, 해당 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)로부터 수신한 신호를 코어 네트워크에 전송할 수 있다.
복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 OFDMA 기반의 다운링크(downlink) 전송을 지원할 수 있고, SC-FDMA 기반의 업링크(uplink) 전송을 지원할 수 있다. 또한, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 MIMO(multiple input multiple output) 전송(예를 들어, SU(single user)-MIMO, MU(multi user)-MIMO, 대규모(massive) MIMO 등), CoMP(coordinated multipoint) 전송, 캐리어 애그리게이션(carrier aggregation) 전송, 비면허 대역(unlicensed band)에서 전송, 단말 간 직접(device to device, D2D) 통신(또는, ProSe(proximity services) 등을 지원할 수 있다. 여기서, 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)과 대응하는 동작, 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)에 의해 지원되는 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 제2 기지국(110-2)은 SU-MIMO 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4)은 SU-MIMO 방식에 의해 제2 기지국(110-2)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 또는, 제2 기지국(110-2)은 MU-MIMO 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5) 각각은 MU-MIMO 방식에 의해 제2 기지국(110-2)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 CoMP 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4)은 CoMP 방식에 의해 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 자신의 커버리지 내에 속한 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)과 CA 방식을 기반으로 신호를 송수신할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 제4 단말(130-4)과 제5 단말(130-5) 간의 D2D 통신을 코디네이션(coordination)할 수 있고, 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5) 각각은 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각의 코디네이션에 의해 D2D 통신을 수행할 수 있다.
다음으로, 비직교 다중접속 기술들이 설명될 것이다. 여기서, 통신 노드들 중에서 제1 통신 노드에서 수행되는 방법(예를 들어, 신호의 전송 또는 수신)이 설명되는 경우에도 이에 대응하는 제2 통신 노드는 제1 통신 노드에서 수행되는 방법과 상응하는 방법(예를 들어, 신호의 수신 또는 전송)을 수행할 수 있다. 즉, 단말의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 기지국은 단말의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다. 반대로, 기지국의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 단말은 기지국의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다.
종래 제4 세대 이동통신 시스템인 3GPP LTE 및 LTE-A에서는 동기화된 기지국과 단말 간에 서로 직교하는 자원을 구성하여 각 단말에게 할당하는 OFDMA 방식을 사용하였다. 이러한 동기화 기반의 OFDMA 방식은 단말 간 간섭이 없어 높은 신호대 잡음비(SNR; signal to noise ratio)를 얻을 수 있어 비교적 간단하게 높은 전송율을 얻을 수 있는 장점이 있다.
하지만 OFDMA 방식은 최적의 다중 접속 방식이 아니고, 자원의 수에 따라 동시에 지원 가능한 단말의 수가 결정되며, 직교자원을 구성하고 동기화를 유지하기 위한 무선 자원 오버헤드(overhead)가 비교적 크다는 특성이 있다. 따라서, 비슷한 무선 자원 오버헤드를 사용하면서도 주파수 효율성을 보다 높이기 위해서는 정보 이론적으로 최적에 가까운 다중접속 방식이 고려되고 있다.
또한 초연결성을 필요로 하는 mMTC에 적합하도록 비교적 낮은 오버헤드로 다수의 단말에 무선 접속을 제공해야 할 필요가 있다. 이러한 다양한 서비스를 위해 여러 비직교 다중접속(NOMA; non-orthogonal multiple access) 방식이 고려되고 있다.
도 3은 5G에서의 상향링크 비직교 다중접속 방식을 설명하는 개념도이다.
도 3을 참고하면, 시스템의 연결성을 높이고 주파수 효율을 개선하기 위해 동기화 기반의 직교 무선 자원 위에서 하나의 자원당 하나 이상의 단말을 수용하여 다중접속을 제공하는 NOMA 방식을 나타낸다.
상향링크 NOMA 방식은 기지국 수신단에서 순차적인 복호 및 간섭제거를 수행해야 하지만 OFDMA 대비 주파수 효율과 무선 자원당 연결성을 개선할 수 있다. 이러한 상향링크 NOMA 방식은 OFDMA 방식과 달리 단말에게 할당하는 다수의 자원을 반드시 서로 직교하게 만들 필요가 없어, OFDMA 방식에 비해 더 많은 수의 무선 자원을 만들 수 있다. 다음으로 확산 코드를 비직교 다중 접속 자원으로 활용하는 상향링크 NOMA 방식에 대해 설명한다.
도 4는 확산 코드를 비직교 다중 접속 자원으로 활용하는 비직교 다중 접속 방식을 설명하는 개념도이다.
도 4를 참조하면 서로 다른 단말이 확산 코드를 비직교 다중 접속 자원으로 사용하는 것을 나타낸다. 각 단말(단말 i, 단말 j)의 데이터(data) 시퀀스(sequence)는 채널 코딩(channel coding) 및 심볼(symbol) 매핑(mapping) 과정을 거쳐 각 단말마다 할당된 확산코드(spreading code)에 의해 확산될 수 있다.
단말 i의 데이터 모음인 데이터 시퀀스(410)가 채널 코딩(채널 코딩의 결과는 채널 코딩된 비트 시퀀스(420)임) 및 심볼 매핑 되면 심볼 시퀀스
Figure pat00018
(430)로 될 수 있다. 그 후 단말 i에게 할당된 확산 코드
Figure pat00019
(Ci=(ci1, ci2,...., cin))를 이용해서 심볼 시퀀스
Figure pat00020
(430)를 확산하면 확산 심볼 시퀀스
Figure pat00021
(440)가 생성될 수 있다. 수학식 1은 단말 i의 확산 심볼 시퀀스
Figure pat00022
를 나타낸다.
Figure pat00023
이때 단말 i에게 할당된 확산코드 Ci=(ci1, ci2, ...., cin) 와 단말 j에게 할당된 확산코드 Cj=(cj1, cj2, ...., cjn)는 상호간에 반드시 직교하지는 않아도 되는 비직교 확산 코드이다(즉,
Figure pat00024
).
단말 j의 데이터 시퀀스(450)도 채널 코딩 후 코딩된 비트 시퀀스(460)가 된 후 심볼 매핑 과정을 거쳐 심볼 시퀀스(470)가 되고 확산된 후 확산 심볼 시퀀스(480)가 될 수 있다.
수학식 2는 기지국이 수신하는 수신신호 Rk(단말 i 및 단말 j에 대한 데이터인 단말 i에 대한 확산 심볼 시퀀스(440)와 단말 j에 대한 확산 심볼 시퀀스(480))로 확산된 후 무선 채널을 거쳐 기지국에 수신되는 신호로서 수신 신호 시퀀스라고도 함)를 나타낸다.
Figure pat00025
여기서,
Figure pat00026
는 단말 i에 대한 데이터가 겪는 무선 채널을 나타내고,
Figure pat00027
는 단말 j에 대한 데이터가 겪는 무선 채널을 나타낸다.
Figure pat00028
는 단말이 수신하는 잡음 신호 시퀀스를 나타낸다.
