KR20200102826A - 통신 시스템에서 비-직교 상향링크 통신을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

통신 시스템에서 비-직교 상향링크 통신을 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

통신 시스템에서 비-직교 상향링크 통신을 위한 방법 및 장치가 개시된다. 단말의 동작 방법은, 기지국으로부터 식별자 및 상기 비-직교 상향링크 통신을 위한 설정 정보를 획득하는 단계; 상기 식별자를 기초로 결정된 제1 시퀀스를 사용하여 코드 비트들에 대한 제1 스크램블링 동작을 수행하는 단계; 상기 제1 스크램블링 동작의 결과에 대한 변조 동작을 수행함으로써 변조 심볼들을 생성하는 단계; 상기 식별자를 기초로 결정된 제2 시퀀스를 사용하여 상기 변조 심볼들에 대한 인터리빙 동작을 수행하는 단계; 및 상기 설정 정보를 기초로 결정된 제3 시퀀스를 사용하여 상기 인터리빙 동작의 결과에 대한 스프레딩 동작을 수행하는 단계를 포함한다. 따라서 통신 시스템의 성능이 향상될 수 있다.

Description

통신 시스템에서 비-직교 상향링크 통신을 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR NON-ORTHOGONAL UPLINK COMMUNICATIONS IN COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 비-직교 방식에 기초한 통신 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 단말들에 의해 공유된 시간-주파수 자원들을 사용한 비-직교 상향링크 통신 기술에 관한 것이다.
정보통신 기술의 발전과 더불어 다양한 무선 통신 기술이 개발되고 있다. 대표적인 무선 통신 기술로 3GPP(3rd generation partnership project) 표준에서 규정된 LTE(long term evolution), NR(new radio) 등이 있다. LTE는 4G(4th Generation) 무선 통신 기술들 중에서 하나의 무선 통신 기술일 수 있고, NR은 5G(5th Generation) 무선 통신 기술들 중에서 하나의 무선 통신 기술일 수 있다.
4G 통신 시스템(예를 들어, LTE를 지원하는 통신 시스템)의 상용화 이후에 급증하는 무선 데이터의 처리를 위해, 4G 통신 시스템의 주파수 대역(예를 들어, 6GHz 이하의 주파수 대역)뿐만 아니라 4G 통신 시스템의 주파수 대역보다 높은 주파수 대역(예를 들어, 6GHz 이상의 주파수 대역)을 사용하는 5G 통신 시스템(예를 들어, NR을 지원하는 통신 시스템)이 고려되고 있다. 5G 통신 시스템은 eMBB(enhanced Mobile BroadBand), URLLC(Ultra-Reliable and Low Latency Communication) 및 mMTC(massive Machine Type Communication)을 지원할 수 있다.
한편, 상향링크 통신 절차에서, 기지국은 직교 자원(예를 들어, 시간-주파수 자원, 공간 자원, 코드)을 제1 단말에 할당할 수 있고, 제1 단말은 기지국에 의해 할당된 직교 자원을 사용하여 상향링크 신호를 기지국에 전송할 수 있다. 이 경우, 기지국은 다른 단말의 상향링크 신호에 의한 간섭 없이 제1 단말의 상향링크 신호를 복조할 수 있다. 상향링크 통신이 직교 자원을 사용하여 수행되는 경우, 직교 자원은 한정적이기 때문에 기지국과 상향링크 통신이 가능한 단말들의 개수가 제한될 수 있다.
반면, 상향링크 통신이 비-직교 자원을 사용하여 수행되는 경우, 기지국과 상향링크 통신이 가능한 단말들의 개수는 증가할 수 있다. 이 경우, 단말이 기지국에 전송할 상향링크 신호의 크기가 큰 경우, 단말의 전송 용량을 증가시키기 위해 높은 MCS(modulation and coding scheme) 레벨을 사용하는 것은 허용되지 않을 수 있다. 그 이유는 비-직교 상향링크 통신의 특성에 따라 사용 가능한 MCS 레벨이 제한될 수 있다.
또한, 비-직교 상향링크 통신 절차에 참여하는 단말들의 개수가 증가할수록, 기지국에서 상향링크 신호의 수신 에러율이 증가할 수 있다. 특히, 수신 성능을 향상시키기 위해 기지국이 최대 우도(maximum likelihood) SIC(successive interference cancellation) 기능을 지원하는 수신기를 사용하는 경우, 기지국에서 수신 복잡도가 증가할 수 있다. 높은 전송 신뢰도의 요구사항들(예를 들어, URLLC 요구사항들)을 가지는 공장 자동화를 위한 통신 시스템에서, 최대 우도 SIC 기능을 지원하는 수신기가 사용되는 경우에 전송 신뢰도의 요구사항들이 만족될 수 있으나, 기지국에서 수신 복잡도가 증가할 수 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 희소 스프레딩(sparse spreading) 방식을 사용한 비-직교 상향링크 통신을 위한 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 단말의 동작 방법은, 기지국으로부터 식별자 및 상기 비-직교 상향링크 통신을 위한 설정 정보를 획득하는 단계; 상기 식별자를 기초로 결정된 제1 시퀀스를 사용하여 코드 비트들에 대한 제1 스크램블링 동작을 수행하는 단계; 상기 제1 스크램블링 동작의 결과에 대한 변조 동작을 수행함으로써 변조 심볼들을 생성하는 단계; 상기 식별자를 기초로 결정된 제2 시퀀스를 사용하여 상기 변조 심볼들에 대한 인터리빙 동작을 수행하는 단계; 상기 설정 정보를 기초로 결정된 제3 시퀀스를 사용하여 상기 인터리빙 동작의 결과에 대한 스프레딩 동작을 수행하는 단계; 상기 식별자 및 상기 설정 정보를 기초로 결정된 제4 시퀀스를 사용하여 상기 스프레딩 동작의 결과에 대한 제2 스크램블링 동작을 수행하는 단계; 및 상기 제2 스크램블링 동작의 결과를 기초로 생성된 상향링크 신호를 상기 기지국에 전송하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 식별자는 단말 식별자 및 그룹 식별자를 포함할 수 있고, 상기 제1 시퀀스 및 상기 제2 시퀀스는 상기 단말 식별자에 기초하여 결정될 수 있고, 상기 제4 시퀀스는 상기 그룹 식별자에 기초하여 결정될 수 있다.
