WO2018074688A1 - 경쟁 기반 비직교 다중 접속 방식에 기초하여 신호를 전송하는 방법 및 장치 - Google Patents

경쟁 기반 비직교 다중 접속 방식에 기초하여 신호를 전송하는 방법 및 장치 Download PDF

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WO2018074688A1
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    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/02—Terminal devices

Definitions

  • the present disclosure relates to a wireless communication system, and more particularly, to a method and apparatus for transmitting a signal based on a contention-based non-orthogonal multiple access (NOMA).
  • NOMA contention-based non-orthogonal multiple access
  • 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).
  • 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
  • MCD division multiple access
  • MCDMA multi-carrier frequency division multiple access
  • MC-FDMA multi-carrier frequency division multiple access
  • the 3GPP LTE (3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution) system is designed as a frame structure having a 1 ms transmission time interval (TTI), and a data request delay time for a video application is 10 ms.
  • TTI transmission time interval
  • future 5G technologies will require lower latency data transmissions with the emergence of new applications such as real-time control and tactile internet, and 5G data demand latency will be lowered to 1ms. It is expected.
  • future 5G technology requires more terminal connectivity in one base station, and 5G required connectivity is expected to increase up to 1,000,000 / km 2.
  • An object of the present invention is to provide a method for a terminal to transmit a signal based on a non-orthogonal NoMA scheme in a wireless communication system.
  • Another object of the present invention is to provide a method in which a terminal transmits user equipment ID (UE ID) information based on a contention-based NoMA scheme in a wireless communication system.
  • UE ID user equipment ID
  • Another object of the present invention is to provide a transmission method for reducing delay and overhead in a wireless communication system.
  • Another object of the present invention is to provide a resource allocation method for UE ID in a contention-based NoMA scheme.
  • a method for transmitting a signal based on a contention-based non-orthogonal NoMA scheme in a wireless communication system may be provided.
  • the method for transmitting a signal may include: allocating a resource pool to transmit a signal based on a contention-based NoMA scheme; And transmitting the data and the UE ID based on the contention-based NoMA scheme through the resource pool.
  • a plurality of UE ID regions may be present in the resource pool, and the UE ID may be allocated to the first region, which is one of the plurality of UE ID regions, and transmitted.
  • a terminal for transmitting a signal based on a contention based NoMA scheme in a wireless communication system may be provided.
  • the terminal may include a receiving module for receiving a signal, a transmitting module for transmitting a signal, and a processor for controlling the receiving module and the transmitting module.
  • the processor may be allocated a resource pool to transmit a signal based on a contention-based NoMA scheme, and transmit data and UE ID based on the contention-based NoMA scheme through the resource pool using a transmission module.
  • a plurality of UE ID regions may be present in the resource pool, and the UE ID may be allocated to the first region, which is one of the plurality of UE ID regions, and transmitted.
  • the following may be commonly applied to a method and apparatus for transmitting a signal based on a contention-based NoMA scheme in a wireless communication system.
  • the first region to which the UE ID is allocated may be determined based on a demodulation reference signal (DMRS).
  • DMRS demodulation reference signal
  • the first region to which the UE ID is allocated may be determined based on the number of DMRS sequences and the number of UE ID regions.
  • the plurality of UE ID regions is based on a remainder obtained by dividing the selected DMRS index by the number of UE ID regions.
  • the first region to which the UE ID is allocated may be determined.
  • a plurality of UE ID regions are divided by the number of DMRS sequences and a plurality of UE ID region indexes based on a UE ID region index.
  • a first area to which a UE ID is allocated among the UE ID areas may be determined.
  • the first region to which the UE ID is assigned may have a higher priority than the region to which data in the resource pool is transmitted.
  • the first region when the first region has a high priority, the first region may be transmitted at a higher power than other regions in the resource pool.
  • the first region when the first region has a high priority, the first region may be transmitted based on a lower coding rate than other regions in the resource pool.
  • any one region to which a UE ID is allocated may be determined based on a Cell Radio-Network Temporary Identifier (C-RNTI).
  • C-RNTI Cell Radio-Network Temporary Identifier
  • the plurality of UE ID regions may be set parallel to the time axis within the resource pool, or the plurality of UE ID regions may be set parallel to the frequency axis within the resource pool.
  • a wireless communication system may provide a method for a terminal to transmit a signal based on a non-orthogonal NoMA scheme.
  • the terminal may provide a method for transmitting UE ID information based on a contention-based NoMA scheme.
  • the present specification may provide a transmission method for reducing delay and overhead in a wireless communication system.
  • the present specification may provide a resource allocation method for a UE ID in a contention based NoMA scheme.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a base station 105 and a terminal 110 in a wireless communication system 100.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a NOMA based downlink transmission / reception (Tx / Rx) block diagram of a communication device.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a NOMA based uplink transmission / reception block diagram of a communication device.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a non-orthogonal spreading code based downlink transmission / reception block diagram of a communication device.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a non-orthogonal spreading code based uplink transmission / reception block diagram of a communication device.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a concept of frequency axis of data transmission by a terminal-specific spreading code.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a basic transmission / reception structure of a non-orthogonal terminal specific spreading code based NoMA system.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a resource pool in which a terminal performs contention-based transmission.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a method for setting a resource region for transmitting UE ID in a resource pool.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a method for setting a resource region for UE ID transmission in a resource pool.
  • 11 is a diagram illustrating a method for a base station to transmit an ACK / NACK signal to a specific terminal based on UE ID decoding.
  • FIG. 12 illustrates a flowchart of a signal according to a contention based NoMA scheme.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating a signal transmission method according to a contention-based NoMA scheme.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a method for setting a UE ID allocation region based on DMRS in a contention based NoMA scheme.
  • a terminal collectively refers to a mobile or fixed terminal end device such as a user equipment (UE), a mobile station (MS), an advanced mobile station (AMS), and the like.
  • the base station collectively refers to any node of the network side that communicates with the terminal such as a Node B, an eNode B, a Base Station, and an Access Point (AP).
  • UE user equipment
  • MS mobile station
  • AMS advanced mobile station
  • AP Access Point
  • a user equipment may receive information from a base station through downlink, and the terminal may also transmit information through uplink.
  • the information transmitted or received by the terminal includes data and various control information, and various physical channels exist according to the type and purpose of the information transmitted or received by the terminal.
  • 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
  • CDMA may be implemented with a radio technology such as Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) or CDMA2000.
  • TDMA may be implemented with wireless technologies such as Global System for Mobile communications (GSM) / General Packet Radio Service (GPRS) / Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE).
  • GSM Global System for Mobile communications
  • GPRS General Packet Radio Service
  • EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution
  • OFDMA may be implemented in a wireless technology such as IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, Evolved UTRA (E-UTRA).
  • UTRA is part of the Universal Mobile Telecommunications System (UMTS).
  • LTE Long Term Evolution
  • E-UMTS Evolved UMTS
  • E-UTRA Evolved UMTS
  • LTE-A Advanced is an evolution of 3GPP LTE.
  • the transmission from the base station to the terminal is referred to as downlink transmission and the transmission from the terminal to the base station are collectively referred to as uplink transmission.
  • a method of dividing the radio resources between the downlink transmission and the uplink transmission is defined as a duplex, and when a frequency band is divided into a downlink transmission band and an uplink transmission band and bi-directionally transmitted and received, a frequency division duplex (Frequency Division Duplex) FDD).
  • FDD Frequency Division Duplex
  • the technique proposed by the present invention shares time and frequency resources with a time division duplex (TDD) for bidirectional transmission and reception by dividing time resources into downlink transmission time and uplink transmission time as well as the frequency division duplex. Obviously, it can operate in full duplex that transmits in both directions.
  • TDD time division duplex
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a base station 105 and a terminal 110 in a wireless communication system 100.
  • the wireless communication system 100 may include one or more base stations and / or one or more terminals. .
  • the base station 105 includes a transmit (Tx) data processor 115, a symbol modulator 120, a transmitter 125, a transmit / receive antenna 130, a processor 180, a memory 185, and a receiver ( 190, a symbol demodulator 195, and a receive data processor 197.
  • the terminal 110 transmits (Tx) the data processor 165, the symbol modulator 170, the transmitter 175, the transmit / receive antenna 135, the processor 155, the memory 160, the receiver 140, and the symbol. It may include a demodulator 155 and a receive data processor 150.
  • the transmit and receive antennas 130 and 135 are shown as one in the base station 105 and the terminal 110, respectively, the base station 105 and the terminal 110 are provided with a plurality of transmit and receive antennas. Accordingly, the base station 105 and the terminal 110 according to the present invention support a multiple input multiple output (MIMO) system. In addition, the base station 105 according to the present invention may support both a single user-MIMO (SU-MIMO) and a multi-user-MIMO (MU-MIMO) scheme.
  • SU-MIMO single user-MIMO
  • MU-MIMO multi-user-MIMO
  • the transmit data processor 115 receives the traffic data, formats the received traffic data, codes it, interleaves and modulates (or symbol maps) the coded traffic data, and modulates the symbols ("data"). Symbols ").
  • the symbol modulator 120 receives and processes these data symbols and pilot symbols to provide a stream of symbols.
  • the symbol modulator 120 multiplexes the data and pilot symbols and sends it to the transmitter 125.
  • each transmission symbol may be a data symbol, a pilot symbol, or a signal value of zero.
  • pilot symbols may be sent continuously.
  • the pilot symbols may be frequency division multiplexed (FDM), orthogonal frequency division multiplexed (OFDM), time division multiplexed (TDM), or code division multiplexed (CDM) symbols.
  • Transmitter 125 receives the stream of symbols, converts it into one or more analog signals, and further adjusts (eg, amplifies, filters, and frequency upconverts) these analog signals to transmit over a wireless channel. Generates a downlink signal suitable for Then, the transmission antenna 130 transmits the generated downlink signal to the terminal.
  • the receiving antenna 135 receives the downlink signal from the base station and provides the received signal to the receiver 140.
  • Receiver 140 adjusts the received signal (eg, filtering, amplifying, and frequency downconverting), and digitizes the adjusted signal to obtain samples.
  • the symbol demodulator 145 demodulates the received pilot symbols and provides them to the processor 155 for channel estimation.
  • the symbol demodulator 145 also receives a frequency response estimate for the downlink from the processor 155 and performs data demodulation on the received data symbols to obtain a data symbol estimate (which is an estimate of the transmitted data symbols). Obtain and provide data symbol estimates to a receive (Rx) data processor 150. Receive data processor 150 demodulates (ie, symbol de-maps), deinterleaves, and decodes the data symbol estimates to recover the transmitted traffic data.
  • the processing by symbol demodulator 145 and receiving data processor 150 is complementary to the processing by symbol modulator 120 and transmitting data processor 115 at base station 105, respectively.
  • the terminal 110 is on the uplink, and the transmit data processor 165 processes the traffic data to provide data symbols.
  • the symbol modulator 170 may receive and multiplex data symbols, perform modulation, and provide a stream of symbols to the transmitter 175.
  • the transmitter 175 receives and processes a stream of symbols to generate an uplink signal.
  • the transmit antenna 135 transmits the generated uplink signal to the base station 105.
  • the transmitter and the receiver in the terminal and the base station may be configured as one radio frequency (RF) unit.
  • RF radio frequency
  • an uplink signal is received from the terminal 110 through the reception antenna 130, and the receiver 190 processes the received uplink signal to obtain samples.
  • the symbol demodulator 195 then processes these samples to provide received pilot symbols and data symbol estimates for the uplink.
  • the received data processor 197 processes the data symbol estimates to recover the traffic data transmitted from the terminal 110.
  • Processors 155 and 180 of the terminal 110 and the base station 105 respectively instruct (eg, control, coordinate, manage, etc.) operations at the terminal 110 and the base station 105, respectively.
  • Respective processors 155 and 180 may be connected to memory units 160 and 185 that store program codes and data.
  • the memory 160, 185 is coupled to the processor 180 to store the operating system, applications, and general files.
  • the processors 155 and 180 may also be referred to as controllers, microcontrollers, microprocessors, microcomputers, or the like.
  • the processors 155 and 180 may be implemented by hardware or firmware, software, or a combination thereof.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs Field programmable gate arrays
  • the firmware or software may be configured to include a module, a procedure, or a function for performing the functions or operations of the present invention, and to perform the present invention.
  • the firmware or software configured to be may be provided in the processors 155 and 180 or stored in the memory 160 and 185 to be driven by the processors 155 and 180.
  • the layers of the air interface protocol between the terminal and the base station between the wireless communication system (network) are based on the lower three layers of the open system interconnection (OSI) model, which is well known in the communication system. ), And the third layer L3.
  • the physical layer belongs to the first layer and provides an information transmission service through a physical channel.
  • a Radio Resource Control (RRC) layer belongs to the third layer and provides control radio resources between the UE and the network.
  • the terminal and the base station may exchange RRC messages through the wireless communication network and the RRC layer.
  • the processor 155 of the terminal and the processor 180 of the base station process the signals and data, except for the function of receiving or transmitting the signal and the storage function of the terminal 110 and the base station 105, respectively.
  • the following description does not specifically refer to the processors 155 and 180.
  • the processors 155 and 180 it may be said that a series of operations such as data processing is performed rather than a function of receiving or transmitting a signal.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a NOMA based downlink transmission / reception (Tx / Rx) block diagram of a communication device.
  • NOMA non-orthogonal multiple access
  • MUST Multiuser Superposition Transmission
  • the NOMA system is considered as an element technology of the next generation 5G system for the purpose of gaining transmission capacity gain or increasing the number of simultaneous connections compared to the LTE system by transmitting information for multiple terminals by overlapping the same time-frequency resources.
  • next generation 5G system's NOMA series technologies include MUST to distinguish terminals based on power level, Sparse Code Multiple Access (SCMA) using Sparse Complex Codebook-based modulation, and interleave using user-specific interleaver.