기지국이 단말 i로부터 전송된 데이터를 수신하고 이를 복구할 때는 역확산(dispreading) 과정을 수행할 수 있다(역확산 과정은 수신 신호(수신 신호 시퀀스)에
Figure pat00029
를 곱하는 방식이 가능함). 확산 코드간의 곱셈 결과에 따라 다른 단말 데이터로부터의 간섭이 발생할 수도 있고 발생하지 않을 수도 있다. 즉
Figure pat00030
이면 단말 j로부터의 데이터에 의한 간섭이 0이 되나
Figure pat00031
이면 단말 j로부터 간섭이 발생할 수 있다.
이러한 복수의 단말의 다중 접속으로 인한 다중 접속 간섭(MAI; multiple access interference)은 NOMA 방식의 통신 시스템에서 성능을 열화시키는 원인이 될 수 있다. 다음으로 비직교 다중 접속 자원으로 부반송파 매핑 패턴을 이용하는 NOMA 방식에 대해 설명한다.
도 5는 단말마다 부반송파 매핑 패턴을 변경하는 방식을 통한 비직교 다중 접속 방식을 설명하는 개념도이다.
도 5를 참조하면, 직교다중 접속 방식의 동적 스케줄링(scheduling)을 위한 기본 단위인 자원 블록(RB; resource block)(510)에서 특정 부반송파 간격으로 OFDM 심볼을 할당하는 것을 나타낸다.
3GPP LTE 및 LTE-A에서의 자원 블록(510)은 시간축 상으로는 7개의 심볼에 해당하는 1 슬롯(slot)과 주파수 축 상으로는 12개의 부반송파(subcarrier)로 이루어져 있다. 1 슬롯은 0.5ms 길이로, 총 7개의 OFDM 심볼로 이루어져 있고, 하나의 부반송파가 차지하는 주파수 대역은 15KHz이다(자원요소(520)는 하나의 부반송파 및 하나의 OFDM 심볼로 이루어져 있다). 제5 세대 이동 통신인 5G NR(new radio)의 경우 다양한 슬롯 길이, 부반송파 간격 및 부반송파 개수를 지원하도록 하여 자원 블록의 크기가 변동이 될 수 있다.
도 5을 참조하면, 하나의 자원 블록이 8개의 부반송파 대역을 포함하도록 구성된 경우 단말마다 데이터가 할당되는 부반송파를 다르게 하여 하나의 자원 블록에 다수의 단말을 할당하는 것을 나타낸다(또는 하나의 자원 블록이 16개의 부반송파를 포함하도록 구성 후, 내부적으로 8개의 부반송파를 묶어 처리하도록 할 수도 있다). 일례로 단말 i에게는 자원 블록의 8개의 부반송파마다 매 2,3,7번째 부반송파에서만 데이터를 전송하도록 할 수 있고, 다른 단말 j에게는 매 1,3,8번째 부반송파에서 데이터를 전송하도록 할 수 있다.
이 경우 3번째 부반송파(570) 대역에서 단말 i 및 단말 j가 동시에 부반송파할당를 할당 받게 되므로 상호간에 간섭을 유발할 수 있다. 이와 같은 부반송파 자원 매핑에 기반한 NOMA 방식은 단말들간에 할당된 자원들간에 부분적 또는 전체적인 충돌이 발생할 수 있어 이를 통해 다중 접속 간섭이 발생할 수 있다.
이러한 다중 접속 간섭의 크기는 채널 이득(gain), 다른 단말의 데이터 송신 여부, 및 다른 단말의 송신 전력과 등과 같은 요소에 의해 결정될 수 있다. 구체적으로는, NOMA 방식은 상향링크에서의 자유 허여(grant free) 전송에 유용하게 사용될 수 있는데, 자유 허여 전송의 경우 무선 자원만 할당 받고 실제 데이터 전송은 하지 않는 구간도 있다. 이러한 구간의 비율은 데이터 트래픽(traffic)의 특성에 따라 다르며, 다른 단말이 비록 동일한 주파수 대역과 시간에서 자원 블록에 대해 자유 허여 받았더라도 데이터 전송을 하지 않는다면 그 단말로부터는 다중 접속 간섭이 유발되지 않는다.
또한 다른 단말이 커다란 송신 전력을 사용하거나, 다른 단말과 기지국간의 거리가 가까워 채널 이득이 클 경우 해당 단말로부터의 간섭의 크기는 더 커질 수 있다. 이외에도 자신의 다중접속 무선자원과 타 단말과의 다중접속 무선 자원 간의 상호 상관(cross correlation)정도도 다중 접속 간섭의 크기에 영향을 줄 수 있다.
즉, 도 4의 경우에서의, 단말 i와 단말 j의 확산코드 간의 상호 상관 정도가 0이면(즉, 직교하면) 서로간의 간섭은 없게 되나, 반면에 상호상관 정도가 1에 가까우면 양 단말 상호간에 매우 큰 다중 접속 간섭을 유발할 수 있다. 도 5의 경우에서 충돌하는 부반송파 대역의 개수를 상호 상관 정도로 나타낼 때, 두 단말 간의 자원 매핑 패턴간에 충돌하는 부반송파의 개수가 많으면(상호 상관 정도가 크면) 양 단말 상호 간에 큰 다중 접속 간섭을 유발할 수 있다.
이와 같이 상호 상관 정도가 큰 다중 접속 자원(확산 코드, 부반송파)을 할당 받은 단말들이 이를 이용하여 동시에 데이터를 기지국으로 전송하면, 그로 인한 다중 접속 간섭이 커지게 된다. 특히 허여 자유 방식의 경우 단말의 데이터 전송 여부를 기지국이 미리 알 수 없으므로 데이터 전송 시의 다중 접속 간섭을 미리 예측하기 어려운 문제가 있다. 이 경우 신호 대 간섭비 예측을 바탕으로 하는 적응(adaptive) 전송을 하기가 어려워지므로 기지국은 데이터 전송률을 낮추어 단말에게 데이터를 송신하여야 한다.
만약 기지국에서 데이터 전송률을 낮추기 어려운 경우, 데이터 전송 오류 확률이 커지게 되고, 이는 데이터 재전송의 필요를 증가시켜 URLLC와 같은 저지연 통신이 필요한 시스템에 문제점을 야기할 수 있다. 다음으로 이러한 다중 접속 간섭 세기의 변동으로 인한 시스템 성능 열화를 막기 위한 본 발명의 구성에 대해 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비직교 다중 접속 자원 할당을 설명하는 순서도이다.
도 6을 참조하면, 복수의 단말이 데이터를 전송하는 경우에 기지국으로부터 데이터 심볼 단위 또는 데이터 심볼 그룹 단위마다 비직교 다중 접속 자원 시퀀스 정보를 할당 받아 단말 상호 간의 다중 접속 간섭 세기의 변동성을 줄이는 것을 나타낸다.
단말이 기지국으로 전송하는 데이터(데이터 심볼 또는 데이터 심볼 그룹을 통칭함)이 무선 채널 구간에서 겪게 되는 다중 접속 간섭의 양은 전술한 바와 같이 자신의 데이터와 다른 단말의 데이터 간의 다중 접속 자원의 상호 상관 정도에 따라 결정될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 단말이 전송하는 각각의 데이터 심볼 또는 데이터 심볼 그룹에 다중 접속 자원을 다르게 할당할 수 있다. 이를 통해 데이터마다 받는 다중 접속 간섭의 양을 다르게 할 수 있고, 결과적으로 특정 시점에서의 데이터가 받는 평균 다중 접속 간섭량의 변동성을 크게 줄일 수 있다.
