WO2010018987A2 - 다중 반송파 시스템에서 데이터 전송 방법 및 전송기 - Google Patents

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    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the present invention relates to wireless communications, and more particularly, to an apparatus and method for supporting multiple carriers.
  • Wireless communication systems are widely deployed to provide various kinds of communication services such as voice and data.
  • a wireless communication system is a multiple access system capable of supporting communication with multiple users by sharing available system resources (bandwidth, transmission power, etc.).
  • multiple access systems include code division multiple access (CDMA) systems, frequency division multiple access (FDMA) systems, time division multiple access (TDMA) systems, orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) systems, and single carrier frequency (SC-FDMA). division multiple access) system.
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier frequency division multiple access
  • SC-FDMA has almost the same complexity as OFDMA, but has a lower peak-to-average power ratio (PAPR) due to the single carrier property. Since low PAPR is beneficial to the UE in terms of transmission power efficiency, SC-FDMA is a 3rd Generation Partnership Project (3GPP) TS 36.211 V8.2.0 (2008-03) "Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E- UTRA); physical channels and modulation (Release 8) ", is adopted for uplink transmission in 3GPP long term evolution (LTE).
  • 3GPP 3rd Generation Partnership Project
  • Wireless communication systems generally use one bandwidth for data transmission.
  • the second generation wireless communication system uses a bandwidth of 200KHz ⁇ 1.25MHz
  • the third generation wireless communication system uses a bandwidth of 5MHz ⁇ 10MHz.
  • next-generation wireless systems continue to expand their bandwidth to 20 MHz or more.
  • a multi-carrier system has emerged that defines a carrier having one bandwidth and a center frequency and enables data transmission and / or reception over a wide range of carriers over a plurality of carriers.
  • both narrow and wide bandwidths are supported simultaneously. For example, if one carrier corresponds to a bandwidth of 5 MHz, four carriers are used to support a maximum bandwidth of 20 MHz.
  • SC-FDMA the efficiency of a power amplifier due to low PAPR can be improved.
  • it is not disclosed how to configure SC-FDMA in a multi-carrier system can maintain a low PAPR.
  • the present invention provides a transmitter and method for supporting SC-FDMA in a multi-carrier system.
  • the present invention also provides a transmitter and method having a low PAPR in a multi-carrier system.
  • a transmitter in a multi-carrier system, includes a plurality of transmit antennas, a processor for processing user data, and a single carrier frequency division multiple access (SC-FDMA) that receives the user data and is transmitted through the plurality of transmit antennas.
  • SC-FDMA signal generator for generating symbols.
  • the SC-FDMA signal generator may independently perform inverse fast fourier transform (IFFT) on each of the plurality of transmit antennas, and each of the plurality of transmit antennas may be associated with each of a plurality of carriers.
  • IFFT inverse fast fourier transform
  • the SC-FDMA signal generator is configured to perform at least one DFT unit for performing Discrete Fourier Transform (DFT) on the user data to generate DFT spread symbols, and perform an IFFT on the DFT spread symbols to perform the SC- It may include a plurality of IFFT unit for generating FDMA symbols, each disposed in the plurality of transmit antennas.
  • the SC-FDMA signal generator may further include a subcarrier mapper disposed between the DFT unit and the plurality of IFFT units.
  • a data transmission method in a multi-carrier system is to spread the user data by the Discrete Fourier Transform (DFT) to generate DFT spread symbols, to generate a control sequence corresponding to the control data from the base sequence, and to the Discrete DFT (discrete) Fourier Transform) Performs a first inverse fast Fourier transform (IFFT) on the spread symbols to transmit through a first transmit antenna, and performs a second IFFT independently of the first IFFT on the control sequence to perform a second Transmitting via a transmit antenna.
  • DFT Discrete Fourier Transform
  • IFFT inverse fast Fourier transform
  • 1 shows a wireless communication system.
  • FIG. 2 shows a structure of a radio frame in 3GPP LTE.
  • 3 is an exemplary diagram showing a resource grid for one uplink slot in 3GPP LTE.
  • 5 is an exemplary diagram illustrating a multi-carrier.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of a SC-FDMA signal generator according to the prior art.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a transmitter supporting SC-FDMA according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating an SC-FDMA signal generator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating an SC-FDMA signal generator according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating an SC-FDMA signal generator according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a block diagram illustrating an SC-FDMA signal generator according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating an SC-FDMA signal generator according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a block diagram illustrating an SC-FDMA signal generator according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a block diagram illustrating an SC-FDMA signal generator according to another embodiment of the present invention.
  • 15 is a block diagram illustrating an SC-FDMA signal generator according to another embodiment of the present invention.
  • 16 is a block diagram illustrating an SC-FDMA signal generator according to another embodiment of the present invention.
  • 17 is a block diagram illustrating a receiver according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a block diagram illustrating an SC-FDMA signal generator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a block diagram illustrating an SC-FDMA signal generator according to another embodiment of the present invention.
  • 21 shows an example of a PUSCH transmission.
  • 22 shows an example of PUCCH and PUSCH transmission.
  • FIG. 23 shows another example of a PUCCH and a PUSCH transmission.
  • FIG. 24 shows another example of a PUCCH and a PUSCH transmission.
  • the wireless communication system 10 includes at least one base station (BS) 11. Each base station 11 provides a communication service for a particular geographic area (generally called a cell) 15a, 15b, 15c. The cell can in turn be divided into a number of regions (called sectors).
  • the user equipment (UE) 12 may be fixed or mobile, and may include a mobile station (MS), a user terminal (UT), a subscriber station (SS), a wireless device, a personal digital assistant (PDA), It may be called other terms such as a wireless modem and a handheld device.
  • MS mobile station
  • UT user terminal
  • SS subscriber station
  • PDA personal digital assistant
  • the base station 11 generally refers to a fixed station communicating with the terminal 12, and may be referred to as other terms such as an evolved-NodeB (eNB), a base transceiver system (BTS), an access point, and the like. have.
  • eNB evolved-NodeB
  • BTS base transceiver system
  • uplink means communication from the terminal to the base station.
  • a transmitter may be part of a base station, and a receiver may be part of a terminal.
  • uplink a transmitter may be part of a terminal, and a receiver may be part of a base station.
  • a radio frame consists of 10 subframes, and one subframe consists of two slots. Slots in a radio frame are numbered from 0 to 19 slots.
  • the time taken for one subframe to be transmitted is called a transmission time interval (TTI).
  • TTI may be referred to as a scheduling unit for data transmission.
  • one radio frame may have a length of 10 ms
  • one subframe may have a length of 1 ms
  • one slot may have a length of 0.5 ms.
  • the structure of the radio frame is merely an example, and the number of subframes included in the radio frame or the number of slots included in the subframe may be variously changed.
  • the uplink slot includes a plurality of orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) symbols in the time domain and N UL resource blocks (RBs) in the frequency domain.
  • the OFDM symbol is for representing one symbol period.
  • the OFDM symbol may be a multiple access scheme such as OFDMA, SC-FDMA, clustered SC-FDMA, or N ⁇ SC-FDMA, and may be referred to as an SC-FDMA symbol, an OFDMA symbol, or a symbol interval according to a system.
  • the resource block includes a plurality of subcarriers in the frequency domain.
  • the number NUL of resource blocks included in an uplink slot depends on an uplink transmission bandwidth set in a cell.
  • Each element on the resource grid is called a resource element.
  • Resource elements on the resource grid may be identified by an index pair (k, l) in the slot.
  • an exemplary resource block includes 7 ⁇ 12 resource elements including 7 OFDM symbols in the time domain and 12 subcarriers in the frequency domain, but the number of subcarriers and the OFDM symbols in the resource block is equal to this. It is not limited. The number of OFDM symbols or the number of subcarriers included in the resource block may be variously changed.
  • the resource block means a general frequency resource. In other words, if the resource blocks are different, the frequency resources are different.
  • the number of OFDM symbols may change depending on the length of a cyclic prefix (CP). For example, the number of OFDM symbols is 7 for a normal CP and the number of OFDM symbols is 6 for an extended CP.
  • CP cyclic prefix
  • the subframe 4 shows a structure of an uplink subframe in 3GPP LTE.
  • the subframe includes a plurality of SC-FDMA symbols (or OFDM symbols) in the time domain and a plurality of subcarriers in the frequency domain.
  • the subframe includes two consecutive slots in the time domain.
  • the uplink subframe may be divided into a region in which a physical uplink control channel (PUCCH) carrying uplink control information is allocated in a frequency domain and a data region in which a physical uplink shared channel (PUSCH) carrying user data is allocated.
  • PUCCH for one UE is allocated as an RB pair in a subframe, and RBs belonging to the RB pair occupy different subcarriers in each of two slots. This is said that the RB pair allocated to the PUCCH is frequency hopping at the slot boundary.
  • Spectrum aggregation (or bandwidth aggregation, also called carrier aggregation) is to support a plurality of carriers.
  • Carrier is defined as bandwidth and center frequency.
  • Spectral aggregation is introduced to support increased throughput, to prevent cost increases due to the introduction of wideband radio frequency (RF) devices, and to ensure compatibility with existing systems. For example, if four carriers are allocated as granularity in a carrier unit having a 5 MHz bandwidth, a maximum bandwidth of 20 MHz may be supported.
  • RF radio frequency
  • Spectral aggregation can be divided into contiguous spectral aggregation between continuous carriers in the frequency domain and non-contiguous spectral aggregation between discontinuous carriers.
  • the number of carriers aggregated between the downlink and the uplink may be set differently. The case where the number of downlink carriers and the number of uplink carriers are the same is called symmetric aggregation, and when the number is different, it is called asymmetric aggregation.
  • the size (ie bandwidth) of the multiple carriers may be different. For example, assuming that five carriers are used for the configuration of the 70 MHz band, 5 MHz carrier (carrier # 0) + 20 MHz carrier (carrier # 1) + 20 MHz carrier (carrier # 2) + 20 MHz carrier (carrier # 3) It may be configured as a + 5MHz carrier (carrier # 4).
  • a multiple carrier system refers to a system supporting multiple carriers based on spectral aggregation.
  • Adjacent spectral and / or non-adjacent spectral aggregation may be used in a multi-carrier system, and either symmetric or asymmetric aggregation may be used.
  • the mth carrier of the M carriers has a bandwidth of N IFFT, m ⁇ ⁇ f m .
  • N IFFT, m indicates the IFFT size of the m-th carrier, ⁇ f m indicates the subcarrier spacing of the m-th carrier.
  • the IFFT size and the subcarrier spacing may be different for different carriers or may be the same.
  • the m-th carrier has a center frequency (f c, m) of the center (center frequency), the center frequency of each carrier may be arranged at regular intervals or irregular intervals.
  • SC-FDMA Single-carrier frequency division multiple access
  • DFT discrete Fourier transform
  • IFFT inverse fast Fourier transform
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of a SC-FDMA signal generator according to the prior art.
  • the DFT size and the IFFT size are increased by the size of the extended bandwidth.
  • the DFT unit 310 performs a DFT having a size corresponding to the entire bandwidth, and the subcarrier mapping unit 320 maps the frequency domain signal on which the DFT is performed to each subcarrier.