  • SCMA Sparse Code Multiple Access
  • IDMA Division Multiple Access
  • multi-terminal data Different power allocation of symbols or hierarchical modulation of multi-terminal data is transmitted based on hierarchical modulation, and the multi- terminal (or multi-user) detection is performed at the receiving end.
  • Demodulate data hereinafter referred to as multi-terminal data.
  • the transmitting end of FIG. 2 replaces the forward error correction (FEC) encoder and the modulation process with respect to the multi-terminal data by using a previously promised Sparse Complex Codebook modulation scheme, and transmits the multi-terminal data through the MUD at the receiving end.
  • FEC forward error correction
  • the transmitter of FIG. 2 modulates and transmits FEC encoding information on the terminal data through a terminal-specific interleaver, and demodulates the terminal data through the MUD at the receiver.
  • Each system can demodulate multi-terminal data using various MUD methods, for example Maximum Likelihood (ML), Maximum joint A posteriori Probability (MAP), Message Passing Algorithm (MPA), Matched Filtering (MF), Successive Interference Cancellation (SIC), Parallel Interference Cancellation (PIC), Codeword Interference Cancellation (CWIC), and the like.
  • MUD methods for example Maximum Likelihood (ML), Maximum joint A posteriori Probability (MAP), Message Passing Algorithm (MPA), Matched Filtering (MF), Successive Interference Cancellation (SIC), Parallel Interference Cancellation (PIC), Codeword Interference Cancellation (CWIC), and the like.
  • ML Maximum Likelihood
  • MAP Maximum joint A posteriori Probability
  • MPA Message Passing Algorithm
  • MCA Matched Filtering
  • SIC Successive Interference Cancellation
  • PIC Parallel Interference Cancellation
  • CWIC Codeword Interference Cancellation
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a NOMA based uplink transmission / reception block diagram of a communication device.
  • FIG. 3 illustrates a structure of a transceiver for uplink support of a NOMA series system in which information of multiple terminals (hereinafter, referred to as multiple terminal information) is allocated to the same resource and transmitted.
  • Each system may transmit and demodulate the multi-terminal data in the same manner as the description of the downlink structure of FIG.
  • NOMA series systems transmit multiple terminal signals over the same time-frequency resources, they have a higher decoding error rate than LTE systems, but can support higher frequency utilization efficiency or more connectivity.
  • NOMA Non-Orthogonal Multiple Access
  • the signal of the k-th receiver is simply expressed as Equation 1 below.
  • Equation 1 Is the channel from the transmitter to the k-th receiver, Is the data symbol to the k-th receiver, Means signal noise.
  • K is the number of multiple terminals allocated to the same time-frequency resource.
  • the second term of the third equation of Equation 1 Denotes a multi-user interference signal (MUI) by data symbols to other receivers. Therefore, simply expressing the transmission capacity by the received signal is represented by the following equation (2).
  • MUI multi-user interference signal
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a non-orthogonal spreading code based downlink transmission / reception block diagram of a communication device
  • FIG. 5 is a non-orthogonal spreading code of a communication device. Based on the uplink transmission / reception block diagram.
  • a series eg SCMA, CDMA, etc.
  • a non-orthogonal codebook among the NOMA schemes may have multiple terminal (or multi-user) data in the same time frequency resource through a spreading scheme.
  • a multiple access scheme using a non-orthogonal spreading code may be used.
  • FIGS. 4 and 5 illustrate the downlink and uplink of the NoMA system for overlapping transmission using a UE specific spreading code when allocating multiple terminal (or multi-user) information to the same time frequency resource. It may be a link transceiver end structure.
  • UE Specific Spreading Code is used in the frequency axis in FIGS. 4 and 5, the UE specific spreading code may be used in the time axis and is not limited to the above-described embodiment.
  • the transmitting and receiving end allocates a UE specific spreading code to each user by using a predefined codebook.
  • the UE specific spreading code is represented by Equation 3 below.
  • the UE specific spreading codebook (UE Specific Spreading Codebook) Codebook that satisfies and may have a property as shown in Equation 4 below.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a concept of frequency axis of data transmission by a terminal-specific spreading code.
  • a UE specific spreading code may be used.
  • 6 may be a conceptual diagram illustrating data transmission of a k-th terminal (or user) on a frequency axis through a UE specific spreading code.
  • the codebook corresponding to the k-th terminal (or user) is multiplied by the data for the k-th user and transmitted.
  • one data symbol Codebook vector with fall (N ⁇ 1) dimension corresponds to. N elements of the codebook correspond to N subcarriers. That is, in FIG. 6, since one data symbol is transmitted through N subcarriers, time frequency resource efficiency is reduced to 1 / N compared to the existing LTE system. On the other hand, overlapping transmission of more than K symbols (symbol), the time-frequency resource efficiency is increased compared to the existing LTE system. As an example, when K symbols are superimposed when N ⁇ K, frequency resource efficiency is increased by K / N times.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a basic transmission / reception structure of a non-orthogonal terminal specific spreading code based NoMA system.
  • data symbols for each terminal (or user) in the transmitting end are converted into a UE specific spreading code corresponding to each user and overlapped.
  • the overlapped N-length frequency axis signal is converted into a time axis signal through N-IFFT to perform OFDM transmission, and the receiver is reconstructed into a frequency axis signal through N-FFT.
  • the recovered frequency axis signal decodes each terminal (or user) data symbol by a conjugate codeword of a UE specific spreading code corresponding to each user.
  • Decoded MUI may be included depending on the number of nested users. Decryption is possible. At this time, the length of the frequency axis signal converted according to a UE-specific spreading code (UE Specific Spreading Code) may be shorter than N. For example, two frequency axis signals converted to a UE specific spreading code having an N / 2 length are formed to have an N length, and it is obvious that demodulation can be performed at the receiving end even with an N-FFT.
  • UE-specific spreading code UE Specific Spreading Code
  • Equation 5 a search equation for data decoding at a k-th terminal (or user) receiving end may be as shown in Equation 5 below.
  • Equation 5 Denotes an (N ⁇ N) channel matrix from the kth transmit end to the receive end, and includes frequency axis channel coefficients in a diagonal matrix.
  • K is also the number of multiple terminals (or multiple users) allocated to the same resource.
  • the A vector is a diagonal matrix, it means an element division between the diagonal matrices.
  • the second item of the last row represents the MUI, and can be removed or reduced through the MUD method.
  • data decoding at the base station receiving end may be detected by Equation 7 below.
  • Equation 8 the second term of the third equation of Equation 7 represents a multi-terminal (or multi-user) interference signal MUI by data symbols to other receiving terminals.
  • the search equation of the receiving end for data decoding of the k-th user may be expressed by Equation 8 below.
  • the second item of the last row represents the MUI, and can be removed or reduced through the MUD method.
  • the amount of change in the frequency axis channel of may cause a change in the Euclidian Distance value between the UE Specific Spreading Codes.
  • the NoMA technology is based on contention-based to reduce latency and overhead caused by grant based transmission in uplink and to allow more users to transmit data simultaneously. It can be used in combination with Contention based transmission.
  • a technique based on contention based transmission is referred to as contention based NoMA (Contention based NoMA).
  • the base station informs whether the transmission fails in the terminals through ACK / NACK signaling. Then, the UE that fails to transmit is retransmitted. In this case, it is necessary to transmit data differently from the first transmission in order to increase the transmission success rate. As an example, a retransmission should be attempted by lowering a code rate or changing a codeword. Therefore, an efficient way of retransmitting data may be needed to increase the success rate.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a resource pool in which a terminal performs contention-based transmission.
  • the UE may perform uplink transmission through a contention-based NoMA scheme in order to reduce latency and uplink overhead.
  • the base station may transmit an ACK / NACK signal indicating the success of the transmission to the terminal.
  • the base station may transmit the ACK / NACK signal as a UE-dedicated signaling. That is, the base station may transmit an ACK / NACK signal indicating whether the transmission is successful for a specific terminal. Therefore, when the terminal transmits uplink data through a contention-based NoMA scheme, there is a need to transmit not only data but also ID information of the terminal. Through this, the base station can specify the terminal to transmit the ACK / NACK signal.
  • a resource pool in which contention-based NoMA transmission is performed in time-frequency resources may be specified, which will be described later.
  • a separate area for transmitting the UE ID may be allocated to the resource pool.
  • some areas of a physical uplink control channel (PUCCH) or a physical uplink shared channel (PUSCH) resource may be set as an area for transmitting UE ID and used for transmitting UE ID. That is, when the terminal performs uplink transmission based on the contention-based NoMA scheme, the base station needs to acquire information about the UE ID in order to obtain information about the terminal to be the ACK / NACK signal transmission target, this Resource allocation may be performed.
  • PUCCH physical uplink control channel
  • PUSCH physical uplink shared channel
  • a signal corresponding to the UE ID may be transmitted at a higher power than the data signal or by using a low coding rate.
  • increasing the power of the signal corresponding to the UE ID is almost no gain in terms of signal to interference noise ratio (SINR) because the power of the corresponding signal of all the terminals are increased and transmits the UE ID in the same area. Therefore, there is a need for a method for effectively increasing the decoding success rate of the UE ID by improving the SINR of the signal of the UE ID.
  • SINR signal to interference noise ratio
  • the terminal when the terminal performs uplink transmission in a contention-based NoMA scheme, the terminal may perform uplink transmission in a contention-based NoMA scheme only in a specific region of time-frequency. That is, the resource pool may refer to a specific region in which the terminal is configured to perform uplink transmission in a contention-based NoMA scheme in the time-frequency domain. In this case, as an example, a plurality of resource pools may exist, and the size of the region may be the same or different, and is not limited to the above-described embodiment.
  • the UE when a separate resource pool does not exist in a contention-based NoMA scheme and an uplink transmission is performed by selecting a random resource, the UE receives a grant for uplink among other terminals. Data transfers may be in conflict. In this case, the overall system performance may be reduced. As described above, the contention-based NoMA method may require a method using a separate resource pool.
  • the resource pool for the contention-based NoMA scheme may be defined in advance through common control information.
  • the UE performing the contention-based NoMA scheme may be in an RRC_CONNECTED state.
  • the terminal may receive system information after downlink synchronization.
  • the system information transmitted by the base station may include information about the resource pool for the aforementioned contention-based NoMA scheme.
  • the terminal may perform uplink transmission through the contention-based NoMA scheme.
  • there may be a plurality of resource pools.
  • the terminal may perform uplink transmission in a contention-based NoMA scheme through a specific resource pool among a plurality of resource pools, and is not limited to the above-described embodiment.
  • the base station may decode data transmitted through a specific resource pool for the contention-based NoMA scheme. Thereafter, the base station determines whether the data is damaged or not through the CRC check on the decoded data, and transmits an ACK / NACK signal to a specific terminal based on this.
  • ID information of the terminal may be required. That is, since the base station does not know the Cell Radio-Network Temporary Identifier (C-RNTI), it cannot determine which data is transmitted from which UE. Therefore, when the UE performs uplink transmission in a contention-based NoMA scheme, the UE transmits the UE ID to the designated specific area together, as described above.
  • C-RNTI Cell Radio-Network Temporary Identifier
  • the base station can check which data has been transmitted by which terminal, and through this, can transmit an ACK / NACK signal to the terminal.
  • the UE may perform grant based transmission for efficient transmission, and is not limited to the above-described embodiment. That is, initial transmission is performed by a contention-based NoMA method, and when a base station decodes a UE ID and retransmits a specific UE, data is transmitted through scheduling through contention-based transmission using SR (Scheduling Request). It is possible to perform retransmission after specifying the resource region for.
  • SR Service Request
  • the terminal when the terminal performs uplink transmission in a contention-based NoMA scheme, the terminal may be transmitted by giving a higher priority than data to increase the decoding success rate for the UE ID. That is, even if the base station receives the data, it is difficult to perform communication without knowing the ID information of the terminal, and the information on the UE ID may be more important than the data information. Therefore, the UE ID may be assigned a higher priority than data. In this case, as an example, in order to increase the priority, a signal corresponding to the UE ID may be transmitted at a higher power or a lower coding rate than the data signal. However, as described above, the same can be applied to the UE ID of other terminals in the same area, the gain may be small in terms of SINR, as described above.
  • a method for effectively increasing the decoding success rate of the UE ID by improving the SINR of the signal of the UE ID may be needed.
  • 9 and 10 illustrate a method of setting a resource region for UE ID transmission in a resource pool.
  • the UE ID transmission region may exist separately in the resource region for the contention-based NoMA scheme.
  • FIG. 9A may allocate an area for the UE ID along the time axis direction. That is, a region for the UE ID may be allocated in parallel to the time axis in a portion of the region of the resource pool except for the region to which the reference signal is allocated.
  • FIG. 9B may allocate an area for the UE ID along the frequency axis direction. That is, a region for the UE ID may be allocated in parallel to the frequency axis in a portion other than the region to which the reference signal is allocated among regions within the resource pool.
  • FIG. 9C may allocate an area for a UE ID from a time-frequency resource to a specific area. That is, a specific area of the time-frequency resource may be allocated as an area for the UE ID in the part of the area of the resource pool except for the area to which the reference signal is allocated.
  • a plurality of areas to which the UE ID is allocated may exist and are not limited to the above-described embodiment.
  • the terminal may select one of the areas capable of transmitting the UE ID and transmit the UE ID.
  • the terminal may transmit data in another area except one UE ID area selected to transmit the UE ID.
  • the base station may decode the UE ID and the data, respectively.
  • the terminal may transmit the UE ID in the first region 1110 as one of the UE ID allocation regions in the resource pool.
  • the terminal may perform data transmission in the remaining areas where the UE ID is not allocated among the UE ID allocation areas.
  • priority may be given to the first area 1110. That is, the UE may transmit a signal through high power only or the UE ID through a low coding rate only in the first region 1110 within the resource pool.