여기서, 상기 제2 시퀀스는 n등분된 상기 단말 식별자를 사용하여 결정될 수 있고, 상기 n은 2 이상의 정수일 수 있다.
여기서, 상기 제1 스크램블링 동작은 비트 단위로 수행될 수 있고, 상기 제2 스크램블링 동작은 심볼 단위로 수행될 수 있다.
여기서, 상기 설정 정보는 스프레딩 펙터 및 상기 단말이 속한 그룹에 포함된 단말들의 전체 개수를 포함할 수 있으며, 상기 제3 시퀀스는 상기 스프레딩 팩터 및 상기 그룹에 포함된 단말들의 전체 개수에 기초하여 결정될 수 있다.
여기서, 상기 설정 정보는 상기 기지국에 의해 설정된 그룹들 각각의 위상 회전 시퀀스를 포함할 수 있으며, 상기 제4 시퀀스는 상기 단말이 속한 그룹을 위한 상기 위상 회전 시퀀스 및 상기 식별자에 기초하여 결정될 수 있다.
여기서, 상기 설정 정보는 자원 풀을 포함할 수 있으며, 상기 상향링크 신호는 상기 자원 풀 내에서 상기 단말에 의해 선택된 자원을 사용하여 전송될 수 있다.
여기서, 상기 상향링크 신호는 그랜트-프리 방식으로 전송될 수 있다.
여기서, 상기 설정 정보는 RRC 메시지, MAC CE를 포함하는 메시지, 또는 DCI를 포함하는 메시지를 통해 수신될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 실시예에 따른 기지국의 동작 방법은, 상기 기지국에 접속된 단말들 각각의 단말 식별자를 포함하는 제1 메시지를 상기 단말들에 전송하는 단계; 상기 기지국에 접속된 단말들을 복수의 그룹들로 분류하는 단계; 상기 복수의 그룹들 각각의 그룹 식별자를 포함하는 제2 메시지를 상기 단말들에 전송하는 단계; 및 상기 비-직교 상향링크 통신을 위한 설정 정보를 포함하는 제3 메시지를 상기 단말들에 전송하는 단계를 포함하며, 상기 단말 식별자, 상기 그룹 식별자, 및 상기 설정 정보는 상기 단말들에서 상기 비-직교 상향링크 통신을 위한 스크램블링 시퀀스, 인터리빙 시퀀스, 및 스프레딩 시퀀스를 생성하기 위해 사용된다.
여기서, 상기 설정 정보는 스프레딩 펙터, 상기 그룹들 각각에 포함된 단말들의 전체 개수, 및 상기 그룹들 각각의 위상 회전 시퀀스를 포함할 수 있으며, 상기 스프레딩 펙터 및 상기 그룹들 각각에 포함된 단말들의 전체 개수는 상기 스프레딩 시퀀스를 결정하기 위해 사용될 수 있고, 상기 위상 회전 시퀀스는 그룹 단위의 상기 스크램블링 시퀀스를 결정하기 위해 사용될 수 있다.
여기서, 상기 설정 정보는 상기 비-직교 상향링크 통신을 위한 자원 풀을 포함할 수 있으며, 상기 단말들의 상향링크 신호는 상기 자원 풀 내에서 상기 단말들에 의해 선택된 자원을 통해 수신될 수 있다.
여기서, 상기 제3 메시지는 RRC 메시지, MAC CE를 포함하는 메시지, 또는 DCI를 포함하는 메시지일 수 있다.
여기서, 상기 비-직교 상향링크 통신은 상기 기지국의 그랜트 없이 수행될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3 실시예에 따른 단말은 프로세서 및 상기 프로세서에 의해 수행되는 하나 이상의 명령이 저장된 메모리를 포함하며, 상기 하나 이상의 명령은 기지국으로부터 식별자 및 상기 비-직교 상향링크 통신을 위한 설정 정보를 수신하고; 상기 식별자를 기초로 결정된 제1 시퀀스를 사용하여 코드 비트들에 대한 제1 스크램블링 동작을 수행하고; 상기 제1 스크램블링 동작의 결과에 대한 변조 동작을 수행함으로써 변조 심볼들을 생성하고; 상기 식별자를 기초로 결정된 제2 시퀀스를 사용하여 상기 변조 심볼들에 대한 인터리빙 동작을 수행하고; 상기 설정 정보를 기초로 결정된 제3 시퀀스를 사용하여 상기 인터리빙 동작의 결과에 대한 스프레딩 동작을 수행하고; 상기 식별자 및 상기 설정 정보를 기초로 결정된 제4 시퀀스를 사용하여 상기 스프레딩 동작의 결과에 대한 제2 스크램블링 동작을 수행하고; 그리고 상기 제2 스크램블링 동작의 결과를 기초로 생성된 상향링크 신호를 상기 기지국에 전송하도록 실행된다.
여기서, 상기 식별자는 단말 식별자 및 그룹 식별자를 포함할 수 있고, 상기 제1 시퀀스는 상기 단말 식별자에 기초하여 결정될 수 있고, 상기 제2 시퀀스는 n등분된 상기 단말 식별자를 사용하여 결정될 수 있고, 상기 제4 시퀀스는 상기 그룹 식별자에 기초하여 결정될 수 있고, 상기 n은 2 이상의 정수일 수 있다.
여기서, 상기 설정 정보는 스프레딩 펙터 및 상기 단말이 속한 그룹에 포함된 단말들의 전체 개수를 포함할 수 있으며, 상기 제3 시퀀스는 상기 스프레딩 팩터 및 상기 그룹에 포함된 단말들의 전체 개수에 기초하여 결정될 수 있다.
여기서, 상기 설정 정보는 상기 기지국에 의해 설정된 그룹들 각각의 위상 회전 시퀀스를 포함할 수 있으며, 상기 제4 시퀀스는 상기 단말이 속한 그룹을 위한 상기 위상 회전 시퀀스 및 상기 식별자에 기초하여 결정될 수 있다.
