KR20210052092A

KR20210052092A - 무선통신시스템에서 신호를 처리하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20210052092A
Application number: KR1020190138198A
Authority: KR
Inventors: 지형주; 이주호; 김윤선; 노훈동
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2019-10-31
Filing date: 2019-10-31
Publication date: 2021-05-10
Also published as: EP4030655A1; EP4030655A4; WO2021086102A1; US20220394547A1

Abstract

본 개시의 일 실시예에 따른 단말은 채널 코딩이 수행된 신호를 MSB (Most significant bit)와 LSB (least significant bit)로 식별하고, MSB 심볼에 제 1 모듈레이션 기법 및 LSB 심볼에 제 1 모듈레이션 기법과 다른 제 2 모듈레이션 기법을 적용하며, 제 1 모듈레이션 기법이 적용된 MSB 심볼 및 제 2 모듈레이션 기법이 적용된 LSB 심볼을 기초로 획득된 신호를 전송할 수 있다.

Description

무선통신시스템에서 신호를 처리하는 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSING SIGNAL IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 개시는 무선통신시스템에서 신호를 처리하는 기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, OFDM 기반 단일반송파 시스템을 위한 비균일 코딩과 이를 이용한 변조 방법 및 장치에 관한 것이다.

4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다. 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(80GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다. 또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다. 이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non-orthogonal multiple access), 및 SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.

한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE (Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다. IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 또는 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.

이에, 5G 통신 시스템 (5세대 통신 시스템 또는 New Radio (NR))을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 5G 통신 기술인 빔 포밍, MIMO 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud RAN)가 적용되는 것도 3eG 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.

본 개시는 채널 코딩된 심볼의 중요도에 따라 다른 변조 기법을 사용하여 커버리지를 확장하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

커버리지 확장을 위해, 본 개시의 일 실시예에 따른 신호 처리 방법은 무선 통신 시스템에서 송신기로부터 제어 구성 신호를 수신하는 단계, 제어 신호를 수신하는 단계, 제어 신호를 기반으로 데이터 신호를 수신하는 단계, 데이터 신호를 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 개시에 따르면, 채널 코딩의 결과와 변조 기법을 복합적으로 사용하여 신호의 전력 변동 폭을 감소하여 더 높은 전송 효율을 얻음과 동시에 중요도가 높은 심볼에 더 낮은 변조를 적용함으로 데이터 채널의 복원 성능이 좋아지고 커버리지가 확장되는 효과가 있다.

또한, 본 개시에 따르면, FFT 동작 없이도 시간 축(Time-domain) 상에서의 프로세싱을 통해 수행될 수 있는 채널 추정 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 5G 시스템에서 데이터 또는 제어채널이 전송되는 무선 자원 영역인 시간-주파수 영역의 기본 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 5G 시스템에서 프레임, 서브프레임, 슬롯 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 5G 시스템에서 QPSK 전송의 과정을 도시한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 데이터 채널의 전송 과정을 도시한 도면이다.
도 5는 제 1 실시예에 따른 신호 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 제 2 실시예에 따른 신호 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 제 3 실시예에 따른 신호 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 제 4 실시예에 따른 신호 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 제 5 실시예에 따른 신호 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10는 본 개시의 일 실시 예에 따른 송신기의 동작을 나타낸 순서도이다.
도 11은 본 개시의 일 실시 예에 따른 수신기의 동작을 나타낸 순서도이다.
도 12은 본 개시의 일 실시 예에 따른 송신기의 구조를 도시하는 블록도이다.
도 13 본 개시의 일 실시 예에 따른 수신기의 구조를 도시하는 블록도이다.

이하, 본 개시의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

실시 예를 설명함에 있어서 본 개시가 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 개시와 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 개시의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

마찬가지 이유로 첨부된 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.

본 개시의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시는 이하에서 설명되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 개시의 실시 예들은 본 개시가 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능할 수 있다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능할 수 있다.

또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능할 수 있다.