  • each of the terminals performing uplink transmission through the contention-based NoMA scheme may transmit the UE ID through an area in which UE IDs of other terminals are not allocated among the UE ID areas.
  • the decoding success rate can be increased.
  • the base station may transmit a terminal specific ACK / NACK signal.
  • the UE may perform data transmission through a specific resource region through scheduling, as described above. That is, by identifying the terminal attempting to transmit data, the system can be efficiently operated.
  • a method of allocating a UE ID of a specific terminal in a UE ID allocation region may be set by a base station.
  • the terminal may be sequentially allocated to the terminal according to a predetermined criterion.
  • an area to which a UE ID is allocated may be selected through a reference signal, which will be described later.
  • the base station transmits the Jay information to the terminals
  • information about a resource pool to which the contention-based NoMA scheme is applied and information about a method of giving a high priority to a specific area for transmitting the UE ID are also included.
  • the resource region to which the UE ID is transmitted may be instructed to the terminal by including information on how much power should be boosted or how low the coding rate is, compared to the region for transmitting data. It is not limited to the example.
  • a UE ID may be allocated to a specific region and transmitted in a resource pool, and a UE ID for a specific terminal may be allocated to one of a plurality of UE ID allocation regions. As described above. In this case, one region to which a UE ID is allocated to a specific terminal among the plurality of UE ID allocation regions may be determined based on a reference signal.
  • the UE transmits a reference signal together in uplink transmission for channel estimation even in a contention-based NoMA scheme.
  • the terminal since the terminal has not received separate grant information from the base station, the terminal needs to select a reference signal directly.
  • the selection of the reference signal is a channel estimation for data transmission of the UE in a reference signal set based on a scheme such as time division multiplexing (TDM) / frequency time division multiplexing (FDM) / code division multiplexing (CDM). It may mean to select a signal for.
  • TDM time division multiplexing
  • FDM frequency time division multiplexing
  • CDM code division multiplexing
  • DMRS demodulation reference signal
  • CS cyclic shift
  • OCC orthogonal code cover
  • the number of DMRS sequences that can be used in a NoMA scheme transmission zone can be determined. In this case, as an example, 12 DMRS sequences may exist. In this case, the UE may select any one DMRS sequence among the plurality of DMRS sequences. In addition, as an example, when the UE transmits a plurality of layers, a plurality of DMRS sequences may be selected in consideration of the number of layers, and is not limited to the above-described embodiment. In this case, the DMRS sequence may be selected in association with the C-RNTI of the terminal.
  • the UE ID transmission region may be selected in association with the above-described C-RNTI.
  • the base station performs decoding, it may be difficult to determine in which area the UE-ID is transmitted.
  • the above-described UE ID transmission region may be selected in association with a DMRS sequence.
  • the DRMS index DRMS_INDEX may be determined.
  • an area in which the UE ID is transmitted may be selected through a DRMS index, and through this, the base station may determine in which area the UE ID is transmitted.
  • the index for the region where the DMRS index and the UE ID are allocated may be as shown in Equation 10 below.
  • the K-th terminal may select a region in which the UE ID is transmitted as shown in Equation 11 below.
  • DMRS_INDEX (k) denotes an index of a DMRS sequence used by the k-th terminal when performing uplink transmission in a contention-based NoMA scheme
  • Maximum_UE_ID_REGION_INDEX is an area in which a UE ID can be transmitted in a resource pool as described above. Means the total number of. In this case, for example, in the case of 1: 1 mapping, if the DMRS index is x, the UE ID region index (UE_ID_REGION_INDEX) is x.
  • the UE ID region index may be determined based on the mod () function as described above. For example, as described above, when the number of DMRS sequences is 12 and the number of UE ID regions is 3, when the DMRS indexes are 1, 4, and 7, the UE ID region index may be 1. At this time, in the above-described situation, the base station may perform UE ID decoding on a specific region through blind detection with DMRS.
  • the index for the region where the DMRS index and the UE ID are allocated may be expressed by Equation 12 below.
  • the above-described M value may be determined in consideration of the ratio of the maximum UE ID region index and the maximum DMRS index, and the relationship between the DMRS index and the index of the UE ID region may be defined through the Ceiling function.
  • the base station may perform UE ID decoding on a specific region through blind detection with DMRS, but is not limited to the above-described embodiment.
  • 11 is a diagram illustrating a method for a base station to transmit an ACK / NACK signal to a specific terminal based on UE ID decoding.
  • the area in which the UE ID is transmitted may be determined based on the DMRS index, as described above.
  • the base station may perform channel estimation using DMRS in the resource pool.
  • the base station can determine which UE ID is transmitted through the DMRS index used for channel estimation.
  • the base station performs decoding on the UE ID using the estimated channel information.
  • the base station also performs decoding on the data and checks whether there is an error in the data through the CRC check. Thereafter, the base station may transmit an ACK / NACK signal to the specified UE through the obtained UE ID information.
  • the base station can perform channel estimation based on the DMRS.
  • the base station may perform UE ID decoding and data decoding through the channel estimate value.
  • the transmission area of the UE ID may be determined by the DMRS index as described above.
  • the base station obtains information on the UE ID through UE ID decoding and transmits an ACK / NACK signal to a specific terminal based on the data error information, which is not limited to the above-described embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a flowchart of a signal according to a contention based NoMA scheme.
  • the terminal 110 may exchange signals with the base station 105.
  • the terminal 110 may be in a state in which an RRC connection is performed.
  • the terminal 110 may receive synchronization and system information for the downlink.
  • the terminal 110 may include control information for performing communication in the system information.
  • the control information received by the terminal 110 may include information about a resource pool.
  • the resource pool may be a resource region used when the terminal 110 performs uplink transmission in a contention-based NoMA scheme.
  • a resource pool may be allocated as a designated area to avoid collision with the terminal 110 performing uplink transmission based on the grant scheme, as described above.
  • the terminal 110 may select a DMRS sequence for channel estimation.
  • the number of DMRS sequences selectable by the terminal 110 may be set differently.
  • a DMRS index may be given based on the selectable number of DMRS sequences.
  • an area to which a UE ID is assigned as ID information of the terminal 110 may be selected according to the index of the selected DMRS sequence.
  • the UE ID may be assigned to any one of a plurality of UE ID regions in the resource pool.
  • an index may be assigned to each of the plurality of UE ID regions.
  • the index of the UE ID region may be determined based on the DMRS index.
  • the UE ID region index may be determined based on Equation 11 described above. That is, when the maximum number of DMRS indexes is larger than the maximum number of UE ID region indexes, the UE ID region index may be determined based on Equation 11 described above. Thereafter, the UE ID may be assigned to an area corresponding to the determined UE ID index.
  • the UE ID region index may be determined based on Equations 13 and 14, as described above.
  • the terminal 110 may transmit the UE ID through the UE ID region and transmit data through another region in the resource pool.
  • the base station 105 may perform channel estimation based on the received DMRS information.
  • the base station 105 may use the channel estimation to perform UE ID and data decoding in each region.
  • the base station 105 may decode the UE ID in the specific region.
  • an area to which the UE ID is assigned may have a higher priority than other data areas.
  • the base station 105 may increase the decoding success rate for the UE ID, as described above.
  • the base station 105 may transmit an ACK / NACK signal to the designated terminal 110 based on whether the data transmitted by the terminal 110 is error based on the UE ID.
  • the base station 105 may transmit the ACK / NACK signal to the specific terminal 110 in the contention-based NoMA scheme, as described above.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating a signal transmission method according to a contention-based NoMA scheme.
  • the UE may be allocated a resource pool to transmit a signal based on a contention-based NoMA scheme (S1310). As described above with reference to FIGS. 1 to 12, the UE may provide information on the resource pool as control information in an RRC connection state. Can be received. In this case, an area for the UE ID may exist in the resource pool, as described above.
  • S1310 contention-based NoMA scheme
  • the terminal may transmit the data and the UE ID based on the contention-based NoMA scheme through the resource pool (S1320).
  • the UE ID is one of a plurality of UE ID regions. May be allocated to any one region, which may be determined based on a DMRS index, as described above.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a method for setting a UE ID allocation region based on DMRS in a contention based NoMA scheme.
  • the UE may be allocated a resource pool to transmit a signal based on the contention-based NoMA scheme (S1410).
  • the method of allocating the resource pool is as described above with reference to FIGS.
  • the UE may select a DMRS sequence (S1420).
  • the DMRS sequence needs to be selected for channel estimation.
  • the transmission of contention-based NoMA scheme is performed, the terminal needs to select the DMRS sequence directly.
  • the UE ID region to which the UE ID is allocated may be determined based on the number of selectable DMRS sequences. (S1430) If the number of selectable DMRS sequences is greater than or equal to the number of UE ID regions, the UE UDs the selected DMRS index. An area to which the UE ID is allocated may be determined based on the remainder divided by the number of ID areas (S1440). That is, the area to which the UE ID is allocated may be determined based on Equation 11 described above.
  • the terminal may determine an area to which UE IDs are allocated based on a value obtained by dividing the number of UE ID regions by the number of selectable DMRS sequences and a UE ID region index. That is, the area to which the UE ID is allocated may be determined based on Equations 13 and 14 described above.
  • the terminal may select an area to which the UE ID is allocated based on this.
  • the DMRS selection procedure may be an essential procedure.
  • the terminal performs uplink transmission in a contention-based NoMA scheme, the terminal does not receive a grant and thus needs to directly select a DMRS.
  • UE needs to use DMRS for channel estimation in relation to the base station. That is, the UE ID allocation procedure may be an additional procedure based on the DMRS procedure, which is a procedure that must be performed previously. Through this, the UE may not perform a separate procedure for UE ID allocation and may reduce delay and overhead.
  • the terminal may transmit the UE ID and the data to the base station through the resource pool (S1460).
  • the base station can perform channel estimation through DMRS, and can perform UE ID and data decoding through this.
  • the base station may transmit an ACK / NACK to the terminal based on the data error or not, and may use the UE ID.
  • the base station identifies the terminal as a method. Recognizing a terminal may be more important than performing data decoding.
  • the area to which the UE ID is assigned can be transmitted with a high power or low coding rate as a higher priority than other areas, as described above.
  • Embodiments of the present invention described above may be implemented through various means.
  • embodiments of the present invention may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • a method according to embodiments of the present invention may include one or more Application Specific Integrated Circuits (ASICs), Digital Signal Processors (DSPs), Digital Signal Processing Devices (DSPDs), and Programmable Logic Devices (PLDs). It may be implemented by field programmable gate arrays (FPGAs), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs Application Specific Integrated Circuits
  • DSPs Digital Signal Processors
  • DSPDs Digital Signal Processing Devices
  • PLDs Programmable Logic Devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • the method according to the embodiments of the present invention may be implemented in the form of a module, a procedure, or a function that performs the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in a memory unit and driven by a processor.
  • the memory unit may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.
  • the above description can be applied to various wireless communication systems including not only 3GPP LTE and LTE-A systems, but also IEEE 802.16x and 802.11x systems. Furthermore, the proposed method can be applied to a communication system using an ultra high frequency band.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

본 명세서의 일 실시예에 따라, 무선통신 시스템에서 단말이 경쟁 기반 비직교 NoMA 방식에 기초하여 신호를 전송하는 방법을 제공할 수 있다. 이때, 신호를 전송하는 방법은 경쟁 기반 NoMA 방식에 기초하여 신호를 전송할 리소스 풀을 할당 받는 단계 및 리소스 풀을 통해 데이터 및 UE ID를 경쟁 기반 NoMA 방식에 기초하여 전송하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 리소스 풀에는 복수 개의 UE ID 영역이 존재하고, UE ID는 복수 개의 UE ID 영역 중 어느 하나의 영역인 제 1 영역에 할당되어 전송될 수 있다.

Description

경쟁 기반 비직교 다중 접속 방식에 기초하여 신호를 전송하는 방법 및 장치
본 명세서는 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 보다 상세하게는 경쟁 기반(Contention-Based) 비직교 다중 접속 방식(Non-orthogonal Multiple Access, NOMA)에 기초하여 신호를 전송하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
무선통신시스템이 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 일반적으로 무선통신시스템은 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 및 MC-FDMA(multi carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다.
또한, 무선 통신 시스템으로서 3GPP LTE (3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution) 시스템은 1ms TTI (transmission time interval)를 가지는 프레임 구조로 디자인 되었으며, 비디오(video) 어플리케이션을 위해 데이터 요구 지연 시간은 10ms이었다. 그러나, 미래의 5G 기술은 실시간 제어(real-time control) 및 촉감 인터넷(tactile internet)과 같은 새로운 어플리케이션의 등장으로 더욱 낮은 지연의 데이터 전송을 요구하고 있으며, 5G 데이터 요구 지연은 1ms까지 낮춰질 것으로 예상된다. 또한, 미래의 5G 기술은 하나의 기지국에 더욱 많은 단말 연결성이 요구되고 있으며, 5G 요구 연결성은 최대 1,000,000/km2까지 증가될 것으로 예상된다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 무선통신 시스템에서 단말이 비직교 NoMA 방식에 기초하여 신호를 전송하는 방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 무선통신 시스템에서 단말이 경쟁 기반 NoMA 방식에 기초하여 단말 아이디(User Equipment ID, UE ID) 정보를 전송하는 방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 무선통신 시스템에서 지연 및 오버헤드를 줄이기 위한 전송 방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 경쟁 기반 NoMA 방식에서 UE ID에 대한 자원 할당 방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따라, 무선통신 시스템에서 단말이 경쟁 기반 비직교 NoMA 방식에 기초하여 신호를 전송하는 방법을 제공할 수 있다. 이때, 신호를 전송하는 방법은 경쟁 기반 NoMA 방식에 기초하여 신호를 전송할 리소스 풀을 할당 받는 단계; 및 리소스 풀을 통해 데이터 및 UE ID를 경쟁 기반 NoMA 방식에 기초하여 전송하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 리소스 풀에는 복수 개의 UE ID 영역이 존재하고, UE ID는 복수 개의 UE ID 영역 중 어느 하나의 영역인 제 1 영역에 할당되어 전송될 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시예에 따라, 무선통신 시스템에서 경쟁 기반 NoMA 방식에 기초하여 신호를 전송하는 단말을 제공할 수 있다. 이때, 단말은 신호를 수신하는 수신 모듈, 신호를 송신하는 송신 모듈 및 수신 모듈과 송신 모듈을 제어하는 프로세서를 포함할 수 있다. 이때, 프로세서는, 경쟁 기반 NoMA 방식에 기초하여 신호를 전송할 리소스 풀을 할당 받고, 송신 모듈을 이용하여 리소스 풀을 통해 데이터 및 UE ID를 경쟁 기반 NoMA 방식에 기초하여 전송할 수 있다. 이때, 리소스 풀에는 복수 개의 UE ID 영역이 존재하고, UE ID는 복수 개의 UE ID 영역 중 어느 하나의 영역인 제 1 영역에 할당되어 전송될 수 있다.