본 발명에 의하면, 비-직교 상향링크 통신 절차에서, 코드 비트들(coded bits)은 비트 단위로 스크램블링될(scrambling) 수 있고, 변조 심볼들(modulated symbols)은 심볼 단위로 인터리빙(interleaving)/스프레딩(spreading)될 수 있고, 스프레딩된 심볼들은 그룹 단위로 스크램블링될 수 있다. 이 경우, 복수의 단말들은 동일한 시간-주파수 자원들을 사용하여 상향링크 신호를 기지국에 전송할 수 있고, 기지국에서 수신 복잡도의 증가 없이 복수의 단말들의 상향링크 신호들이 복조될 수 있다. 즉, 기지국은 최대 우도(maximum likelihood) SIC(successive interference cancellation) 기능을 지원하는 수신기 없이 복수의 단말들의 상향링크 신호들을 복조할 수 있으며, 이에 따라 기지국에 포함된 수신기의 구조는 간소화될 수 있다.
또한, 기지국에 접속 가능한 단말들의 개수가 증가할 수 있으며, 이에 따라 상향링크 전송률이 향상될 수 있다. 미리 설정된 그룹 단위의 스케줄링이 적용되기 때문에, 지연 시간 및 전력 소모는 감소할 수 있다. 따라서 비-직교 상향링크 통신 절차는 공장 자동화를 위한 통신 시스템 및 mMTC(massive machine type communications)를 지원하는 통신 시스템에 유용하게 적용될 수 있다.
도 1은 통신 시스템의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.
도 3은 통신 시스템에서 비-직교 상향링크 통신 절차의 제1 실시예를 도시한 순서도이다.
도 4는 통신 시스템에서 상향링크 신호의 생성 방법의 제1 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 5는 통신 시스템에서 비-직교 상향링크 통신 방식에 따라 전송되는 상향링크 신호의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 6은 통신 시스템에서 비-직교 상향링크 통신 방식에 따라 전송되는 상향링크 신호의 제2 실시예를 도시한 개념도이다.
도 7은 통신 시스템에서 비-직교 상향링크 통신 방식에 따라 전송되는 상향링크 신호의 제3 실시예를 도시한 개념도이다.
도 8은 통신 시스템에서 비-직교 상향링크 통신 방식에 따라 전송되는 상향링크 신호의 제4 실시예를 도시한 개념도이다.
도 9는 직교 상향링크 통신 방식에서 사용되는 주파수 자원의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 10은 비-직교 상향링크 통신 방식에서 사용되는 주파수 자원의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
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.
본 발명에 따른 실시예들이 적용되는 통신 시스템(communication system)이 설명될 것이다. 본 발명에 따른 실시예들이 적용되는 통신 시스템은 아래 설명된 내용에 한정되지 않으며, 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 통신 시스템에 적용될 수 있다. 여기서, 통신 시스템은 통신 네트워크(network)와 동일한 의미로 사용될 수 있다.
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. 복수의 통신 노드들은 3GPP(3rd generation partnership project) 표준에서 규정된 4G 통신(예를 들어, LTE(long term evolution), LTE-A(advanced)), 5G 통신(예를 들어, NR(new radio)) 등을 지원할 수 있다. 4G 통신은 6GHz 이하의 주파수 대역에서 수행될 수 있고, 5G 통신은 6GHz 이하의 주파수 대역뿐만 아니라 6GHz 이상의 주파수 대역에서 수행될 수 있다.
예를 들어, 4G 통신 및 5G 통신을 위해 복수의 통신 노드들은 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, Filtered OFDM 기반의 통신 프로토콜, CP(cyclic prefix)-OFDM 기반의 통신 프로토콜, DFT-s-OFDM(discrete Fourier transform-spread-OFDM) 기반의 통신 프로토콜, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SC(single carrier)-FDMA 기반의 통신 프로토콜, NOMA(Non-orthogonal Multiple Access), GFDM(generalized frequency division multiplexing) 기반의 통신 프로토콜, FBMC(filter bank multi-carrier) 기반의 통신 프로토콜, UFMC(universal filtered multi-carrier) 기반의 통신 프로토콜, SDMA(Space Division Multiple Access) 기반의 통신 프로토콜 등을 지원할 수 있다.
또한, 통신 시스템(100)은 코어 네트워크(core network)를 더 포함할 수 있다. 통신 시스템(100)이 4G 통신을 지원하는 경우, 코어 네트워크는 S-GW(serving-gateway), P-GW(PDN(packet data network)-gateway), MME(mobility management entity) 등을 포함할 수 있다. 통신 시스템(100)이 5G 통신을 지원하는 경우, 코어 네트워크는 UPF(user plane function), SMF(session management function), AMF(access and mobility management function) 등을 포함할 수 있다.
한편, 통신 시스템(100)을 구성하는 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 다음과 같은 구조를 가질 수 있다.
도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 제1 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(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 및 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함하는 통신 시스템(100)은 "액세스 네트워크"로 지칭될 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 셀 커버리지(cell coverage) 내에 제4 기지국(120-1), 제3 단말(130-3) 및 제4 단말(130-4)이 속할 수 있다. 제2 기지국(110-2)의 셀 커버리지 내에 제2 단말(130-2), 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)이 속할 수 있다. 제3 기지국(110-3)의 셀 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 셀 커버리지 내에 제1 단말(130-1)이 속할 수 있다. 제5 기지국(120-2)의 셀 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), gNB, BTS(base transceiver station), 무선 기지국(radio base station), 무선 트랜시버(radio transceiver), 액세스 포인트(access point), 액세스 노드(node) 등으로 지칭될 수 있다. 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 UE(user equipment), 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.
한편, 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 링크(ideal backhaul link) 또는 논(non)-아이디얼 백홀 링크를 통해 서로 연결될 수 있고, 아이디얼 백홀 링크 또는 논-아이디얼 백홀 링크를 통해 서로 정보를 교환할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀 링크 또는 논-아이디얼 백홀 링크를 통해 코어 네트워크와 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.
또한, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 MIMO 전송(예를 들어, SU(single user)-MIMO, MU(multi user)-MIMO, 대규모(massive) MIMO 등), CoMP(coordinated multipoint) 전송, CA(carrier aggregation) 전송, 비면허 대역(unlicensed band)에서 전송, 단말 간 직접 통신(device to device communication, D2D)(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 셀 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 D2D를 제어할 수 있고, 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5) 각각은 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각의 제어에 의해 D2D를 수행할 수 있다.