이때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일부 실시 예에 따르면 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다. 또한 일부 실시 예에 따르면, '~부'는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 기술적 사상의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 기술적 사상을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 이하, 기지국은 단말의 자원할당을 수행하는 주체로서, gNode B, eNode B, Node B, BS (Base Station), 무선 접속 유닛, 기지국 제어기, 또는 네트워크 상의 노드 중 적어도 하나일 수 있다. 단말은 UE (User Equipment), MS (Mobile Station), 셀룰러폰, 스마트폰, 컴퓨터, 또는 통신기능을 수행할 수 있는 멀티미디어시스템을 포함할 수 있다. 물론 상기 예시에 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 개시는 무선 통신 시스템에서 단말이 기지국으로부터 방송 정보를 수신하기 위한 기술에 대해 설명한다. 본 개시는 4G (4^th generation) 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G (5^th generation) 통신 시스템을 IoT (Internet of Things, 사물인터넷) 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 또는 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다.

이하 설명에서 사용되는 방송 정보를 지칭하는 용어, 제어 정보를 지칭하는 용어, 통신 커버리지(coverage)에 관련된 용어, 상태 변화를 지칭하는 용어(예: 이벤트(event)), 망 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 메시지들을 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.

이하 설명의 편의를 위하여, 3GPP LTE (3rd generation partnership project long term evolution) 규격에서 정의하고 있는 용어 및 명칭들이 일부 사용될 수 있다. 하지만, 본 발명이 상기 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.

무선 통신 시스템은 초기의 음성 위주의 서비스를 제공하던 것에서 벗어나 예를 들어, 3GPP의 HSPA(High Speed Packet Access), LTE(Long Term Evolution 또는 E-UTRA (Evolved Universal Terrestrial Radio Access)), LTE-Advanced (LTE-A), LTE-Pro, 3GPP2의 HRPD(High Rate Packet Data), UMB (Ultra Mobile Broadband), 및 IEEE의 1102.16e 등의 통신 표준과 같이 고속, 고품질의 패킷 데이터 서비스를 제공하는 광대역 무선 통신 시스템으로 발전하고 있다.

광대역 무선 통신 시스템의 대표적인 예로, LTE 시스템에서는 하향링크(Downlink; DL)에서는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식을 채용하고 있고, 상향링크(Uplink; UL)에서는 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 방식을 채용하고 있다. 상향링크는 단말(UE(User Equipment) 또는 MS(Mobile Station))이 기지국(eNode B, 또는 base station(BS))으로 데이터 또는 제어신호를 전송하는 무선링크를 뜻하고, 하향링크는 기지국이 단말로 데이터 또는 제어신호를 전송하는 무선링크를 뜻한다. 상기와 같은 다중 접속 방식은, 각 사용자 별로 데이터 또는 제어정보를 실어 보낼 시간-주파수 자원을 서로 겹치지 않도록, 즉 직교성 (Orthogonality)이 성립하도록, 할당 및 운용함으로써 각 사용자의 데이터 또는 제어정보를 구분한다.

LTE 이후의 향후 통신 시스템으로서, 즉, 5G 통신시스템은 사용자 및 서비스 제공자 등의 다양한 요구 사항을 자유롭게 반영할 수 있어야 하기 때문에 다양한 요구사항을 만족하는 서비스가 지원되어야 한다. 5G 통신시스템을 위해 고려되는 서비스로는 증가된 모바일 광대역 통신(Enhanced Mobile BroadBand: eMBB), 대규모 기계형 통신(massive Machine Type Communication: mMTC), 초신뢰 저지연 통신(Ultra Reliability Low Latency Communciation: URLLC) 등이 있다.