또한, 무선 통신 시스템에서 경쟁 기반 NoMA 방식에 기초하여 신호를 전송하는 방법 및 장치에 대해서 다음 사항들이 공통으로 적용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따라, UE ID가 할당되는 제 1 영역은 복조 참조 신호(Demodulation Reference Signal, DMRS)에 기초하여 결정될 수 있다.
이때, 본 명세서의 일 실시예에 따라, UE ID가 할당되는 제 1 영역은 DMRS 시퀀스의 수 및 UE ID 영역의 수에 기초하여 결정될 수 있다.
이때, 본 명세서의 일 실시예에 따라, DMRS 시퀀스 수가 UE ID 영역의 수보다 크거나 같은 경우, 선택된 DMRS 인덱스(DMRS Index)를 UE ID 영역의 수로 나눈 값의 나머지에 기초하여 복수의 UE ID 영역 중 UE ID가 할당되는 제 1 영역이 결정될 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시예에 따라, DMRS 시퀀스 수가 UE ID 영역의 수보다 작은 경우, UE ID 영역의 수를 DMRS 시퀀스 수로 나눈 값과 UE ID 영역 인덱스(UE ID Region index)에 기초하여 복수의 UE ID 영역 중 UE ID가 할당되는 제 1 영역이 결정될 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시예에 따라, UE ID가 할당되는 제 1 영역은 리소스 풀 내의 데이터가 전송되는 영역보다 높은 우선 순위를 갖을 수 있다.
이때, 본 명세서의 일 실시예에 따라, 제 1 영역이 높은 우선 순위를 갖는 경우, 제 1 영역은 리소스 풀 내의 다른 영역보다 높은 파워로 전송될 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시예에 따라, 제 1 영역이 높은 우선 순위를 갖는 경우, 제 1 영역은 리소스 풀 내의 다른 영역보다 낮은 코딩 레이트에 기초하여 전송될 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시예에 따라, UE ID가 할당되는 어느 하나의 영역은 C-RNTI(Cell Radio-Network Temporary Identifier)에 기초하여 결정될 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시예에 따라, 복수 개의 UE ID 영역은 리소스 풀 내에서 시간 축에 평행하게 설정되거나, 복수 개의 UE ID 영역은 리소스 풀 내에서 주파수 축에 평행하게 설정될 수 있다.
본 명세서는, 무선통신 시스템에서 단말이 비직교 NoMA 방식에 기초하여 신호를 전송하는 방법을 제공할 수 있다.
본 명세서는. 단말이 경쟁 기반 NoMA 방식에 기초하여 UE ID 정보를 전송하는 방법을 제공할 수 있다.
본 명세서는, 무선통신 시스템에서 지연 및 오버헤드를 줄이기 위한 전송 방법을 제공할 수 있다.
본 명세서는, 경쟁 기반 NoMA 방식에서 UE ID에 대한 자원 할당 방법을 제공할 수 있다.
본 명세서에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 무선통신 시스템(100)에서의 기지국(105) 및 단말(110)의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 통신 장치의 NOMA 기반 하향링크 전송/수신(Tx/Rx) 블록도를 예시한 도면이다.
도 3은 통신 장치의 NOMA 기반 상향링크 전송/수신 블록도를 예시한 도면이다.
도 4는 통신 장치의 비직교 스프레딩 코드(Non-orthogonal Spreading Code) 기반 하향링크 전송/수신 블록도를 예시한 도면이다.
도 5는 통신 장치의 비직교 스프레딩 코드(Non-orthogonal Spreading Code) 기반 상향링크 전송/수신 블록도를 예시한 도면이다.
도 6은 단말 특정 스프레딩 코드에 의한 데이터 전송의 주파수축 개념도를 도시한 도면이다.
도 7은 비직교 단말 특정 스프레딩 코드 기반 NoMA 시스템의 기본 송수신 구조도를 도시한 도면이다.
도 8은 단말이 경쟁 기반 전송을 수행하는 리소스 풀(Resource Pool)을 나타낸 도면이다.
도 9는 리소스 풀 내에서 UE ID 전송을 위한 자원 영역 설정 방법을 나타낸 도면이다.
도 10은 리소스 풀 내에서 UE ID 전송을 위한 자원 영역 설정 방법을 나타낸 도면이다.
도 11은 기지국이 UE ID 디코딩에 기초하여 특정 단말로 ACK/NACK 신호를 전송하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 12는 경쟁 기반 NoMA 방식에 따른 신호의 흐름도를 예시한 도면이다.
도 13은 경쟁 기반 NoMA 방식에 따른 신호 전송 방법에 대한 순서도이다.
도 14는 경쟁 기반 NoMA 방식에서 DMRS에 기초하여 UE ID 할당 영역을 설정하는 방법에 대한 순서도이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. 예를 들어, 이하의 상세한 설명은 이동통신 시스템이 3GPP LTE, LTE-A 시스템인 경우를 가정하여 구체적으로 설명하나, 3GPP LTE, LTE-A의 특유한 사항을 제외하고는 다른 임의의 이동통신 시스템에도 적용 가능하다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
아울러, 이하의 설명에 있어서 단말은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), AMS(Advanced Mobile Station) 등 이동 또는 고정형의 단말단 기기를 통칭하는 것을 가정한다. 또한, 기지국은 Node B, eNode B, Base Station, AP(Access Point)등 단말과 통신하는 네트워크 단의 임의의 노드를 통칭하는 것을 가정한다.
이동 통신 시스템에서 단말(User Equipment)은 기지국으로부터 하향링크(Downlink)를 통해 정보를 수신할 수 있으며, 단말은 또한 상향링크(Uplink)를 통해 정보를 전송할 수 있다. 단말이 전송 또는 수신하는 정보로는 데이터 및 다양한 제어 정보가 있으며, 단말이 전송 또는 수신하는 정보의 종류 용도에 따라 다양한 물리 채널이 존재한다.
이하의 기술은 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), 5G 통신 시스템 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced 데이터 Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다.
3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)는 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로서 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(Advanced)는 3GPP LTE의 진화된 버전이다.
또한, 이하의 설명에서 사용되는 특정(特定) 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
기지국과 단말 간의 무선 전송에 대하여 기지국에서 단말로의 전송을 하향 링크 전송, 단말로부터 기지국으로의 전송을 상향링크 전송으로 통칭하여 표현한다. 이러한 하향링크 전송과 상향링크 전송 간의 무선 자원을 구분하는 방식을 듀플렉스(duplex)라고 정의하며 주파수 밴드를 하향링크 전송 밴드와 상향링크 전송 밴드로 구분하여 양방향 송수신하는 경우 주파수 분할 듀플렉스(Frequency Division Duplex, FDD)라고 표현한다. 본 발명에서 제안하는 기술은 상기 주파수 분할 듀플렉스 뿐만 아니라, 시간 자원을 하향링크 전송 시간과 상향링크 전송 시간으로 구분하여 양방향 송수신하는 시간 분할 듀플렉스 (Time Division Duplex, TDD)와 시간 및 주파수 자원을 공유하여 양방향 송수신하는 양방향 듀플렉스 (Full Duplex) 에서도 동작 가능함은 자명하다.
도 1은 무선통신 시스템(100)에서의 기지국(105) 및 단말(110)의 구성을 도시한 블록도이다.
무선 통신 시스템(100)을 간략화하여 나타내기 위해 하나의 기지국(105)과 하나의 단말(110)을 도시하였지만, 무선 통신 시스템(100)은 하나 이상의 기지국 및/또는 하나 이상의 단말을 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 기지국(105)은 송신(Tx) 데이터 프로세서(115), 심볼 변조기(120), 송신기(125), 송수신 안테나(130), 프로세서(180), 메모리(185), 수신기(190), 심볼 복조기(195), 수신 데이터 프로세서(197)를 포함할 수 있다.
그리고, 단말(110)은 송신(Tx) 데이터 프로세서(165), 심볼 변조기(170), 송신기(175), 송수신 안테나(135), 프로세서(155), 메모리(160), 수신기(140), 심볼 복조기(155), 수신 데이터 프로세서(150)를 포함할 수 있다. 송수신 안테나(130, 135)가 각각 기지국(105) 및 단말(110)에서 하나로 도시되어 있지만, 기지국(105) 및 단말(110)은 복수 개의 송수신 안테나를 구비하고 있다. 따라서, 본 발명에 따른 기지국(105) 및 단말(110)은 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템을 지원한다. 또한, 본 발명에 따른 기지국(105)은 SU-MIMO(Single User-MIMO), MU-MIMO(Multi User-MIMO) 방식 모두를 지원할 수 있다.
하향링크 상에서, 송신 데이터 프로세서(115)는 트래픽 데이터를 수신하고, 수신한 트래픽 데이터를 포맷하여, 코딩하고, 코딩된 트래픽 데이터를 인터리빙하고 변조하여(또는 심볼 매핑하여), 변조 심볼들("데이터 심볼들")을 제공한다. 심볼 변조기(120)는 이 데이터 심볼들과 파일럿 심볼들을 수신 및 처리하여, 심볼들의 스트림을 제공한다.
심볼 변조기(120)는, 데이터 및 파일럿 심볼들을 다중화하여 이를 송신기 (125)로 전송한다. 이때, 각각의 송신 심볼은 데이터 심볼, 파일럿 심볼, 또는 제로의 신호 값일 수도 있다. 각각의 심볼 주기에서, 파일럿 심볼들이 연속적으로 송신될 수도 있다. 파일럿 심볼들은 주파수 분할 다중화(FDM), 직교 주파수 분할 다중화(OFDM), 시분할 다중화(TDM), 또는 코드 분할 다중화(CDM) 심볼일 수 있다.
송신기(125)는 심볼들의 스트림을 수신하여 이를 하나 이상의 아날로그 신호들로 변환하고, 이 아날로그 신호들을 추가적으로 조절하여(예를 들어, 증폭, 필터링, 및 주파수 업 컨버팅(upconverting)) 무선 채널을 통한 송신에 적합한 하향링크 신호를 발생시킨다. 그러면, 송신 안테나(130)는 발생된 하향링크 신호를 단말로 전송한다.
단말(110)의 구성에서, 수신 안테나(135)는 기지국으로부터의 하향링크 신호를 수신하여 수신된 신호를 수신기(140)로 제공한다. 수신기(140)는 수신된 신호를 조정하고(예를 들어, 필터링, 증폭, 및 주파수 다운컨버팅(downconverting)), 조정된 신호를 디지털화하여 샘플들을 획득한다. 심볼 복조기(145)는 수신된 파일럿 심볼들을 복조하여 채널 추정을 위해 이를 프로세서(155)로 제공한다.
또한, 심볼 복조기(145)는 프로세서(155)로부터 하향링크에 대한 주파수 응답 추정치를 수신하고, 수신된 데이터 심볼들에 대해 데이터 복조를 수행하여, (송신된 데이터 심볼들의 추정치들인) 데이터 심볼 추정치를 획득하고, 데이터 심볼 추정치들을 수신(Rx) 데이터 프로세서(150)로 제공한다. 수신 데이터 프로세서(150)는 데이터 심볼 추정치들을 복조(즉, 심볼 디-매핑(demapping))하고, 디인터리빙(deinterleaving)하고, 디코딩하여, 전송된 트래픽 데이터를 복구한다. 심볼 복조기(145) 및 수신 데이터 프로세서(150)에 의한 처리는 각각 기지국(105)에서의 심볼 변조기(120) 및 송신 데이터 프로세서(115)에 의한 처리에 대해 상보적이다.
단말(110)은 상향링크 상에서, 송신 데이터 프로세서(165)는 트래픽 데이터를 처리하여, 데이터 심볼들을 제공한다. 심볼 변조기(170)는 데이터 심볼들을 수신하여 다중화하고, 변조를 수행하여, 심볼들의 스트림을 송신기(175)로 제공할 수 있다. 송신기(175)는 심볼들의 스트림을 수신 및 처리하여, 상향링크 신호를 발생시킨다. 그리고 송신 안테나(135)는 발생된 상향링크 신호를 기지국(105)으로 전송한다. 단말 및 기지국에서의 송신기 및 수신기는 하나의 RF(Radio Frequency) 유닛으로 구성될 수도 있다.
기지국(105)에서, 단말(110)로부터 상향링크 신호가 수신 안테나(130)를 통해 수신되고, 수신기(190)는 수신한 상향링크 신호를 처리되어 샘플들을 획득한다. 이어서, 심볼 복조기(195)는 이 샘플들을 처리하여, 상향링크에 대해 수신된 파일럿 심볼들 및 데이터 심볼 추정치를 제공한다. 수신 데이터 프로세서(197)는 데이터 심볼 추정치를 처리하여, 단말(110)로부터 전송된 트래픽 데이터를 복구한다.