다음으로, 통신 시스템에서 비-직교(non-orthogonal) 상향링크 통신 방법들이 설명될 것이다. 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.
아래 실시예들은 공장 자동화를 위한 통신 시스템에 적용될 수 있다. 공장 자동화를 위한 통신 시스템은 제어 장치, 센서(sensor), 및 액추에이터(actuator)를 포함할 수 있다. 센서 및 액추에이터는 하나의 디바이스(device)로 구현될 수 있다. 제어 장치는 아래 실시예들에서 기지국에 대응할 수 있고, 디바이스(예를 들어, 센서 또는 액추에이터)는 아래 실시예들에서 단말에 대응할 수 있다.
도 3은 통신 시스템에서 비-직교 상향링크 통신 절차의 제1 실시예를 도시한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 통신 시스템은 기지국 및 단말을 포함할 수 있다. 기지국은 도 1에 도시된 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)일 수 있고, 단말은 도 1에 도시된 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)일 수 있다. 기지국 및 단말 각각은 도 2에 도시된 통신 노드(200)와 동일 또는 유사하게 구성될 수 있다.
기지국과 단말 간의 연결 설립 절차(connection establishment procedure)가 수행될 수 있다(S310). 연결 설립 절차에서 기지국은 단말 식별자(예를 들어, RNTI(raio network temporary identifier)를 설정할 수 있고, 설정된 단말 식별자를 단말에 전송할 수 있다. 예를 들어, 기지국은 단말 식별자를 포함하는 RRC(radio resource control) 메시지를 단말에 전송할 수 있다. 또는, 기지국은 단말 식별자 대신에 식별자 범위를 포함하는 RRC 메시지를 단말에 전송할 수 있다. 이 경우, 단말은 식별자 범위 내에서 식별자(예를 들어, 단말 식별자)를 선택할 수 있고, 선택된 식별자를 사용할 수 있다.
또한, 기지국에 복수의 단말들이 접속된 경우, 기지국은 복수의 단말들을 복수의 그룹으로 분류할 수 있다. 예를 들어, 단말 #0 내지 #31이 기지국에 접속된 경우, 기지국은 아래 표 1과 같이 복수의 그룹들을 설정할 수 있다.
Figure pat00001
하나의 그룹은 하나 이상의 단말들을 포함할 수 있다. 기지국은 복수의 그룹들 각각의 그룹 식별자를 설정할 수 있고, 그룹 식별자를 단말들 각각에 전송할 수 있다. 예를 들어, 연결 설립 절차에서 기지국은 그룹 식별자를 포함하는 RRC 메시지를 단말에 전송할 수 있다. 이 경우, 그룹 식별자는 단말 식별자와 함께 전송될 수 있다. 또는, 그룹 식별자는 연결 설립 절차 이외의 별도의 절차를 통해 전송될 수 있다. 이 경우, 그룹 식별자는 MAC(medium access control) CE(control element) 및 DCI(downlink control information) 중에서 적어도 하나를 사용하여 전송될 수 있다.
또한, 통신 시스템에서 비-직교 상향링크 통신 절차(예를 들어, 그랜트-프리(grant-free) 상향링크 통신 절차)가 지원되는 경우, 기지국은 비-직교 상향링크 통신 절차를 위한 설정 정보(이하, "비-직교 설정 정보"라 함)를 포함하는 RRC 메시지를 단말에 전송할 수 있다. 비-직교 설정 정보를 포함하는 RRC 메시지는 연결 설립 절차에서 전송될 수 있다. 또는, 비-직교 설정 정보는 연결 설립 절차 이외의 별도의 절차를 통해 전송될 수 있다. 이 경우, 비-직교 설정 정보는 MAC CE 및 DCI 중에서 적어도 하나를 사용하여 전송될 수 있다.
비-직교 설정 정보는 비-직교 상향링크 통신이 활성화되는 것을 지시하는 정보, 비-직교 상향링크 통신을 위해 사용되는 자원 정보(예를 들어, 시간-주파수 자원들(즉, 상향링크 자원 풀(pool)), BWP(bandwidth part), 호핑 패턴(hopping pattern), 인터리빙 패턴, 스크램블링 시퀀스(sequence)), 비-직교 상향링크 통신이 활성화되는 유효 듀레이션(duration), 비-직교 상향링크 통신을 위해 사용되는 MCS(modulation and coding scheme) 레벨(예를 들어, MCS 범위), 그룹에 포함된 단말들의 개수, 스프레딩 팩터(spreading factor), 그룹들 각각을 위한 심볼 레벨 스프레딩 코드(symbol level spreading code), 및 그룹들 각각을 위한 위상 회전 시퀀스(phase rotation sequence) 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다.
한편, 단말은 연결 설립 절차에서 기지국으로부터 단말 식별자(또는, 식별자 범위)를 획득할 수 있다. 또한, 단말은 기지국으로부터 RRC 메시지, MAC CE, 및 DCI 중에서 적어도 하나를 수신함으로써 그룹 식별자 및 비-직교 설정 정보를 획득할 수 있다. 단말은 비-직교 설정 정보에 포함된 정보 요소들(information elements)에 기초하여 기지국에 의해 비-직교 상향링크 통신이 지원되는 것으로 판단할 수 있다. 단말은 단말 식별자(또는, 식별자 범위), 그룹 식별자, 및 비-직교 설정 정보를 사용하여 비-직교 상향링크 통신을 수행할 수 있다. 비-직교 상향링크 통신은 그랜트-프리 방식으로 수행될 수 있다.
기지국으로 전송될 데이터(예를 들어, 제어 정보, 사용자 데이터)가 발생한 경우, 단말은 다음과 같이 데이터를 포함한 상향링크 신호를 생성할 수 있다(S320).
도 4는 통신 시스템에서 상향링크 신호의 생성 방법의 제1 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 단말 #0 내지 #N-1은 기지국에 접속되어 있고, 기지국으로부터 단말 식별자(또는, 식별자 범위), 그룹 식별자, 및 비-직교 설정 정보(예를 들어, 도 3을 참조하여 설명된 단말 식별자(또는, 식별자 범위), 그룹 식별자, 및 비-직교 설정 정보)를 획득한 상태일 수 있다. 아래에서 설명되는 단말의 동작은 단말 #0 내지 #N-1 각각의 동작일 수 있다. N은 1 이상의 정수일 수 있다. 단말(예를 들어, 단말 #0 내지 #N-1)의 MAC 계층은 상향링크 데이터를 포함하는 전송 블록(transport block; TB)을 생성할 수 있고, 생성된 전송 블록을 단말의 PHY 계층에 전송할 수 있다.