구체적으로는, NOMA 방식을 지원하는 기지국(이하의 실시예에서의 기지국은 NOMA 방식을 지원하고, NOMA 통신 시스템이라고도 할 수 칭할 수 있음)에서 사용 및 할당 가능한 비직교 다중 접속 자원들의 집합을 정의할 수 있다(S610).
본 발명의 일 실시예에 따른 비직교 다중 접속 자원으로는 확산 코드가 가능하다. 이때 해당 통신 시스템에서 사용하는 확산 코드들을 모아 놓은 코드북(codebook)을 다중 접속 자원 집합이라 할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 비직교 다중 접속 자원으로는 주파수 자원 매핑 패턴(부반송파 매핑 패턴)이 가능하다. 이때, 해당 통신 시스템에서 사용하는 주파수 자원 매핑 패턴들을 모아 놓은 집합을 다중 접속 자원 집합이라 할 수 있다.
다음으로 기지국은 지원 가능한 다중 접속 자원들에 대한 시퀀스를 정의할 수 있다(S620). 표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 접속 자원으로 확산 코드를 사용하는 경우의 송신 심볼 시퀀스 및 다중 접속 자원 시퀀스를 나타낸다.
단말 번호 송신 심볼 시퀀스 다중접속 자원 시퀀스
(확산코드 SF=3)		 확산된 송신 시퀀스
i
Figure pat00032
,…
Figure pat00033
…
Figure pat00034
,
Figure pat00035
,
Figure pat00036
,
Figure pat00037
, ……
SF=3인 경우에서의 다중접속자원인 확산코드
Figure pat00038
{
Figure pat00039
이 때,
Figure pat00040
로 복소 확산 코드(complex spreading code)를 사용하게 되면 복소 스칼라(complex scalar)가 되고 실수 확산 코드(real spreading code)를 사용하면 실수 스칼라(real scalar)가 될 수 있다. 일례로 기지국에 접속하는 단말이 4대인 경우(즉, 단말이 4개인 경우), 해당 NOMA 통신 시스템 내의 다중 접속 자원은 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00041
이 경우에 있어서의 각 단말에 할당되는 다중 접속 자원 시퀀스의 일례는 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00042
이때, 다중 접속 자원 시퀀스에 할당되는 다중 접속 자원(확산 코드 또는 부반송파 매핑 패턴 등)은 일정 주기 단위로 반복되어 다중 접속 자원 시퀀스에 할당될 수 있다(이를 다중 접속 자원 회전이라 칭함).
표 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 확산 코드를 비직교 무선 접속 자원으로 이용한 경우의 확산 후의 송신 신호 시퀀스와 종래 고정 확산 코드를 이용한 경우의 확산 후의 송신 신호 시퀀스를 나타내는 표이다(이 때 확산 코드
Figure pat00043
과
Figure pat00044
사이의 상호 상관은 매우 크고 다른 확산 코드 간에는 상호 상관이 매우 작다고 가정함).
시간슬롯 단말 1 단말 2 단말 3 단말 4
본 발명 종래 본 발명 종래 본 발명 종래 본 발명 종래
1
Figure pat00045
Figure pat00046
Figure pat00047
Figure pat00048
Figure pat00049
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2
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3
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4
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5
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6
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9
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10
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11
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12
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Figure pat00139
Figure pat00140
... ... ... ... ... ... ... ... ...
다음으로 기지국은 이전 단계에서 결정된 비직교 다중접속 자원 집합과 이와 연관된 비직교 다중 접속 자원 시퀀스를 단말들로 전송할 수 있다(S630, S640). 단말에게 전송되는 비직교 다중 접속 자원 집합과 이와 연관된 비직교 다중 접속 지원 시퀀스 정보는 시스템 정보에 포함되서 단말들에게 전송될 수 있다.
이 후 단말 1은 비직교 다중 접속 자원 집합과 이와 연관된 비직교 다중 접속 자원 시퀀스를 이용하여 기지국에게 데이터(단말 1로부터의 데이터를 데이터 1이라 칭함)를 전송할 수 있다(S650). 또한 단말 2는 비직교 다중 접속 자원 집합과 이와 연관된 비직교 다중 접속 자원 시퀀스를 이용하여 기지국 2에게 데이터(단말 2로부터의 데이터를 데이터 2라 칭함)를 전송할 수 있다(S660). 이때 다중 접속 자원 시퀀스에 따라 다중 접속 자원을 할당할 때 송신 심볼 단위로 할당하거나 송신 심볼 그룹 단위로 할당할 수 있다.
종래 기술에서는 단말 1과 단말 2에 대해 모든 시간 슬롯 동안 상호 상관이 큰 확산코드 쌍을 사용한다. 가정한 바와 같이 확산 코드 C1과 C2사이의 상호 상관은 매우 크고 다른 확산 코드 간의 상호 상관이 매우 작으므로 단말 2가 데이터 전송을 하지 않는다면 단말 1의 데이터는 단말 3과 단말 4에 대한 데이터로부터는 적은 다중 접속 간섭을 받게 되고, 단말 2가 데이터 전송을 하면 단말 1의 데이터는 매우 큰 다중 접속 간섭을 단말 2에 대한 데이터로부터 받을 수 있다. 즉, 단말 1은 단말 2의 데이터 전송 유무에 따라 간섭을 받는 정도가 달라 질 수 있다.
특히 허여 자유(grant free)인 다른 단말과의 데이터 통신 유무에 따른 간섭 변동 정도가 큰 경우 기지국에서 단말의 데이터에 대한 수신 SINR(signal to interference and noise ratio) 예측이 어려워져 적응 전송을 하기가 용이하지 않게 될 수 있다. 기지국과 단말 간의 간섭이 적다 가정하고 고속 데이터 전송률로 단말 1이 전송 할 때, 단말 2가 기지국으로 데이터 전송을 하게 되면 단말 1의 데이터는 데이터 수신 오류가 발생할 확률이 커질 수 있다. 이 경우 빈번한 데이터 재전송을 유발하여 전송 지연이 커지는 문제가 발생한다. 이와 달리 기지국과 단말 간의 간섭이 크다 가정하고 단말이 저속 데이터 전송률로 기지국에게 데이터를 전송하게 되면 전체적인 시스템 수율(throughput)이 좋지 않게 된다.
그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 비직교 무선 자원 할당 방법의 경우 단말 1은 상호 상관이 큰 확산 코드쌍인 확산 코드 C1과 C2를 12번의 시간 슬롯 중 6번의 시간 슬롯 동안 단말 2와 공통으로 사용한다. 단말 2가 데이터를 송신하지 않는 경우 단말 1의 데이터는 적은 간섭을 받게 되며, 단말 2가 데이터를 송신하는 경우에도 단말 1의 데이터는 12번의 시간 슬롯 중 6번의 시간슬롯 동안 큰 간섭을 받고 나머지 시간에는 작은 간섭을 받을 수 있다.
마찬가지로 단말 4는 12번의 시간 슬롯 중 3번의 시간 슬롯 동안은 단말 2와 상호상관이 큰 확산코드를 동시에 사용하고 또 다른 3번의 시간 슬롯 동안 단말 3과 상호상관이 큰 확산코드를 동시에 사용할 수 있다. 이와 같이 종래 기술에 따른 확산 코드 할당의 경우 큰 간섭을 유발하는 확산코드 쌍이 특정 단말에 독점되어 단말의 데이터 전송 여부에 따라 유발되는 다중 접속 간섭의 변동성이 매우 심하다.
