WO2021230685A1 - Ofdm 기반의 압축 데이터 확산 전송 방법 및 장치 - Google Patents

Ofdm 기반의 압축 데이터 확산 전송 방법 및 장치 Download PDF

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WO2021230685A1
WO2021230685A1 PCT/KR2021/006023 KR2021006023W WO2021230685A1 WO 2021230685 A1 WO2021230685 A1 WO 2021230685A1 KR 2021006023 W KR2021006023 W KR 2021006023W WO 2021230685 A1 WO2021230685 A1 WO 2021230685A1
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signal
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receiver
delay
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지형주
노훈동
김윤선
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삼성전자 주식회사
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    • H04L5/003—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
    • H04L5/0053—Allocation of signaling, i.e. of overhead other than pilot signals

Definitions

  • the present disclosure relates to a technology for processing a signal in a wireless communication system, and more particularly, to a method and apparatus for transmitting a signal by transmitting data in an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM)-based system.
  • OFDM orthogonal frequency division multiplexing
  • a 5G communication system or a pre-5G communication system is called a system after a 4G network (Beyond 4G Network) communication system or a long term evolution (LTE) system after (Post LTE).
  • the 5G communication system is being considered for implementation in a very high frequency (mmWave) band (eg, such as a 60 gigabyte (80 GHz) band).
  • mmWave very high frequency
  • FD-MIMO Full Dimensional MIMO
  • array antenna analog beam-forming, and large scale antenna technologies are being discussed.
  • cloud radio access network cloud radio access network: cloud RAN
  • ultra-dense network ultra-dense network
  • D2D Device to Device communication
  • wireless backhaul moving network, cooperative communication, Coordinated Multi-Points (CoMP), and interference cancellation Technology development is underway.
  • CoMP Coordinated Multi-Points
  • FQAM Hybrid FSK and QAM Modulation
  • SWSC Small Cell Superposition Coding
  • ACM advanced coding modulation
  • FBMC Fan Bank Multi Carrier
  • NOMA non-orthogonal multiple access
  • SCMA sparse code multiple access
  • IoT Internet of Things
  • IoE Internet of Everything
  • M2M Machine Type Communication
  • MTC Machine Type Communication
  • IoT an intelligent IT (Internet Technology) service that collects and analyzes data generated from connected objects and creates new values in human life can be provided.
  • IoT is a field of smart home, smart building, smart city, smart car or connected car, smart grid, health care, smart home appliance, advanced medical service, etc. can be applied to
  • 5G communication system 5th generation communication system or New Radio, NR
  • technologies such as sensor network, machine to machine (M2M), and MTC (Machine Type Communication) are being implemented by 5G communication technologies such as beamforming, MIMO, and array antenna.
  • M2M machine to machine
  • MTC Machine Type Communication
  • 5G communication technologies such as beamforming, MIMO, and array antenna.
  • cloud RAN cloud radio access network
  • An object of the present invention is to provide a method and apparatus for transmitting data robust to noise in a system in which internal noise of a transmitter and a receiver is large, such as in a very high frequency band or a terahertz wave band.
  • the present invention for solving the above problems is a method of a transmitter in a wireless communication system, comprising: transmitting configuration information for signal transmission to a receiver; converting a transmission signal into a compressed signal to correspond to the setting information; spreading the compressed signal in multiple dimensions; mapping a portion of a signal spread in time and frequency according to the scheduling information; and generating an OFDM signal by multiplexing with other signals and transmitting the generated OFDM signal.
  • the method is characterized in that it further comprises the step of transmitting Doppler spreading or the degree of channel spreading or profile information corresponding thereto through channel information feedback from the receiver, or allowing the transmitter to recognize it.
  • a method of a receiver of a wireless communication system comprising: receiving configuration information for signal reception from a transmitter; Receiving scheduling information for signal reception from a transmitter; restoring a received signal based on the setting information and the scheduling information; and decompressing the reconstructed signal to obtain transmission information.
  • the transceiver transmits configuration information for signal transmission to the receiver, generates a transmission signal based on the configuration information, transmits control information including resource allocation information indicating signal allocation resources to the receiver, and modulates to be transmitted and a control unit connected to the transceiver to generate a transmission signal to which multidimensional spreading is applied to a symbol and to transmit the generated transmission signal to the receiver using the signal allocation resource.
  • the transceiver in the receiver of the wireless communication system, the transceiver; and resource allocation information for receiving configuration information for signal transmission from the transmitter, storing a sample for signal processing for generating a transmission signal based on the configuration information, and indicating a signal allocation resource from the transmitter and a control unit connected to the transceiver for receiving a signal, receiving a received signal from the signal allocation resource from the transmitter, and restoring compressed data information from the received signal.
  • the signal restoration ability is excellent in a system with severe internal noise, and in particular, even if only a part of the spread signal is transmitted, there is an effect that effective signal restoration is possible. .
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a basic structure of a time-frequency domain, which is a radio resource domain in which data or control channels of a 5G system are transmitted.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a frame, subframe and slot structure of a 5G system.
  • FIG 3 shows an example of a resource grid of the d-D region proposed by the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of diffusion to the t-f domain proposed by the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of allocation of t-f domain resources proposed by the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a transmission operation of a transmitter proposed in the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a reception operation of a receiver proposed in the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating performance according to an example of the proposed invention.