단말의 PHY 계층은 단말의 MAC 계층으로부터 전송 블록을 획득할 수 있고, 전송 블록의 크기가 미리 설정된 임계값 이상인 경우에 전송 블록을 복수의 코드 블록(code block; CB)들로 분할할 수 있다. 단말(예를 들어, 단말의 PHY 계층)은 코드 블록들 각각에 CRC(cyclic redundancy check) 값을 추가할 수 있다(S321). 단말(예를 들어, 단말의 PHY 계층)은 "CB + CRC 값"에 대한 채널 인코딩 동작을 수행할 수 있다(S322). 단계 S322의 결과는 bn(·)일 수 있다. 단말(예를 들어, 단말의 PHY 계층)은 아래 수학식 1에 기초하여 bn(·)에 대한 스크램블링 동작을 수행할 수 있다(S323). 단계 S323에서 스크램블링 동작은 비트 단위(bit level)로 수행될 수 있다.
Figure pat00002
cn(i)는 단계 S323의 결과일 수 있다. n은 단말 인덱스일 수 있으며, 0 내지 N-1 중에서 하나의 값일 수 있다. i는 단계 S322의 결과인 비트 스트림(즉, bn(·))에 포함된 비트의 인덱스일 수 있다. bn(·)의 크기가 C인 경우, i는 0 내지 C-1 중에서 하나의 값일 수 있다. C는 1 이상의 정수일 수 있다. 따라서 bn(i)는 단말 #n에서 수행된 단계 S322의 결과인 비트 스트림 중에서 i번째 비트일 수 있다.
un(i)는 의사-랜덤 시퀀스(pseudo-random sequence)를 생성하기 위한 이진(binary) 함수일 수 있으며, 아래 수학식 2에 기초하여 정의될 수 있다.
Figure pat00003
x1(·)의 초기 시프트 레지스터(shift register) 값은 "x1(0)=1, x1(m)=0, m=1,2,…,30"으로 정의될 수 있다. x2(·)의 초기 시프트 레지스터 값은 아래 수학식 3에 기초하여 결정될 수 있다.
Figure pat00004
cinit는 아래 수학식 4에 기초하여 결정될 수 있다.
Figure pat00005
nID는 기지국에 의해 설정될 수 있다. 또는, nID는 셀 ID일 수 있다. 또는, nID는 생략될 수 있으며, 이 경우에 단말은 nID를 "0000000000000000"로 설정할 수 있다. nRNTI는 기지국으로부터 획득된 단말 식별자(예를 들어, 그룹 내에서 단말을 구별하기 위해 사용되는 식별자)일 수 있다. 예를 들어, nRNTI는 아래 수학식 5와 같은 C-RNTI(cell-RNTI)일 수 있다.
Figure pat00006
또는, 단말은 기지국에 의해 설정된 식별자 범위 내에서 랜덤하게 식별자를 선택할 수 있고, nRNTI는 식별자 범위 내에서 단말에 의해 선택된 식별자일 수 있다. 즉, cinit는 기지국에 의해 설정된 식별자 대신에 단말에 의해 선택된 식별자를 사용하여 결정될 수도 있다.
단계 S323이 완료된 경우, 단말(예를 들어, 단말의 PHY 계층)은 단계 S323의 결과인 cn(·)에 대한 변조 동작을 수행할 수 있다(S324). 단계 S324는 BPSK(binary phase shift keying), QPSK(quadrature phase shift keying), 16-QAM(quadrature amplitude modulation), 또는 64-QAM에 기초하여 수행될 수 있다. BPSK가 사용되는 경우, 1비트(즉, Q=1)는 1심볼로 변환될 수 있다. QPSK가 사용되는 경우, 2비트(즉, Q=2)는 1심볼로 변환될 수 있다. 16-QAM이 사용되는 경우, 4비트(즉, Q=4)는 1심볼로 변환될 수 있다. 64-QAM이 사용되는 경우, 6비트(즉, Q=6)는 1심볼로 변환될 수 있다.
단계 S324의 결과는 sn(·)일 수 있다. 단말(예를 들어, 단말의 PHY 계층)은 단계 S324의 결과인 sn(·)에 대한 인터리빙 동작을 수행할 수 있다(S325). 인터리빙 동작은 아래 수학식 6에 기초하여 수행될 수 있으며, 심볼 단위(symbol level)로 수행될 수 있다.
Figure pat00007
sn(z)은 단말 #n에서 수행된 단계 S324의 결과(예를 들어, 변조 심볼)일 수 있다. D(=C/Q)는 단계 S324의 결과의 길이(예를 들어, 변조 심볼들의 전체 길이)일 수 있다. Q는 변조 방식(예를 들어, BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM)에 따라 결정되는 값일 수 있다. v(i)는 랜덤 인터리빙 시퀀스일 수 있다. v(i)는 미리 설정된 랜덤 시퀀스일 수 있다. 예를 들어, Litlv=12인 경우, "v(i)={1,7,2,11,9,3,8,0,1,0,5,4,6}"가 정의될 수 있다. Litlv는 v(i)의 길이를 지시할 수 있으며, 대역폭의 크기(예를 들어, 대역폭에 해당하는 심볼-레벨의 길이)와 동일할 수 있다. 예를 들어, 대역폭이 72개의 서브캐리어들로 구성되는 경우, Litlv은 72일 수 있다.
α0, α1, α2, 및 α3은 기지국으로부터 획득된 단말 식별자(예를 들어, C-RNTI)에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 단말 식별자의 크기가 16비트인 경우, α0, α1, α2, 및 α3은 아래 수학식 7에 기초하여 결정될 수 있다.