일부 실시 예에 따르면, eMBB는 기존의 LTE, LTE-A 또는 LTE-Pro가 지원하는 데이터 전송 속도보다 더욱 향상된 데이터 전송 속도를 제공하는 것을 목표로 한다. 예를 들어, 5G 통신시스템에서 eMBB는 하나의 기지국 관점에서 하향링크에서는 20Gbps 최대 전송 속도(peak data rate), 상향링크에서는 10Gbps의 최대 전송 속도를 제공할 수 있어야 한다. 동시에, 증가된 단말의 실제 체감 전송 속도(User perceived data rate)를 제공해야 한다. 이와 같은 요구 사항을 만족시키기 위해, 더욱 향상된 다중 입력 다중 출력 (Multi Input Multi Output: MIMO) 전송 기술을 포함하여 송수신 기술의 향상을 요구한다. 또한 현재의 LTE가 사용하는 2GHz 대역 대신에 3~6GHz 또는 6GHz 이상의 주파수 대역에서 20MHz 보다 넓은 주파수 대역폭을 사용함으로써 5G 통신시스템에서 요구하는 데이터 전송 속도를 만족시킬 수 있다.

동시에, 5G 통신시스템에서 사물 인터넷(Internet of Thing: IoT)와 같은 응용 서비스를 지원하기 위해 mMTC가 고려되고 있다. mMTC는 효율적으로 사물 인터넷을 제공하기 위해 셀 내에서 대규모 단말의 접속 지원, 단말의 커버리지 향상, 향상된 배터리 시간, 단말의 비용 감소 등이 요구될 수 있다. 사물 인터넷은 여러 가지 센서 및 다양한 기기에 부착되어 통신 기능을 제공하므로 셀 내에서 많은 수의 단말(예를 들어, 1,000,000 단말/km2)을 지원할 수 있어야 한다. 또한 mMTC를 지원하는 단말은 서비스의 특성상 건물의 지하와 같이 셀이 커버하지 못하는 음영지역에 위치할 가능성이 높으므로 5G 통신시스템에서 제공하는 다른 서비스 대비 더욱 넓은 커버리지를 요구할 수 있다. mMTC를 지원하는 단말은 저가의 단말로 구성되어야 하며, 단말의 배터리를 자주 교환하기 힘들기 때문에 매우 긴 배터리 생명시간(battery life time)이 요구될 수 있다.

마지막으로, URLLC의 경우, 특정한 목적(mission-critical)으로 사용되는 셀룰러 기반 무선 통신 서비스로서, 로봇(Robot) 또는 기계 장치(Machinery)에 대한 원격 제어(remote control), 산업 자동화(industrial automation), 무인 비행장치(Unmaned Aerial Vehicle), 원격 건강 제어(Remote health care), 비상 상황 알림(emergency alert) 등에 사용되는 서비스로서, 초 저지연 및 초 신뢰도를 제공하는 통신을 제공해야 한다. 예를 들어, URLLC을 지원하는 서비스는 0.5 밀리초보다 작은 무선 접속 지연시간(Air interface latency)를 만족해야 하며, 동시에 10-5 이하의 패킷 오류율(Packet Error Rate)의 요구사항을 갖는다. 따라서, URLLC을 지원하는 서비스를 위해 5G 시스템은 다른 서비스보다 작은 전송 시간 구간(Transmit Time Interval: TTI)를 제공해야 하며, 동시에 주파수 대역에서 넓은 리소스를 할당해야 하는 설계사항이 요구된다. 다만, 전술한 mMTC, URLLC, eMBB는 서로 다른 서비스 유형의 일 예일 뿐, 본 개시의 적용 대상이 되는 서비스 유형이 전술한 예에 한정되는 것은 아니다.

상기에서 전술한 5G 통신시스템에서 고려되는 서비스들은 하나의 프레임워크 (Framework) 기반으로 서로 융합되어 제공되어야 한다. 즉, 효율적인 리소스 관리 및 제어를 위해 각 서비스들이 독립적으로 운영되기 보다는 하나의 시스템으로 통합되어 제어되고 전송되는 것이 바람직하다.

또한, 이하에서 LTE, LTE-A, LTE Pro 또는 NR 시스템을 일례로서 본 개시의 실시 예를 설명하지만, 유사한 기술적 배경 또는 채널형태를 갖는 여타의 통신시스템에도 본 개시의 실시 예가 적용될 수 있다. 또한, 본 개시의 실시 예는 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로써 본 발명의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 일부 변형을 통해 다른 통신시스템에도 적용될 수 있다.