  • FIG 9 is another diagram illustrating performance according to an example of the proposed invention.
  • FIG 10 is another diagram showing performance according to an example of the proposed invention.
  • FIG 11 is another diagram showing performance according to an example of the proposed invention.
  • FIG. 13 is a block diagram illustrating a structure of a transmitter according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a block diagram illustrating a structure of a receiver according to an embodiment of the present disclosure.
  • each block of the flowchart diagrams and combinations of the flowchart diagrams may be performed by computer program instructions.
  • These computer program instructions may be embodied in a processor of a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing equipment, such that the instructions performed by the processor of the computer or other programmable data processing equipment are not described in the flowchart block(s). It creates a means to perform functions.
  • These computer program instructions may also be stored in a computer-usable or computer-readable memory that may direct a computer or other programmable data processing equipment to implement a function in a particular manner, and thus the computer-usable or computer-readable memory.
  • the instructions stored in the flow chart block(s) may also be possible for the instructions stored in the flow chart block(s) to produce an article of manufacture containing instruction means for performing the function described in the flowchart block(s).
  • the computer program instructions may also be mounted on a computer or other programmable data processing equipment, such that a series of operational steps are performed on the computer or other programmable data processing equipment to create a computer-executed process to create a computer or other programmable data processing equipment. It may also be possible for instructions to perform the processing equipment to provide steps for performing the functions described in the flowchart block(s).
  • each block may represent a module, segment, or portion of code that includes one or more executable instructions for executing specified logical function(s). It should also be noted that in some alternative implementations it is also possible for the functions recited in the blocks to occur out of order. For example, two blocks shown one after another may in fact be performed substantially simultaneously, or it may be possible that the blocks are sometimes performed in a reverse order according to a corresponding function.
  • ' ⁇ unit' used in this embodiment means software or hardware components such as FPGA (Field Programmable Gate Array) or ASIC (Application Specific Integrated Circuit), and ' ⁇ unit' performs certain roles. do.
  • '-part' is not limited to software or hardware.
  • the ' ⁇ unit' may be configured to reside on an addressable storage medium or may be configured to refresh one or more processors.
  • ' ⁇ part' refers to components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, processes, functions, properties, and programs. Includes procedures, subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables.
  • components and ' ⁇ units' may be combined into a smaller number of components and ' ⁇ units' or further separated into additional components and ' ⁇ units'.
  • components and ' ⁇ units' may be implemented to play one or more CPUs in a device or secure multimedia card.
  • ' ⁇ unit' may include one or more processors.
  • the base station is a subject performing resource allocation of the terminal, and may be at least one of a gNode B, an eNode B, a Node B, a base station (BS), a radio access unit, a base station controller, or a node on a network.
  • the terminal may include a user equipment (UE), a mobile station (MS), a cellular phone, a smart phone, a computer, or a multimedia system capable of performing a communication function.
  • UE user equipment
  • MS mobile station
  • a cellular phone a smart phone
  • computer or a multimedia system capable of performing a communication function.
  • the present disclosure describes a technique for a terminal to receive broadcast information from a base station in a wireless communication system.
  • the present disclosure relates to a communication technique that converges a 5 th generation (5G) communication system for supporting a higher data rate after the 4 th generation (4G) system with Internet of Things (IoT) technology, and a system thereof.
  • the present disclosure provides intelligent services (eg, smart home, smart building, smart city, smart car or connected car, healthcare, digital education, retail business, security and safety related services, etc.) based on 5G communication technology and IoT-related technology. ) can be applied to
  • Terms referring to, terms referring to messages, terms referring to components of an apparatus, and the like are exemplified for convenience of description. Accordingly, the present disclosure is not limited to the terms described below, and other terms having equivalent technical meanings may be used.
  • a wireless communication system for example, 3GPP's High Speed Packet Access (HSPA), LTE (or Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA)), LTE-Advanced (LTE- A), LTE-Pro, 3GPP2 HRPD (High Rate Packet Data), UMB (Ultra Mobile Broadband), and IEEE 1102.16e as a broadband wireless communication system that provides high-speed and high-quality packet data service.
  • HSPA High Speed Packet Access
  • LTE or Evolved Universal Terrestrial Radio Access
  • LTE-A LTE-Advanced
  • LTE-Pro LTE-Pro
  • 3GPP2 HRPD High Rate Packet Data
  • UMB User Mobile Broadband
  • IEEE 1102.16e as a broadband wireless communication system that provides high-speed and high-quality packet data service.
  • an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) scheme is employed in downlink (DL), and single carrier frequency division multiple access (SC-FDMA) in uplink (UL).
  • the uplink refers to a radio link through which the terminal transmits data or control signals to the base station
  • the downlink refers to a radio link through which the base station transmits data or control signals to the user equipment.
  • the multiple access method as described above allocates and operates time-frequency resources for transmitting data or control information for each user so that they do not overlap each other, that is, orthogonality is established, so that data or control information of each user is distinguished. .