Figure pat00008
단말 식별자는 n등분될 수 있다. n은 2 이상의 정수일 수 있다. 예를 들어, 단말 식별자가 4등분된 경우, α0은 {1 0 1 1}로 설정될 수 있고, α1은 {0 0 1 1}로 설정될 수 있고, α2는 {0 0 0 1}로 설정될 수 있고, α3은 {0 1 0 0}로 설정될 수 있다. 또는, α0, α1, α2, 및 α3은 단말 식별자와 무관하게 단말에 의해 랜덤하게 결정될 수 있다.
수학식 6에서 D의 길이는 Lintlv의 배수일 수 있다. D의 길이가 Lintlv의 배수가 아닌 경우, 아래 수학식 8을 만족하도록 Lintlv보다 짧은 길이의 패딩 비트(npadding)가 추가될 수 있다. 패딩 비트는 0으로 구성되는 비트 시퀀스일 수 있다.
Figure pat00009
앞서 설명된 인터리빙 동작에 의하면, 단계 S324의 출력은 이진 비트 벡터(binary bit vector) 단위로 인터리빙될 수 있다.
단계 S325의 결과는 dout(·)일 수 있다. 단말(예를 들어, 단말의 PHY 계층)은 단계 S325의 결과(예를 들어, dout(·))에 대한 스프레딩(spreading) 동작을 수행할 수 있다(S326). 스프레딩 동작은 아래 수학식 9에 기초하여 수행될 수 있으며, 심볼 단위로 수행될 수 있다.
Figure pat00010
수학식 9에 기초한 스프레딩 동작은 희소 심볼 레벨 스프레딩(sparse symbol level spreading) 동작일 수 있다. X 및 Y 각각은 임의의 정수일 수 있다. K는 스프레딩 팩터일 수 있고, 확산 정도를 나타낼 수 있다. N은 그룹에 포함된 단말들의 개수일 수 있다. 예를 들어, 표 1에 정의된 그룹 #0에서, N은 10일 수 있다. 단계 S326의 결과는 "{(K·C)/Q}-1"개의 샘플들일 수 있다. wn(z)는 희소(sparsity)를 나타내는 시퀀스일 수 있으며, 아래 수학식 10에 기초하여 정의될 수 있다. wn(z)의 길이는 가변적일 수 있다.
Figure pat00011
단계 S326의 출력은 en(·)일 수 있다. "K=2 및 N=8"인 경우, en(·)은 아래 표 2와 같을 수 있다. 여기서, 그룹에 포함 가능한 단말의 최대 개수는 8일 수 있다.
Figure pat00012
"K=2 및 N=2"인 경우, en(·)은 아래 표 3과 같을 수 있다. 표 3에 의하면, 상향링크 통신에서 직교성이 보장될 수 있다.
Figure pat00013
"K=5 및 N=5"인 경우, en(·)은 아래 표 4와 같을 수 있다.
Figure pat00014
단계 S326이 완료된 경우, 단말(예를 들어, 단말의 PHY 계층)은 단계 S326의 출력(예를 들어, en(·))에 대한 스크램블링 동작을 수행할 수 있다(S327). 스크램블링 동작은 아래 수학식 11에 기초하여 수행될 수 있으며, 그룹 단위의 스크램블링 동작이 수행될 수 있다.
Figure pat00015
en(·)은 그룹에서 공통 위상 회전 시퀀스(common phase rotation sequence)일 수 있고, 심볼 단위로 설정될 수 있다. 수학식 11에 의하면, 동일한 그룹에 속한 단말들의 en(·)에 공통 랜덤 위상 회전이 적용될 수 있다.
T는 임의의 정수일 수 있다. 예를 들어, T가 3인 경우에 8개의 각도들(예를 들어, 0, 2π/8, 4π/8, …, 2π) 중에서 하나가 적용될 수 있으며, 위상은 비트 레벨 스크램블러(예를 들어, un(·))에 따라 k 샘플 단위로 랜덤하게 변할 수 있다. 여기서, nRNTI는 기지국에 의해 설정된 그룹 식별자 또는 0(all zero)으로 설정될 수 있다. nID는 기지국에 의해 설정된 그룹 식별자 또는 셀 ID일 수 있다. un(·)의 초기값인 cint는 기지국에 의해 그룹별로 설정될 수 있다.
단계 S327이 완료된 경우, 단말(예를 들어, 단말의 PHY 계층)은 단계 S327의 결과(예를 들어, fn(·))를 시간-주파수 자원에 매핑할 수 있다. 그 후에, 단말(예를 들어, 단말의 PHY 계층)은 단계 S327의 결과(예를 들어, fn(·))에 대한 DFT 프리코딩 동작을 수행할 수 있다(S328). 단계 S328이 완료된 경우, 단말(예를 들어, 단말의 PHY 계층)은 단계 S328의 결과에 대한 IFFT(inverse fast Fourier transform) 동작 및 CP 삽입 동작을 수행할 수 있다(S329).
또는, 단계 S328은 생략될 수 있으며, 이 경우에 단말(예를 들어, 단말의 PHY 계층)은 단계 S327의 결과(예를 들어, fn(·))에 대한 FFT를 수행한 후에 SC-FDM(single carrier-frequency division multiplexing) 신호를 전송할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 단말은 단계 S320에서 생성된 상향링크 신호를 기지국에 전송할 수 있다(S330). 상향링크 신호는 그랜트-프리 방식으로 전송될 수 있다. 예를 들어, 상향링크 신호는 기지국에 의해 설정된 비-직교 상향링크 통신을 위한 시간-주파수 자원들(즉, 상향링크 자원 풀) 내에서 단말에 의해 선택된 시간-주파수 자원을 사용하여 전송될 수 있다.
표 1의 그룹 #0에 속한 단말 #0 내지 #7이 비-직교 상향링크 통신 방식에 기초하여 상향링크 신호를 전송하는 경우, 상향링크 신호는 다음과 같이 전송될 수 있다. 아래 도 5 내지 도 8에서 s 및 o 각각은 0 이상의 정수일 수 있다. 주파수 축은 서브캐리어 단위로 표현되었으나, 주파수 축에서 하나의 샘플은 하나의 자원 블록일 수 있다. 또한, 시간 축은 심볼 단위로 표현되었으나, 시간 축에서 하나의 샘플은 하나의 자원 블록일 수 있다.