이하 5G 시스템의 프레임 구조에 대해 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 1은 LTE, LTE-A, NR 또는 이와 유사한 무선 통신 시스템의 시간-주파수영역 전송 구조를 나타낸 도면이다.

도 1은 5G 시스템에서 데이터 또는 제어채널이 전송되는 무선 자원 영역인 시간-주파수 영역의 기본 구조를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 도 1에서 가로축은 시간 영역을, 세로축은 주파수 영역을 나타낸다. 시간 및 주파수 영역에서 자원의 기본 단위는 자원 요소(Resource Element, RE, 1-01)로서 시간 축으로 1 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼(1-02) 및 주파수 축으로 1 부반송파(Subcarrier)(1-03)로 정의될 수 있다. 주파수 영역에서

(일례로 12)개의 연속된 RE들은 하나의 자원 블록(Resource Block, RB, 1-04)을 구성할 수 있다.

도 2는 5G 시스템에서 프레임, 서브프레임, 슬롯 구조를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 도 2에는 프레임(Frame, 2-00), 서브프레임(Subframe, 2-01), 슬롯(Slot, 2-02) 구조의 일 예가 도시되어 있다. 1 프레임(2-00)은 10ms로 정의될 수 있다. 1 서브프레임(2-01)은 1ms로 정의될 수 있으며, 1 프레임(2-00)은 총 10개의 서브프레임(2-01)으로 구성될 수 있다. 1 슬롯(2-02, 2-03)은 9개의 OFDM 심볼로 정의될 수 있다 (즉 1 슬롯 당 심볼 수(

)=9). 1 서브프레임(2-01)은 하나 또는 다수 개의 슬롯(2-02, 2-03)으로 구성될 수 있으며, 1 서브프레임(2-01)당 슬롯(2-02, 2-03)의 개수는 부반송파 간격에 대한 설정 값 μ(2-04, 2-05)에 따라 다를 수 있다.

도 2의 일 예에서는 부반송파 간격 설정 값으로 μ=0(2-04)인 경우와 μ=1(2-05)인 경우가 도시되어 있다. μ=0(2-04)일 경우, 1 서브프레임(2-01)은 1개의 슬롯(2-02)으로 구성될 수 있고, μ=1(2-05)일 경우, 1 서브프레임(2-01)은 2개의 슬롯(2-03)으로 구성될 수 있다. 즉 부반송파 간격에 대한 설정 값 μ에 따라 1 서브프레임 당 슬롯 수 (

)가 달라질 수 있고, 이에 따라 1 프레임 당 슬롯 수 (

)가 달라질 수 있다. 각 부반송파 간격 설정 μ에 따른

및

는 하기의 <표 1>과 같이 정의될 수 있다.

<표 1>

NR에서 한 개의 컴포넌트 캐리어(component carrier, CC) 혹은 서빙 셀(serving cell)은 최대 250개 이상의 RB로 구성될 수 있다. 따라서, 단말이 LTE와 같이 항상 전체 서빙 셀 대역폭(serving cell bandwidth)을 수신하는 경우 단말의 파워 소모가 극심할 수 있고, 이를 해결하기 위하여 기지국은 단말에게 하나 이상의 대역폭 부분(bandwidth part,BWP)을 설정하여 단말이 셀(cell) 내 수신 영역을 변경할 수 있도록 지원할 수 있다.

NR에서 기지국은 CORESET #0 (혹은 common search space, CSS)의 대역폭인 'initial BWP'를 MIB를 통하여 단말에게 설정할 수 있다. 이후 기지국은 RRC 시그날링을 통하여 단말의 초기 BWP(first BWP)를 설정하고, 향후 하향링크 제어 정보(downlink control information, DCI)를 통하여, 지시될 수 있는 적어도 하나 이상의 BWP 설정 정보들을 통지할 수 있다. 이후 기지국은 DCI를 통하여 BWP ID를 공지함으로써 단말이 어떠한 대역을 사용할지를 지시할 수 있다. 만약 단말이 특정 시간 이상 동안 현재 할당된 BWP에서 DCI를 수신하지 못할 경우 단말은, 'default BWP'로 회귀하여 DCI 수신을 시도할 수 있다.