  • Enhanced Mobile BroadBand eMBB
  • massive Machine Type Communication mMTC
  • Ultra Reliability Low Latency Communication URLLC
  • the eMBB aims to provide a data transmission rate that is more improved than the data transmission rate supported by the existing LTE, LTE-A, or LTE-Pro.
  • the eMBB in a 5G communication system, the eMBB must be able to provide a maximum data rate of 20 Gbps in the downlink and a maximum data rate of 10 Gbps in the uplink from the viewpoint of one base station.
  • it is necessary to provide an increased user perceived data rate of the terminal.
  • transmission/reception technology including a more advanced multi-input multi-output (MIMO) transmission technology.
  • MIMO multi-input multi-output
  • mMTC is being considered to support application services such as the Internet of Things (IoT) in 5G communication systems.
  • IoT Internet of Things
  • mMTC may require large-scale terminal access support, improved terminal coverage, improved battery life, and reduced terminal cost in a cell. Since the Internet of Things is attached to various sensors and various devices to provide communication functions, it must be able to support a large number of terminals (eg, 1,000,000 terminals/km 2 ) within a cell.
  • a terminal supporting mMTC is highly likely to be located in a shaded area that a cell cannot cover, such as the basement of a building, due to the characteristics of the service, it may require wider coverage compared to other services provided by the 5G communication system.
  • a terminal supporting mMTC should be configured as a low-cost terminal, and since it is difficult to frequently exchange the battery of the terminal, a very long battery life time may be required.
  • URLLC as a cellular-based wireless communication service used for a specific purpose (mission-critical), remote control for a robot or a machine, industrial automation
  • a service used for unmaned aerial vehicles, remote health care, emergency alerts, etc. it is necessary to provide communication that provides ultra-low latency and ultra-reliability.
  • a service supporting URLLC must satisfy an air interface latency of less than 0.5 milliseconds, and at the same time have a requirement of a packet error rate of 10 -5 or less. Therefore, for a service supporting URLLC, the 5G system must provide a smaller transmit time interval (TTI) than other services, and at the same time, a design requirement for allocating a wide resource in a frequency band is required.
  • TTI transmit time interval
  • the above-described mMTC, URLLC, and eMBB are only examples of different service types, and the service types to which the present disclosure is applied are not limited to the above-described examples.
  • each service considered in the above-mentioned 5G communication system should be provided by convergence with each other based on one framework. That is, for efficient resource management and control, it is preferable that each service is integrated and controlled and transmitted as a single system rather than being operated independently.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a basic structure of a time-frequency domain, which is a radio resource domain in which data or control channels of a 5G system are transmitted.
  • the horizontal axis represents the time domain
  • the vertical axis represents the frequency domain.
  • a basic unit of a resource in the time and frequency domains is a resource element (RE) 100 and may be defined as one OFDM symbol 110 on the time axis and one subcarrier 120 on the frequency axis. in the frequency domain (For example, 12) consecutive REs may constitute one resource block (resource block, RB, 130).
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a frame, subframe, and slot structure of a 5G system.
  • FIG. 2 an example of a structure of a frame 200 , a subframe 210 , and a slot 220 is illustrated in FIG. 2 .
  • One frame 200 may be defined as 10 ms.
  • One subframe 210 may be defined as 1 ms, and one frame 200 may consist of a total of 10 subframes 210 .
  • One subframe 210 may be composed of one or a plurality of slots 220 and 230, and the number of slots 220 and 230 per one subframe 210 is a set value ⁇ (240, 250) for the subcarrier interval. ) may vary depending on
  • each subcarrier spacing setting ⁇ and may be defined as shown in Table 1 below.
  • one component carrier (CC) or serving cell may consist of up to 250 or more RBs. Therefore, when the terminal always receives a signal in the entire serving cell bandwidth as in the LTE system, the power consumption of the terminal may be extreme, and in order to solve this, the base station provides one or more bandwidth parts to the terminal.
  • BWP may be set to support the UE to change the signal reception area within the cell.
  • the base station may set the initial bandwidth (initial BWP), which is the bandwidth of CORESET #0 (or common search space, CSS), to the terminal through a master information block (MIB).
  • MIB master information block
  • the base station sets the first bandwidth (first BWP) of the terminal through RRC (radio resource control) signaling, and at least one or more BWP configuration information that can be indicated through future downlink control information (DCI) can notify. Thereafter, the base station may indicate which band the terminal uses by announcing the BWP ID through DCI. If the terminal does not receive DCI in the currently allocated BWP for a specific time or longer, the terminal may attempt to receive DCI by returning to the default bandwidth (default BWP).
  • RRC radio resource control
  • DCI downlink control information
  • Scheduling information for uplink data (or physical uplink shared channel, PUSCH) or downlink data (or physical downlink shared channel, PDSCH) in the 5G system is through DCI transmitted from the base station to the terminal.
  • the UE may monitor a DCI format for fallback and a DCI format for non-fallback for PUSCH or PDSCH.
  • the DCI format for countermeasures may be composed of a fixed field predetermined between the base station and the terminal, and the DCI format for non-prevention may include a configurable field.
  • the DCI may be transmitted through a physical downlink control channel (PDCCH), which is a physical downlink control channel, through a channel coding and modulation process.