  • the time domain signal generated by the IFFT unit 330 is transmitted for each carrier.
  • the SC-FDMA signal generator 300 although the PAPR can be reduced according to the subcarrier mapping method, the DFT size and the IFFT size are too large, which greatly increases the complexity of the transmitter.
  • a subband refers to a resource allocation unit allocated to each user, and one or more subbands may correspond to one carrier.
  • the transmitter 400 includes a processor 410, an SC-FDMA signal generator 430, and a CP inserter 450.
  • the processor 410 processes the input information bits to generate data symbols.
  • the processor 410 performs channel coding and mapping according to modulation schemes such as binary phase shift keying (BPSK), quadrature phase shift keying (QPSK), and quadrature amplitude modulation (m-QAM), thereby complex data symbol values. Create them.
  • the data processor 410 may include a channel encoder (not shown) for performing channel coding and a mapper (not shown) for performing mapping, and may include a plurality of channel encoders and a plurality of mappers.
  • the processor 410 may generate a control sequence corresponding to the control signal and / or the reference signal based on the base sequence.
  • the basic sequence may be a constant amplitude zero auto-correlation (CAZAC) sequence or a pseudo-random (PN) sequence having good PAPR characteristics.
  • the control sequence may be obtained in various ways, such as multiplying, transforming, cutting, and cyclic shift of the base sequence according to the control data, which will be described later.
  • the SC-FDMA signal generator 430 spreads user data into a discrete fourier transform (DFT), maps it to a subcarrier, and performs an inverse fast fourier transform (IFFT) to generate a time domain signal (called an SC-FDMA symbol). .
  • the SC-FDMA signal generator 430 may perform IFFT after subcarrier mapping without DFT spreading for the control sequence. This is because if the control sequence has a good PAPR characteristic, it can be regarded as a DFT spreading sequence and there is no need to perform DFT spreading again.
  • the SC-FDMA signal generator 430 may perform an independent IFFT for each transmit antenna, and a detailed structure thereof will be described later.
  • DFT spread frequency domain symbols may be mapped in subband units.
  • the subbands may be continuous or discontinuous.
  • the CP inserter 450 inserts a cyclic prefix (CP) into the SC-FDMA symbols, and the SC-FDMA symbols with the CP are inserted through Nt transmit antennas 490-1, ..., 490-Nt. Is sent.
  • CP cyclic prefix
  • the SC-FDMA signal generator 430 supports multiple carriers. When there are a plurality of carriers in the system bandwidth, there may be several cases as follows depending on the number M of carriers and the number Nt of transmission antennas.
  • the carrier and the transmission antenna may be mapped 1: 1.
  • a plurality of carriers may be mapped to one transmit antenna according to the channel state of the carrier or the transmit antenna.
  • At least one transmit antenna may be mapped to multiple carriers. For example, assume that K (K ⁇ M) carriers are mapped to one transmit antenna. Even if PAPR increases due to K carriers, a transmission antenna is determined according to a specific criterion, and data for K carriers is transmitted through the determined transmission antenna. The remaining transmit antenna transmits data for other carriers. Specific criteria may use Signal-to-Interfernce Plus Noise Ratio (SINR). For example, K carriers may be mapped to a transmit antenna having the highest SINR, and remaining carriers may be mapped to another transmit antenna.
  • SINR Signal-to-Interfernce Plus Noise Ratio
  • the transmission antennas to which each carrier is mapped may be selected.
  • transmit antennas may be mapped to different carriers.
  • subcarrier mapper for subcarrier mapping is omitted between the DFT and the IFFT, but after the DFT spreading, subcarrier mapping in various ways may be performed before the IFFT is performed.
  • the SC-FDMA signal generator 500 includes a first DFT unit 510a, a second DFT unit 510b, a third DFT unit 510c, a first IFFT unit 530a, a second IFFT unit 530b, and a first 3 includes IFFT unit 530c.
  • SC-FDMA symbols for the first transmit antenna are generated through the first DFT unit 510a and the first IFFT unit 530a and transmitted on the first carrier.
  • SC-FDMA symbols for the second transmit antenna are generated via the second DFT unit 510b and the second IFFT unit 530b and transmitted on the second carrier.
  • SC-FDMA symbols for the third transmit antenna are generated via the third DFT unit 510c and the third IFFT unit 530c and are transmitted on the third carrier.
  • the subcarrier mapping between the DFT and the IFFT is performed in a continuous or discontinuous subband unit, but the technical spirit of the present invention is not limited to the subcarrier mapping scheme.
  • the SC-FDMA signal generator 600 includes a first DFT unit 610a, a second DFT unit 610b, a third DFT unit 610c, a first IFFT unit 630a, a second IFFT unit 630b, and a first 3 includes an IFFT unit 630c.
  • the symbols spread by the first DFT unit 610a are transmitted on the first carrier through the first transmission antenna via the first IFFT unit 630a.
  • the symbols spread by the second DFT unit 610b are transmitted on the second carrier through the first transmission antenna via the second IFFT unit 630b.
  • the symbols spread by the third DFT unit 610c are transmitted on the third carrier through the second transmission antenna via the third IFFT unit 630c.
  • the SC-FDMA signal generator 700 includes a first DFT unit 710a, a second DFT unit 710b, a third DFT unit 710c, a first IFFT unit 730a, and a second IFFT unit 730b. do.
  • the number of IFFT units 730a and 730b is the same as the number of transmit antennas, but the number of DFT units 710a, 710b and 710c is larger than the number of transmit antennas.
  • the symbols spread by the first DFT unit 710a and the second DFT unit 710b are transmitted on the first carrier through the first transmission antenna via the first IFFT unit 730a.
  • the symbols spread by the third DFT unit 710c are transmitted on the second carrier through the second transmission antenna via the second IFFT unit 730b.
  • FIG. 11 is a block diagram illustrating an SC-FDMA signal generator according to another embodiment of the present invention.
  • the total system bandwidth is divided into three carriers, and the transmitter is said to include two transmit antennas.
  • the first transmit antenna uses two carriers, and the second transmit antenna uses the other carrier.
  • IFFT is performed independently for each transmit antenna. In the control sequence, only IFFT is performed independently and may be transmitted through each transmit antenna.
  • the SC-FDMA signal generator 800 includes a first DFT unit 810a, a second DFT unit 810b, a first IFFT unit 830a, a second IFFT unit 830b, and a third IFFT unit 830c. do.
  • the number of IFFT units 830a, 830b, and 803c is larger than that of the DFT units 810a and 810b.
  • the user data spread by the first DFT unit 810a is transmitted on the first carrier and the second carrier through the first transmission antenna via the first IFFT unit 830a and the second IFFT unit 830b.
  • some of the symbols generated by the first DFT unit 810a (which are referred to as DFT spread symbols) may be input to the first IFFT unit 830a and the other may be input to the second IFFT unit 830b.
  • symbols spread by the first DFT unit 810a may be equally input to the first IFFT unit 830a and the second IFFT unit 830b, respectively.
  • the symbols spread by the second DFT unit 810b are transmitted on the second carrier through the second transmission antenna via the third IFFT unit 830c.
  • the SC-FDMA signal generator 900 includes a first DFT unit 910a, a second DFT unit 910b, a first IFFT unit 930a, and a second IFFT unit 930b.
  • the SC-FDMA signal generator 900 performs discontinuous mapping in subcarrier mapping from DFT to IFFT.
  • the symbols spread by the first DFT unit 910a are mapped to the first IFFT unit 930a, they are discontinuously mapped. Discontinuous mapping may be performed in subband units. For example, when there are three subbands, the first subband and the second subband are mapped to the first carrier, and the third subband is mapped to the second carrier. SC-FDMA symbols that have passed through the first IFFT unit 930a are transmitted on the first carrier through the first transmit antenna. The symbols spread by the second DFT unit 910b are transmitted on the second carrier through the second transmission antenna via the second IFFT unit 930b after continuous subcarrier mapping is performed.
  • the SC-FDMA signal generator 1000 includes a first DFT unit 1010a, a second DFT unit 1010b, a third DFT unit 1010c, first IFFT units 1030aa and 1030ab for a first carrier, and a second Second IFFT units 1030ba and 1030bb for a carrier, and third IFFT units 1030ca and 1030cb for a third carrier.
  • the symbols spread by the first DFT unit 1010a are divided into two subbands and input to the first IFFT units 1030aa and 1030ab, respectively.
  • only IFFT is performed independently and may be transmitted through each transmit antenna.
  • SC-FDMA symbols output from the first IFFT 1030aa are transmitted on a first carrier through a first transmit antenna
  • SC-FDMA symbols output from the first IFFT 1030ab are first transmitted through a second transmit antenna. Transmitted on a carrier wave.
  • the symbols spread by the second DFT unit 1010b are divided into two subbands and input to the second IFFT units 1030ba and 1030bb, respectively.
  • SC-FDMA symbols output from the second IFFT 1030ba are transmitted on the second carrier through the first transmit antenna, and SC-FDMA symbols output from the second IFFT 1030bb are transmitted through the second transmit antenna. Transmitted on a carrier wave.
  • the symbols spread by the third DFT unit 1010c are divided into two clusters and input to the third IFFT units 1030ca and 1030cb, respectively.
  • SC-FDMA symbols output from the third IFFT 1030ca are transmitted on the third carrier through the first transmit antenna, and SC-FDMA symbols output from the third IFFT 1030cb are transmitted through the second transmit antenna. Transmitted on a carrier wave.
  • signals mapped to three subbands are transmitted through a first transmit antenna, and signals mapped to the remaining three subbands are transmitted through a second transmit antenna.
  • the degree of freedom of subcarrier mapping can be greatly increased without significantly increasing the PAPR of the transmitter.
  • the SC-FDMA signal generator 1100 includes a first DFT unit 1110a, a second DFT unit 1110b, a first IFFT unit 1130a, and a second IFFT unit 1130b.
  • the symbols spread by the first DFT unit 1110a are transmitted on a carrier wave through the first transmission antenna via the first IFFT unit 1130a.
  • the symbols spread by the second DFT unit 1110b are transmitted on the carrier wave through the second transmission antenna via the second IFFT unit 1130b.
  • only IFFT is performed independently and may be transmitted through each transmit antenna.
  • Subbands allocated to each of the DFT units 1110a and 1110b may be mapped to the same subcarrier.
  • the symbols spread by the first DFT unit 1110a are mapped from the subcarrier # 1 in the first IFFT unit 1130a.
  • the symbols spread by the second DFT unit 1110b are mapped to the second.
  • the subcarrier # 1 is mapped.
  • the SC-FDMA signal generator 1200 includes a first DFT unit 1210a, a second DFT unit 1210b, a first IFFT unit 1230a, and a second IFFT unit 1230b.
  • subbands allocated to each of the DFT units 1210a and 1210b may be mapped to different subcarriers.
  • the symbols spread by the first DFT unit 1210a are mapped from the subcarrier # 1 in the first IFFT unit 1230a
  • the symbols spread by the second DFT unit 1210b are mapped to the first DFT unit.