그러나 데이터 심볼 및 데이터 심볼 그룹별로 다른 확산코드를 사용할 수 있는 본 발명의 경우 큰 간섭을 유발하는 확산코드 쌍을 여러 단말 쌍으로 분산할 수 있어 유발되는 간섭 변동성을 상당히 줄일 수 있어 전송 오류로 인한 재전송 횟수를 줄일 수 있고 전체 시스템의 수율을 향상시킬 수 있다. 다음으로 본 발명의 다른 실시예에 따른 비직교 다중 접속 자원 할당 방법으로 주파수 대역 상의 부반송파 매핑 패턴을 이용하는 방법에 대해 설명한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비직교 다중 접속 자원 할당을 설명하는 개념도이다.
도 7을 참조하면, 부반송파 매핑 패턴을 나타내는 비직교 다중 접속 자원 시퀀스에 따라 단말마다 서로 다른 부반송파 매핑 패턴을 할당하는 것을 나타낸다.
연속된 8개의 부반송파에서의 매핑패턴인 비직교 다중 접속 자원을 그 원소로 하는 비직교 다중 자원 집합(710)을 정의할 수 있다. 도 7의 본 발명의 실시예에서는 서로 다른 4개의 비직교 다중 접속 자원(C1, C2, C3, C4 )을 원소로 하는 비직교 다중 접속 자원 집합(710)을 이용한다(그러나 이는 본 발명의 일 실시예에 따른 일례이며 더 많거나 더 적은 비직교 다중 접속 자원을 포함하도록 구성할 수 있고, 또한 각각의 비직교 다중 접속 자원에서의 부반송파 개수 및 그에 대한 매핑 패턴은 다르게 구성할 수 있다).
표 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 4개의 다중 접속 자원으로 이루어진 다중 접속 자원 시퀀스를 이용하여 4개의 서로 다른 단말에게 다중 접속 자원을 할당하는 것을 나타낸다.
단말번호(단말i) 다중 접속 자원 시퀀스(
Figure pat00141
)
단말 1
Figure pat00142
단말 2
Figure pat00143
단말 3
Figure pat00144
단말 4
Figure pat00145
이 때, 다중 접속 자원 시퀀스의 길이는 표 2의 실시예에 한정되지 않고 더 짧거나 길게 구성할 수 있으며, 다중 접속 자원 시퀀스를 생성하는 방법에 대해서는 후술한다.
표 4는 표 3에 나타내어진 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 접속 자원 시퀀스를 이용하여 4개의 단말에게 다중 접속 자원을 할당한 경우와 종래 방법을 이용해서 4개의 단말에게 다중 접속 자원을 할당한 경우에서의 4개 단말 상호 간의 부반송파 대역 충돌의 개수를 나타내는 표이다.

간섭유발
단말		 단말 1 단말 2 단말 3 단말 4
본발명 종래 본발명 종래 본발명 종래 본발명 종래
단말 1 3 4 3 0 0 0
단말 2 3 4 2 8 3 0
단말 3 3 0 2 8 5 4
단말 4 0 0 3 0 5 4
합계 6 4 8 12 10 12 8 4
표 4를 참조하면 본 발명의 실시예에서의 총 부반송파 간 충돌 개수와 종래 기술에 따른 총 부반송파 간 충돌 개수는 각각 32개씩으로 동일하나, 종래 기술의 경우 특정 단말간에 부반송파 충돌이 집중되는 것을 알 수 있다(즉, 단말 1은 단말 2와의 사이, 단말 2는 단말 1과 단말 3과의 사이, 단말 3은 단말 2와 단말 4와의 사이, 단말 4는 단말 3과의 사이에서 집중됨). 이는 어느 특정 단말이 다른 특정 단말의 데이터 전송여부에 따라 다중 접속 간섭의 변동성이 크다는 것을 의미한다.
그러나 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 접속 자원 할당 방식의 경우 각 단말이 받게 되는 다중 접속 간섭이 골고루 분산되어 있어 특정 단말의 데이터 전송 유무로부터 영향을 덜 받게 되어 다중 접속 간섭의 변동성이 작게 될 수 있다. 이러한 특징으로 인해 다중 접속 간섭이 극단적으로 크거나 작게 되지 않아(다중 접속 간섭의 분산이 적음) 기지국에서 보다 안정적으로 적응 전송을 수행할 수 있다.
한편, 표 3과 표4에 나타내어진 바와 같이 다중 접속 자원을 어떤 패턴으로 할당할 지를 나타내는 다중 접속 접속 시퀀스가 단말 간 다중 접속 간섭의 변동성에 큰 영향을 주는 것을 알 수 있다. 다음으로 다중 접속 간섭의 변동성을 작게 하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 접속 자원 시퀀스를 생성하는 방법에 대해 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 접속 자원 시퀀스를 생성하기 위한 라틴방진과 직교라틴방진을 설명하는 개념도이다.
도 8을 참조하면, 3차 라틴방진의 일례를 이용해서 3차 직교라틴방진을 생성하는 방법과 4차 라틴방진의 일례를 나타내고 있다. 먼저 라틴방진과 직교라틴방진에 대해 설명한다. N x N 차(원) 라틴방진 행렬이란 행렬의 각 행과 열이 1부터 N까지 수를 한번씩만 포함하는 행렬을 의미한다(즉, 행렬의 각 행이 모두 1부터 N을 한번씩만 포함함과 동시에 각 열 또한 모두 1부터 N을 한번씩만 포함함을 의미).
Figure pat00146
와
Figure pat00147
를 각각 행렬A와 B의 (i, j)번째 원소를 나타낸다고 할 때, 동일한 차원의 두 개의 라틴방진 A와 B가 수학식 5를 만족하는 경우 A와 B는 상호직교 라틴방진(mutually orthogonal Latin square)이라 할 수 있다.
Figure pat00148
도 8을 참조하면 두 개의 3차 라틴방진(810,820)은 각 라틴방진에서의 동일한 행과 열의 원소를 하나의 묶음으로 하여 나타낸 새로운 3차 행렬(830)의 각 행과 열은 수학식 5의 조건을 만족하므로 A와 B는 상호직교 라틴방진이라 할 수 있다. N x N 차원의 라틴방진은 N-1개의 상호직교 라틴방진이 존재함이 수학적으로 증명되어 있다.
이러한 라틴방진과 상호직교 라틴방진의 성질을 이용해서 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 접속 자원 시퀀스를 생성하는 방법은 다음과 같다. 우선 다중 접속 자원 집합의 크기를 N으로 표시할 시 N개의 서로 다른 다중 접속 자원 시퀀스를 만들 수 있다(이는 NOMA 통신 시스템에 무선 링크가 설정된 허여 자유(grant free) 단말의 수가 N임을 의미할 수 있다).
표 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 접속 자원 시퀀스를 생성할 때 사용되는 기호에 대한 정의를 나타낸다.