  • PDCCH physical downlink control channel
  • a cyclic redundancy check (CRC) is attached to the DCI message payload, and the CRC is scrambled with a radio network temporary identifier (RNTI) corresponding to the identity of the UE.
  • RNTI radio network temporary identifier
  • Different RNTIs are used according to the purpose of the DCI message, for example, UE-specific data transmission, a power control command, or a random access response. That is, the RNTI is not explicitly transmitted, but included in the CRC calculation process and transmitted.
  • the UE Upon receiving the DCI message transmitted on the PDCCH, the UE checks the CRC using the assigned RNTI, and if the CRC check result is correct, the UE can know that the message has been transmitted to the UE.
  • DCI format 1_0 may be used as a DCI for scheduling PDSCH, and in this case, CRC may be scrambled with C-RNTI.
  • DCI format 1_0 in which CRC is scrambled with C-RNTI may include, for example, information in Table 2 below.
  • bits - Identifier for DCI formats [1] bit - Frequency domain resource assignment - [ ] bits - Time domain resource assignment - 4 bits - VRB-to-PRB mapping - 1 bit - Modulation and coding scheme - 5 bits - New data indicator - 1 bit - Redundancy version - 2 bits - HARQ process number - 4 bits - Downlink assignment index - 2 bits - TPC command for scheduled PUCCH - [2] bits - PUCCH resource indicator (physical uplink control channel (PUCCH) resource indicator - 3 bits - PDSCH-to-HARQ feedback timing indicator (PDSCH-to-HARQ feedback timing indicator) - [3] bits
  • PUCCH resource indicator physical uplink control channel (PUCCH) resource indicator - 3 bits - PDSCH-to-HARQ feedback timing indicator (PDSCH-to-HARQ feedback timing indicator) - [3] bits
  • DCI format 1_1 may be used as non-preparation DCI for scheduling PDSCH, and in this case, CRC may be scrambled with C-RNTI.
  • DCI format 1_1 in which CRC is scrambled with C-RNTI may include, for example, information in Table 3 below.
  • PRB bundling size indicator (physical resource block bundling size indicator) - 0 or 1 bit - Rate matching indicator - 0, 1, or 2 bits - ZP CSI-RS trigger (zero power channel state information reference signal trigger) - 0, 1, or 2 bits
  • encoded symbols are converted into modulated symbols through modulation, and M modulated symbols are gathered to form a serial signal-parallel signal. It is converted into a parallel signal through a serial-to-parallel (S/P) converter.
  • S/P serial-to-parallel
  • the converted M symbols are mapped to positions of desired subcarriers, and then IFFT (inverse fast Fourier transform) is applied to convert them into OFDM signals.
  • the converted time sample is converted to a serial time sample through parallel-to-serial (P/S) and a cyclic prefix is concatenated, followed by a digital-to-analog converter (digital-to-analog).
  • -A signal is generated through analog converter, DAC) and RF (radio frequency).
  • DAC analog converter
  • RF radio frequency
  • phase noise causes serious degradation of the performance of the receiver. That is, when the frequency band used for signal transmission and reception is much higher, it is much more difficult to achieve the same level of reception accuracy by using the same amount of resources for the pilot signal. For this, a method of obtaining desired data channel information from a signal damaged by such noise while minimizing the required overhead is required.
  • d denotes a delay domain of a channel
  • D denotes a Doppler domain of a channel
  • t denotes a time domain of a channel
  • f denotes a frequency domain of a channel.
  • d-D denotes a two-dimensional domain of delay and Doppler
  • t-f denotes a two-dimensional domain of time and frequency.
  • the transmitter applies symbol mapping in the dD resource grid (that is, a two-dimensional grid of N d x N D ), and the actual data packet is transmitted to the tf resource grid (ie, the OFDM-based multi-carrier signal) , N F x N T 2D grid).
  • the dD resource grid that is, a two-dimensional grid of N d x N D
  • the actual data packet is transmitted to the tf resource grid (ie, the OFDM-based multi-carrier signal) , N F x N T 2D grid).
  • Transmitter and receiver for this purpose is the second statistics (2 nd order statistics) of the channel between the transceiver, that is, information on the Doppler spread (Doppler spread) L D (symbol unit), and the delay spread (delay spread) L d (in samples)
  • the receiver or the transmitter transmits channel information obtained based on a channel and/or a signal (eg, a channel state information reference signal (CSI-RS), a synchronization signal, etc.)
  • CSI-RS channel state information reference signal
  • SRS sounding reference signal
  • the dD domain may be represented by a two-dimensional grid 301 composed of Nd (307) block resources indicating delay and N D (303) block resources indicating Doppler.
  • One block 311 in the two-dimensional grid is equally divided into two-dimensional dD domain resources of 305 having a length of L d and 309 having a length of L D . This division can be performed according to the time delay of the channel and the degree of Doppler spread, and information on division is determined by the base station based on the maximum allowable delay and movement speed of the designed terminal and can be preset as a higher layer signal.
  • Block resources from p(1) to p(N d ,N D ) may be configured with the divided resources.
  • the method proposed by the present invention is as follows.
  • the transmitter first converts a transmission symbol (or transmission information) into binary information through sparse mapping.