  • the second IFFT unit 1230b is mapped from the subcarrier #L so as not to overlap with the subband allocated to 1210a.
  • the SC-FDMA signal generator 1300 includes a first DFT unit 1310a, a second DFT unit 1310b, a first IFFT unit 1330a, and a second IFFT unit 1330b.
  • some of the subbands allocated to each of the DFT units 1310a and 1310b may overlap each other, and some may be mapped to different subcarriers.
  • the symbols spread by the first DFT unit 1310a are mapped from subcarrier # 1 in the first IFFT unit 1330a, and some of the symbols spread by the second DFT unit 1310b are second.
  • the subcarrier # 1 is mapped, and some are mapped from the subcarrier #L in the second IFFT unit 1330b so as not to overlap with the cluster allocated to the first DFT unit 1310a.
  • the receiver 1400 includes a CP remover 1410, a channel estimator 1420, an SC-FDMA demodulator 1430, and a processor 1440.
  • the received signal received through the receive antenna 1490 is CP removed by the CP remover 1410.
  • the channel estimator 1420 estimates a channel from the received signal.
  • the channel estimator 1420 may estimate the channels of each subband set independently.
  • the transmitter and the receiver may independently exchange signaling for distinguishing a subband set for performing channel estimation or use a predetermined subband set.
  • the SC-FDMA demodulator 1430 performs FFT and IDFT to demodulate the received signal on which SC-FDMA modulation has been performed.
  • the processor 1440 restores original data by performing demapping and channel decoding on the demodulated signal using the estimated channel.
  • the channel estimator 1420 performs channel estimation on the time domain signal at the front end of the SC-FDMA demodulator 1430, but this is only an example.
  • the channel estimator 1420 may be arranged after SC-FDMA demodulator 1430 or during SC-FDMA demodulation to perform channel estimation in the frequency domain.
  • the SC-FDMA signal generator 1600 includes a first DFT unit 1610a, a second DFT unit 1610b, a first IFFT unit 1630a, a second IFFT unit 1630b, and a third IFFT unit 1630c. do.
  • SC-FDMA symbols for the first transmit antenna are generated by the control sequence via the first IFFT unit 1630a and transmitted on the first carrier.
  • SC-FDMA symbols for the second transmit antenna are data symbols are generated via the first DFT unit 1610a and the second IFFT unit 1630b and transmitted on the second carrier.
  • SC-FDMA symbols for the third transmit antenna are generated through the second DFT unit 1610b and the third IFFT unit 1630c, and transmitted on the third carrier.
  • Control sequence is generated based on a sequence having good PAPR characteristics and carries control data.
  • Control data includes a channel quality indicator (CQI), a hybrid automatic repeat request (HARQ) ACK / NACK, a rank indicator (RI), a precoding matrix indicator (PMI), and the like.
  • CQI channel quality indicator
  • HARQ hybrid automatic repeat request
  • RI rank indicator
  • PMI precoding matrix indicator
  • control sequence is called a control sequence in that it carries control data, but the technical idea of the present invention is not limited to the control sequence.
  • the spirit of the present invention will be readily applicable to other signals generated based on the basic sequence, for example, a synchronization signal and a reference signal.
  • the control sequence is generated to correspond to the control data from the base sequence.
  • An example of the basic sequence may be represented as ru, v (n). Where u ⁇ ⁇ 0,1, ..., 29 ⁇ is a sequence group number, v is a base sequence number in the group, and n is an element index, 0 ⁇ n ⁇ M -1, M is the length of the base sequence.
  • the length M of the basic sequence may be equal to the number of subcarriers included in one demodulation reference signal symbol in a subframe. For example, if one resource block includes 12 subcarriers and three resource blocks are allocated for data transmission, the length M of the base sequence is 36.
  • the basic sequence ru, v (n) can be expressed as the following equation.
  • b (n) can be defined as shown in the following table.
  • b (n) can be defined as shown in the following table.
  • the base sequence r u, v (n) may vary depending on the sequence group number u and the base sequence number v.
  • the sequence group number u and the base sequence number v in the group may each change semi-statically or slot by slot.
  • group hopping When the sequence group number u changes from slot to slot is called group hopping, and the basic sequence number v in the group changes from slot to slot is called sequence hopping.
  • Each of group hopping and sequence hopping may be set by a higher layer of a physical layer.
  • the upper layer may be RRC (Radio Resource Control) which plays a role of controlling radio resources between the terminal and the network.
  • RRC Radio Resource Control
  • the control sequence may use a cyclically shifted sequence from the base sequence.
  • the control sequence is generated by cyclically shifting the base sequence by a specific cyclic shift amount corresponding to the control data.
  • a cyclically shifted sequence r u, v (n, Ics) may be generated by performing a cyclic shift from the basic sequence r u, v (n) as shown in the following equation.
  • 2 ⁇ Ics / 12 is a CS (cyclic shift) amount
  • Ics is a CS index indicating a CS amount (0 ⁇ Ics ⁇ 12, and Ics is an integer).
  • each IFFT or transmission antenna may be easily applied to a multi-carrier system by corresponding to each carrier.
  • the SC-FDMA signal generator 1700 includes a first DFT unit 1710a, a second DFT unit 1710b, IFFT units 1730aa and 1730ab for the first carrier, and an IFFT unit 1730b for the second carrier. do. SC-FDMA symbols for the first transmit antenna are generated by the control sequence via the IFFT unit 1730aa and transmitted on the first carrier.
  • the data symbols spread by the first DFT unit 1710a are IFFTed by the IFFT unit 1730ab and transmitted on the first carrier through the second transmission antenna.
  • the same subband may be allocated to the control sequence and the data symbols transmitted on the first carrier or different subbands may be allocated.
  • the data symbols spread by the second DFT unit 1710b are input to the IFFT unit 1730b.
  • SC-FDMA symbols output from the IFFT unit 1730b are transmitted on the second carrier through the third transmit antenna.
  • control sequences and data symbols are independently IFFT and are transmitted through different transmit antennas.
  • PUCCH Physical channels
  • PUSCH Physical channels
  • the existing 3GPP LTE does not consider the multi-carrier at all, and prohibits simultaneous transmission of PUSCH and PUCCH in order to maintain a single carrier characteristic. Therefore, an example in which the above-described embodiment is applied to transmission of a PUCCH and a PUSCH in a multi-carrier system will be described.
  • the first PUCCH 1801 is transmitted on the first carrier through the first antenna
  • the second PUCCH 1802 is transmitted on the second carrier through the second antenna.
  • the first PUCCH 1801 and the second PUCCH 1802 indicate that they are allocated to the same time / frequency domain, but may be allocated to different time / frequency domains.
  • the plurality of PUCCHs are transmitted on different carriers through different antennas.
  • the plurality of PUCCHs are transmitted through different subframes.
  • transmission of different subframes means that the first subframe to which the first PUCCH belongs and the second subframe to which the second PUCCH belongs are transmitted on different antennas and / or different carriers.
  • the 21 shows an example of a PUSCH transmission.
  • the first PUSCH 1901 is transmitted on the first carrier through the first antenna
  • the second PUSCH 1902 is transmitted on the second carrier through the second antenna.
  • the plurality of PUSCHs are transmitted through different subframes.
  • the 22 shows an example of PUCCH and PUSCH transmission.
  • the PUCCH 2001 is transmitted on the first carrier through the first antenna, and the PUSCH 2002 is transmitted on the second carrier through the second antenna.
  • PUCCH 2001 and PUSCH 2002 are transmitted on different subframes.
  • FIG. 23 shows another example of a PUCCH and a PUSCH transmission. This is a case where PUCCH and PUSCH are simultaneously transmitted on one carrier in one subframe.
  • the PUCCH 2101 is transmitted through the first antenna, and the PUSCH 2102 is transmitted through the second antenna.
  • the PUCCH 2101 and the PUSCH 2102 are transmitted on the same carrier through different antennas in one subframe.
  • the first PUCCH 2201 and the PUSCH 2202 are transmitted on the first carrier through the first antenna
  • the second PUCCH 2203 is transmitted on the second carrier through the second antenna.
  • the PUCCH and the PUSCH are transmitted through the first antenna
  • the PUCCH and / or the PUSCH are transmitted through the second antenna.
  • the number of carriers, the number of transmit antennas, the number of DFT units, the number of IFFT units, and subcarrier mapping are only examples and not limitations.
  • FIG. 21 and FIG. 22 may be combined to be implemented, and a plurality of embodiments may be selectively implemented.

Abstract

전송기는 복수의 전송 안테나, 데이터 심벌들을 생성하는 프로세서, 및 상기 데이터 심벌들을 입력받아 상기 복수의 전송 안테나를 통해 전송되는 SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 심벌들을 생성하는 SC-FDMA 신호 생성기를 포함한다. 상기 SC-FDMA 신호 생성기는 상기 복수의 전송 안테나 각각에 대해 독립적으로 IFFT(inverse Fast Fourier Transform)를 수행하고, 상기 복수의 전송 안테나 각각은 복수의 반송파 각각에 연관된다.

Description

다중 반송파 시스템에서 데이터 전송 방법 및 전송기
본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중 반송파를 지원하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
무선통신 시스템이 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 일반적으로 무선통신 시스템은 가용한 시스템 자원(대역폭, 전송 파워 등)을 공유하여 다중 사용자와의 통신을 지원할 수 있는 다중 접속(multiple access) 시스템이다. 다중 접속 시스템의 예들로는 CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, TDMA(time division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다.
SC-FDMA는 OFDMA와 거의 동일한 복잡성을 가지면서도, 싱글 반송파 특성(single carrier property)으로 인해 더 낮은 PAPR(peak-to-average power ratio)을 가진다. 낮은 PAPR은 전송 파워 효율 측면에서 단말에게 유익하므로, SC-FDMA는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) TS 36.211 V8.2.0 (2008-03) "Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical channels and modulation (Release 8)"의 5절에 나타난 바와 같이 3GPP LTE(long term evolution)에서 상향링크 전송에 채택되고 있다.
무선통신 시스템은 일반적으로 데이터 송신을 위해 하나의 대역폭을 이용한다. 예를 들어, 2세대 무선통신 시스템은 200KHz ~ 1.25MHz의 대역폭을 사용하고, 3세대 무선통신 시스템은 5MHz ~ 10 MHz의 대역폭을 사용한다. 증가하는 송신 용량을 지원하기 위해, 차세대 무선통신 시스템은 20MHz 또는 그 이상까지 계속 그 대역폭을 확장하고 있다. 따라서, 하나의 대역폭와 중심 주파수를 갖는 반송파를 정의하고, 복수의 반송파를 통해 광대역으로 데이터를 송신 및/또는 수신할 수 있도록 하는 다중 반송파 시스템이 등장하고 있다. 하나 또는 그 이상의 반송파를 사용함으로써 협대역과 광대역을 동시에 지원하는 것이다. 예를 들어, 하나의 반송파가 5MHz의 대역폭에 대응된다면, 4개의 반송파를 사용함으로써 최대 20MHz의 대역폭을 지원하는 것이다.