도 3은 5G 시스템에서 QPSK 전송의 과정을 도시한 도면이다.

도 3을 참조하여 설명하면 일반적인 QPSK 전송의 경우 도 3-1과 같이 채널 코딩의 출력을 도 3-2의 변조기를 통해서 변조하고 도 3-3과 같이 전송 심볼 별로 순차적으로 constellation point의 reference를 Pi/4 만큼 순환(3-3)시킬 수 있다. 이 순환은 도 3-7과 도 3-8과 같이 사용하는 전송 point의 배열을 심볼 단위로 변경하는 방법이다. 사용하는 전송 point의 배열을 심볼 단위로 변경함으로써 전송 신호의 전력 변동폭을 줄일 수 있다. 이후 도 3-4에서 단일반송파 전송을 위한 신호가 구성되고 도 3-5에서 OFDM의 신호 영역에 신호가 배치될 수 있다. 이후 신호는 RF 송신 모듈 (3-6)을 사용하여 전송될 수 있다. 이러한 전송 방법은 3-3의 단계의 사용 유무에 따라 전송 전력의 변동폭이 차이가 있으며, 3-3 단계를 사용하는 경우 변동폭이 2dB 감소함에 따라 더 높은 송신 전력을 사용하는 것이 가능하다.

도 4는 일 실시예에 따른 데이터 채널의 전송 과정을 도시한 도면이다.

도 4를 참조하여 설명하면, 도 3의 전송 방법은 기존보다는 좋지만 여전히 커버리지 확장에 한계가 있다. 따라서, 일 실시예에 따른 신호 처리 방법은 도 3의 방법 보다 더 높은 전력을 사용할 수 있는 방법이다. 도 4-1과 같이 채널 코딩에서 출력된 신호는 MSB (Most significant bit, 4-11)와 LSB (least significant bit, 4-12)으로 분류될 수 있다. 두 개의 분류된 심볼은 도4-2와 같이 변조기에서 서로 다른 order로 전송하며, 변조기는 MSB를 더 낮은 modulation order로 LSB를 더 높은 modulation order로 전송할 수 있다. 또한, 전송 심볼의 순서데로 도 4-3과 같이 rotation을 0, pi/4, 0, pi/4의 순서로 반복함으로써 전송 신호의 전력 변동폭을 감소할 수 있다. 이후에 단일반송파 구성(4-4) 및 신호 발생은 도 3과 같다. 전술한 방법과 같이 신호를 처리하는 경우, 전송 심볼에서 중요한 심볼은 BSPK 전송을, 덜 중요한 심볼은 QPSK를 이용함에 따라 전송 전력의 변동폭이 더 낮아지는 장점이 있다. 따라서, 5G에서의 QPSK 전송 대비 커버리지가 확장되며 송신 전력을 약 5dB 증가하여 전송하는 것이 가능하다.

도 5는 제 1 실시예에 따른 신호 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 신호 처리 방법은 unequal brief path를 사용하는 LDCP 내지는 동일한 알고리즘을 사용하는 채널 코딩에 적용될 수 있다. 일반적으로 equal brief path로 구성된 채널 코딩 기법은 도 5-1과 같이 수신 심볼 (네모 박스)와 복원 심볼 (동그라미) 간에 path 구성이 동일하여 각 심볼 간의 우선 순위가 존재하지 않는다. 하지만 도 5-2와 같이 brief path가 equal하지 않게 구성되는 것이 가능한데. 이 경우에는 도 5-21과 같이 전송 심볼 중에 일부는 복원 심볼에 연결된 path가 더 많을 수 있다. 복원 심볼에 연결된 path가 더 많다는 것은 해당 심볼의 중요도가 높다는 것을 의미한다. 따라서 이를 통해 해당 심볼을 MSB로 구성하고 그렇지 않는 심볼을 LSB로 구성하여 MSB에서 낮은 modulation order를 사용하고 LSB에는 높은 modulation order를 사용하여 전송할 수 있다.