  • binary information means a value of 0 or 1
  • sparse mapping means mapping using a transformed vector having a very small number of 1s.
  • Various methods exist for sparse mapping For example, a method of converting a specific position of a transformation vector to 1 may be utilized. For example, by converting a 2-bit transmission symbol into a 4-bit sparse vector, 00 is 1000, 01 is 0100, 10 is 0010, and 11 is 0001.
  • the sparsity K is expressed as 1 because the transformed sparse vector contains 1 number of 1s each.
  • the transformed vector is mapped to the d-D resource grid and converted into a signal in the t-f domain. Thereafter, a part of the transformed t-f domain signal is selected according to scheduling and transmitted as an OFDM signal.
  • the receiver first receives the OFDM symbol and converts it into a signal in the d-D domain.
  • the receiver uses a CS (compressed sensing)-based reception algorithm, and the receiver can check the presence or absence of information about a d-D domain signal for each d-D block resource in order to recover a desired binary signal using CS energy sensing.
  • the recovered binary signal is converted into an original symbol through sparse demapping.
  • M bN d N D /N s as an example by a mapper having sparsity K
  • N s is the length of s.
  • the maximum number of resources in the dD domain is N d x N D blocks, and data (0 or 1) is mapped to each block. Therefore, the mapped p can be expressed as the following sparse matrix P.
  • 1 LDxLd means a matrix in which the L D /2 and L d /2-th values are 1 and the rest are 0.
  • a o B means the Hadamard product between A and B matrices.
  • F NF is a Fourier transform matrix of size N
  • ⁇ is a selection matrix that selects m columns in the tf domain
  • ⁇ ' is a matrix in which ⁇ is substituted with the dD domain.
  • ⁇ plays a role in selecting a frequency band
  • the transmitter uses ⁇ to perform additional compression in the frequency domain to configure a guard band for user multiplexing and/or potential interference management between adjacent channels. .
  • a total of two-step compression is applied to the s-vector transmission, the first compression is sparse compression in the d-D domain and the second compression corresponds to compression through frequency band mapping in the t-f domain.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of diffusion to the t-f domain proposed by the present invention. That is, as in FIG. 4 , the p blocks configured in FIG. 3 are spread in two dimensions of time 403 and frequency 405 .
  • the transformation into the t-f domain is performed as much as the size of the FFT, information of all p blocks is uniformly spread over the two-dimensional resource 401 .
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of allocation of tf domain resources proposed by the present invention.
  • the information of the spread p-block is actually transmitted in a part of the region 507 in the band of time 503 and frequency 505 as shown in FIG. 5 .
  • the method is determined by a higher layer signal or a predetermined rule, and in the second compression (signal transmission in a part of the tf domain), the transmitter transmits the control channel or upper layer
  • the position and length of the frequency band through which the signal is transmitted are transmitted to the receiver.
  • information for the first compression includes the length of L d and/or L D , the number of N d and/or N D , the number of N F and/or N T , the length of the sparse vector, and the method of sparse mapping.
  • information for the second compression may include information on a frequency band through which a signal is transmitted, a location of a subcarrier, a frequency resource and/or time resource expressed in a predetermined or set unit, and a location of a time symbol.
  • the transmitted signal is received by the receiver through the channel, and when expressing this as a vector, the reception vector y n in the symbol n can be expressed as Equation 3.
  • G n denotes a channel matrix
  • x n denotes the nth row vector of the X matrix
  • z denotes a noise vector indicating additive white Gaussian noise.
  • the channel matrix G can be decomposed as in Equation 4 below.
  • Equation 5 the ⁇ n matrix expresses frequency channel values in a diagonal form. That is, when the frequency channel vector is h n Therefore, when Equation 4 is applied to Equation 3, Equation 5 is obtained.
  • Equation 6 a signal compression dD the domain matrix is a collection of N T symbols because it is sent to the N T symbol can be expressed as Equation 6 below.
  • Equation 7 This is the conversion of the received signal into the dD domain.
  • Equation 7 is separated into a submatrix form, and when this is applied, Equation 8 is obtained.
  • the conversion symbol means conversion as in Equation 9 below.
  • Equation 9 can be expressed as follows.
  • G is the d-D domain channel response and G appears the same for resource blocks in all d-D domains due to the two-dimensional cyclic correlation property between t-f and d-D domains.
  • the receiver may select resource blocks in the order of highest energy for each resource block in Equation 10. If this is expressed as an equation, it is as Equation 11 below.
  • the operation of the receiver is the same as detecting the energy of the resource block mapped with 1 through the d-D channel. Therefore, even without using the pilot signal, the receiver can recover the transmission signal by observing the region of the d-D region in which the energy of the entire channel is received.
  • one data symbol is not mapped to a specific resource in the t-f domain and is distributed over several t-f resources, it may be more robust against interference caused by phase noise.
  • the received signal is equivalent to a two-dimensional convolution of the channel impulse response using sparse vectors in the d-D domain. As a result, information is transmitted depending on whether a signal exists in a specific resource block of the d-D domain resource grid.
  • Configuration information for compressed transmission includes the length of L d and/or L D , the number of N d and/or N D , the number of N F and/or N T , the length of a sparse vector, a method or rule of sparse mapping, At least one of information on scarcity K and the like may be included, and some of the information may not be delivered because it is predetermined.