단말(110) 및 기지국(105) 각각의 프로세서(155, 180)는 각각 단말(110) 및 기지국(105)에서의 동작을 지시(예를 들어, 제어, 조정, 관리 등)한다. 각각의 프로세서들(155, 180)은 프로그램 코드들 및 데이터를 저장하는 메모리 유닛(160, 185)들과 연결될 수 있다. 메모리(160, 185)는 프로세서(180)에 연결되어 오퍼레이팅 시스템, 어플리케이션, 및 일반 파일(general files)들을 저장한다.
프로세서(155, 180)는 컨트롤러 (controller), 마이크로 컨트롤러 (microcontroller), 마이크로 프로세서 (microprocessor), 마이크로 컴퓨터(microcomputer) 등으로도 호칭될 수 있다. 한편, 프로세서(155, 180)는 하드웨어(hardware) 또는 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다.
하드웨어를 이용하여 본 발명의 실시예를 구현하는 경우에는, 본 발명을 수행하도록 구성된 ASICs(application specific integrated circuits) 또는 DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays) 등이 프로세서(155, 180)에 구비될 수 있다.
한편, 펌웨어나 소프트웨어를 이용하여 본 발명의 실시예들을 구현하는 경우에는 본 발명의 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등을 포함하도록 펌웨어나 소프트웨어가 구성될 수 있으며, 본 발명을 수행할 수 있도록 구성된 펌웨어 또는 소프트웨어는 프로세서(155, 180) 내에 구비되거나 메모리(160, 185)에 저장되어 프로세서(155, 180)에 의해 구동될 수 있다.
단말과 기지국이 무선 통신 시스템(네트워크) 사이의 무선 인터페이스 프로토콜의 레이어들은 통신 시스템에서 잘 알려진 OSI(open system interconnection) 모델의 하위 3개 레이어를 기초로 제 1 레이어(L1), 제 2 레이어(L2), 및 제 3 레이어(L3)로 분류될 수 있다. 물리 레이어는 상기 제 1 레이어에 속하며, 물리 채널을 통해 정보 전송 서비스를 제공한다. RRC(Radio Resource Control) 레이어는 상기 제 3 레이어에 속하며 UE와 네트워크 사이의 제어 무선 자원들을 제공한다. 단말, 기지국은 무선 통신 네트워크와 RRC 레이어를 통해 RRC 메시지들을 교환할 수 있다.
본 명세서에서 단말의 프로세서(155)와 기지국의 프로세서(180)는 각각 단말(110) 및 기지국(105)이 신호를 수신하거나 송신하는 기능 및 저장 기능 등을 제외하고, 신호 및 데이터를 처리하는 동작을 수행하지만, 설명의 편의를 위하여 이하에서 특별히 프로세서(155, 180)를 언급하지 않는다. 특별히 프로세서(155, 180)의 언급이 없더라도 신호를 수신하거나 송신하는 기능이 아닌 데이터 처리 등의 일련의 동작들을 수행한다고 할 수 있다.
도 2는 통신 장치의 NOMA 기반 하향링크 전송/수신(Tx/Rx) 블록도를 예시한 도면이다.
다중 단말(혹은 다중 사용자) 정보를 동일 자원에 할당하여 전송하는 비직교 다중 접속 방식 (Non-orthogonal Multiple Access, NOMA)에 있어서, 도 2와 같이 하향링크 지원을 위한 송수신단 구조는 일반적이다. NOMA 시스템은 3GPP 표준화 작업에서는 Multiuser Superposition Transmission (MUST)로 불리우기도 한다. NOMA 시스템은 동일 시간-주파수 자원에 다수의 단말을 위한 정보를 중첩하여 전송함으로써, LTE 시스템 대비 전송 용량 이득을 얻거나 동시 접속 수를 증대하는 것을 목적으로 차세대 5G 시스템의 요소 기술로써 고려되고 있다. 차세대 5G 시스템의 NOMA 계열 기술로는 Power Level을 기반으로 단말을 구분하는 MUST와, Sparse Complex Codebook 기반 변조를 활용하는 Sparse Code Multiple Access (SCMA), 단말-특정 인터리버(User-specific Interleaver)를 이용하는 interleave Division Multiple Access (IDMA) 등이 있다.
MUST 시스템의 경우, 도 2의 송신단에서 다중 단말 데이터의 변조 이후에 각
심볼의 파워 할당을 다르게 하거나, 계층적 변조(Hierarchical Modulation)를 기반으로 다중 단말 데이터를 계층적 변조하여 전송하고, 수신단에서 다중 단말(혹은 다중 사용자) 검출(Multiuser Detection, MUD)를 통해 다중 단말의 데이터(이하 다중 단말 데이터라 칭함)를 복조 한다.
SCMA 시스템의 경우, 도 2의 송신단에서, 다중 단말 데이터에 대한 Forward Error Correction (FEC) Encoder와 변조 과정을 미리 약속된 Sparse Complex Codebook 변조 방식으로 대체하여 전송하고, 수신단에서 MUD를 통해 다중 단말 데이터를 복조한다. IDMA 시스템의 경우, 도 2의 송신단에서 다중 단말 데이터에 대해 FEC Encoding 정보를 단말-특정 인터리버를 통해 변조하여 전송하고, 수신단에서 MUD를 통해 다중 단말 데이터를 복조한다.
상기 각 시스템은 다양한 MUD 방식으로 다중 단말 데이터를 복조 할 수 있으며, 예를 들어 Maximum Likelihood (ML), Maximum joint A posteriori Probability (MAP), Message Passing Algorithm (MPA), Matched Filtering (MF), Successive Interference Cancellation (SIC), Parallel Interference Cancellation (PIC), Codeword Interference Cancellation (CWIC) 등이 있다. 각 복조 방식에 따라 또는 반복 복조 시도 수에 따라, 복조 복잡도와 처리시간 지연에 차이가 있을 수 있다.
도 3은 통신 장치의 NOMA 기반 상향링크 전송/수신 블록도를 예시한 도면이다.
도 3은 다중 단말의 정보(이하 다중 단말 정보로 칭함)를 동일 자원에 할당하여 전송하는 NOMA 계열 시스템의 상향링크 지원을 위한 송수신단 구조를 도시하고 있다. 상기 각 시스템은 도 2의 하향링크 구조에 대한 설명과 같은 방식으로 다중 단말 데이터를 전송하고 수신단에서 복조 할 수 있다. NOMA 계열 시스템들은 동일 시간-주파수 자원에 다수 단말 신호를 중첩 전송하기 때문에, LTE 시스템과 비교하여 더 높은 복호 오류율을 가지지만, 더 높은 주파수 이용 효율이나 더 많은 Connectivity 를 지원할 수 있다. 비직교 다중 접속 방식(NOMA)은 시스템 환경에 따라, 부호율 제어를 통해 복호 오류율을 유지하면서, 더 높은 주파수 이용효율이나 더 많은 Connectivity 를 달성하는 것이 가능하다.
상기 NOMA 계열 시스템들은 동일 자원에 다수 단말의 데이터를 할당하기 때문에, 단일 단말 데이터를 할당하는 것과 비교하여 다중 단말의 데이터에 대한 간섭이 필연적으로 발생한다. 도 2의 NOMA 계열 시스템에서 k번째 수신단의 신호를 간단히 표현하면 다음 수학식 1과 같다
[수학식 1]
Figure PCTKR2017004734-appb-I000001
여기서,
Figure PCTKR2017004734-appb-I000002
는 송신단에서 k번째 수신단으로의 채널을 의미하고
Figure PCTKR2017004734-appb-I000003
는 k번째 수신단으로의 데이터 심볼,
Figure PCTKR2017004734-appb-I000004
는 신호 잡음을 의미한다. K는 동일 시간-주파수 자원에 할당된 다중 단말의 수 이다. 상기 수학식 1의 3번째 식의 2번째 항(
Figure PCTKR2017004734-appb-I000005
)은 다른 수신단으로의 데이터 심볼에 의한 다중 단말 간섭 신호 (Multiuser Interference, MUI)를 나타낸다. 따라서, 상기 수신 신호에 의한 전송 용량을 간단히 표현하면 다음 수학식 2와 같다.
[수학식 2]
Figure PCTKR2017004734-appb-I000006
상기 수학식 2에서의 전송 용량에서 K가 증가할수록 더해지는
Figure PCTKR2017004734-appb-I000007
의 개수가 증가하여 C의 증대를 기대할 수 있다. 하지만, K가 증가할수록 MUI의 증가로 인해, 각
Figure PCTKR2017004734-appb-I000008
가 감소하여 전체 전송 용량 C의 감소를 초래할 수 있다. MUD 기법에 따라, MUI를 효과적으로 감소시키면서 각 단말의 데이터를 복조 할 수 있다 하더라도, 근본적으로 MUI의 존재는 전체 전송 용량을 경감시키고, 높은 복잡도의 MUD를 요구하게 된다. 만약 다중 단말의 데이터 전송에 대한 MUI 발생을 최소화하면, 더 높은 전송 용량을 기대할 수 있다. 또는, 다중 단말의 데이터 전송에 대한 MUI 발생을 정량적으로 제어할 수 있으면, 다중 단말의 데이터 중첩에 대한 스케줄링으로 더 높은 전송 용량을 계획할 수 있다.
도 4는 통신 장치의 비직교 스프레딩 코드(Non-orthogonal Spreading Code) 기반 하향링크 전송/수신 블록도를 예시한 도면이고, 도 5는 통신 장치의 비직교 스프레딩 코드(Non-orthogonal Spreading Code) 기반 상향링크 전송/수신 블록도를 예시한 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, NOMA 방식 중 Non-orthogonal Codebook을 기반으로 하는 계열(e.g. SCMA, CDMA 등)은 스프레딩(Spreading) 방식을 통해 동일 시주파수 자원에 다중 단말(또는 다중 사용자) 데이터(Data)를 중첩 전송할 때, 비직교 스프레딩 코드(Non-orthogonal Spreading Code)를 사용하는 다중 접속 방식을 이용할 수 있다.
이때, 도 4 및 도 5는 다중 단말(또는 다중 사용자) 정보를 동일 시주파수 자원에 할당할 때, 단말 특정 스프레딩 코드(UE Specific Spreading Code)를 사용하여 중첩 전송하는 NoMA 시스템의 하향링크와 상향링크 송수신단 구조일 수 있다. 일 예로, 도 4 및 도 5에서는 단말 특정 스프레딩 코드(UE Specific Spreading Code)가 주파수 축에서 사용되었으나, 시간 축에서 사용될 수도 있으며, 상술한 실시예로 한정되지 않는다.
송수신단은 사전에 정의된 코드북(Codebook)을 이용하여, 각 사용자에게 단말 특정 스프레딩 코드(UE Specific Spreading Code)를 할당한다. 이때, 단말 특정 스프레딩 코드(UE Specific Spreading Code)는 하기의 수학식 3과 같다.
[수학식 3]
Figure PCTKR2017004734-appb-I000009
이때, 단말 특정 스프레딩 코드북(UE Specific Spreading Codebook)은
Figure PCTKR2017004734-appb-I000010
를 만족하는 코드북(Codebook)이고, 하기 수학식 4와 같은 성질을 가질 수 있다.
[수학식 4]
Figure PCTKR2017004734-appb-I000011
도 6은 단말 특정 스프레딩 코드에 의한 데이터 전송의 주파수축 개념도를 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5에서 상술한 바와 같이 다중 단말(또는 다중 사용자) 정보를 동일 시주파수 자원에 할당할 때, 단말 특정 스프레딩 코드(UE Specific Spreading Code)를 사용할 수 있다.
이때, 도 6은 단말 특정 스프레딩 코드 (UE Specific Spreading Code)를 통해 주파수 축에서 k번째 단말(또는 사용자)의 데이터(Data) 전송을 나타내는 개념도일 수 있다. 이때, 코드북(Codebook)이 사전에 약속되었을 때, k번째 단말(또는 사용자)에 해당하는 코드북(Codeword)에 k번째 사용자를 위한 데이터를 곱하여 전송한다.
이때, 하나의 데이터 심볼
Figure PCTKR2017004734-appb-I000012
가 (N×1) 차원의 코드북 벡터
Figure PCTKR2017004734-appb-I000013
에 대응된다. 코드북의 N개 요소(Element)는 N개 서브 캐리어(Subcarrier)에 대응된다. 즉, 도 6에서는 N개의 서브 캐리어로 하나의 데이터 심볼을 전송하므로, 기존 LTE System 대비 시주파수 자원 효율이 1/N로 감소한다. 반면에, K개 이상의 심볼(symbol)을 중첩 전송하면, 기존 LTE System 대비 시주파수 자원 효율이 증대된다. 일 예로, N<K 일 때 K개의 심볼을 중첩 전송하면, K/N배 만큼 주파수 자원 효율이 증대된다.
도 7은 비직교 단말 특정 스프레딩 코드 기반 NoMA 시스템의 기본 송수신 구조도를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 송신 단에서 각 단말(또는 사용자)에 대한 데이터 심볼은 각 사용자에 해당하는 단말 특정 스프레딩 코드(UE Specific Spreading Code)로 변환되어 중첩된다. 중첩된 N길이의 주파수축 신호는 N-IFFT를 통해 시간축 신호로 변환되어 OFDM 전송을 수행하고, 수신 단에서 N-FFT를 통해 주파수축 신호로 복원한다. 복원된 주파수축 신호는 각 사용자에 해당하는 단말 특정 스프레딩 코드(UE Specific Spreading Code)의 켤레 코드워드(Conjugate Codeword)로 각 단말(또는 사용자) 데이터 심볼을 복호한다.
복호된
Figure PCTKR2017004734-appb-I000014
는 중첩된 사용자 수에 따라 MUI가 포함되어 있을 수 있으며, MUD 방식 등을 통해 정확한
Figure PCTKR2017004734-appb-I000015
복호가 가능하다. 이 때, 사전에 정의된 단말 특정 스프레딩 코드(UE Specific Spreading Code)에 따라 변환된 주파수축 신호의 길이는 N보다 짧을 수 있다. 예를 들어 N/2 길이의 단말 특정 스프레딩 코드(UE Specific Spreading Code)로 변환된 주파수축 신호 2개를 N 길이로 형성하여, N-FFT해도 수신단에서 복조가 가능함은 자명하다.