도 6은 제 2 실시예에 따른 신호 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 신호 처리 방법은 이중 채널 코딩을 사용하는 방법에 활용될 수 있다. 도 6-4와 같이 LDPC 채널 코딩을 사용하는 경우에 input으로 다른 채널 코딩 기법을 사용하는 경우, 심볼의 중요도를 나눌 수 있으며, 심볼의 중요도에 따라 서로 다른 modulation order를 설정할 수 있다. 예를 들어, Reed-Solomon 코딩의 결과와 Reed Solomon 코딩을 사용하지 않는 input을 모두 동시에 사용하는 경우 Reed-Solomon 코딩의 input으로 사용한 bit stream이 전송되는 심볼을 MSB로, 그렇지 않는 bit stream이 전송되는 심볼을 LSB 구성하면 도 6-5과 같이 수신 심볼에서 MSB가 포함된 심볼의 중요도가 더 높게 설정될 수 있으며, 중요도가 높게 설정된 심볼을 낮은 modulation order를 사용하여 전송되고, 중요도가 높게 설정되지 않은 심볼은 LSB로 판단하여 높은 modulation order로 전송될 수 있다.

도 7은 제 3 실시예에 따른 신호 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 신호 처리 방법은 linear coding을 사용하는 채널 코딩 기법과 convolutional code를 사용하여 check bit이 발생하는 코딩 기법에 적용될 수 있다. 도 7-1과 같이 linear coding의 경우에는 도 7-2와 같이 전송하는 원 신호가 출력으로 나오면서 error를 확인하기 위한 parity check bit이 도 7-3과 같이 연접하여 발생할 수 있다. 이 경우에 원 신호는 MSB로 check bit은 LSB로 분류될 수 있다. Convolutional code의 경우는 도 7-4와 같이 코딩 출력이 원 신호의 systemic bit과 check bit이 번갈아 나타나며 이 경우 원신호를 MSB에 check bit을 LSB로 분류하여, 제안하는 변조 방법이 적용될 수 있다.

도 8은 제 4 실시예에 따른 신호 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 8을 참조하여 설명하면, 도 8은 Turbo 코딩 기법과 같이 인코딩된 신호를 puncturing 하여 code rate를 변경하는 코딩 기법에 활용하는 방법이다. Turbo 코딩(8-1)를 통과한 신호는 mother code rate의 출력을 가지며 여기서 서로 다른 code rate를 만드는 방법은 도 8-2와 도 8-3과 같이 제거하는 신호의 pattern를 다르게 설정함으로써 수행될 수 있다. 일 예로 도 8-6의 경우에는 출력된 12개의 심볼 중에서 6개의 심볼을 제거하였으며 도 8-7의 경우에는 출력된 12개의 심볼 중에서 2개의 심볼을 제거하였기 때문에 같은 채널 코딩 (8-1) 후에도 code rate이 다르게 결정될 수 있다. 여기서 도 8-6과 8-7의 중복된 심볼은 MSB, 도 8-7에서 중복되지 않는 부분은 LSB로 분류되고 MSB에는 더 높은 modulation order와 LSB는 더 낮은 modulation order를 적용될 수 있다. 이러한 경우, MSB와 LSB가 순차적으로 번갈아서 발생하도록 신호가 구성될 수 있다.

도 9는 제 5 실시예에 따른 신호 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 9를 참조하여 설명하면, 도 9는 Polar 코딩 기법과 같이 인코딩된 신호의 출력을 중요도가 높은 bit 그룹(9-2)과 중요도가 낮은 bit 그룹(9-3)으로 분류하고 이를 9-4의 인터리버를 통해서 interlaced된 형태로 배열(9-5)할 수 있다. 중요도가 높은 bit 그룹(9-2)과 중요도가 낮은 bit 그룹(9-3)이 interlaced된 형태로 배열된 후에는 MSB와 LSB가 순차적로 번갈아 나타날 수 있으며, 일 실시예에 따른 변조 기법을 통해 MSB에서 낮은 modulation order를 LSB에는 높은 modulation order를 사용하여 전송을 수행할 수 있다.