  • the transmitter determines specific scheduling information, particularly allocation information on the frequency axis, and transmits the information to the receiver through a control channel or higher layer signaling (603).
  • the scheduling information may include information on a frequency band resource and/or a time resource through which a signal converted by the method proposed in the present invention, which is information for the second compression as described above, is transmitted.
  • the transmitter converts the transmission signal into a sparse vector by the above-described method (605), and maps it to a block resource of a preconfigured d-D domain (607).
  • the transmitter converts the signal mapped by the above-described method into a signal of the t-f domain (609) and allocates (or maps) it to a resource of the t-f domain based on scheduling information such as frequency allocation determined in step 603 (611). In this case, the transmitter may multiplex the converted signal with other signals.
  • the transmitter converts the converted signal into an OFDM signal and transmits it to the receiver (613).
  • the receiver receives setting information for compressed transmission, such as sparse vector compression or mapping rule, and resource configuration information of a dD domain, from a transmitter through a higher layer signal ( 701 ).
  • Configuration information for compressed transmission includes the length of L d and/or L D , the number of N d and/or N D , the number of N F and/or N T , the length of a sparse vector, a method or rule of sparse mapping, At least one of information on scarcity K and the like may be included, and some of the information may not be delivered because it is predetermined.
  • the receiver receives scheduling information (ie, OFDM signal allocation information) in the actual tf domain through a higher layer signal or a control channel ( 703 ).
  • the scheduling information may include information on a frequency band resource and/or time resource through which a signal converted by the method proposed in the present invention, which is information for the second compression as described above, is transmitted.
  • the receiver receives the OFDM signal according to the received scheduling information in step 703 .
  • the receiver can restore the transmitted sparse vector of the dD domain through a method of measuring the size of energy for each dD domain resource block through signal processing as proposed in the present invention to restore the original signal, and the restored sparse vector
  • the original signal may be reconstructed through sparse vector demapping to the vector.
  • 8 is a diagram illustrating performance according to an example of the proposed invention. 8 shows performance when the length of a symbol used for data transmission is varied.
  • the transmitter and the receiver may acquire the channel state before performing the invention proposed in the present invention.
  • 9 is another diagram showing performance according to an example of the proposed invention. 9 shows the performance when the size of the frequency band is changed at various Doppler velocities.
  • 10 is another diagram showing performance according to an example of the proposed invention. 10 shows performance when the degree of sparse mapping and the size of a time symbol used for transmission are changed.
  • 11 is another diagram illustrating performance according to an example of the proposed invention. 11 shows the performance of the proposed method in various channel situations.
  • PER performance according to channel characteristics such as the maximum delay spread (D max ) and the number of taps (N tap ) of the channel is plotted according to the SNR.
  • D max maximum delay spread
  • N tap the number of taps
  • SNR the SNR
  • 12 is a diagram illustrating performance according to a fifth embodiment of the proposed invention. 12 is a performance comparison with various existing techniques.
  • M-PVS multi-dimensional sparse vector compression
  • OFDM OFDM
  • SVC SVC
  • PL-SVC PL-SVC
  • M-PVS multi-dimensional sparse vector compression
  • the OFDM scheme uses 30% of resources used for signal transmission as overhead for 2D pilot signal transmission.
  • SVC sparse vector coding
  • PL-SVC pilot-less sparse vector coding
  • the performance of the SVC is the lowest because the SVC cannot be efficiently decoded without the pilot symbol.
  • PL-SVC the main assumption of the decoding algorithm is that the channel coefficients are almost constant during the data transmission period. Therefore, even at high SNR, performance degradation is observed due to channel change due to Doppler.
  • the method (M-SVC) proposed in the present invention has lower spectral efficiency than OFDM, but as a result, better PER performance can be obtained without channel estimation without overhead due to pilot signals in the t-f domain. This is very useful for systems where energy efficiency is more important than spectrum efficiency, such as data networks over mmWave or terahertz spectrum, where frequency band resources are very large.
  • each execution step according to the proposed M-SVC can be processed at high speed through the software of the transceiver without adding hardware.
  • the transmitter may be a base station or a terminal.
  • the transmitter may include a data signal generator 1300 , a multiplexer 1310 , a control signal generator 1320 , an RF signal generator 1330 , and a memory/control unit 1340 .
  • the components of the transmitter are not limited to the above-described examples, and for example, the terminal may include more or fewer components than the above-described components.
  • the data signal generator 1300 , the multiplexer 1310 , the control signal generator 1320 , the RF signal generator 1330 , and the memory/control unit 1340 may be implemented in the form of a single chip.
  • the data signal generator 1300 is an apparatus for generating a transmission sample by modulating a transmission symbol.
  • the control signal generator 1320 is a device that modulates control information and generates transmission samples.
  • the multiplexer 1310 is a device for multiplexing the generated data and the control signal.
  • the RF signal generator 1330 refers to a device that converts a digital signal into an analog signal, up-converts a RF signal, and transmits a signal generated by an antenna, and the above-mentioned signal includes control information and data. can Also, the RF signal generator 1330 may be referred to as a transmitter, a transceiver, or the like.