도 5는 통신 시스템에서 비-직교 상향링크 통신 방식에 따라 전송되는 상향링크 신호의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 5를 참조하면, 수학식 10의 wn(z)는 적용되지 않을 수 있고, K는 4일 수 있다. 동일한 주파수 자원에서 단말 #0 내지 #7의 상향링크 신호들이 중첩될 수 있다. 상향링크 신호 #0 내지 #7 각각은 단말 #0 내지 #7의 상향링크 신호일 수 있다.
또한, 희소 스프레딩 패턴이 적용되는 경우에 상향링크 신호는 다음과 같이 전송될 수 있다.
도 6은 통신 시스템에서 비-직교 상향링크 통신 방식에 따라 전송되는 상향링크 신호의 제2 실시예를 도시한 개념도이고, 도 7은 통신 시스템에서 비-직교 상향링크 통신 방식에 따라 전송되는 상향링크 신호의 제3 실시예를 도시한 개념도이고, 도 8은 통신 시스템에서 비-직교 상향링크 통신 방식에 따라 전송되는 상향링크 신호의 제4 실시예를 도시한 개념도이다.
도 6을 참조하면, 단말 #0-1의 상향링크 신호들은 동일한 자원 엘리먼트(resource element; RE)를 통해 전송될 수 있고, 단말 #0-1의 상향링크 신호들은 단말 #2-7의 상향링크 신호들과 직교할 수 있다. 단말 #2-3의 상향링크 신호들은 동일한 자원 엘리먼트를 통해 전송될 수 있고, 단말 #2-3의 상향링크 신호들은 단말 #0-1 및 #4-7의 상향링크 신호들과 직교할 수 있다.
단말 #4-5의 상향링크 신호들은 동일한 자원 엘리먼트를 통해 전송될 수 있고, 단말 #4-5의 상향링크 신호들은 단말 #0-3 및 #6-7의 상향링크 신호들과 직교할 수 있다. 단말 #6-7의 상향링크 신호들은 동일한 자원 엘리먼트를 통해 전송될 수 있고, 단말 #6-7의 상향링크 신호들은 단말 #0-5의 상향링크 신호들과 직교할 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 단말 #0-3의 상향링크 신호들은 동일한 자원 엘리먼트를 통해 전송될 수 있고, 단말 #0-3의 상향링크 신호들은 단말 #4-7의 상향링크 신호들과 직교할 수 있다. 단말 #4-7의 상향링크 신호들은 동일한 자원 엘리먼트를 통해 전송될 수 있고, 단말 #4-7의 상향링크 신호들은 단말 #0-3의 상향링크 신호들과 직교할 수 있다.
비-직교 상향링크 통신 방식에서 주파수 자원은 직교 상향링크 통신 방식에서 주파수 자원에 비해 광범위하게 할당될 수 있다. 예를 들어, 직교 상향링크 통신 방식에서 주파수 자원은 도 9와 같이 할당될 수 있고, 비-직교 상향링크 통신 방식에서 주파수 자원은 도 10과 같이 할당될 수 있다.
도 9는 직교 상향링크 통신 방식에서 사용되는 주파수 자원의 제1 실시예를 도시한 개념도이고, 도 10은 비-직교 상향링크 통신 방식에서 사용되는 주파수 자원의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 비-직교 상향링크 통신 방식에서 할당된 주파수 자원은 직교 상향링크 통신 방식에서 할당된 주파수 자원과 동일할 수 있다. 단말을 위한 주파수 자원을 할당하는 방식은 비-직교 상향링크 통신 방식 및 직교 상향링크 통신 방식 각각에서 다를 수 있다.
직교 상향링크 통신 방식에서 단말들 각각에 서로 다른 시간-주파수 자원(예를 들어, 서로 다른 자원 엘리먼트)이 할당될 수 있고, 단말들 각각에서 전송되는 상향링크 신호들은 직교할 수 있다. 반면, 비-직교 상향링크 통신 방식에서 단말들에 동일한 시간-주파수 자원(예를 들어, 광대역 주파수 자원 및 심볼)이 할당될 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 기지국은 동일한 시간-주파수 자원들에서 복수의 단말들의 상향링크 신호들을 수신할 수 있고, 상향링크 신호들에 대한 복조/디코딩 동작들을 수행할 수 있다(S340). 단계 S340은 도 4에 도시된 단계 S321 내지 단계 S329의 역순으로 수행될 수 있다. 따라서 기지국은 다른 단말의 상향링크 신호에 대한 간섭 없이 특정 단말의 상향링크 신호를 획득할 수 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 (18)

  1. 통신 시스템에서 비-직교 상향링크 통신을 지원하는 단말의 동작 방법으로서,
    기지국으로부터 식별자 및 상기 비-직교 상향링크 통신을 위한 설정 정보를 획득하는 단계;
    상기 식별자를 기초로 결정된 제1 시퀀스(sequence)를 사용하여 코드 비트들(coded bits)에 대한 제1 스크램블링(scrambling) 동작을 수행하는 단계;
    상기 제1 스크램블링 동작의 결과에 대한 변조 동작을 수행함으로써 변조 심볼들(modulated symbols)을 생성하는 단계;
    상기 식별자를 기초로 결정된 제2 시퀀스를 사용하여 상기 변조 심볼들에 대한 인터리빙(interleaving) 동작을 수행하는 단계;
    상기 설정 정보를 기초로 결정된 제3 시퀀스를 사용하여 상기 인터리빙 동작의 결과에 대한 스프레딩(spreading) 동작을 수행하는 단계;
    상기 식별자 및 상기 설정 정보를 기초로 결정된 제4 시퀀스를 사용하여 상기 스프레딩 동작의 결과에 대한 제2 스크램블링 동작을 수행하는 단계; 및
    상기 제2 스크램블링 동작의 결과를 기초로 생성된 상향링크 신호를 상기 기지국에 전송하는 단계를 포함하는, 단말의 동작 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 식별자는 단말 식별자 및 그룹 식별자를 포함하고, 상기 제1 시퀀스 및 상기 제2 시퀀스는 상기 단말 식별자에 기초하여 결정되고, 상기 제4 시퀀스는 상기 그룹 식별자에 기초하여 결정되는, 단말의 동작 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 시퀀스는 n등분된 상기 단말 식별자를 사용하여 결정되고, 상기 n은 2 이상의 정수인, 단말의 동작 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 스크램블링 동작은 비트 단위(bit level)로 수행되고, 상기 제2 스크램블링 동작은 심볼 단위로 수행되는, 단말의 동작 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 설정 정보는 스프레딩 펙터(factor) 및 상기 단말이 속한 그룹에 포함된 단말들의 전체 개수를 포함하며, 상기 제3 시퀀스는 상기 스프레딩 팩터 및 상기 그룹에 포함된 단말들의 전체 개수에 기초하여 결정되는, 단말의 동작 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 설정 정보는 상기 기지국에 의해 설정된 그룹들 각각의 위상 회전 시퀀스(phase rotation sequence)를 포함하며, 상기 제4 시퀀스는 상기 단말이 속한 그룹을 위한 상기 위상 회전 시퀀스 및 상기 식별자에 기초하여 결정되는, 단말의 동작 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 설정 정보는 자원 풀(resource pool)을 포함하며, 상기 상향링크 신호는 상기 자원 풀 내에서 상기 단말에 의해 선택된 자원을 사용하여 전송되는, 단말의 동작 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 상향링크 신호는 그랜트-프리(grant-free) 방식으로 전송되는, 단말의 동작 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 설정 정보는 RRC(radio resource control) 메시지, MAC(medium access control) CE(control element)를 포함하는 메시지, 또는 DCI(downlink control information)을 포함하는 메시지를 통해 수신되는, 단말의 동작 방법.