하향 링크의 경우, k번째 단말(또는 사용자) 수신단에서 데이터 복호를 위한 검색(Detection) 수식은 하기의 수학식 5와 같을 수 있다.
[수학식 5]
Figure PCTKR2017004734-appb-I000016
이때, 수학식 5의
Figure PCTKR2017004734-appb-I000017
는 k번째 송신 단에서 수신 단으로의 (N×N) 채널 행령(channel matrix)을 의미하고, 대각 행령(diagonal matrix)로 주파수 축 채널 계수(channel coefficient)들을 포함한다.
Figure PCTKR2017004734-appb-I000018
는 k번째 송신 단에서 수신 단에 대한 (N×1) 단말 특정 NCC(UE Specific NCC) 벡터이고,
Figure PCTKR2017004734-appb-I000019
는 k번째 수신 단으로의 데이터 심볼(Data Symbol), n는 (N×1) 신호 잡음 벡터를 의미한다. 또한, K는 동일 자원에 할당된 다중 단말(또는 다중 사용자)의 수 이다. 여기서,
Figure PCTKR2017004734-appb-I000020
는 A 벡터의 j번째 요소(element)와 B 매트릭스의 j번째 대각 요소(diagonal element)의 나눗셈을 의미한다. A 벡터가 대각 행렬(diagonal matrix)일 경우, 대각 행렬(diagonal matrix)끼리의 요소(element) 나눗셈을 의미한다. 상기 수식에서 채널 보상을 통해 원하는 코드워드 (Desired Codewords) 신호와 잡음만 남게 되며, 수신단의 단말 특정 스프레딩 코드(UE Specific Spreading Code)의 켤레 코드워드(Conjugate Codeword)를 통해, 하기 수학식 6과 같이 검색(Detection)될 수 있다.
[수학식 6]
Figure PCTKR2017004734-appb-I000021
이때, 마지막 행의 2번째 항목은 MUI를 나타내며, MUD 방식을 통해 제거 또는 감소시킬 수 있다.
또한, 상향 링크의 경우, 기지국 수신단에서 데이터 복호는 하기 수학식 7에 의해 검색(Detection)될 수 있다.
[수학식 7]
Figure PCTKR2017004734-appb-I000022
이때, 수학식 7의 3번째 식의 2번째 항은 다른 수신 단으로의 데이터 심볼에 의한 다중 단말(또는 다중 사용자) 간섭 신호 MUI를 나타낸다. k번째 사용자의 데이터 복호를 위한 수신 단의 검색(Detection) 수식은 하기의 수학식 8과 같을 수 있다.
[수학식 8]
Figure PCTKR2017004734-appb-I000023
이때, k번째 단말(또는 사용자) 데이터를 위한 채널 보상을 통해 원하는 코드워드(Desired Codewords) 신호와 MUI, 잡음만 남게 되며, 수신단의 단말 특정 스프레딩 코드(UE Specific Spreading Code)의 켤레 코드워드(Conjugate Codeword)를 통해, 하기 수학식 9처럼 검색(Detection)될 수 있다.
[수학식 9]
Figure PCTKR2017004734-appb-I000024
여기서, 마지막 행의 2번째 항목은 MUI를 나타내며, MUD 방식을 통해 제거 또는 감소시킬 수 있다. 이때, 다중 단말(또는 다중 사용자)로부터의 채널 환경 차이로 인해,
Figure PCTKR2017004734-appb-I000025
의 주파수 축 채널 변화량이 단말 특정 스프레딩 코드(UE Specific Spreading Code) 사이의 유클리드 디스턴스(Euclidian Distance) 값에 변화를 가져올 수 있다.
상술한, NoMA 기술은 상향링크에서 그랜트에 기초한 전송(grant based transmission)으로 인해 발생하는 지연(latency)와 오버헤드(overhead)를 줄이고 보다 많은 사용자들이 동시에 데이터를 전송하는 것이 가능하게 하기 위해서 경쟁 기반 전송(Contention based transmission)과 결합하여 사용될 수 있다. 이때, 경쟁 기반 전송에 기초한 기법을 경쟁 기반 NoMA(Contention based NoMA)라고 명칭한다. 상향링크에서 단말이 경쟁 기반 NoMA(Contention based NoMA)를 이용하여 데이터를 전송할 경우 기지국은 ACK/NACK 시그널링를 통해서 단말들에서 전송의 실패여부를 알려주게 된다. 그러면 전송에 실패한 단말은 재전송을 실행하게 되는데 이때 전송 성공률을 높이기 위해서 첫 번째 전송을 할 때와는 다르게 데이터를 전송할 필요성이 있다. 일 예로, 코드 레이트(code rate)를 낮추거나 코드워드(codeword)를 변경하여 재전송을 시도해야 한다. 따라서 성공률을 높이기 위해 데이터를 재전송하는 효율적인 방식이 필요할 수 있다.
도 8은 단말이 경쟁 기반 전송을 수행하는 리소스 풀(Resource Pool)을 나타낸 도면이다.
상술한 바와 같이, 단말은 지연(Latency) 및 상향 링크 오버헤드(Uplink Overhead)를 줄이기 위해서 경쟁 기반 NoMA 방식을 통해 상향 링크 전송을 수행할 수 있다. 기지국은 전송의 성공 여부를 지시하는 ACK/NACK 신호를 단말에게 전송할 수 있다. 이때, 기지국이 ACK/NACK 신호를 단말 지정 신호(UE-dedicated signaling)으로 전송할 수 있다. 즉, 기지국은 특정 단말에 대해서 전송 성공 여부를 지시하는 ACK/NACK 신호를 전송할 수 있다. 따라서, 단말이 경쟁 기반 NoMA 방식을 통해 상향 링크 데이터를 전송하는 경우, 데이터뿐만 아니라 단말의 ID 정보를 같이 전송할 필요성이 있다. 이를 통해, 기지국은 ACK/NACK 신호를 전송할 단말을 특정할 수 있다.
이때, 일 예로, 도 8을 참조하면, 시간-주파수 자원에서 경쟁 기반 NoMA 방식의 전송이 수행되는 리소스 풀(Resource pool)이 특정될 수 있으며, 이에 대해서는 후술한다.
단말이 경쟁 기반 NoMA 방식으로 리소스 풀에서 데이터를 전송하는 경우, 리소스 풀에는 UE ID 전송을 위한 별도의 영역을 할당할 수 있다. 일 예로, PUCCH(Physical Uplink Control Channel)나, PUSCH(Physical Uplink Shared Channel) 자원 중에서 일부 영역을 UE ID 전송을 위한 영역으로 설정하고, UE ID 전송에 사용할 수 있다. 즉, 단말이 경쟁 기반 NoMA 방식에 기초하여 상향 링크 전송을 수행하는 경우, 기지국은 ACK/NACK 신호 전송 대상이 되는 단말에 대한 정보를 획득하기 위해 UE ID에 대한 정보를 획득할 필요성이 있으며, 이를 위한 자원 할당이 수행될 수 있다.
이때, 일 예로, UE ID의 디코딩(Decoding) 성공률을 높이기 위해서 UE ID에 해당하는 신호를 데이터 신호(Data signal)에 비해 높은 파워로 전송하거나 낮은 코딩 레이트(Coding rate)를 써서 전송할 수 있다. 다만, UE ID에 해당하는 신호 의 파워를 높이는 것은 SINR(Signal to Interference Noise Ratio) 측면에서 봤을 때 모든 단말들의 해당 신호의 파워가 높아지고 같은 영역에서 UE ID를 전송하기 때문에 거의 이득이 없다. 따라서 UE ID의 신호의 SINR을 개선시켜서 효과적으로 UE ID의 디코딩 성공률을 높이기 위한 방안이 필요하며, 하기에서는 이를 고려한 리소스 풀 설계 방법을 서술한다.
도 8을 참조하면, 단말이 경쟁 기반 NoMA 방식으로 상향 링크 전송을 수행하는 경우, 단말은 시간-주파수의 특정 영역에서만 경쟁 기반 NoMA 방식으로 상향 링크 전송을 수행할 수 있다. 즉, 리소스 풀은 시간-주파수 도메인에서 단말이 경쟁 기반 NoMA 방식으로 상향 링크 전송을 수행하도록 설정된 특정 영역을 의미할 수 있다. 이때, 일 예로, 리소스 풀은 복수 개 존재할 수 있고, 영역의 크기를 동일하거나 다르게 구성할 수 있으며, 상술한 실시예로 한정되지 않는다.
이때, 일 예로서, 경쟁 기반 NoMA 방식에서 별도의 리소스 풀이 존재하지 않고, 임의의 자원을 선택하여 상향 링크 전송을 수행하는 경우, 다른 단말 중 상향 링크에 대한 그랜트(Grant)를 수신한 단말과의 데이터 전송이 충돌될 수 있다. 이때, 전체 시스템 성능이 감소될 수 있는바, 상술한 바와 같이 경쟁 기반 NoMA 방식에서는 별도의 리소스 풀을 이용한 방식이 필요할 수 있다.
보다 구체적으로서는 경쟁 기반 NoMA 방식을 위한 리소스 풀은 일반 제어 정보(Common control information)을 통해서 사전에 정의될 수 있다. 일 예로, 경쟁 기반 NoMA 방식을 수행하는 단말은 RRC 연결(RRC_CONNECTED) 상태일 수 있다. 따라서, 단말은 하향 링크 동기화(Downlink Synchronization) 이후에 시스템 정보(System Information)을 수신할 수 있다. 이때, 기지국이 전송하는 시스템 정보에는 상술한 경쟁 기반 NoMA 방식을 위한 리소스 풀에 대한 정보가 포함될 수 있다. 단말은 경쟁 기반 NoMA 방식에 대한 정보를 포함한 시스템 정보를 수신한 후, 경쟁 기반 NoMA 방식을 통해 상향 링크 전송을 수행할 수 있다. 이때, 일 예로, 리소스 풀은 복수 개가 존재할 수 있다. 또한, 단말은 복수 개의 리소스 풀 중 특정 리소스 풀을 통해 경쟁 기반 NoMA 방식으로 상향 링크 전송을 수행할 수 있으며, 상술한 실시예로 한정되지 않는다.
이때, 기지국은 경쟁 기반 NoMA 방식에 대한 특정 리소스 풀을 통해 전송된 데이터를 디코딩할 수 있다. 그 후, 기지국은 디코딩한 데이터에 대해 CRC 체크를 통해 데이터 손상 여부를 판단하고, 이에 기초하여 ACK/NACK 신호를 특정 단말에게 전송할 수 있다. 이때, 상술한 바와 같이, 경쟁 기반 NoMA 방식은 그랜트 기반 전송이 아니기 때문에 단말의 아이디 정보가 필요할 수 있다. 즉, 기지국에서는 C-RNTI(Cell Radio-Network Temporary Identifier)를 모르는 상태이므로 어떤 단말로부터 어떤 데이터가 전송되었는지 확인할 수 없다. 따라서, 단말은 경쟁 기반 NoMA 방식으로 상향 링크 전송을 수행하는 경우에 UE ID를 지정된 특정 영역으로 함께 전송하게 되며, 이는 상술한 바와 같다.
이를 통해서 기지국은 어떤 단말이 어떤 데이터를 전송했는지 확인할 수 있고, 이를 통해 ACK/NACK 신호를 단말 특정하게 전송할 수 있다. 이때, 일 예로, ACK/NACK 신호에 기초하여 재전송을 수행하는 경우, 단말은 효율적인 전송을 위해 그랜트 기반 전송(Grant based transmission)을 수행할 수 있으며, 상술한 실시예로 한정되지 않는다. 즉, 초기 전송은 경쟁 기반 NoMA 방식으로 전송을 수행하고, 기지국이 UE ID를 디코딩하여 특정 단말에 대한 재전송을 수행하는 경우에 있어서 SR(Scheduling Request)를 이용한 경쟁 기반 전송을 통해 스케줄링을 통해 데이터 전송에 대한 자원 영역을 특정한 후 재전송을 수행하도록 할 수 있다.
또한, 일 예로서, 단말이 경쟁 기반 NoMA 방식으로 상향 링크 전송을 수행하는 경우, UE ID에 대한 디코딩 성공률을 높이기 위해 데이터보다 높은 우선 순위(high priority)를 부여하여 전송할 수 있다. 즉, 기지국이 데이터를 수신하더라도 단말의 아이디 정보를 알지 못하면 통신을 수행하기 어려운바, UE ID에 대한 정보가 데이터 정보보다 중요한 정보일 수 있다. 따라서, UE ID에 데이터보다 높은 우선 순위를 할당할 수 있다. 이때, 일 예로, 우선 순위를 높이기 위해, UE ID에 해당하는 신호가 데이터 신호에 비해서 높은 파워 또는 낮은 코딩 레이트로 전송될 수 있다. 다만, 상술한 바와 같이, 같은 영역에서 다른 단말들의 UE ID에 대해 동일하게 적용될 수 있는바, SINR 측면에서는 이득이 작을 수 있으며, 이는 상술한 바와 같다.
따라서 UE ID의 신호의 SINR을 개선시켜서 효과적으로 UE ID의 디코딩 성공률을 높이기 위한 방안이 필요할 수 있다. 이를 위해 상술한 바와 같이 리소스 풀에서 UE ID가 전송되는 영역을 설정하는 것이 필요할 수 있으며, 하기에서는 이에 대해 서술한다.
도 9 및 10은 리소스 풀 내에서 UE ID 전송을 위한 자원 영역 설정 방법을 나타낸 도면이다.