  • the memory/control unit 1340 may store programs and data necessary for the operation of the base station. Also, the memory/control unit 1340 may store control information or data included in a signal transmitted by the transmitter.
  • the memory/control unit 1340 may be configured of a storage medium such as a ROM, a RAM, a hard disk, a CD-ROM, and a DVD, or a combination of storage media.
  • the memory/control unit 1340 may include a plurality of memories and a processor.
  • the memory/control unit 1340 may store information, data, and a program for fast data processing. Also, the operations performed by the multiplexer 1310 , the control signal generator 1320 , and the data signal generator 1300 may be performed by the memory/control unit 1340 .
  • the memory/control unit 1340 may control a series of processes according to the operation of the transmitter according to the above-described embodiments of the present disclosure.
  • the receiver may be a terminal or a base station.
  • the terminal may include an RF signal receiver 1440 , a data signal receiver 1400 , a demultiplexer 1410 , a control signal receiver 1420 , and a memory/controller 1440 .
  • the components of the terminal are not limited to the above-described examples, and for example, the terminal may include more or fewer components than the above-described components.
  • the RF signal receiver 1430 , the data signal receiver 1400 , the demultiplexer 1410 , the control signal receiver 1420 , and the memory/controller 1440 may be implemented in the form of a single chip.
  • the RF signal receiver 1430 may receive a signal from a transmitter.
  • the above-described signal may include control information and data.
  • the RF signal receiver 1430 may be configured as an RF receiver that down-converts and amplifies a frequency of a received signal.
  • the RF signal receiver 1430 may be referred to as a receiver, a transceiver, or the like.
  • the received signal is transmitted through the demultiplexer 1410, the control channel to the control signal receiver 1420 and the data channel to the data signal receiver 1400, respectively, and based on the command restored from the control channel, the memory/control unit 1440 ) to restore the data signal.
  • the memory/control unit 1440 may store programs and data necessary for the operation of the receiver. Also, the memory/control unit 1440 may store control information or data included in a signal transmitted by the transmitter.
  • the memory/control unit 1440 may be configured of a storage medium such as a ROM, a RAM, a hard disk, a CD-ROM, and a DVD, or a combination of storage media. Also, the memory/control unit 1440 may include a plurality of memories.
  • the memory/control unit 1440 may store information, data, and a program for speeding up data signal processing. Also, the operations performed by the demultiplexer 1410 , the control signal receiver 1420 , and the data signal receiver 1400 may be performed by the memory/control unit 1440 .
  • the memory/control unit 1440 may control a series of processes so that the base station can operate according to the above-described embodiment of the present disclosure.
  • a computer-readable storage medium or computer program product storing one or more programs (software modules) may be provided.
  • One or more programs stored in a computer-readable storage medium or computer program product are configured for execution by one or more processors in an electronic device (device).
  • the one or more programs include instructions for causing an electronic device to execute methods according to embodiments described in a claim or specification of the present disclosure.
  • Such programs include random access memory, non-volatile memory including flash memory, read only memory (ROM), electrically erasable programmable ROM (EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), magnetic disc storage device, Compact Disc-ROM (CD-ROM), Digital Versatile Discs (DVDs), or any other form of It may be stored in an optical storage device or a magnetic cassette. Alternatively, it may be stored in a memory composed of a combination of some or all thereof. In addition, a plurality of each configuration memory may be included.
  • the program accesses through a communication network composed of a communication network such as the Internet, Intranet, Local Area Network (LAN), Wide LAN (WLAN), or Storage Area Network (SAN), or a combination thereof. It may be stored in an attachable storage device that can be accessed. Such a storage device may be connected to a device implementing an embodiment of the present disclosure through an external port. In addition, a separate storage device on the communication network may be connected to the device implementing the embodiment of the present disclosure.
  • a communication network such as the Internet, Intranet, Local Area Network (LAN), Wide LAN (WLAN), or Storage Area Network (SAN), or a combination thereof. It may be stored in an attachable storage device that can be accessed.
  • Such a storage device may be connected to a device implementing an embodiment of the present disclosure through an external port.
  • a separate storage device on the communication network may be connected to the device implementing the embodiment of the present disclosure.

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Abstract

본 개시는 4G 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 통신 시스템을 IoT 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스 (예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다. 본 개시의 통신 시스템의 송신기의 방법은, 수신기로 신호 전송을 위한 설정 정보를 전송하고, 신호 전송을 위한 자원을 확인하고, 상기 수신기로 상기 자원을 지시하는 스케줄링 정보를 전송하고, 상기 설정 정보에 상응하도록 전송 신호를 압축 신호로 변환하고, 상기 압축 신호를 다차원으로 확산시키고, 상기 스케줄링 정보에 상응하는 상기 자원에 상기 확산된 압축 신호의 일부를 매핑하고, 상기 확산된 압축 신호를 변환하여 OFDM (orthogonal frequency-division multiplexing) 신호를 생성하고, 상기 수신기로 상기 생성된 OFDM 신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.

Description

OFDM 기반의 압축 데이터 확산 전송 방법 및 장치
본 개시는 무선 통신 시스템에서 신호를 처리하는 기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 기반 시스템에서 데이터 전송하여 신호를 전송하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE (long term evolution) 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다. 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(80GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다. 또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다. 이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non-orthogonal multiple access), 및 SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE (Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다. IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 또는 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.