본 개시의 효과로는 기존보다 더 낮은 신호 대 잡음비를 통해서 신호 복원이 가능하다는 점이다. 또한, 신호의 전력 변동폭이 작아져 더 높은 효율로 증폭기를 사용할 수 있어서 커버리지를 개선할 수 있다. 본 개시는 상기 기술한 두 가지 이득을 이용하여 기존 보다 더 넓은 커버리지를 제공할 수 있다.

또한, 본 개시에 따른 채널 코딩과 변조 기법 및 그 시스템은 밀리미터 대역에서 사용하는 5G 통신 시스템에서 기존보다 넓은 커버리지를 지원할 수 있다. 이에 따라, 본 개시는 밀리미터 대역과 같이 커버리지가 제한적인 셀에 적용될 수 있다. 또한, 본 개시는 무선 통신 시스템에서 송신 전력 효율을 증가시킬 수도 있다.

도 10는 본 개시의 일 실시 예에 따른 송신기의 동작을 나타낸 순서도이다.

도 10를 참조하면, 단계 10-1에서 송신기는 본 개시가 제안하는 전송 방법의 사용 우무 및 구성에 대한 제어 정보를 전송하거나 수신기로부터 해당 정보를 수신할 수 있다. 이후 단계 10-2에서 제언하는 방법을 통하여 데이터 채널을 구성할 수 있다. 필요한 경우, 제안하는 방법에 관한 정보를 포함하는 제어 채널을 구성하고 전송할 수 있다. 이후 단계 10-4에서 송신기를 제안하는 기법을 사용하여 신호를 전송할 수 있다.

도 11은 본 개시의 일 실시 예에 따른 수신기의 동작을 나타낸 순서도이다.

도 11을 참조하면, 단계 11-1에서 수신기는 송신기에 제안하는 전송 방법의 사용 유무 내지는 이에 해당하는 제어 정보를 전송하거나 수신할 수 있다. 또한, 수신기는 필요시 제안하는 방법의 적용 유무 내지는 관련 제어 채널을 수신할 수 있다. 수신된 제어 정보를 기반으로 수신기는 단계 11-3에서 데이터 채널을 수신하고 복원할 수 있다.

상술된 실시예들을 수행하기 위해 단말과 기지국의 송수신부, 메모리, 및 프로세서가 각각 도 12 및 도 13에 도시되어 있다.

도 12은 본 개시의 일 실시 예에 따른 송신기의 구조를 도시하는 블록도이다.

도 12을 참조하면, 송신기는 채널 인코딩부(12-1), 변조부(12-2), 신호 발생부(12-3) 및 메모리/제어부(12-4)를 포함할 수 있다. 다만, 송신기의 구성 요소가 전술한 예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 단말은 전술한 구성 요소보다 더 많은 구성 요소를 포함하거나 더 적은 구성 요소를 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 채널 인코딩부(12-1), 변조부(12-2), 신호 발생부(12-3) 및 메모리/제어(12-4)가 하나의 칩(Chip) 형태로 구현될 수도 있다.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 채널 인코딩부(12-1)는 전송 신호의 bit stream을 인코딩하여 채널 코딩 출력을 발생하는 장치이다. 상술된 신호는 제어 정보와, 데이터를 포함할 수 있다. 이후 채널 코딩의 출력에서 MSB, LSB를 분유하여 변조기(12-2)를 통해 서로 다른 변조 기법을 사용하여 변조하고 이를 신호 발생기 (12-3)를 통해 원하는 주파수 대역의 신호로 변환하고 송신되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF 송신기를 통해 전송할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 메모리/제어부(12-4)는 단말의 동작에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 메모리(12-4)는 송신기가 전송하는 신호에 포함된 제어 정보 또는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(12-4)는 롬(ROM), 램(RAM), 하드디스크, CD-ROM 및 DVD 등과 같은 저장 매체 또는 저장 매체들의 조합으로 구성될 수 있다. 또한, 메모리(12-4)는 복수 개의 메모리로 구성될 수도 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 메모리(12-4)는 커버리지를 확장하는 채널 코딩과 변조 제어하고 송신하기 위한 프로그램을 저장할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 제어부(12-4)는 상술된 본 개시의 실시예들에 따라 송신기의 동작할 수 있는 일련의 과정을 제어할 수 있다.