상술한 바와 같이, 경쟁 기반 NoMA 방식을 위한 자원 영역 내에서 UE ID 전송 영역이 별도로 존재할 수 있다. 이때, 일 예로, 도 9(a)는 UE ID를 위한 영역을 시간 축 방향을 따라 할당할 수 있다. 즉, 리소스 풀 내 영역 중에서 참조 신호가 할당된 영역을 제외한 부분에서 시간 축과 평행하게 UE ID를 위한 영역이 할당될 수 있다.
또 다른 일 예로, 도 9(b)는 UE ID를 위한 영역을 주파수 축 방향을 따라 할당할 수 있다. 즉, 리소스 풀 내 영역 중에서 참조 신호가 할당된 영역을 제외한 부분에서 주파수 축과 평행하게 UE ID를 위한 영역이 할당될 수 있다.
또 다른 일 예로, 도 9(c)는 UE ID를 위한 영역을 시간-주파수 자원에서 특정 영역으로 할당할 수 있다. 즉, 리소스 풀 내 영역 중에서 참조 신호가 할당된 영역을 제외한 부분에서 시간-주파수 자원의 특정 영역을 UE ID를 위한 영역으로 할당될 수 있다.
일 예로, UE ID가 할당되는 영역은 복수 개 존재할 수 있으며, 상술한 실시예로 한정되지 않는다. 이때, 단말은 UE ID를 전송할 수 있는 영역들 중 하나의 영역을 선택하여 UE ID를 전송할 수 있다. 또한, 단말은 UE ID가 전송되도록 선택된 하나의 UE ID 영역을 제외한 다른 영역에서는 데이터를 전송할 수 있다. 이때, 기지국은 UE ID와 데이터에 대해서 각각 디코딩을 수행할 수 있다.
일 예로, 도 10을 참조하면, 단말은 리소스 풀 내의 UE ID 할당 영역 중 하나의 영역으로서 제 1 영역(1110)에서 UE ID를 전송할 수 있다. 이때, 단말은 UE ID 할당 영역 중 UE ID가 할당되지 않은 나머지 영역에서는 데이터 전송을 수행할 수 있다. 이때, 일 예로, UE ID가 특정 영역으로서 제 1 영역(1110)을 통해 전송되는 경우, 제 1 영역(1110)에 대해서는 우선 순위가 부여될 수 있다. 즉, 단말은 리소스 풀 내에서 제 1 영역(1110)에 대해서만 높은 파워를 통해 신호를 전송하거나 낮은 코딩 레이트를 통해 UE ID를 전송할 수 있다. 이때, 일 예로, 경쟁 기반 NoMA 방식을 통해 상향 링크 전송을 수행하는 각각의 단말들은 UE ID 영역들 중 다른 단말의 UE ID가 할당되지 않은 영역을 통해서 UE ID를 전송할 수 있으며, 이를 통해 UE ID에 대한 디코딩 성공률이 높아질 수 있다. 또한, 이를 통해 상술한 바와 같이, 기지국은 단말 특정 ACK/NACK 신호를 전송할 수 있다. 또한, 재전송에서 단말이 스케줄링을 통해 특정 자원 영역을 통해 데이터 전송을 수행할 수 있으며, 이는 상술한 바와 같다. 즉, 데이터 전송을 시도하는 단말을 파악함으로서, 시스템을 효율적으로 운영할 수 있다.
또 다른 일 예로, 상술한 바와 같이, UE ID 할당 영역 중 특정 단말의 UE ID가 할당되는 방법은 기지국에 의해 설정될 수 있다. 또한, 일 예로, 일정한 기준에 따라서 단말에게 순차적으로 할당될 수 있다. 또한, 일 예로, 참조 신호를 통해 UE ID가 할당되는 영역을 선택할 수 있으며, 이에 대해서는 후술한다.
또한, 일 예로, 기지국이 단말들에게 제이 정보를 전송할 때, 경쟁 기반 NoMA 방식이 적용되는 리소스 풀에 대한 정보와 UE ID가 전송되기 위한 특정 영역에 높은 우선 순위를 부여하는 방법에 대한 정보도 같이 전송할 수 있다. 일 예로, UE ID가 전송되는 자원 영역은 데이터를 전송하는 영역에 비해서 파워가 얼마나 부스팅(Boosting)되어야 하는지 또는 코딩 레이트를 얼마나 낮출지 등에 대한 정보가 포함되어 단말에게 지시될 수 있으며, 상술한 실시예로 한정되지 않는다.
상술한 바와 같이 경쟁 기반 NoMA 방식에서 리소스 풀 내에서 UE ID가 특정한 영역에 할당되어 전송될 수 있으며, 특정 단말에 대한 UE ID는 복수의 UE ID 할당 영역 중 하나의 영역에 할당될 수 있으며, 이는 상술한 바와 같다. 이때, 복수의 UE ID 할당 영역 중 특정 단말에 대한 UE ID가 할당되는 하나의 영역은 참조 신호(Reference Signal)에 기초하여 결정될 수 있다.
보다 상세하게는, 도 10을 참조하면, 단말은 경쟁 기반 NoMA 방식에서도 채널 추정(Channel estimation)을 위해 상향 링크 전송시 참조 신호를 같이 전송하게 된다. 이때, 단말은 기지국으로부터 별도의 그랜트 정보를 수신하지 않았는바, 단말은 참조 신호를 직접 선택해야 할 필요성이 있다. 일 예로, 참조 신호에 대한 선택은 TDM(Time Division Multiplexing)/FDM(Frequency Time Division Multiplexing)/CDM(Code Division Multiplexing) 등의 방식을 기반으로 한 참조 신호 셋에서 단말의 데이터 전송에 대한 채널 추정을 위한 신호를 선택하는 것을 의미할 수 있다.
일 예로, DMRS(Demodulation Reference Signal)로 자도프 추 시퀀스(Zadoff-Chu)가 사용되는 시스템에서 순환 시프트(Cyclic Shift, CS) 또는 직교 코드 커버(Orthogonal Code Cover, OCC)에 의해, 하나의 경쟁 기반 NoMA 방식 전송 영역(contention based data transmission zone)에서 사용할 수 있는 DMRS 시퀀스의 수가 결정될 수 있다. 이때, 일 예로, DMRS 시퀀스 수는 12개가 존재할 수 있다. 이때, 단말은 복수의 DMRS 시퀀스 중에서 임의의 한 개의 DMRS 시퀀스를 선택할 수 있다. 또한, 일 예로, 단말이 복수 개의 레이어에 대한 전송을 수행하는 경우, 레이어 수를 고려하여 다수의 DMRS 시퀀스가 선택될 수 있으며, 상술한 실시예로 한정되지 않는다. 이때, DMRS 시퀀스는 단말의 C-RNTI와 연계되어 선택될 수 있다.
이때, 일 예로서, UE ID 전송 영역은 상술한 C-RNTI와 연계되어 선택될 수 있다. 다만, C-RNTI에 연계되어 있는 경우라면 기지국이 디코딩을 수행할 때, UE-ID가 어떤 영역으로 전송되었는지 확인하기 어려울 수 있다.
또 다른 일 예로서, 경쟁 기반 NoMA 방식에 기초하여 상향 링크 전송이 수행되는 경우, 상술한 UE ID 전송 영역은 DMRS 시퀀스와 연계되어 선택될 수 있다. DMRS 시퀀스의 수가 정해지면 DRMS 인덱스(DRMS_INDEX)가 결정될 수 있다. 이때, UE ID가 전송되는 영역은 DRMS 인덱스를 통해서 선택될 수 있으며, 이를 통해 UE ID가 어떤 영역으로 전송되는지 기지국이 확인할 수 있다.
이때, 일 예로서, DMRS 인덱스와 UE ID가 할당되는 영역에 대한 인덱스는 하기의 수학식 10과 같을 수 있다.
[수학식 10]
Figure PCTKR2017004734-appb-I000026
보다 상세하게는, 상술한 바와 같이, 리소스 풀 내에서 UE ID가 할당될 수 있는 영역은 복수 개 존재할 수 있다. 이때, UE ID가 할당되는 복수의 영역에 대해 인덱스를 부여하고, 이를 DMRS 인덱스와 비교하는 방법을 통해 UE ID가 어떤 영역으로 전송되는지 선택할 수 있다. 이때, 상술한 수학식 10처럼 최대 DMRS 인덱스 수가 최대 UE ID 영역 인덱스(UE ID REGION INDEX)보다 크거나 같은 경우, DMRS 시퀀스의 개수와 UE ID 영역의 수는 N:1 또는 1:1로 매핑될 수 있다. 이때, 일 예로, K번째 단말은 하기의 수학식 11과 같이 UE ID가 전송되는 영역을 선택할 수 있다.
[수학식 11]
Figure PCTKR2017004734-appb-I000027
여기서 DMRS_INDEX(k)는 k번째 단말이 경쟁 기반 NoMA 방식으로 상향 링크 전송을 수행할 때 사용하는 DMRS 시퀀스의 인덱스를 의미하고, Maximum_UE_ID_REGION_INDEX는 상술한 바와 같이 리소스 풀 내에서 UE ID가 전송될 수 있는 영역의 전체 개수를 의미한다. 이때, 일 예로, 1:1 매핑의 경우라면, DMRS 인덱스가 x이면 UE ID 영역 인덱스(UE_ID_REGION_INDEX)는 x이다.
반면, N:1 의 경우에는 상술한 수학식처럼 mod()함수에 기초하여 UE ID 영역 인덱스가 결정될 수 있다. 일 예로, 상술한 바와 같이 DMRS 시퀀스의 수가 12이고, UE ID 영역의 수가 3인 경우, DMRS 인덱스가 1, 4, 7인 경우에는 UE ID 영역 인덱스는 1일 수 있다. 이때, 상술한 상황에서 기지국은 DMRS로 블라인드 검색(Blind detection)을 통해 특정 영역에 대하여 UE ID 디코딩을 수행할 수 있다.
또 다른 일 예로, DMRS 인덱스와 UE ID가 할당되는 영역에 대한 인덱스는 하기의 수학식 12과 같을 수 있다.
[수학식 12]
Figure PCTKR2017004734-appb-I000028
[수학식 13]
Figure PCTKR2017004734-appb-I000029
[수학식 14]
Figure PCTKR2017004734-appb-I000030
즉, 최대 UE ID 영역 인덱스와 최대 DMRS 인덱스의 비율을 고려하여 상술한 M 값을 결정하고, Ceiling 함수를 통해 DMRS 인덱스와 UE ID 영역의 인덱스의 관계를 정의할 수 있다.
일 예로, DMRS 시퀀스가 3개이고, UE ID 영역의 수가 12일 수 있다. 이때, 단말이 DMRS 인덱스 1을 사용하는 경우, UE ID 영역 인덱스는 1, 4, 7, 10 중 한곳을 통해 UE ID를 전송할 수 있다. 이때, 기지국은 DMRS로 블라인드 검색(Blind detection)을 통해 특정 영역에 대하여 UE ID 디코딩을 수행할 수 있으며, 상술한 실시예로 한정되지 않는다.
도 11은 기지국이 UE ID 디코딩에 기초하여 특정 단말로 ACK/NACK 신호를 전송하는 방법을 나타낸 도면이다.
상술한 바와 같이, UE ID가 전송되는 영역은 DMRS 인덱스에 기초하여 결정될 수 있으며, 이는 상술한 바와 같다. 이때, 기지국은 리소스 풀 내에서 DMRS를 이용하여 채널 추정을 수행할 수 있다. 추가적으로 기지국은 채널 추정에서 사용한 DMRS 인덱스를 통해서 어떤 UE ID 영역을 통해서 UE ID가 전송되었는지 파악할 수 있다. 그 후, 기지국은 추정된 채널 정보를 이용하여 UE ID에 대한 디코딩을 수행하게 된다. 또한, 기지국은 데이터에 대한 디코딩도 수행하고, CRC 체크를 통해 데이터에 오류가 있는지를 확인한다. 그 후, 기지국은 획득한 UE ID 정보를 통해 특정된 UE에게 ACK/NACK 신호를 전송할 수 있다.
보다 상세하게는, 도 11을 참조하면, 기지국은 DMRS에 기초하여 채널 추정을 수행할 수 있다. 기지국은 채널 추정 값을 통해 UE ID 디코딩 및 데이터 디코딩을 수행할 수 있다. 이때, UE ID의 전송 영역은 상술한 바와 같이 DMRS 인덱스에 의해 결정될 수 있다. 그 후, 기지국은 UE ID 디코딩을 통해 UE ID에 대한 정보를 획득하고, 데이터 오류 정보에 기초하여 특정 단말에 ACK/NACK 신호를 전송할 수 있으며, 상술한 실시예로 한정되지 않는다.
도 12 는 경쟁 기반 NoMA 방식에 따른 신호의 흐름도를 예시한 도면이다.
단말(110)은 기지국(105)과 신호를 주고 받을 수 있다. 이때, 일 예로, 단말(110)은 RRC 연결(RRC Connected)이 수행된 상태일 수 있다. 이때, 단말(110)은 하향 링크에 대한 동기화 및 시스템 정보를 수신할 수 있다. 이때, 단말(110)은 시스템 정보에는 통신을 수행하기 위한 제어 정보들이 포함될 수 있다. 이때, 일 예로, 단말(110)이 경쟁 기반 NoMA 방식에 기초하여 상향 링크 전송을 수행하는 경우, 단말(110)이 수신하는 제어 정보에는 리소스 풀에 대한 정보가 포함될 수 있다. 이때, 리소스 풀은 단말(110)이 경쟁 기반 NoMA 방식으로 상향 링크 전송을 수행하는 경우에 사용하는 자원 영역일 수 있다. 그랜트 방식에 기초하여 상향 링크 전송을 수행하는 단말(110)과의 충돌을 피하기 위해 지정된 영역으로서 리소스 풀이 할당될 수 있으며, 이는 상술한 바와 같다.