SC-FDMA에 의하면, 낮은 PAPR로 인한 전력 증폭기의 효율을 높일 수 있다. 하지만, 다중 반송파 시스템에 있어서 SC-FDMA를 어떤 식으로 구성하는 것이 낮은 PAPR을 유지시킬 수 있을지에 대해서는 개시되고 있지 않다.
본 발명은 다중 반송파 시스템에서 SC-FDMA를 지원하는 전송기 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명은 또한 다중 반송파 시스템에서 낮은 PAPR을 갖는 전송기 및 방법을 제공하는 데 있다.
일 양태에 있어서, 다중 반송파 시스템에서 전송기는 복수의 전송 안테나, 사용자 데이터를 처리하는 프로세서, 및 상기 사용자 데이터를 입력받아 상기 복수의 전송 안테나를 통해 전송되는 SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 심벌들을 생성하는 SC-FDMA 신호 생성기를 포함한다. 상기 SC-FDMA 신호 생성기는 상기 복수의 전송 안테나 각각에 대해 독립적으로 IFFT(inverse Fast Fourier Transform)를 수행하고, 상기 복수의 전송 안테나 각각은 복수의 반송파 각각에 연관될 수 있다.
상기 SC-FDMA 신호 생성기는 상기 사용자 데이터에 대해 DFT(discrete Fourier Transform)을 수행하여 DFT 확산된 심벌들을 생성하는 적어도 하나의 DFT부와, 상기 DFT 확산된 심벌들에 대해 IFFT를 수행하여 상기 SC-FDMA 심벌들을 생성하고, 상기 복수의 전송 안테나에 각각 배치되는 복수의 IFFT부를 포함할 수 있다. 상기 SC-FDMA 신호 생성기는 상기 DFT부와 상기 복수의 IFFT부 사이에 배치되는 부반송파 맵퍼를 더 포함할 수 있다.
다른 양태에 있어서, 다중 반송파 시스템에서 데이터 전송 방법은 사용자 데이터를 DFT(discrete Fourier Transform) 확산시켜 DFT확산된 심벌들을 생성하고, 기본 시퀀스로부터 제어 데이터에 해당되는 제어 시퀀스를 생성하고, 상기 DFT(discrete Fourier Transform) 확산된 심벌들에 대해 제1 IFFT(inverse Fast Fourier Transform)를 수행하여 제1 전송 안테나를 통해 전송하고, 상기 제어 시퀀스에 대해 상기 제1 IFFT와 독립적으로 제2 IFFT를 수행하여 제2 전송 안테나를 통해 전송하는 것을 포함한다.
다중 반송파 시스템에서 낮은 PAPR 특성을 유지할 수 있고, 부반송파 맵핑의 자유도를 높일 수 있다.
도 1은 무선통신 시스템을 나타낸다.
도 2는 3GPP LTE에서 무선 프레임(radio frame)의 구조를 나타낸다.
도 3은 3GPP LTE에서 하나의 상향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 나타낸 예시도이다
도 4는 3GPP LTE에서 상향링크 서브프레임의 구조를 나타낸다.
도 5는 다중 반송파를 나타내는 예시도이다.
도 6은 종래 기술에 따른 SC-FDMA 신호 생성기의 일 예를 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 SC-FDMA를 지원하는 전송기를 나타낸 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 SC-FDMA 신호 생성기를 나타낸 블록도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 SC-FDMA 신호 생성기를 나타낸 블록도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 SC-FDMA 신호 생성기를 나타낸 블록도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 SC-FDMA 신호 생성기를 나타낸 블록도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 SC-FDMA 신호 생성기를 나타낸 블록도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 SC-FDMA 신호 생성기를 나타낸 블록도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 SC-FDMA 신호 생성기를 나타낸 블록도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 SC-FDMA 신호 생성기를 나타낸 블록도이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 SC-FDMA 신호 생성기를 나타낸 블록도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기를 나타낸 블록도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 SC-FDMA 신호 생성기를 나타낸 블록도이다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 SC-FDMA 신호 생성기를 나타낸 블록도이다.
도 20은 PUCCH 전송의 예를 나타낸다.
도 21은 PUSCH 전송의 예를 나타낸다.
도 22는 PUCCH와 PUSCH 전송의 예를 나타낸다.
도 23은 PUCCH와 PUSCH 전송의 다른 예를 나타낸다.
도 24는 PUCCH와 PUSCH 전송의 또 다른 예를 나타낸다.
도 1은 무선통신 시스템을 나타낸다. 무선통신 시스템(10)는 적어도 하나의 기지국(11; Base Station, BS)을 포함한다. 각 기지국(11)은 특정한 지리적 영역(일반적으로 셀이라고 함)(15a, 15b, 15c)에 대해 통신 서비스를 제공한다. 셀은 다시 다수의 영역(섹터라고 함)으로 나누어질 수 있다. 단말(12; User Equipment, UE)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(mobile station), UT(user terminal), SS(subscriber station), 무선기기(wireless device), PDA(personal digital assistant), 무선 모뎀(wireless modem), 휴대기기(handheld device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(11)은 일반적으로 단말(12)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 이하에서 하향링크(downlink)는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 전송기는 기지국의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 전송기는 단말의 일부분일 수 있고, 수신기는 기지국의 일부분일 수 있다.
도 2는 3GPP LTE에서 무선 프레임(radio frame)의 구조를 나타낸다. 무선 프레임은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 하나의 서브프레임은 2개의 슬롯(slot)으로 구성된다. 무선 프레임 내 슬롯은 0부터 19까지 슬롯 번호가 매겨진다. 하나의 서브프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)라 한다. TTI는 데이터 전송을 위한 스케줄링 단위라 할 수 있다. 예를 들어, 하나의 무선 프레임의 길이는 10ms이고, 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms 일 수 있다.
무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수 등은 다양하게 변경될 수 있다.
도 3은 3GPP LTE에서 하나의 상향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 나타낸 예시도이다. 상향링크 슬롯은 시간 영역(time domain)에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심벌을 포함하고, 주파수 영역(frequency domain)에서 NUL 자원블록(Resource Block, RB)을 포함한다. OFDM 심벌은 하나의 심벌 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것이다. OFDM 심벌은 OFDMA, SC-FDMA, 클러스터된 SC-FDMA 또는 N×SC-FDMA 등의 다중 접속 방식이 적용될 수 있으며, 시스템에 따라 SC-FDMA 심벌, OFDMA 심벌 또는 심벌 구간이라고 할 수 있다.
자원블록은 주파수 영역에서 복수의 부반송파를 포함한다. 상향링크 슬롯에 포함되는 자원블록의 수 NUL은 셀에서 설정되는 상향링크 전송 대역폭(bandwidth)에 종속한다. 자원 그리드 상의 각 요소(element)를 자원요소(resource element)라 한다. 자원 그리드 상의 자원요소는 슬롯 내 인덱스 쌍(pair) (k, ℓ)에 의해 식별될 수 있다. 여기서, k(k=0,...,NUL×12-1)는 주파수 영역 내 부반송파 인덱스이고, ℓ(ℓ=0,...,6)은 시간 영역 내 심벌 인덱스이다.
여기서, 하나의 자원블록은 시간 영역에서 7 OFDM 심벌, 주파수 영역에서 12 부반송파로 구성되는 7×12 자원요소를 포함하는 것을 예시적으로 기술하나, 자원블록 내 부반송파의 수와 OFDM 심벌의 수는 이에 제한되는 것은 아니다. 자원블록이 포함하는 OFDM 심벌의 수 또는 부반송파의 수는 다양하게 변경될 수 있다. 이하, 자원블록은 일반적인 주파수 자원을 의미한다. 즉, 자원블록이 다르면, 주파수 자원이 다르다. OFDM 심벌의 수는 CP(Cyclic Prefix)의 길이에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 노멀(normal) CP의 경우 OFDM 심벌의 수는 7이고, 확장된(extended) CP의 경우 OFDM 심벌의 수는 6이다.
도 4는 3GPP LTE에서 상향링크 서브프레임의 구조를 나타낸다. 서브프레임은 시간영역에서 복수의 SC-FDMA 심벌(또는 OFDM 심벌)포함하고, 주파수영역에서 복수의 부반송파를 포함한다. 서브프레임은 시간영역에서 2개의 연속적인 슬롯을 포함한다. 상향링크 서브 프레임은 주파수 영역에서 상향링크 제어 정보를 나르는 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)가 할당되는 제어영역(region)과 사용자 데이터를 나르는 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)가 할당되는 데이터영역으로 나눌 수 있다. 하나의 단말에 대한 PUCCH는 서브프레임에서 RB 쌍(pair)으로 할당되고, RB 쌍에 속하는 RB들은 2 슬롯들의 각각에서 서로 다른 부반송파를 차지한다. 이를 PUCCH에 할당되는 RB 쌍이 슬롯 경계(slot boundary)에서 주파수 도약(frequency hopping)된다고 한다.
스펙트럼 집성(또는, 대역폭 집성(bandwidth aggregation), 반송파 집성이라고도 함)은 복수의 반송파를 지원하는 것이다. 반송파는 대역폭과 중심 주파수로 정의된다. 스펙트럼 집성은 증가되는 수율(throughput)을 지원하고, 광대역 RF(radio frequency) 소자의 도입으로 인한 비용 증가를 방지하고, 기존 시스템과의 호환성을 보장하기 위해 도입되는 것이다. 예를 들어, 5MHz 대역폭을 갖는 반송파 단위의 그래뉼래리티(granularity)로서 4개의 반송파가 할당된다면, 최대 20Mhz의 대역폭을 지원할 수 있는 것이다.
스펙트럼 집성은 주파수 영역에서 연속적인 반송파들 사이에서 이루어지는 인접(contiguous) 스펙트럼 집성과 불연속적인 반송파들 사이에 이루어지는 비인접(non-contiguous) 스펙트럼 집성으로 나눌 수 있다. 하향링크와 상향링크 간에 집성되는 반송파들의 수는 다르게 설정될 수 있다. 하향링크 반송파 수와 상향링크 반송파 수가 동일한 경우를 대칭적(symmetric) 집성이라고 하고, 그 수가 다른 경우를 비대칭적(asymmetric) 집성이라고 한다.
다중 반송파들의 크기(즉 대역폭)는 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 70MHz 대역의 구성을 위해 5개의 반송파들이 사용된다고 할 때, 5MHz carrier (carrier #0) + 20MHz carrier (carrier #1) + 20MHz carrier (carrier #2) + 20MHz carrier (carrier #3) + 5MHz carrier (carrier #4)과 같이 구성될 수도 있다.
이하에서, 다중 반송파(multiple carrier) 시스템이라 함은 스펙트럼 집성을 기반으로 하여 다중 반송파를 지원하는 시스템을 말한다. 다중 반송파 시스템에서 인접 스펙트럼 집성 및/또는 비인접 스펙트럼 집성이 사용될 수 있으며, 또한 대칭적 집성 또는 비대칭적 집성 어느 것이나 사용될 수 있다.