도 13 본 개시의 일 실시 예에 따른 수신기의 구조를 도시하는 블록도이다.

도 13를 참조하면, 기지국은 신호 수신부(13-1), 복조부(13-2), 채널 디코딩부(13-3) 및 메모리/제어부(13-4)를 포함할 수 있다. 다만, 단말의 구성 요소가 전술한 예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 단말은 전술한 구성 요소보다 더 많은 구성 요소를 포함하거나 더 적은 구성 요소를 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 신호 수신부 (13-1), 복조부(13-2), 채널 디코딩부(13-3) 및 메모리/제어부(13-4)가 하나의 칩(Chip) 형태로 구현될 수도 있다.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 신호 수신부(13-1)는 송신기의 신호를 수신할 수 있다. 상술된 신호는 제어 정보와, 데이터를 포함할 수 있다. 이를 위해, 신호 수신기(13-1)는 수신되는 신호의 주파수를 하강 변환 및 증폭하는 RF 수신기 등으로 구성될 수 있다. 또한, 신호 수신부(13-1)는 무선 채널을 통해 신호를 수신하여 복조부(13-2)로 신호를 전송하여 신호를 복조하고 채널 디코딩부(13-3)로 하여금 원래의 신호를 메모리/제어부(13-4)의 지시로 복원할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 메모리/제어부(13-4)는 수신기의 동작에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 메모리/제어부(13-4)는 송신기가 전송한 신호에 포함된 제어 정보 또는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리/제어부(13-4)는 롬(ROM), 램(RAM), 하드디스크, CD-ROM 및 DVD 등과 같은 저장 매체 또는 저장 매체들의 조합으로 구성될 수 있다. 또한, 메모리/제어부(13-4)는 복수 개의 메모리로 구성될 수도 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 메모리/제어부(13-4)는 낮은 신호 대 잡음비의 제어 신호 및 데이터 신호를 복원 및 이를 위한 프로그램을 저장할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(13-4)는 상술된 본 개시의 실시예에 따라 기지국이 동작할 수 있도록 일련의 과정을 제어할 수 있다.

본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시예들에 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 매체 또는 컴퓨터 프로그램 제품이 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 또는 컴퓨터 프로그램 제품에 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 실시예들에 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(ROM: Read Only Memory), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(CD-ROM: Compact Disc-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVDs: Digital Versatile Discs) 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 복수 개 포함될 수도 있다.

또한, 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(Local Area Network), WLAN(Wide LAN), 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 실시예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크 상의 별도의 저장 장치가 본 개시의 실시예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.

상술한 본 개시의 구체적인 실시예들에서, 본 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시예에 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 명세서와 도면에 개시된 본 개시의 실시예들은 본 개시의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 개시의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 개시의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 개시의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 개시의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 또한 상기 각각의 실시예는 필요에 따라 서로 조합되어 운용할 수 있다. 예를 들면, 본 개시의 일 실시예와 다른 일 실시예의 일부분들이 서로 조합되어 기지국과 단말이 운용될 수 있다. 또한, 본 개시의 실시예들은 다른 통신 시스템에서도 적용 가능하며, 실시예의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들 또한 실시 가능할 것이다. 예를 들면, 실시예들은 LTE 시스템, 5G 또는 NR 시스템 등에도 적용될 수 있다.

Claims

무선통신시스템에서 단말이 신호를 처리하는 방법에 있어서,
채널 코딩이 수행된 신호를 MSB (Most significant bit)와 LSB (least significant bit)로 식별하는 단계;
상기 MSB 심볼에 제 1 모듈레이션 기법 및 상기 LSB 심볼에 상기 제 1 모듈레이션 기법과 다른 제 2 모듈레이션 기법을 적용하는 단계; 및
상기 제 1 모듈레이션 기법이 적용된 MSB 심볼 및 상기 제 2 모듈레이션 기법이 적용된 LSB 심볼을 기초로 획득된 신호를 전송하는 단계를 포함하는, 방법.