기호 정의
Figure pat00149
 i번째 다중 접속 자원 시퀀스
Figure pat00150
 i번째 다중 접속 자원 시퀀스의 t번째 값
L1, L2, L3,…, LN-1 N x N 상호직교 라틴방진
Figure pat00151
 라틴방진
Figure pat00152
의 p번째 행, q번째 열의 원소
수학식 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 접속 자원 시퀀스의 생성과 관련된 상호직교 라틴방진 생성 방법을 나타낸다. 모든 Lk의 첫 번째 행은 1,2,...,N으로 동일하게 만들 수 있다. Lk의 첫 번째 p번째 행은 수학식 6을 이용해 만들 수 있다(N은 소수로 가정함).
Figure pat00153
수학식 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 접속 자원 시퀀스의 특정 위치(t번째)에서의 값인
Figure pat00154
를 결정하는 방법을 나타낸다(표 5의 기호에 따름).
Figure pat00155
여기서 u, v는 음이 아닌 정수 이고, w는 {0, 1, 2, ... ,N-1} 중에 하나의 값을 가질 수 있다. 또한 단말i가 다중 접속 자원 p를 사용할 때 단말 j가 다중 접속 자원 q를 사용하는 기회는 i≠j, p≠q가 아닌 모든 경우에 대해서 동일할 수 있다.
상호직교 라틴방진의 모든 행에는 1부터 N까지의 모든 수가 정확히 한번만 존재한다. 이는 어떤 단말에게 할당되는 N번의 다중 접속 자원 할당 중에 동일한 자원을 중복 할당하는 경우는 존재하지 않고 N번 중 한번씩만 할당됨을 의미한다(즉 N*(N-1)번의 다중 접속 자원 할당 중 임의의 특정 자원의 할당은 반드시 N-1번만 이루어짐을 의미).
k번째 상호라틴 직교행렬
Figure pat00156
의 첫 번째 행은 1, 2,..., N이고, p번째 행은 첫째 행의 수에 k(p-1)-1을 더한 값에 mod N 연산을 한 값에 1을 더한 값이므로, 상호직교 라틴행렬 k의 p행 벡터와 p'행 벡터의 차이는 수학식 8로 표시될 수 있다.
Figure pat00157
마찬가지로, 상호직교 라틴행렬 k'의 p행 벡터와 p'행 벡터의 차이는 수학식 9로 표시될 수 있다.
Figure pat00158
이 때, 상호직교 라틴행렬 k와 상호직교 라틴행렬 k'의 p행 벡터와 p'행 벡터의 차이인
Figure pat00159
는 수학식 10으로 표시될 수 있다.
Figure pat00160
여기에서
Figure pat00161
이라면
Figure pat00162
의 어떠한 원소도 0이 아니다. p와 q는 1부터 N까지의 수이고 k는 1부터 N-1까지의 수이다.
그리고
Figure pat00163
는 p번째 시퀀스의 kN+q번째 시간 구간에 할당되는 다중 접속 자원을 의미할 때,
Figure pat00164
을 만족하는 임의의 p, p', q, q', k, k'에 대해서
Figure pat00165
인 경우 다음의 두 가지 경우에 있어서의 다중 접속 자원 할당의 가능성은 다음과 같다.
1)
Figure pat00166
인 경우
Figure pat00167
이면
Figure pat00168
이어야 한다. 그러나 수학식 8에 의하면
Figure pat00169
이다. 여기서 k는 0부터 N-1의 수이고 p-p'도 0부터 N-1의 수이다. 이 경우 어떠한 k, p, p', q, q'에 대해서도
Figure pat00170
이 될 수 없다. 따라서 k=k'인 경우 두 단말에게 동일한 다중접속자원 쌍이 할당되는 경우는 없다.
2)
Figure pat00171
인 경우
이 경우
Figure pat00172
이면
Figure pat00173
이어야 하고, 이는 수학식 6을 이용하면 수학식 11과 수학식 12로 나타낼 수 있다.
Figure pat00174
Figure pat00175
수학식 11과 수학식 12로부터 수학식 13과 같은 결과가 도출될 수 있다.
Figure pat00176
이 때 수학식 13이 성립하려면
Figure pat00177
를 충족해야 하나, 이는
Figure pat00178
이라는 선행 조건에 위배되어 성립하지 않게 된다. 그러므로
Figure pat00179
을 만족하는 어떠한 p, p', q, q', k, k'(단,
Figure pat00180
)도 존재하지 않음을 알 수 있다. 그러므로 서로 다른 두 개의 다중 접속 자원 시퀀스가 N x (N-1)번의 시간 구간 동안 동일한 다중 접속 자원 쌍이 중복해서 할당되는 경우는 없다.
이와 함께 임의의 두 개의 다중 접속 자원 시퀀스가 있을 때, 다중 접속 자원 할당이 가능한 다중 접속 자원 쌍의 총 경우의 수는 총 N x (N-1)개이다. 전술한 바와 같이 N x (N-1)번의 시간 구간 동안 동일한 다중 접속 자원 쌍이 중복되서 할당되는 경우는 없으므로 N x (N-1)번의 시간 구간 동안에는 어떠한 다중 접속 자원 쌍이라도 오로지 한번만 존재하게 된다.
표 6는 N=5일 때 본 발명의 일 실시예에 따른 상호직교 라틴방진을 통해 생성된 다중 접속 자원 시퀀스를 나타낸다.
시퀀스
번호		 다중 접속 자원 시퀀스
시퀀스1 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
시퀀스2 2 3 4 5 1 3 4 5 1 2 4 5 1 2 3 5 1 2 3 4
시퀀스3 3 4 5 1 2 5 1 2 3 4 2 3 4 5 1 4 5 1 2 3
시퀀스4 4 5 1 2 3 2 3 4 5 1 5 1 2 3 4 3 4 5 1 2
시퀀스5 5 1 2 3 4 4 5 1 2 3 3 4 5 1 2 2 3 4 5 1
표 6의 다중 접속 자원 시퀀스는 도 8의 L1(840), L2(845), L3(850),?, LK(855)로부터 확인할 수 있다.
한편, NOMA 방식을 적용함에 있어 단말들을 그룹으로 나눈 후 그룹간에는 비직교 자원 분할을 사용하고 그룹 내에서는 직교 자원 분할을 사용하는 것도 가능하다. 이하에서는 이러한 경우에 사용할 수 있는 다중 접속 자원 시퀀스를 생성하는 방법에 대해서 설명한다.
먼저 다음과 같은 가정을 할 수 있다. 각 단말 그룹은 N개의 직교 자원을 가질 수 있다. 이 때 각 단말그룹이 가지고 있는 N개의 직교자원은 서로 동일 할 수도 있고 서로 동일하지 않을 수도 있다. 각 단말 그룹은 N개의 단말로 구성될 수 있고, N-1개의 단말 그룹을 가정할 수 있다.
Figure pat00181
를 g번째 그룹의 i번째 다중 접속 자원 시퀀스라고 정의할 수 있고, 이 다중 접속 자원 시퀀스의 t번째 값을
Figure pat00182
라고 정의할 때
Figure pat00183
는 수학식 8과 같이 정의될 수 있다(그 외는 표 4의 정의를 따름).
Figure pat00184
이 때, v는 음이 아닌 정수이고 w는 {0, 1, 2, ... ,N-1} 중에 하나의 값을 가질 수 있다.