도 5는 다중 반송파를 나타내는 예시도이다. M개의 반송파들 중 m번째 반송파는 NIFFT,m·Δfm의 대역폭을 가진다. NIFFT,m은 m번째 반송파의 IFFT 크기, Δfm은 m번째 반송파의 부반송파 간격(subcarrier spacing)을 가리킨다. IFFT 크기와 부반송파 간격은 반송파별도 다를 수 있고, 또는 동일할 수 있다. 또한, m번째 반송파는 fc,m의 중심 주파수(center frequency)를 가지는데, 각 반송파의 중심 주파수는 일정 간격 또는 불규칙 간격으로 배치될 수 있다.
SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템은 IFFT(inverse fast Fourier transform) 전단에서 수행되는 DFT(discrete Fourier transform) 확산을 통해 낮은 PAPR과 전력 증폭기의 효율을 높이고자 하는 것이다.
도 6은 종래 기술에 따른 SC-FDMA 신호 생성기의 일 예를 나타낸 블록도이다. 확장된 대역폭을 지원하는 다중 반송파 시스템에서, 확장된 대역폭의 크기만큼 DFT 크기와 IFFT 크기를 키운 것이다. DFT부(310)는 전체 대역폭에 해당하는 크기의 DFT를 수행하고, 부반송파 맵핑부(320)는 DFT가 수행된 주파수 영역 신호를 각 부반송파에 맵핑한다. IFFT부(330)에 의해 생성된 시간 영역 신호는 각 반송파별로 전송된다. 이 SC-FDMA 신호 생성기(300)에 의하면, 부반송파 맵핑 방식에 따라 PAPR를 낮출 수는 있으나, DFT 크기와 IFFT 크기가 너무 커져 전송기의 복잡도를 크게 증가시키는 단점을 가지고 있다.
이하에서, 서브밴드(subband)는 각 사용자에게 할당되는 자원 할당 단위를 말하며, 하나 또는 그 이상의 서브밴드들이 하나의 반송파에 대응될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 SC-FDMA를 지원하는 전송기를 나타낸 블록도이다. 전송기(400)는 프로세서(410), SC-FDMA 신호 생성기(430) 및 CP 삽입기(450)를 포함한다. 프로세서(410)는 입력되는 정보 비트들을 처리하여 데이터 심벌들을 생성한다. 프로세서(410)는 채널 코딩 및 BPSK(Binary Phase Shift Keying), QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 및 m-QAM(Quadrature amplitude modulation)과 같은 변조 방식에 따른 맵핑을 수행하여 복소수 형태의 값을 값는 데이터 심벌들을 생성한다. 데이터 프로세서(410)는 채널 코딩을 수행하기 위한 채널 인코더(미도시)와 맵핑을 수행하기 위한 맵퍼(미도시)를 포함할 수 있으며, 복수의 채널 인코더와 복수의 맵퍼를 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(410)는 기본 시퀀스(base sequence)를 기반으로 제어 신호 및/또는 기준신호(reference signal)에 대응하는 제어 시퀀스를 생성할 수 있다. 기본 시퀀스는 PAPR 특성이 좋은 CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) 시퀀스나 PN(pseudo-random) 시퀀스를 사용할 수 있다. 제어 시퀀스는 제어 데이터에 따라 기본 시퀀스의 곱, 변형, 절단, 순환 쉬프트 등 다양한 방식으로 얻어질 수 있으며, 보다 자세한 내용은 후술한다.
SC-FDMA 신호 생성기(430)는 사용자 데이터를 DFT(discrete Fourier transform) 확산시키고, 부반송파에 맵핑시킨 후 IFFT(inverse Fast Fourier Transform)를 수행하여 시간 영역 신호(SC-FDMA 심벌이라고 함)를 생성한다. SC-FDMA 신호 생성기(430)는 제어 시퀀스에 대해서는 DFT 확산을 하지 않고, 부반송파 맵핑 후 IFFT를 수행할 수 있다. 제어 시퀀스가 PAPR 특성이 좋은 시퀀스라면 이미 DFT 확산된 시퀀스로 볼 수 있으므로 다시 DFT 확산을 수행할 필요가 없기 때문이다. SC-FDMA 신호 생성기(430)는 각 전송 안테나 별로 독립적인 IFFT를 수행할 수 있으며, 보다 상세한 구조에 대해서는 후술한다. 부반송파 맵핑을 위해 DFT 확산된 주파수 영역 심벌들은 서브밴드 단위로 맵핑될 수 있다. 서브밴드들은 연속적일 수도 있고, 비연속적일 수도 있다.
CP 삽입기(450)는 SC-FDMA 심벌들에 CP(cyclic prefix)를 삽입하고, CP가 삽입된 SC-FDMA 심벌들은 Nt개의 전송 안테나(490-1, ..., 490-Nt)를 통해 전송된다.
SC-FDMA 신호 생성기(430)는 다중 반송파를 지원한다. 시스템 대역폭에 다수의 반송파가 있을 때, 반송파의 수 M 와 전송 안테나의 수 Nt에 따라 다음과 같이 몇가지 경우가 존재할 수 있다.
첫째, 반송파의 수 M과 전송 안테나의 수 Nt가 동일한 경우 반송파와 전송 안테나는 1:1로 맵핑될 수 있다. 또는, 반송파 또는 전송 안테나의 채널 상태에 따라 하나의 전송 안테나에 복수의 반송파가 맵핑될 수 있다.
둘째, 반송파의 수 M 보다 전송 안테나의 수 Nt 가 적은 경우, 적어도 하나의 전송 안테나가 다수의 반송파에 맵핑될 수 있다. 예를 들어, K (K<M)개의 반송파가 하나의 전송 안테나에 맵핑된다고 하자. K 반송파들로 인해 PAPR이 증가하더라도 특정 기준에 따라 전송 안테나를 결정하고, 결정된 전송 안테나를 통해 K 반송파들에 대한 데이터를 전송한다. 나머지 전송 안테나는 다른 반송파들에 대한 데이터를 전송한다. 특정 기준은 SINR(Signal-to-Interfernce Plus Noise Ratio)를 사용할 수 있다. 예를 들어, 가장 SINR이 높은 전송 안테나에 K 반송파들을 맵핑시키고, 다른 전송 안테나에 나머지 반송파들을 맵핑시킬 수 있다.
셋째, 반송파의 수 M 보다 전송 안테나의 수 Nt 가 큰 경우, 각 반송파가 맵핑될 전송 안테나들을 선택할 수 있다. 또한, 다이버시티 이득을 얻기 위하여 반송파마다 전송 안테나들을 바꿔가며 맵핑할 수 있다.
이제 다중 반송파 시스템에서 다양한 SC-FDMA 신호 생성기의 구조에 대해 기술한다. 설명을 명확하기 위해 부반송파 맵핑을 위한 부반송파 맵퍼가 DFT와 IFFT 사이에 배치되는 것을 생략하지만, DFT 확산 후 IFFT가 수행되기 전에 다양한 방식의 부반송파 맵핑이 수행될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 SC-FDMA 신호 생성기를 나타낸 블록도이다. 설명을 명확히 하기 위해, 전체 시스템 대역폭은 3개의 반송파들로 나누어져 있으며, 전송기는 3개의 전송 안테나를 포함한다고 한다. 전송 안테나는 각각 서로 다른 반송파를 사용한다. 각 전송 안테나에 대한 사용자 데이터는 독립적으로 DFT와 IFFT가 수행되어, 각 전송 안테나를 통해 전송된다. 제어 시퀀스는 독립적으로 IFFT 만이 수행되어, 각 전송 안테나를 통해 전송될 수 있다. SC-FDMA 신호 생성기(500)는 제1 DFT부(510a), 제2 DFT부(510b), 제3 DFT부(510c), 제1 IFFT부(530a), 제2 IFFT부(530b) 및 제3 IFFT부(530c)를 포함한다. 제1 전송 안테나에 대한 SC-FDMA 심벌들은 제1 DFT부(510a)와 제1 IFFT부(530a)를 거쳐 생성되고, 제1 반송파상으로 전송된다. 제2 전송 안테나에 대한 SC-FDMA 심벌들은 제2 DFT부(510b)와 제2 IFFT부(530b)를 거쳐 생성되고, 제2 반송파상으로 전송된다. 제3 전송 안테나에 대한 SC-FDMA 심벌들은 제3 DFT부(510c)와 제3 IFFT부(530c)를 거쳐 생성되고, 제3 반송파상으로 전송된다. DFT와 IFFT 사이의 부반송파 맵핑은 연속적인 또는 비연속적인 서브밴드 단위로 수행되지만, 본 발명의 기술적 사상이 부반송파 맵핑 방식에 제한되는 것은 아니다.