그 후, 단말(110)은 채널 추정을 위한 DMRS 시퀀스를 선택할 수 있다. 이때, 상술한 바와 같이, 단말(110)은 그랜트 기반의 상향 링크 전송을 수행하지 않기 때문에 DMRS 시퀀스를 직접 선택할 필요성이 있다. 일 예로, 단말(110)이 선택 가능한 DMRS 시퀀스 수는 다르게 설정될 수 있다. 이때, 선택 가능한 DMRS 시퀀스 수에 기초하여 DMRS 인덱스가 부여될 수 있다. 단말(110)이 채널 추정을 위한 DMRS 시퀀스를 선택한 경우, 선택된 DMRS 시퀀스의 인덱스에 따라 단말(110)의 아이디 정보로서 UE ID가 할당되는 영역이 선택될 수 있다. 구체적으로, UE ID는 리소스 풀 내의 복수의 UE ID 영역 중 어느 하나에 할당될 수 있다. 이때, 복수의 UE ID 영역 각각에 인덱스가 부여될 수 있다. DMRS에 대한 인덱스가 결정된 경우, UE ID 영역의 인덱스는 DMRS 인덱스에 기초하여 결정될 수 있다. 이때, 선택 가능한 DMRS 시퀀스 수가 UE ID 영역의 수보다 크거나 같은 경우에는 상술한 수학식 11에 기초하여 UE ID 영역 인덱스가 결정될 수 있다. 즉, 최대 DMRS 인덱스 수가 최대 UE ID 영역 인덱스 수보다 큰 경우에는 상술한 수학식 11에 기초하여 UE ID 영역 인덱스가 결정될 수 있다. 그 후, UE ID는 결정된 UE ID 인덱스에 대응되는 영역에 할당될 수 있다. 반면, 선택 가능한 DMRS 시퀀스 수가 UE ID 영역의 수보다 작은 경우, 상술한 수학식 13 및 14에 기초하여 UE ID 영역 인덱스가 결정될 수 있으며, 이는 상술한 바와 같다.
UE ID가 할당되는 UE ID 영역이 결정된 경우, 단말(110)은 UE ID 영역을 통해 UE ID를 전송하고, 리소스 풀 내의 다른 영역을 통해 데이터를 전송할 수 있다.
그 후, 기지국(105)은 수신한 DMRS 정보에 기초하여 채널 추정을 수행할 수 있다. 기지국(105)은 채널 추정을 이용하여 각각의 영역에서 UE ID 및 데이터 디코딩을 수행할 수 있다. 이때, 상술한 바와 같이, UE ID는 DMRS 인덱스에 기초하여 특정 UE ID 영역에 할당 되었는바, 기지국(105)은 특정 영역에서 UE ID에 대한 디코딩을 수행할 수 있다. 이때, 일 예로, UE ID가 할당된 영역은 다른 데이터 영역보다 높은 우선 순위를 가질 수 있다. 이를 통해, 기지국(105)은 UE ID에 대한 디코딩 성공률을 높일 수 있으며, 이는 상술한 바와 같다. 그 후, 기지국(105)은 UE ID에 기초하여 단말(110)이 전송한 데이터의 오류 여부에 기초하여 ACK/NACK 신호를 지정된 단말(110)로 전송할 수 있다.
이를 통해, 기지국(105)은 경쟁 기반 NoMA 방식에서 특정 단말(110)에게 ACK/NACK 신호를 전송할 수 있으며, 이는 상술한 바와 같다.
도 13은 경쟁 기반 NoMA 방식에 따른 신호 전송 방법에 대한 순서도이다.
단말은 경쟁 기반 NoMA 방식에 기초하여 신호를 전송할 리소스 풀을 할당 받을 수 있다.(S1310) 이때, 도 1 내지 도 12에서 상술한 바와 같이, 단말은 RRC 연결 상태에서 제어 정보로서 리소스 풀에 대한 정보를 수신할 수 있다. 이때, 리소스 풀에는 UE ID를 위한 영역이 존재할 수 있으며, 이는 상술한 바와 같다.
그 후, 단말은 리소스 풀을 통해 데이터 및 UE ID를 경쟁 기반 NoMA 방식에 기초하여 전송할 수 있다.(S1320) 이때, 도 1 내지 도 12에서 상술한 바와 같이, UE ID는 복수 개의 UE ID 영역 중 어느 하나의 영역에 할당될 수 있으며, 이는 DMRS 인덱스에 기초하여 결정될 수 있으며, 상술한 바와 같다.
도 14는 경쟁 기반 NoMA 방식에서 DMRS에 기초하여 UE ID 할당 영역을 설정하는 방법에 대한 순서도이다.
단말은 경쟁 기반 NoMA 방식에 기초하여 신호를 전송할 리소스 풀을 할당 받을 수 있다.(S1410) 이때, 리소스 풀을 할당 받는 방법은 도 1 내지 도 13에서 상술한 바와 같다.
다음으로, 단말은 DMRS 시퀀스를 선택할 수 있다.(S1420) 이때, 도 1 내지 도 13에서 상술한 바와 같이, DMRS 시퀀스는 채널 추정을 위한 선택될 필요성이 있다. 이때, 경쟁 기반 NoMA 방식의 전송이 수행되는바, 단말은 DMRS 시퀀스를 직접 선택할 필요성이 있다.
이때, 선택 가능한 DMRS 시퀀스의 수에 기초하여 UE ID가 할당되는 UE ID 영역이 결정될 수 있다.(S1430) 선택 가능한 DMRS 시퀀스 수가 UE ID 영역의 수보다 크거나 같은 경우, 단말은 선택된 DMRS 인덱스를 UD ID 영역의 수로 나눈 값의 나머지에 기초하여 UE ID가 할당되는 영역을 결정할 수 있다.(S1440) 즉, 상술한 수학식 11에 기초하여 UE ID가 할당되는 영역이 결정될 수 있다.
반면, 선택 가능한 DMRS 시퀀스 수가 UE ID 영역의 수보다 작은 경우, 단말은 UE ID 영역의 수를 선택 가능한 DMRS 시퀀스 수로 나눈 값 및 UE ID 영역 인덱스에 기초하여 UE ID가 할당되는 영역을 결정할 수 있다.(S1450) 즉, 상술한 수학식 13 및 14에 기초하여 UE ID가 할당되는 영역을 결정할 수 있다.
단말은 DMRS 선택을 수행한 후, 이에 기초하여 UE ID가 할당되는 영역을 선택할 수 있다. 이때, 일 예로, DMRS 선택 절차는 필수적인 절차일 수 있다. 단말이 경쟁 기반 NoMA 방식으로 상향 링크 전송을 수행하는 경우에 그랜트를 수신하지 않는바, 직접 DMRS를 선택할 필요성이 있다. 단말은 기지국과의 관계에서 채널 추정을 위해 DMRS를 반드시 사용할 필요성이 있다. 즉, UE ID 할당 절차는 기존에 반드시 수행되어야 하는 절차인 DMRS 절차에 기초하여 추가적인 절차일 수 있다. 이를 통해, 단말은 UE ID 할당을 위한 별도의 절차를 수행하지 않을 수 있으며, 지연 및 오버헤드를 줄일 수 있다.
다음으로, 단말은 리소스 풀을 통해 UE ID와 데이터를 기지국으로 전송할 수 있다.(S1460) 이때, 도 1 내지 도 13에서 상술한 바와 같이, UE ID가 할당되지 않은 다른 영역은 데이터가 할당되어 전송될 수 있다. 그 후, 기지국은 DMRS를 통해 채널 추정을 수행하고, 이를 통해 UE ID 및 데이터 디코딩을 수행할 수 있다. 기지국은 데이터의 오류 여부에 기초하여 ACK/NACK을 단말로 전송할 수 있으며, 이때 UE ID를 이용할 수 있다.(S1470) 이때, 도 1 내지 13에서 상술한 바와 같이, 기지국은 단말을 특정하는 방법으로서 단말을 인지하는 것이 데이터 디코딩을 수행하는 것보다 중요할 수 있다. 즉, 데이터를 디코딩하더라도 데이터 송신 주체를 알 수 없으면 ACK/NACK 신호를 전송할 수 없는바, 통신이 수행되지 않을 수 있다. 따라서, UE ID가 할당되는 영역은 다른 영역보다 높은 우선 순위로서 높은 파워 또는 낮은 코딩 레이트를 가지고 전송될 수 있으며, 이는 상술한 바와 같다.
상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.
하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 형태를 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. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 이상에서는 본 명세서의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 명세서는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 명세서의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 명세서의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
그리고 당해 명세서에서는 물건 발명과 방법 발명이 모두 설명되고 있으며, 필요에 따라 양 발명의 설명은 보충적으로 적용될 수 있다.
상술한 내용은 3GPP LTE, LTE-A 시스템뿐 아니라, 그 외에도 IEEE 802.16x, 802.11x 시스템을 포함하는 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다. 나아가, 제안한 방법은 초고주파 대역을 이용하는 통신 시스템에도 적용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 무선통신 시스템에서 단말이 경쟁 기반(Contention-Based) 비직교 다중 접속 방식(Non-orthogonal Multiple Access, NoMA)에 기초하여 신호를 전송하는 방법에 있어서,
    상기 경쟁 기반 NoMA 방식에 기초하여 신호를 전송할 리소스 풀(Resource Pool)을 할당 받는 단계; 및
    상기 리소스 풀을 통해 데이터 및 단말 아이디(User Equipment ID, UE ID)를 경쟁 기반 NoMA 방식에 기초하여 전송하는 단계;를 포함하되,
    상기 리소스 풀에는 복수 개의 UE ID 영역이 존재하고,
    상기 UE ID는 상기 복수 개의 UE ID 영역 중 어느 하나의 영역인 제 1 영역에 할당되어 전송되는, 신호 전송 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 UE ID가 할당되는 상기 제 1 영역은 복조 참조 신호(Demodulation Reference Signal, DMRS)에 기초하여 결정되는, 신호 전송 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 UE ID가 할당되는 제 1 영역은 DMRS 시퀀스의 수 및 UE ID 영역의 수에 기초하여 결정되는, 신호 전송 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 DMRS 시퀀스 수가 상기 UE ID 영역의 수보다 크거나 같은 경우, 선택된 DMRS 인덱스(DMRS Index)를 상기 UE ID 영역의 수로 나눈 값의 나머지에 기초하여 상기 복수의 UE ID 영역 중 상기 UE ID가 할당되는 상기 제 1 영역이 결정되는, 신호 전송 방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 DMRS 시퀀스 수가 상기 UE ID 영역의 수보다 작은 경우, 상기 UE ID 영역의 수를 상기 DMRS 시퀀스 수로 나눈 값과 UE ID 영역 인덱스(UE ID Region index)에 기초하여 상기 복수의 UE ID 영역 중 상기 UE ID가 할당되는 상기 제 1 영역이 결정되는, 신호 전송 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 UE ID가 할당되는 제 1 영역은 상기 리소스 풀 내의 데이터가 전송되는 영역보다 높은 우선 순위를 갖는, 신호 전송 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 1 영역이 높은 우선 순위를 갖는 경우, 상기 제 1영역은 상기 리소스 풀 내의 다른 영역보다 높은 파워로 전송되는, 신호 전송 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 제 1 영역이 높은 우선 순위를 갖는 경우, 상기 제 1영역은 상기 리소스 풀 내의 다른 영역보다 낮은 코딩 레이트에 기초하여 전송되는, 신호 전송 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 UE ID가 할당되는 어느 하나의 영역은 C-RNTI(Cell Radio-Network Temporary Identifier)에 기초하여 결정되는, 신호 전송 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 UE ID 영역은 상기 리소스 풀 내에서 시간 축에 평행하게 설정되거나, 상기 리소스 풀 내에서 주파수 축에 평행하게 설정되는, 신호 전송 방법.
  11. 무선통신 시스템에서 경쟁 기반(Contention-Based) 비직교 다중 접속 방식(Non-orthogonal Multiple Access, NoMA)에 기초하여 신호를 전송하는 단말에 있어서,
    신호를 수신하는 수신 모듈;
    신호를 송신하는 송신 모듈; 및
    상기 수신 모듈 및 상기 송신 모듈을 제어하는 프로세서;로서,
    상기 프로세서는,
    상기 경쟁 기반 NoMA 방식에 기초하여 신호를 전송할 리소스 풀(Resource Pool)을 할당 받고, 및
    상기 송신 모듈을 이용하여 상기 리소스 풀을 통해 데이터 및 단말 아이디(User Equipment ID, UE ID)를 경쟁 기반 NoMA 방식에 기초하여 전송하되,
    상기 리소스 풀에는 복수 개의 UE ID 영역이 존재하고,
    상기 UE ID는 상기 복수 개의 UE ID 영역 중 어느 하나의 영역인 제 1 영역에 할당되어 전송되는, 단말.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 UE ID가 할당되는 상기 제 1 영역은 복조 참조 신호(Demodulation Reference Signal, DMRS)에 기초하여 결정되는, 단말.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 UE ID가 할당되는 제 1 영역은 DMRS 시퀀스의 수 및 UE ID 영역의 수에 기초하여 결정되는, 단말.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 DMRS 시퀀스 수가 상기 UE ID 영역의 수보다 크거나 같은 경우, 선택된 DMRS 인덱스(DMRS)를 상기 UE ID 영역의 수로 나눈 값의 나머지에 기초하여 상기 복수의 UE ID 영역 중 상기 UE ID가 할당되는 상기 제 1 영역이 결정되는, 단말.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 DMRS 시퀀스 수가 상기 UE ID 영역의 수보다 작은 경우, 상기 UE ID 영역의 수를 상기 DMRS 시퀀스 수를 나눈 값과 UE ID 영역 인덱스(UE ID Region index)에 기초하여 상기 복수의 UE ID 영역 중 상기 UE ID가 할당되는 상기 제 1 영역이 결정되는, 단말.
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