표 7은 N=5일 때 본 발명의 일 실시예에 따른 상호직교 라틴방진을 통해 생성된 단말 그룹 4의 다중 접속 자원 시퀀스를 나타낸다.
시시퀀스번호 단말 그룹 4의 다중 접속 자원 시퀀스
시퀀스1 1 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 5 4 3 2
시퀀스2 2 1 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 5 4 3
시퀀스3 3 2 1 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 5 4
시퀀스4 4 3 2 1 1 4 3 2 1 1 4 3 2 1 1 4 3 2 1 1
시퀀스5 5 4 3 2 2 5 4 3 2 2 5 4 3 2 2 5 4 3 2 2
전술한 과정을 통해 획득한 다중 접속 자원 시퀀스를 이용하면 단말 그룹 내에서는 동일 다중 접속 자원을 사용하지 않을 수 있다(즉, 다중 접속 자원간 직교함을 의미). 단말 i가 다중 접속 자원 p를 사용하면서 다른 단말 그룹 내의 단말 j가 다중 접속 자원 q를 사용하는 기회는 모든 i,j, p,q에 대해서 동일하게 되고 이로 인해 다중 접속 간섭의 변동성이 아주 작게 될 수 있다. 다음으로 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 접속 자원 시퀀스를 이용할 경우에서의 다중 접속 간섭 크기의 변동성 감소를 수학적으로 설명한다.
표 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 접속 자원 시퀀스를 이용할 경우에서의 다중 접속 간섭 크기의 변동성 감소를 설명하기 위한 기호의 정의를 나타낸다.
기호 정의
Figure pat00185
 N개의 다중 접속 자원 시퀀스들을 N명의 단말에게 할당한 패턴
Figure pat00186
 본 발명의 일 실시예에 따라 만들어진 N개의 다중 접속 자원 시퀀스 집합을 N개의 단말에게 할당한 패턴
Figure pat00187
 모든 단말의 집합
Figure pat00188
 실제 데이터 송신을 하는 단말 집합(A⊂U)
Figure pat00189
 통신 시스템 내의 n개의 단말이 동시에 데이터 전송을 할 경우, 데이터 전송을 하는 단말 집합을 원소로 하는 집합. 즉,
Figure pat00190
Figure pat00191
 다중 접속 자원 시퀀스들과 단말을 매핑한 패턴 s 경우에서의 NOMA 통신 시스템에서 집합 A 내의 단말이 데이터를 전송할 때, i번째 단말이 해당 단말 자신을 제외한 집합 A 내의 다른 단말에게 끼치는 간섭의 총량
Figure pat00192
 최대 간섭을 받는 단말의 간섭량 (
Figure pat00193
)
Figure pat00194
 n개의 송신기가 동시 전송하는 다양한 송신기 조합 중에
Figure pat00195
의 최대값을 의미 (
Figure pat00196
)
Figure pat00197
:		 다중 접속 자원 시퀀스들과 단말을 매핑한 패턴s 경우에서의 NOMA 통신 시스템에서 집합 A 내의 단말이 데이터를 전송할 때, i번째 단말이 해당 단말 자신을 제외한 집합 A 내의 다른 단말에게 끼치는 간섭의 총량
Figure pat00198
:		 다중 접속 자원 시퀀스들과 단말을 매핑한 패턴 s 경우에서의 NOMA 통신 시스템에서 단말i가 단말 j로부터 받는 간섭량
표 8의 정의에 따라
Figure pat00199
는 수학식 15와 수학식 16과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00200
Figure pat00201
이 때 NOMA 통신 시스템 내에 n 개의 단말이 동시에 데이터 전송을 하는 경우(또는 기지국이 n 개의 단말에게 동시에 데이터 전송을 하는 경우), 임의의 한 단말이 받는 총 간섭의 양은 다른 단말에게 할당된 다중 접속 자원 시퀀스 상황과 n 개의 단말이 중 어느 단말이 실제로 데이터 전송을 하느냐에 따라 달라진다. 그러므로 n 개의 단말이 동시에 데이터 전송을 하는 경우에서의 가장 큰 다중 접속 간섭이 발생할 때의 다중 접속 간섭량을 최소화하는 것이 중요하다.
이를 위해 s를 설계할 때
Figure pat00202
값이 대부분의 n에 대해서 가급적 작은 수가 되도록 해야 한다. 구체적인 과정은 다음과 같다.
NOMA 통신 시스템 내의 모든 단말이 데이터 전송을 하는 경우, 모든 다중 접속 자원이 사용되게 된다. 이 때 송신 단말의 송신전력 및 채널 이득이 동일하면 할당 패턴 s와 무관하게 NOMA 통신 시스템이 받는 총 간섭의 양은 동일하게 된다. 즉, 모든
Figure pat00203
과
Figure pat00204
에 대하여 수학식 17과 같은 관계식이 성립한다.
Figure pat00205
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 접속 자원 시퀀스 할당 패턴에 따른 다중 접속 자원 상의 동일 빈도 특성에 의해 모든
Figure pat00206
과
Figure pat00207
에 대해 A에 관계없이 수학식 18 및 수학식 19가 성립한다.
Figure pat00208
Figure pat00209
결과적으로 수학식 20으로 표현될 수 있다.
Figure pat00210
또한, 수학식 17에 표시된 바와 같이 NOMA 통신 시스템에서의 간섭은 다중 접속 자원 시퀀스 할당 패턴과 상관없이 동일하고, s'할당 측면에서 모든 단말의 수신 간섭량이 동일하다. 일반적인 s에서는 단말마다 수신 간섭량이 다를 수 있다. s'에서는 모든 단말의 수신 간섭량이 동일하므로 단말 간섭량 관련해서 수학식 21로 표현될 수 있다.
Figure pat00211
반면 일반적인 s에서의 총 간섭량이 동일한 점과
Figure pat00212
의 정의에 따르면 수학식 22가 성립한다.
Figure pat00213
따라서, n=N인 경우 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 접속 자원 할당을 적용하면 단말이 받을 수 있는 다중 접속 간섭의 최대량이 어떤 다른 s에 비해 항상 우수함을 알 수 있다.
한편, n=N-1인 경우, s'에서는 N 개의 단말 중 임의의 단말 j가 데이터를 전송하지 않는 경우, 해당 단말 j가 어떤 것인지에 관계없이 항상 수학식 23 및 수학식 24가 성립한다.
Figure pat00214
Figure pat00215
마찬가지로 일반적인 s에서는 간섭량이 제일 적은 단말 i가 데이터를 전송하지 않는 경우 수학식 25가 성립하고, 또한 일반적인 s의 경우 총 간섭량도 크므로 수학식 26이 성립한다.
Figure pat00216
Figure pat00217
따라서 n=N-1인 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 접속 자원 할당 방식을 이용하면 단말이 받을 수 있는 다중 접속 간섭의 최대량 어떤 다른 s에 비하여 항상 우수하다. 마찬가지로 n=N-2, n=N-3, ... , n=1까지 적용하면 동일한 결과를 얻을 수 있다. 그러므로 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 접속 자원 시퀀스 할당을 이용할 경우 모든 n에 대하여 단말이 받게 되는 최대 간섭량이 최소가 된다. 다음으로 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 접속 자원 시퀀스를 이용할 경우에서의 다중 접속 간섭 크기의 변동성 감소를 시뮬레이션 결과로 설명한다.