전송 안테나별로 또는 반송파별로 독립적인 DFT부 및/또는 IFFT부를 배치함으로써, 낮은 PAPR을 유지할 수 있고 확장된 대역폭에서도 성능 열화를 최소화할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 SC-FDMA 신호 생성기를 나타낸 블록도이다. 전체 시스템 대역폭은 3개의 반송파들로 나누어져 있으며, 전송기는 2개의 전송 안테나를 포함한다고 한다. 제1 전송 안테나는 2개의 반송파를 사용하고, 제2 전송 안테나는 나머지 하나의 반송파를 사용한다. 각 전송 안테나에 대한 사용자 데이터는 독립적으로 DFT와 IFFT가 수행되어, 각 전송 안테나를 통해 전송된다. 제어 시퀀스는 독립적으로 IFFT 만이 수행되어, 각 전송 안테나를 통해 전송될 수 있다. SC-FDMA 신호 생성기(600)는 제1 DFT부(610a), 제2 DFT부(610b), 제3 DFT부(610c), 제1 IFFT부(630a), 제2 IFFT부(630b) 및 제3 IFFT부(630c)를 포함한다. 제1 DFT부(610a)에 의해 확산된 심벌들은 제1 IFFT부(630a)를 거쳐 제1 전송 안테나를 통해 제1 반송파상으로 전송된다. 제2 DFT부(610b)에 의해 확산된 심벌들은 제2 IFFT부(630b)를 거쳐 제1 전송 안테나를 통해 제2 반송파상으로 전송된다. 제3 DFT부(610c)에 의해 확산된 심벌들은 제3 IFFT부(630c)를 거쳐 제2 전송 안테나를 통해 제3 반송파상으로 전송된다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 SC-FDMA 신호 생성기를 나타낸 블록도이다. 전체 시스템 대역폭은 2개의 반송파들로 나누어져 있으며, 전송기는 2개의 전송 안테나를 포함한다고 한다. 제1 전송 안테나는 제1 반송파를 사용하고, 제2 전송 안테나는 제2 반송파를 사용한다. 전송 안테나들은 각각 서로 다른 반송파를 사용한다. 각 전송 안테나에 대해 독립적으로 IFFT가 수행된다. 이때 하나의 IFFT로 서로 다른 DFT 확산된 심벌들이 입력될 수 있다. 제어 시퀀스는 독립적으로 IFFT 만이 수행되어, 각 전송 안테나를 통해 전송될 수 있다. SC-FDMA 신호 생성기(700)는 제1 DFT부(710a), 제2 DFT부(710b), 제3 DFT부(710c), 제1 IFFT부(730a) 및 제2 IFFT부(730b)를 포함한다. 즉, IFFT부(730a, 730b)의 수는 전송 안테나의 수와 같지만, DFT부(710a, 710b, 710c)의 수는 전송 안테나의 수보다 많은 경우이다. 제1 DFT부(710a) 및 제2 DFT부(710b)에 의해 확산된 심벌들은 제1 IFFT부(730a)를 거쳐 제1 전송 안테나를 통해 제1 반송파상으로 전송된다. 제3 DFT부(710c)에 의해 확산된 심벌들은 제2 IFFT부(730b)를 거쳐 제2 전송 안테나를 통해 제2 반송파상으로 전송된다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 SC-FDMA 신호 생성기를 나타낸 블록도이다. 전체 시스템 대역폭은 3개의 반송파들로 나누어져 있으며, 전송기는 2개의 전송 안테나를 포함한다고 한다. 제1 전송 안테나는 2개의 반송파를 사용하고, 제2 전송 안테나는 나머지 하나의 반송파를 사용한다. 각 전송 안테나에 대해 독립적으로 IFFT가 수행된다. 제어 시퀀스는 독립적으로 IFFT 만이 수행되어, 각 전송 안테나를 통해 전송될 수 있다. SC-FDMA 신호 생성기(800)는 제1 DFT부(810a), 제2 DFT부(810b), 제1 IFFT부(830a), 제2 IFFT부(830b) 및 제3 IFFT부(830c)를 포함한다. 즉, IFFT부(830a, 830b, 803c)의 수가 DFT부(810a, 810b)보다 많은 경우이다. 제1 DFT부(810a)에 의해 확산된 사용자 데이터는 제1 IFFT부(830a)와 제2 IFFT부(830b)를 거쳐 제1 전송 안테나를 통해 제1 반송파와 제2 반송파상으로 전송된다. 이때, 제1 DFT부(810a)에 의해 생성된 심벌들(이를 DFT 확산된 심벌들이라 함) 중 일부가 제1 IFFT부(830a)로 입력되고 나머지가 제2 IFFT부(830b)로 입력될 수 있고, 또는 제1 DFT부(810a)에 의해 확산된 심벌들이 제1 IFFT부(830a)와 제2 IFFT부(830b)에 각각 동일하게 입력될 수 있다. 제2 DFT부(810b)에 의해 확산된 심벌들은 제3 IFFT부(830c)를 거쳐 제2 전송 안테나를 통해 제2 반송파상으로 전송된다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 SC-FDMA 신호 생성기를 나타낸 블록도이다. 전체 시스템 대역폭은 2개의 반송파들로 나누어져 있으며, 전송기는 2개의 전송 안테나를 포함한다고 한다. 제1 전송 안테나는 제1 반송파를 사용하고, 제2 전송 안테나는 제2 반송파를 사용한다. 각 전송 안테나에 대해 독립적으로 IFFT가 수행된다. 제어 시퀀스는 독립적으로 IFFT 만이 수행되어, 각 전송 안테나를 통해 전송될 수 있다. SC-FDMA 신호 생성기(900)는 제1 DFT부(910a), 제2 DFT부(910b), 제1 IFFT부(930a) 및 제2 IFFT부(930b)를 포함한다. SC-FDMA 신호 생성기(900)는 DFT에서 IFFT로의 부반송파 맵핑시 불연속적인 맵핑을 수행한다. 제1 DFT부(910a)에 의해 확산된 심벌들이 제1 IFFT부(930a)로 맵핑될 때, 불연속적으로 맵핑된다. 불연속적인 맵핑은 서브밴드 단위로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 3개의 서브밴드가 있다고 할 때, 제1 서브밴드와 제2 서브밴드는 제1 반송파로 맵핑되고, 제3 서브밴드는 제2 반송파로 맵핑되는 것이다. 제1 IFFT부(930a)를 거친 SC-FDMA 심벌들은 제1 전송 안테나를 통해 제1 반송파상으로 전송된다. 제2 DFT부(910b)에 의해 확산된 심벌들은 연속적인 부반송파 맵핑이 수행된 후 제2 IFFT부(930b)를 거쳐 제2 전송 안테나를 통해 제2 반송파상으로 전송된다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 SC-FDMA 신호 생성기를 나타낸 블록도이다. 전체 시스템 대역폭은 3개의 반송파들로 나누어져 있으며, 전송기는 2개의 전송 안테나를 포함한다고 한다. 각 전송 안테나는 3개의 반송파를 모두 사용한다. SC-FDMA 신호 생성기(1000)는 제1 DFT부(1010a), 제2 DFT부(1010b), 제3 DFT부(1010c), 제1 반송파를 위한 제1 IFFT부들(1030aa, 1030ab), 제2 반송파를 위한 제2 IFFT부들(1030ba, 1030bb), 및 제3 반송파를 위한 제3 IFFT부들(1030ca, 1030cb)를 포함한다. 제1 DFT부(1010a)에 의해 확산된 심벌들은 2개의 서브밴드로 나뉘어 각각 제1 IFFT부들(1030aa, 1030ab)로 입력된다. 제어 시퀀스는 독립적으로 IFFT 만이 수행되어, 각 전송 안테나를 통해 전송될 수 있다. 제1 IFFT(1030aa)로부터 출력된 SC-FDMA 심벌들은 제1 전송 안테나를 통해 제1 반송파상으로 전송되고, 제1 IFFT(1030ab)로부터 출력된 SC-FDMA 심벌들은 제2 전송 안테나를 통해 제1 반송파상으로 전송된다. 제2 DFT부(1010b)에 의해 확산된 심벌들은 2개의 서브밴드로 나뉘어 각각 제2 IFFT부들(1030ba, 1030bb)로 입력된다. 제2 IFFT(1030ba)로부터 출력된 SC-FDMA 심벌들은 제1 전송 안테나를 통해 제2 반송파상으로 전송되고, 제2 IFFT(1030bb)로부터 출력된 SC-FDMA 심벌들은 제2 전송 안테나를 통해 제2 반송파상으로 전송된다. 마찬가지로, 제3 DFT부(1010c)에 의해 확산된 심벌들은 2개의 클러스터로 나뉘어 각각 제3 IFFT부들(1030ca, 1030cb)로 입력된다. 제3 IFFT(1030ca)로부터 출력된 SC-FDMA 심벌들은 제1 전송 안테나를 통해 제3 반송파상으로 전송되고, 제3 IFFT(1030cb)로부터 출력된 SC-FDMA 심벌들은 제2 전송 안테나를 통해 제3 반송파상으로 전송된다. 3개의 반송파에 분포되는 6개의 서브밴드 중에, 3개의 서브밴드에 맵핑된 신호는 제1 전송 안테나를 통해 전송되고, 나머지 3개의 서브밴드에 맵핑된 신호는 제2 전송 안테나를 통해 전송된다.
안테나마다 독립적으로 IFFT를 수행하거나, 데이터 채널과 제어채널에 대해 독립적으로 IFFT를 수행함으로써 전송기의 PAPR은 크게 증가시키지 않으면서 부반송파 맵핑의 자유도를 크게 높일 수 있다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 SC-FDMA 신호 생성기를 나타낸 블록도이다. 전체 시스템 대역폭은 1개의 반송파로 이루어져 있으며, 전송기는 2개의 전송 안테나를 포함한다고 한다. 제1 전송 안테나와 제2 전송 안테나는 제1 반송파를 사용한다. 각 전송 안테나에 대해 독립적으로 IFFT가 수행된다. SC-FDMA 신호 생성기(1100)는 제1 DFT부(1110a), 제2 DFT부(1110b), 제1 IFFT부(1130a) 및 제2 IFFT부(1130b)를 포함한다. 제1 DFT부(1110a)에 의해 확산된 심벌들은 제1 IFFT부(1130a)를 거쳐, 제1 전송 안테나를 통해 반송파상으로 전송된다. 제2 DFT부(1110b)에 의해 확산된 심벌들은 제2 IFFT부(1130b)를 거쳐 제2 전송 안테나를 통해 상기 반송파상으로 전송된다. 제어 시퀀스는 독립적으로 IFFT 만이 수행되어, 각 전송 안테나를 통해 전송될 수 있다. 각 DFT부(1110a, 1110b)에 할당된 서브밴드들은 동일한 부반송파에 맵핑될 수 있다. 예를 들어, 제1 DFT부(1110a)에 의해 확산된 심벌들은 제1 IFFT부(1130a)에서 부반송파 #1부터 맵핑되고, 이와 동일하게 제2 DFT부(1110b)에 의해 확산된 심벌들은 제2 IFFT부(1130b)에서 부반송파 #1부터 맵핑된다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 SC-FDMA 신호 생성기를 나타낸 블록도이다. SC-FDMA 신호 생성기(1200)는 제1 DFT부(1210a), 제2 DFT부(1210b), 제1 IFFT부(1230a) 및 제2 IFFT부(1230b)를 포함한다. 도 14의 실시예와 비교하여, 각 DFT부(1210a, 1210b)에 할당된 서브밴드는 서로 다른 부반송파에 맵핑될 수 있다. 예를 들어, 제1 DFT부(1210a)에 의해 확산된 심벌들은 제1 IFFT부(1230a)에서 부반송파 #1부터 맵핑되고, 제2 DFT부(1210b)에 의해 확산된 심벌들은 상기 제1 DFT부(1210a)에 할당된 서브밴드와 중복되지 않게 제2 IFFT부(1230b)에서 부반송파 #L부터 맵핑된다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 SC-FDMA 신호 생성기를 나타낸 블록도이다. SC-FDMA 신호 생성기(1300)는 제1 DFT부(1310a), 제2 DFT부(1310b), 제1 IFFT부(1330a) 및 제2 IFFT부(1330b)를 포함한다. 도 14의 실시예와 비교하여, 각 DFT부(1310a, 1310b)에 할당된 서브밴드의 일부는 서로 중복되고, 일부는 서로 다른 부반송파에 맵핑될 수 있다. 예를 들어, 제1 DFT부(1310a)에 의해 확산된 심벌들은 제1 IFFT부(1330a)에서 부반송파 #1부터 맵핑되고, 제2 DFT부(1310b)에 의해 확산된 심벌들 중 일부는 제2 IFFT부(1330b)에서 부반송파 #1부터 맵핑되고, 일부는 상기 제1 DFT부(1310a)에 할당된 클러스터와 중복되지 않게 제2 IFFT부(1330b)에서 부반송파 #L부터 맵핑된다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기를 나타낸 블록도이다. 수신기(1400)는 CP 제거기(1410), 채널추정기(1420), SC-FDMA 복조기(1430) 및 프로세서(1440)를 포함한다. 수신 안테나(1490)를 통해 수신된 수신 신호는 CP 제거기(1410)에 의해 CP가 제거된다. 채널추정기(1420)는 수신신호로부터 채널을 추정한다. 채널추정기(1420)는 각 서브밴드 집합의 채널을 독립적으로 추정할 수 있다. 전송기와 수신기는 독립적으로 채널추정을 수행할 서브밴드 집합을 구별하기 위한 시그널링을 교환하거나, 미리 정해진 서브밴드 집합을 사용할 수 있다. SC-FDMA 복조기(1430)는 SC-FDMA 변조가 수행된 수신 신호를 복조하기 위해 FFT와 IDFT를 수행한다. 프로세서(1440)는 상기 추정된 채널을 이용하여 복조된 신호에 대해 디맵핑과 채널 디코딩을 수행하여 원래 데이터를 복원한다.