  10. 통신 시스템에서 비-직교 상향링크 통신을 지원하는 기지국의 동작 방법으로서,
    상기 기지국에 접속된 단말들 각각의 단말 식별자를 포함하는 제1 메시지를 상기 단말들에 전송하는 단계;
    상기 기지국에 접속된 단말들을 복수의 그룹들로 분류하는 단계;
    상기 복수의 그룹들 각각의 그룹 식별자를 포함하는 제2 메시지를 상기 단말들에 전송하는 단계; 및
    상기 비-직교 상향링크 통신을 위한 설정 정보를 포함하는 제3 메시지를 상기 단말들에 전송하는 단계를 포함하며,
    상기 단말 식별자, 상기 그룹 식별자, 및 상기 설정 정보는 상기 단말들에서 상기 비-직교 상향링크 통신을 위한 스크램블링 시퀀스(scrambling sequence), 인터리빙(interleaving) 시퀀스, 및 스프레딩(spreading) 시퀀스를 생성하기 위해 사용되는, 기지국의 동작 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 설정 정보는 스프레딩 펙터(factor), 상기 그룹들 각각에 포함된 단말들의 전체 개수, 및 상기 그룹들 각각의 위상 회전 시퀀스(phase rotation sequence)를 포함하며,
    상기 스프레딩 펙터 및 상기 그룹들 각각에 포함된 단말들의 전체 개수는 상기 스프레딩 시퀀스를 결정하기 위해 사용되고, 상기 위상 회전 시퀀스는 그룹 단위(group level)의 상기 스크램블링 시퀀스를 결정하기 위해 사용되는, 기지국의 동작 방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 설정 정보는 상기 비-직교 상향링크 통신을 위한 자원 풀(resource pool)을 포함하며,
    상기 단말들의 상향링크 신호는 상기 자원 풀 내에서 상기 단말들에 의해 선택된 자원을 통해 수신되는, 기지국의 동작 방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 제3 메시지는 RRC(radio resource control) 메시지, MAC(medium access control) CE(control element)를 포함하는 메시지, 또는 DCI(downlink control information)을 포함하는 메시지인, 기지국의 동작 방법.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 비-직교 상향링크 통신은 상기 기지국의 그랜트(grant) 없이 수행되는, 기지국의 동작 방법.
  15. 통신 시스템에서 비-직교 상향링크 통신을 수행하는 단말로서,
    프로세서(processor); 및
    상기 프로세서에 의해 수행되는 하나 이상의 명령이 저장된 메모리(memory)를 포함하며,
    상기 하나 이상의 명령은,
    기지국으로부터 식별자 및 상기 비-직교 상향링크 통신을 위한 설정 정보를 수신하고;
    상기 식별자를 기초로 결정된 제1 시퀀스를 사용하여 코드 비트들(coded bits)에 대한 제1 스크램블링(scrambling) 동작을 수행하고;
    상기 제1 스크램블링 동작의 결과에 대한 변조 동작을 수행함으로써 변조 심볼들(modulated symbols)을 생성하고;
    상기 식별자를 기초로 결정된 제2 시퀀스를 사용하여 상기 변조 심볼들에 대한 인터리빙(interleaving) 동작을 수행하고;
    상기 설정 정보를 기초로 결정된 제3 시퀀스를 사용하여 상기 인터리빙 동작의 결과에 대한 스프레딩(spreading) 동작을 수행하고;
    상기 식별자 및 상기 설정 정보를 기초로 결정된 제4 시퀀스를 사용하여 상기 스프레딩 동작의 결과에 대한 제2 스크램블링 동작을 수행하고; 그리고
    상기 제2 스크램블링 동작의 결과를 기초로 생성된 상향링크 신호를 상기 기지국에 전송하도록 실행되는, 단말.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 식별자는 단말 식별자 및 그룹 식별자를 포함하고, 상기 제1 시퀀스는 상기 단말 식별자에 기초하여 결정되고, 상기 제2 시퀀스는 n등분된 상기 단말 식별자를 사용하여 결정되고, 상기 제4 시퀀스는 상기 그룹 식별자에 기초하여 결정되고, 상기 n은 2 이상의 정수인, 단말.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 설정 정보는 스프레딩 펙터(factor) 및 상기 단말이 속한 그룹에 포함된 단말들의 전체 개수를 포함하며, 상기 제3 시퀀스는 상기 스프레딩 팩터 및 상기 그룹에 포함된 단말들의 전체 개수에 기초하여 결정되는, 단말.
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 설정 정보는 상기 기지국에 의해 설정된 그룹들 각각의 위상 회전 시퀀스(phase rotation sequence)를 포함하며, 상기 제4 시퀀스는 상기 단말이 속한 그룹을 위한 상기 위상 회전 시퀀스 및 상기 식별자에 기초하여 결정되는, 단말.
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