시뮬레이션 환경은 다음과 같다. 모든 단말은 데이터 전송을 하는 경우 동일한 송신 전력으로 전송한다. 송신 전력은 다중 접속 자원 당 1로 정규화(normalization)한다. 모든 단말의 채널 이득은 1이다. NOMA 통신 시스템 내의 비직교 다중 접속 자원은 5개가 존재하는 경우이다. 시뮬레이션 대상 다중 접속 자원 시퀀스로는 표 9의 본 발명에 따른 다중 접속 자원 시퀀스, 표 10의 임의 시퀀스, 및 표 11의 다중 접속 자원을 회전하지 않는 고정 방식 시퀀스가 사용된다.
시간구간
(타임슬롯)		 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
시퀀스1 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
시퀀스 2 2 3 4 5 1 3 4 5 1 2 4 5 1 2 3 5 1 2 3 4
시퀀스 3 3 4 5 1 2 5 1 2 3 4 2 3 4 5 1 4 5 1 2 3
시퀀스 4 4 5 1 2 3 2 3 4 5 1 5 1 2 3 4 3 4 5 1 2
시퀀스 5 5 1 2 3 4 4 5 1 2 3 3 4 5 1 2 2 3 4 5 1
시간구간
(타임슬롯)		 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
시퀀스 1 1 3 4 3 1 3 2 1 4 1 3 2 5 1 2 4 4 1 3 4
시퀀스 2 2 5 5 5 3 2 5 5 3 2 1 4 4 3 3 2 1 4 1 2
시퀀스 3 3 2 1 2 5 5 1 3 2 4 5 1 3 2 5 1 2 5 4 1
시퀀스 4 4 1 3 1 4 1 4 4 5 5 4 3 2 4 1 3 3 3 5 3
시퀀스5 5 4 2 4 2 4 3 2 1 3 2 5 1 5 4 5 5 2 2 5
시간구간
(타임슬롯)		 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
시퀀스 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
시퀀스 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
시퀀스 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3
시퀀스 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4
시퀀스 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
사용된 다중 접속 자원은 5개를 이용하며 각 다중 접속 자원간 상호 상관은 표 12와 같다(표 12에서의 자원은 다중 접속 자원을 의미함).
자원1 자원2 자원3 자원4 자원5
자원1 0 0.676535 0.788559 0.269420 0.361362
자원2 0.676535 0 0.229959 0.053460 0.528950
자원3 0.788559 0.229959 0 0.245295 0.478332
자원4 0.269420 0.053460 0.245295 0 0.235255
자원5 0.361362 0.528950 0.478332 0.235255 0
이러한 환경에서 5개의 단말이 모두 데이터를 전송한 경우에서의 각 방식 별 각 단말이 받는 다중 접속 자원 당 간섭량에 대한 시뮬레이션 결과는 표 13과 같다.
표 13에 나타내어진 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 접속 자원 할당 방식의 경우 모든 단말이 동일한 양의 간섭을 받게 됨을 확인할 수 있다. 고정 방식의 경우 단말 간 다중 접속 간섭의 편차가 매우 심하며, 임의 시퀀스에 의해서 편차를 줄일 수 있음을 확인할 수 있다. 임의 시퀀스의 경우 간섭의 편차가 약 10% 정도 임을 확인할 수 있으며, 이러한 편차는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 접속 자원 할당 방식을 이용하면 완전히 제거됨을 확인할 수 있다.
고정방식 랜덤방식 제안방식
단말1 2.095875 1.568687 1.546851
단말2 1.488904 1.556526 1.546851
단말3 1.742145 1.638834 1.546851
단말4 0.80343 1.497878 1.546851
단말5 1.6039 1.472329 1.546851
표 14는 단말 5개 중 3개의 단말(단말 1, 단말 3, 단말 5)이 데이터 전송을 하는 경우에서의 전술한 3가지 방식에서의 다중 접속 간섭의 편차를 나타낸다. 표 13의 경우와 마찬가지로 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 접속 자원 할당 방식은 단말간 다중 접속 간섭의 차이가 없다. 반면에 고정 방식은 매우 큰 다중 접속 간섭의 편차를 보이고, 임의 시퀀스 방식은 약10% 정도의 다중 접속 간섭 편차가 존재함을 확인할 수 있다.
고정방식 랜덤방식 제안방식
단말1 2.095875 1.568687 1.546851
단말2 1.488904 1.556526 1.546851
단말3 1.742145 1.638834 1.546851
단말4 0.80343 1.497878 1.546851
단말5 1.6039 1.472329 1.546851
다음으로 본 발명의 일 실시예에 따른 비직교 다중 접속 자원 할당 방법을 이용한 상향링크 송수신 방법에 대해 설명한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 비직교 다중 접속 자원 할당 방법을 이용한 상향링크 송수신 방법을 설명하는 순서도이다.
도 9를 참조하면, 단말이 기지국으로부터 데이터 심볼 단위 또는 데이터 심볼 그룹 단위마다 비직교 다중 접속 자원 시퀀스 정보를 할당 받아 이를 이용해 데이터를 기지국으로 데이터를 전송하도록 하여 다른 단말과의 다중 접속 간섭 세기의 변동성을 줄이는 것을 나타낸다. 즉, 도 9에서 설명되는 본 발명의 실시예는 도 6에서 설명된 본 발명의 하향링크 방향에서의 본 발명의 실시예와 대칭되는 상향링크 방향에서의 실시예에 해당하므로 도 6에 설명된 본 발명의 실시예에서의 기능 및/또는 구조 등이 적용될 수 있다.
구체적으로는, NOMA 방식을 지원하는 기지국에서 사용 및 할당 가능한 비직교 다중 접속 자원들의 집합을 정의할 수 있다(S910).
전술한 바와 같이 비직교 다중 접속 자원으로는 확산 코드 및 주파수 자원 매핑 패턴(부반송파 매핑 패턴)이 가능하다. 이때, 해당 통신 시스템에서 사용하는 확산 코드들을 모아 놓은 코드북(codebook) 및 주파수 자원 매핑 패턴들을 모아 놓은 집합을 다중 접속 자원 집합이라 할 수 있다
다음으로 기지국은 지원 가능한 다중 접속 자원들에 대한 시퀀스를 정의할 수 있다(S920). 정의된 시퀀스는 도 6의 본 발명의 실시예에서의 시퀀스를 이용할 수 있다. 이 후 기지국은 이전 단계에서 결정된 비직교 다중접속 자원 집합과 이와 연관된 비직교 다중 접속 자원 시퀀스를 단말로 전송할 수 있다(S930). 단말에게 전송되는 비직교 다중 접속 자원 집합과 이와 연관된 비직교 다중 접속 지원 시퀀스 정보는 시스템 정보에 포함되서 단말에게 전송될 수 있다.
이 후 단말은 기지국으로부터 수신한 해당 단말에 대한 비직교 다중 접속 자원 집합과 이와 연관된 비직교 다중 접속 자원 시퀀스를 이용하여 기지국으로 데이터를 전송할 수 있다(S650). 여기서 기지국이 전송한 비직교 다중 접속 자원 집합과 이와 연관된 비직교 다중 접속 자원 시퀀스를 이용해서 단말이 전송하는 데이터를 수신하는 기지국은 비직교 다중 접속 자원 시퀀스를 전송한 기지국일 수도 있고 다른 기지국일 수도 있다. 다중 접속 자원 시퀀스에 따라 할당된 다중 접속 자원은 송신 심볼 단위 및/또는 송신 심볼 그룹 단위로 할당될 수 있음은 전술한 바 있다.