채널추정기(1420)는 SC-FDMA 복조기(1430)의 전단에서 시간 영역 신호에 대해 채널 추정을 수행하지만, 이는 예시에 불과하다. 채널추정기(1420)는 SC-FDMA 복조기(1430)의 후단 또는 SC-FDMA 복조 중에 배치되어 주파수 영역에서 채널 추정을 수행할 수도 있다.
이제, 제어 시퀀스와 데이터 심벌들에 대해 독립적으로 IFFT를 수행하는 방법에 대해 보다 구체적으로 기술한다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 SC-FDMA 신호 생성기를 나타낸 블록도이다. 전체 시스템 대역폭은 3개의 반송파들로 나누어져 있으며, 전송기는 3개의 전송 안테나를 포함한다고 한다. 전송 안테나는 각각 서로 다른 반송파를 사용한다. 각 전송 안테나에 대한 데이터 심벌들(즉, 사용자 데이터)은 독립적으로 DFT와 IFFT가 수행되어, 각 전송 안테나를 통해 전송된다. 제어 시퀀스는 독립적으로 IFFT 만이 수행되어, 각 전송 안테나를 통해 전송될 수 있다. SC-FDMA 신호 생성기(1600)는 제1 DFT부(1610a), 제2 DFT부(1610b), 제1 IFFT부(1630a), 제2 IFFT부(1630b) 및 제3 IFFT부(1630c)를 포함한다. 제1 전송 안테나에 대한 SC-FDMA 심벌들은 제어 시퀀스가 제1 IFFT부(1630a)를 거쳐 생성되고, 제1 반송파상으로 전송된다. 제2 전송 안테나에 대한 SC-FDMA 심벌들은 데이터 심벌들이 제1 DFT부(1610a)와 제2 IFFT부(1630b)를 거쳐 생성되고, 제2 반송파상으로 전송된다. 제3 전송 안테나에 대한 SC-FDMA 심벌들은 데이터 심벌들이 제2 DFT부(1610b)와 제3 IFFT부(1630c)를 거쳐 생성되고, 제3 반송파상으로 전송된다.
제어 시퀀스는 PAPR 특성이 좋은 시퀀스를 기반으로 생성되며, 제어 데이터를 나른다. 제어 데이터는 CQI(Channel Quality Indicator), HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request) ACK/NACK, RI(rank indicator), PMI(Precoding Matrix Indicator) 등이 있다. 제어 시퀀스는 DFT 확산을 거치지 않고, 바로 IFFT를 수행하여 시간 영역 신호로 변환된다.
제어 시퀀스는 제어 데이터를 나르는 점에서 제어 시퀀스라고 하지만, 본 발명의 기술적 사상이 제어 시퀀스에 한정되는 것은 아니다. 기본 시퀀스를 기반으로 생성되는 다른 신호, 예를 들어, 동기 신호, 기준 신호 등에도 당업자라면 용이하게 본 발명의 기술적 사상을 적용할 수 있을 것이다.
제어 시퀀스는 기본 시퀀스로부터 제어 데이터에 대응하도록 생성된다. 기본 시퀀스의 일 예로 ru,v(n)으로 나타낼 수 있다. 여기서, u ∈ {0,1,...,29}는 시퀀스 그룹 번호(sequence group number)이고, v는 그룹 내 기본 시퀀스 번호(base sequence number)이고, n은 요소 인덱스로 0≤n≤M-1, M은 기본 시퀀스의 길이이다. 기본 시퀀스의 길이 M은 서브프레임 내 하나의 복조 참조신호 심벌이 포함하는 부반송파 개수와 동일할 수 있다. 예를 들어, 하나의 자원블록이 12 부반송파를 포함하고, 데이터 전송을 위해 3개의 자원블록을 할당받은 경우, 기본 시퀀스의 길이 M은 36이 된다. 기본 시퀀스 ru,v(n)는 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.
수학식 1
Figure PCTKR2009004489-appb-M000001
그룹 번호 u에 따라 다른 기본 시퀀스가 정의된다.
기본 시퀀스의 길이 M=12일 때, b(n)은 다음 표와 같이 정의될 수 있다.
표 1
u b(0),..., b(11)
0 -1 1 3 -3 3 3 1 1 3 1 -3 3
1 1 1 3 3 3 -1 1 -3 -3 1 -3 3
2 1 1 -3 -3 -3 -1 -3 -3 1 -3 1 -1
3 -1 1 1 1 1 -1 -3 -3 1 -3 3 -1
4 -1 3 1 -1 1 -1 -3 -1 1 -1 1 3
5 1 -3 3 -1 -1 1 1 -1 -1 3 -3 1
6 -1 3 -3 -3 -3 3 1 -1 3 3 -3 1
7 -3 -1 -1 -1 1 -3 3 -1 1 -3 3 1
8 1 -3 3 1 -1 -1 -1 1 1 3 -1 1
9 1 -3 -1 3 3 -1 -3 1 1 1 1 1
10 -1 3 -1 1 1 -3 -3 -1 -3 -3 3 -1
11 3 1 -1 -1 3 3 -3 1 3 1 3 3
12 1 -3 1 1 -3 1 1 1 -3 -3 -3 1
13 3 3 -3 3 -3 1 1 3 -1 -3 3 3
14 -3 1 -1 -3 -1 3 1 3 3 3 -1 1
15 3 -1 1 -3 -1 -1 1 1 3 1 -1 -3
16 1 3 1 -1 1 3 3 3 -1 -1 3 -1
17 -3 1 1 3 -3 3 -3 -3 3 1 3 -1
18 -3 3 1 1 -3 1 -3 -3 -1 -1 1 -3
19 -1 3 1 3 1 -1 -1 3 -3 -1 -3 -1
20 -1 -3 1 1 1 1 3 1 -1 1 -3 -1
21 -1 3 -1 1 -3 -3 -3 -3 -3 1 -1 -3
22 1 1 -3 -3 -3 -3 -1 3 -3 1 -3 3
23 1 1 -1 -3 -1 -3 1 -1 1 3 -1 1
24 1 1 3 1 3 3 -1 1 -1 -3 -3 1
25 1 -3 3 3 1 3 3 1 -3 -1 -1 3
26 1 3 -1 -3 3 -3 1 -1 -1 3 -1 -3
27 -3 -1 -3 -1 -3 3 1 -1 1 3 -3 -3
28 -1 3 -3 3 -1 3 3 -3 3 3 -1 -1
29 3 -3 -3 -1 -1 -3 -1 3 -3 3 1 -1
기본 시퀀스의 길이 M=24일 때, b(n)은 다음 표와 같이 정의될 수 있다.
표 2
u b(0),..., b(23)
0 -1 3 1 -3 3 -1 1 3 -3 3 1 3 -3 3 1 1 -1 1 3 -3 3 -3 -1 -3
1 -3 3 -3 -3 -3 1 -3 -3 3 -1 1 1 1 3 1 -1 3 -3 -3 1 3 1 1 -3
2 3 -1 3 3 1 1 -3 3 3 3 3 1 -1 3 -1 1 1 -1 -3 -1 -1 1 3 3
3 -1 -3 1 1 3 -3 1 1 -3 -1 -1 1 3 1 3 1 -1 3 1 1 -3 -1 -3 -1
4 -1 -1 -1 -3 -3 -1 1 1 3 3 -1 3 -1 1 -1 -3 1 -1 -3 -3 1 -3 -1 -1
5 -3 1 1 3 -1 1 3 1 -3 1 -3 1 1 -1 -1 3 -1 -3 3 -3 -3 -3 1 1
6 1 1 -1 -1 3 -3 -3 3 -3 1 -1 -1 1 -1 1 1 -1 -3 -1 1 -1 3 -1 -3
7 -3 3 3 -1 -1 -3 -1 3 1 3 1 3 1 1 -1 3 1 -1 1 3 -3 -1 -1 1
8 -3 1 3 -3 1 -1 -3 3 -3 3 -1 -1 -1 -1 1 -3 -3 -3 1 -3 -3 -3 1 -3
9 1 1 -3 3 3 -1 -3 -1 3 -3 3 3 3 -1 1 1 -3 1 -1 1 1 -3 1 1
10 -1 1 -3 -3 3 -1 3 -1 -1 -3 -3 -3 -1 -3 -3 1 -1 1 3 3 -1 1 -1 3
11 1 3 3 -3 -3 1 3 1 -1 -3 -3 -3 3 3 -3 3 3 -1 -3 3 -1 1 -3 1
12 1 3 3 1 1 1 -1 -1 1 -3 3 -1 1 1 -3 3 3 -1 -3 3 -3 -1 -3 -1
13 3 -1 -1 -1 -1 -3 -1 3 3 1 -1 1 3 3 3 -1 1 1 -3 1 3 -1 -3 3
14 -3 -3 3 1 3 1 -3 3 1 3 1 1 3 3 -1 -1 -3 1 -3 -1 3 1 1 3
15 -1 -1 1 -3 1 3 -3 1 -1 -3 -1 3 1 3 1 -1 -3 -3 -1 -1 -3 -3 -3 -1
16 -1 -3 3 -1 -1 -1 -1 1 1 -3 3 1 3 3 1 -1 1 -3 1 -3 1 1 -3 -1
17 1 3 -1 3 3 -1 -3 1 -1 -3 3 3 3 -1 1 1 3 -1 -3 -1 3 -1 -1 -1
18 1 1 1 1 1 -1 3 -1 -3 1 1 3 -3 1 -3 -1 1 1 -3 -3 3 1 1 -3
19 1 3 3 1 -1 -3 3 -1 3 3 3 -3 1 -1 1 -1 -3 -1 1 3 -1 3 -3 -3
20 -1 -3 3 -3 -3 -3 -1 -1 -3 -1 -3 3 1 3 -3 -1 3 -1 1 -1 3 -3 1 -1
21 -3 -3 1 1 -1 1 -1 1 -1 3 1 -3 -1 1 -1 1 -1 -1 3 3 -3 -1 1 -3
22 -3 -1 -3 3 1 -1 -3 -1 -3 -3 3 -3 3 -3 -1 1 3 1 -3 1 3 3 -1 -3
23 -1 -1 -1 -1 3 3 3 1 3 3 -3 1 3 -1 3 -1 3 3 -3 3 1 -1 3 3
24 1 -1 3 3 -1 -3 3 -3 -1 -1 3 -1 3 -1 -1 1 1 1 1 -1 -1 -3 -1 3
25 1 -1 1 -1 3 -1 3 1 1 -1 -1 -3 1 1 -3 1 3 -3 1 1 -3 -3 -1 -1
26 -3 -1 1 3 1 1 -3 -1 -1 -3 3 -3 3 1 -3 3 -3 1 -1 1 -3 1 1 1
27 -1 -3 3 3 1 1 3 -1 -3 -1 -1 -1 3 1 -3 -3 -1 3 -3 -1 -3 -1 -3 -1
28 -1 -3 -1 -1 1 -3 -1 -1 1 -1 -3 1 1 -3 1 -3 -3 3 1 1 -1 3 -1 -1
29 1 1 -1 -1 -3 -1 3 -1 3 -1 1 3 1 -1 3 1 3 -3 -3 1 -1 -1 1 3
기본 시퀀스 ru,v(n)는 시퀀스 그룹 번호 u 및 기본 시퀀스 번호 v에 따라 달라질 수 있다. 시퀀스 그룹 번호 u 및 그룹 내 기본 시퀀스 번호 v는 각각 반정적(semi-static)으로 변하거나, 슬롯마다 변할 수 있다. 시퀀스 그룹 번호 u가 슬롯마다 변하는 것을 그룹 홉핑(group hopping)이라 하고, 그룹 내 기본 시퀀스 번호 v가 슬롯마다 변하는 것을 시퀀스 홉핑(sequece hopping)이라 한다. 그룹 홉핑 여부 및 시퀀스 홉핑 여부 각각은 물리 계층(physical layer)의 상위 계층(higher layer)에 의해 설정될 수 있다. 예를 들어, 상위 계층은 단말과 네트워크 간에 무선 자원을 제어하는 역할을 수행하는 RRC(Radio Resource Control)일 수 있다.
제어 시퀀스는 기본 시퀀스로부터 순환 쉬프트된 시퀀스를 이용할 수 있다. 제어 시퀀스는 기본 시퀀스(base sequence)를 제어 데이터에 대응하는 특정 CS 양(cyclic shift amount) 만큼 순환 쉬프트시켜 생성된다. 기본 시퀀스 ru,v(n)로부터 다음 수학식과 같이 순환 쉬프트시켜 순환 쉬프트된 시퀀스 ru,v(n, Ics)을 생성할 수 있다.
수학식 2
Figure PCTKR2009004489-appb-M000002
여기서, 2πIcs/12는 CS(cyclic shift) 양이고, Ics는 CS 양을 나타내는 CS 인덱스이다(0≤Ics＜12, Ics는 정수).
제어 시퀀스와 사용자 데이터에 대해 독립적으로 IFFT를 수행하고, 서로 다른 전송 안테나를 통해 전송함으로써 PAPR이 증가하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 각 IFFT 또는 전송 안테나를 각 반송파에 대응시켜 다중 반송파 시스템에 용이하게 적용할 수 있다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 SC-FDMA 신호 생성기를 나타낸 블록도이다. 전체 시스템 대역폭은 2개의 반송파들로 나누어져 있으며, 전송기는 3개의 전송 안테나를 포함한다고 한다. 제1 전송 안테나와 제2 전송 안테나는 제1 반송파를 사용하고, 제3 전송 안테나는 제2 반송파를 사용한다. SC-FDMA 신호 생성기(1700)는 제1 DFT부(1710a), 제2 DFT부(1710b), 제1 반송파를 위한 IFFT부들(1730aa, 1730ab) 및 제2 반송파를 위한 IFFT부(1730b)를 포함한다. 제1 전송 안테나에 대한 SC-FDMA 심벌들은 제어 시퀀스가 IFFT부(1730aa)를 거쳐 생성되고, 제1 반송파상으로 전송된다. 제1 DFT부(1710a)에 의해 확산된 데이터 심벌들은 IFFT부(1730ab)에 의해 IFFT가 수행되어, 제2 전송 안테나를 통해 제1 반송파상으로 전송된다. 제1 반송파 상으로 전송되는 제어 시퀀스와 데이터 심벌들에게는 동일한 서브밴드가 할당될 수도 있고, 서로 다른 서브밴드가 할당될 수도 있다. 제2 DFT부(1710b)에 의해 확산된 데이터 심벌들은 IFFT부(1730b)로 입력된다. IFFT부(1730b)로부터 출력된 SC-FDMA 심벌들은 제3 전송 안테나를 통해 제2 반송파상으로 전송된다.
제어 시퀀스와 데이터 심벌은 독립적으로 IFFT가 수행되고, 서로 다른 전송 안테나를 통해 전송된다.
3GPP LTE에서 물리채널은 PUCCH와 PUSCH 2가지가 있다. PUCCH는 제어신호를 나르는데 사용되고, PUSCH는 사용자 데이터 또는 사용자 데이터 및 제어신호를 나르는데 사용된다. 기존 3GPP LTE는 다중 반송파를 전혀 고려하지 않고 있고, 싱글 반송파 특성을 유지하기 위해 PUSCH와 PUCCH의 동시 전송을 금지하고 있다. 따라서, 다중 반송파 시스템에서 PUCCH와 PUSCH의 전송에 상술한 실시예를 적용한 예를 기술한다.
도 20은 PUCCH 전송의 예를 나타낸다. 제1 PUCCH(1801)는 제1 안테나를 통해 제1 반송파 상으로 전송되고, 제2 PUCCH(1802)는 제2 안테나를 통해 제2 반송파 상으로 전송된다. 여기서, 제1 PUCCH(1801)와 제2 PUCCH(1802)는 동일한 시간/주파수 영역에 할당되는 것을 나타내지만, 서로 다른 시간/주파수 영역에 할당될 수도 있다. 복수의 PUCCH는 서로 다른 안테나를 통해 서로 다른 반송파 상으로 전송된다. 복수의 PUCCH는 서로 다른 서브프레임을 통해 전송된다. 이하에서, 서로 다른 서브프레임의 전송은 제1 PUCCH가 속하는 제1 서브프레임과 제2 PUCCH가 속하는 제2 서브프레임이 서로 다른 안테나 및/또는 서로 다른 반송파 상으로 전송되는 것을 말한다.
도 21은 PUSCH 전송의 예를 나타낸다. 제1 PUSCH(1901)는 제1 안테나를 통해 제1 반송파 상으로 전송되고, 제2 PUSCH(1902)는 제2 안테나를 통해 제2 반송파 상으로 전송된다. 복수의 PUSCH는 서로 다른 서브프레임을 통해 전송된다.
도 22는 PUCCH와 PUSCH 전송의 예를 나타낸다. PUCCH(2001)는 제1 안테나를 통해 제1 반송파 상으로 전송되고, PUSCH(2002)는 제2 안테나를 통해 제2 반송파 상으로 전송된다. PUCCH(2001)와 PUSCH(2002)는 서로 다른 서브프레임을 통해 전송된다.
도 23은 PUCCH와 PUSCH 전송의 다른 예를 나타낸다. 하나의 서브프레임에서 PUCCH와 PUSCH가 동시에 하나의 반송파상으로 전송되는 경우이다. PUCCH(2101)는 제1 안테나를 통해 전송되고, PUSCH(2102)는 제2 안테나를 통해 전송된다. PUCCH(2101)와 PUSCH(2102)는 하나의 서브프레임에서 서로 다른 안테나를 통해 동일한 반송파 상으로 전송된다.
도 24는 PUCCH와 PUSCH 전송의 또 다른 예를 나타낸다. 하나의 서브프레임에서 제1 PUCCH(2201)와 PUSCH(2202)는 제1 안테나를 통해 제1 반송파 상으로 전송되고, 제2 PUCCH(2203)는 제2 안테나를 통해 제2 반송파 상으로 전송된다. 제1 서브프레임에서 PUCCH와 PUSCH가 제1 안테나를 통해 전송되고, 제2 서브프레임에서 PUCCH 및/또는 PUSCH가 제2 안테나를 통해 전송된다.
상기 실시예들에서, 반송파의 수, 전송 안테나의 수, DFT부의 수, IFFT부의 수, 부반송파 맵핑은 예시에 불과하며 제한이 아니다.
상기의 실시예들은 조합하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 도 21와 도 22의 실시예를 조합하여 구현할 수 있고, 복수의 실시예들을 선택적으로 구현할 수 도 있다.
상술한 실시예들은 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다.

Claims (12)

  1. 다중 반송파 시스템에서 전송기에 있어서,
    복수의 전송 안테나;
    사용자 데이터를 처리하는 프로세서; 및
    상기 사용자 데이터를 입력받아 상기 복수의 전송 안테나를 통해 전송되는 SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 심벌들을 생성하는 SC-FDMA 신호 생성기를 포함하되, 상기 SC-FDMA 신호 생성기는 상기 복수의 전송 안테나 각각에 대해 독립적으로 IFFT(inverse Fast Fourier Transform)를 수행하고, 상기 복수의 전송 안테나 각각은 복수의 반송파 각각에 연관되는 전송기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 SC-FDMA 신호 생성기는
    상기 사용자 데이터에 대해 DFT(discrete Fourier Transform)을 수행하여 DFT 확산된 심벌들을 생성하는 적어도 하나의 DFT부와,
    상기 DFT 확산된 심벌들에 대해 IFFT를 수행하여 상기 SC-FDMA 심벌들을 생성하고, 상기 복수의 전송 안테나에 각각 배치되는 복수의 IFFT부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 SC-FDMA 신호 생성기는 상기 DFT부와 상기 복수의 IFFT부 사이에 배치되는 부반송파 맵퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전송기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는 기본 시퀀스로부터 제어 데이터에 해당되는 제어 시퀀스를 생성하고,
    상기 SC-FDMA 신호 생성기는 입력되는 상기 제어 시퀀스에 대해 IFFT를 수행하여 SC-FDMA 심벌을 생성하는 것을 특징으로 하는 전송기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어 데이터는 PUCCH(Physical Uplink Control Channel) 상으로 전송되고, 상기 사용자 데이터는 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel) 상으로 전송되는 것을 특징으로 하는 전송기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 PUCCH와 PUSCH는 주파수 영역에서 서로 다른 부반송파에 할당되는 것을 특징으로 하는 전송기.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 PUCCH와 PUSCH는 동시에 전송되는 것을 특징으로 하는 전송기.
  8. 다중 반송파 시스템에서 데이터 전송 방법에 있어서,
    사용자 데이터를 DFT(discrete Fourier Transform) 확산시켜 DFT확산된 심벌들을 생성하고,
    기본 시퀀스로부터 제어 데이터에 해당되는 제어 시퀀스를 생성하고,
    상기 DFT(discrete Fourier Transform) 확산된 심벌들에 대해 제1 IFFT(inverse Fast Fourier Transform)를 수행하여 제1 전송 안테나를 통해 전송하고,
    상기 제어 시퀀스에 대해 상기 제1 IFFT와 독립적으로 제2 IFFT를 수행하여 제2 전송 안테나를 통해 전송하는 것을 포함하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 전송 안테나는 제1 반송파와 연관되고, 상기 제2 전송 안테나는 제2 반송파와 연관되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어 시퀀스는 PUCCH(Physical Uplink Control Channel) 상으로 전송되고, 상기 DFT 확산된 심벌들은 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel) 상으로 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 PUCCH와 PUSCH는 주파수 영역에서 서로 다른 부반송파에 할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어 시퀀스는 상기 기본 시퀀스를 상기 제어 데이터에 해당되는 순환쉬프트 양만큼 순환 쉬프트시켜 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
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