본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
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.

Claims (20)

  1. 비직교 다중 접속 통신 시스템에서 단말의 동작 방법으로서,
    기지국에 의해 할당된 비직교 다중 접속 자원 시퀀스(sequence) 정보를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계; 및
    데이터 심볼(symbol) 단위 또는 데이터 심볼 그룹(group) 단위마다 상기 비직교 다중 접속 자원 시퀀스 정보가 지시하는 다중 접속 자원을 이용하여 상기 기지국에게 데이터를 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 비직교 다중 접속 자원 시퀀스는 다중 접속 자원 집합 내의 다중 접속 자원을 적어도 하나 이상 지시하는, 단말의 동작 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 다중 접속 자원은 상기 기지국에 의해 할당되는 확산 코드인, 단말의 동작 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 확산 코드 간의 상호 상관 정도는 시간 슬롯(slot)마다 변경되는, 단말의 동작 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 다중 접속 자원은 상기 기지국과의 데이터 통신에 이용되는 자원 블록(block) 내의 부반송파 맵핑(mapping) 패턴(pattern)인, 단말의 동작 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    단말 x와 단말 y가 각각 다중 접속 자원 a와 다중 접속 자원 b를 이용하여 전송하는 데이터 심볼 또는 데이터 심볼의 수가
    Figure pat00218
    인 경우
    Figure pat00219
    를 만족하도록 상기 기지국에 의해 상기 다중 접속 자원이 할당되는 단계를 더 포함하는, 단말의 동작 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 다중 접속 자원 시퀀스는 상호직교 라틴방진(mutually orthogonal Latin square)을 이용하는, 단말의 동작 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 다중 접속 자원 시퀀스의 i번째 다중 접속 자원 시퀀스의 t번째 값(
    Figure pat00220
    )은 N x N차 상호직교 라틴방진 중 하나인
    Figure pat00221
    행렬의 p번째 행, q번째 열의 원소인
    Figure pat00222
    에 대해
    Figure pat00223
    이고, 상기 t는 t = (N-1) x N x u + N x v + w(u와v가 음이 아닌 정수이고 w는 {0,1,2, ... ,N-1} 중 하나에 해당하는 값)인, 단말의 동작 방법.
  8. 비직교 다중 접속 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법으로서,
    단말마다 할당된 비직교 다중 접속 자원 시퀀스(sequence) 정보를 적어도 하나 이상의 단말에게 전송하는 단계; 및
    데이터 심볼(symbol) 단위 또는 데이터 심볼 그룹(group) 단위마다 상기 비직교 다중 접속 자원 시퀀스 정보가 지시하는 다중 접속 자원을 이용하여 상기 단말로부터 데이터를 수신하는 단계를 포함하고,
    상기 비직교 다중 접속 자원 시퀀스는 다중 접속 자원 집합 내의 다중 접속 자원을 적어도 하나 이상 지시하는, 기지국의 동작 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 다중 접속 자원은 상기 하나 이상의 단말마다 할당되는 확산 코드인, 기지국의 동작 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 확산 코드 간의 상호 상관 정도는 시간 슬롯(slot)마다 변경되는, 기지국의 동작 방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 다중 접속 자원은 상기 단말과의 데이터 통신에 이용되는 자원 블록(block) 내의 부반송파 매핑(mapping) 패턴(pattern)인, 기지국의 동작 방법.
  12. 청구항 8에 있어서,
    단말 x와 단말 y가 각각 다중 접속 자원 a와 다중 접속 자원 b를 이용하여 전송하는 데이터 심볼 또는 데이터 심볼의 수가
    Figure pat00224
    인 경우
    Figure pat00225
    를 만족하도록 상기 하나 이상의 단말에게 상기 다중 접속 자원을 할당하는 단계를 더 포함하는, 기지국의 동작 방법
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 다중 접속 자원 시퀀스는 상호직교 라틴방진(mutually orthogonal Latin square)을 이용하는, 기지국의 동작 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 다중 접속 자원 시퀀스의 i번째 다중 접속 자원 시퀀스의 t번째 값(
    Figure pat00226
    )은 N x N차 상호직교 라틴방진 중 하나인
    Figure pat00227
    행렬의 p번째 행, q번째 열의 원소인
    Figure pat00228
    에 대해
    Figure pat00229
    이고 상기 t는 t = (N-1) x N x u + N x v + w(u와v가 음이 아닌 정수이고 w는 {0,1,2, ... ,N-1} 중 하나에 해당하는 값)인, 기지국의 동작 방법.
  15. 청구항 8에 있어서,
    상기 하나 이상의 단말을 각각 S개의 직교 자원을 가지는 서로 다른 S-1개의 그룹(group)으로 분류하는 단계;
    상기 분류된 그룹에서의 임의의 그룹 내의 단말에게는 직교 다중 접속 자원을 할당하는 단계; 및
    상기 분류된 그룹 상호 간에는 비직교 다중 접속 자원을 할당하는 단계를 더 포함하는, 기지국의 동작 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 분류된 그룹에서 각각의 그룹이 가지는 직교 다중 접속 자원은 동일하거나 동일하지 않은, 기지국의 동작 방법.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 분류된 그룹에서의 g번째 그룹의 i번째 다중 접속 자원 시퀀스의 t번째 값이
    Figure pat00230
    이고, N x N차 상호직교 라틴방진 중 하나인
    Figure pat00231
    행렬의 p번째 행, q번째 열의 원소인
    Figure pat00232
    인 경우
    Figure pat00233
    =
    Figure pat00234
    이고 상기 t는 t = N x v + w(v는 음이 아닌 정수이고 w는 {0,1,2, ... ,N-1} 중 하나에 해당하는 값)인, 기지국의 동작 방법.
  18. 비직교 다중 접속 통신 시스템의 단말로서, 적어도 하나의 프로세서, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해서 수행되는 적어도 하나의 명령을 저장한 메모리, 및 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해서 제어되는 송수신기를 포함하고, 상기 적어도 하나의 명령은,
    기지국에 의해 할당된 비직교 다중 접속 자원 시퀀스(sequence) 정보를 상기 송수신기를 이용하여 상기 기지국으로부터 수신하는 단계; 및
    데이터 심볼(symbol) 단위 또는 데이터 심볼 그룹(group) 단위마다 상기 비직교 다중 접속 자원 시퀀스 정보가 지시하는 다중 접속 자원을 이용하여 상기 기지국에게 데이터를 상기 송수신기를 이용하여 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 비직교 다중 접속 자원 시퀀스는 다중 접속 자원 집합 내의 다중 접속 자원을 적어도 하나 이상 지시하는, 단말.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 다중 접속 자원은 상기 기지국에 의해 할당되는 확산 코드인, 단말.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 다중 접속 자원은 상기 기지국과의 데이터 통신에 이용되는 자원 블록(block) 내의 부반송파 맵핑(mapping) 패턴(pattern)인, 단말.
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