이에, 5G 통신 시스템 (5세대 통신 시스템 또는 New Radio, NR)을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 5G 통신 기술인 빔 포밍, MIMO 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud RAN)가 적용되는 것도 3eG 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.
또한 향후 통신 시스템에서는 보다 높은 데이터 전송 레이트를 구현하기 위해 초고주파 대역에서 신호를 전송하는 방법이 연구되고 있다.
본 발명의 개시는 초고주파 내지 테라헤르츠파 대역과 같이 송신기와 수신기의 내부 잡음이 큰 시스템에서 잡음에 강인한 데이터 전송 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 무선 통신 시스템의 송신기의 방법에 있어서, 수신기로 신호 전송을 위한 설정 정보를 전송하는 단계; 상기 설정 정보에 상응하도록 전송 신호를 압축 신호로 변환하는 단계; 압축 신호를 다차원으로 확산하는 단계; 스케줄링 정보에 따라 시간과 주파수에서 확산된 신호의 일부를 맵핑하는 단계; 다른 신호와 다중화하여 OFDM 신호를 생성하고 상기 생성된 OFDM 신호를 전송하는 단계를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
또한, 상기 방법은 상기 수신기로부터 채널 정보 피드백을 통해서 도플러 확산 내지는 채널 확산의 정도 또는 그에 상응하는 프로파일 정보를 전달하거나 송신기가 인지하도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
또한, 무선 통신 시스템의 수신기의 방법에 있어서, 송신기로부터 신호 수신을 위한 설정 정보를 수신하는 단계; 송신기로부터 신호 수신을 위한 스케줄링 정보를 수신하는 단계; 상기 설정 정보와 스케줄링 정보를 기반으로 수신 신호를 복원하는 단계; 복원된 신호에서 압축을 해제하여 전송 정보를 획득하는 단계를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
또한, 무선 통신 시스템의 송신기에 있어서, 송수신부; 및 수신기로 신호 전송을 위한 설정 정보를 전송하고, 상기 설정 정보를 기반으로 전송 신호를 생성하고, 상기 수신기로 신호 할당 자원을 지시하는 자원 할당 정보를 포함하는 제어 정보를 전송하고, 전송하고자 하는 변조 심볼에 다차원 확산을 적용한 전송 신호를 생성하고, 상기 수신기로 상기 생성된 전송 신호를 상기 신호 할당 자원에서 전송하도록 제어하는 상기 송수신부와 연결된 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 무선 통신 시스템의 수신기에 있어서, 송수신부; 및 송신기로부터 신호 전송을 위한 설정 정보를 수신하고, 상기 설정 정보를 기반으로 전송 신호 생성을 위한 신호 처리를 위한 샘플을 저장하고, 상기 송신기로부터 신호 할당 자원을 지시하는 자원 할당 정보를 포함하는 제어 정보를 수신하고, 상기 송신기로부터 상기 신호 할당 자원에서 수신 신호를 수신하고, 상기 수신 신호에서 압축된 데이터 정보를 복원하는 상기 송수신부와 연결된 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 전송 데이터를 압축하고 이를 다차원으로 확산하여 전송함으로써 내부 잡음이 심한 시스템에서 신호 복원 능력이 뛰어나며 특히, 확산된 신호의 일부만 전송하더라도 효과적인 신호 복원이 가능하다는 효과가 있다.
도 1은 5G 시스템의 데이터 또는 제어 채널이 전송되는 무선 자원 영역인 시간-주파수 영역의 기본 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 5G 시스템의 프레임, 서브프레임 및 슬롯 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에서 제안하는 d-D 영역의 자원 그리드의 일례를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에서 제안하는 본 발명에서 제안하는 t-f 도메인으로의 확산의 일례를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에서 제안하는 t-f 도메인 자원의 할당의 일례를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에서 제안하는 송신기의 송신 동작을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에서 제안하는 수신기의 수신 동작을 도시한 도면이다.
도 8은 제안하는 발명의 일례에 따른 성능을 도시한 도면이다.
도 9는 제안하는 발명의 일례에 따른 성능을 도시한 또다른 도면이다.
도 10은 제안하는 발명의 일례에 따른 성능을 도시한 또다른 도면이다.
도 11는 제안하는 발명의 일례에 따른 성능을 도시한 또다른 도면이다.
도 12는 제안하는 발명의 일례에 따른 성능을 도시한 또다른 도면이다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른 송신기의 구조를 도시하는 블록도이다.
도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른 수신기의 구조를 도시하는 블록도이다.
이하, 본 개시의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
실시 예를 설명함에 있어서 본 개시가 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 개시와 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 개시의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부된 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
본 개시의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시는 이하에서 설명되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 개시의 실시 예들은 본 개시가 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능할 수 있다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능할 수 있다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능할 수 있다.
이때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일부 실시 예에 따르면 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다. 또한 일부 실시 예에 따르면, '~부'는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 기술적 사상의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 기술적 사상을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 기지국은 단말의 자원할당을 수행하는 주체로서, gNode B, eNode B, Node B, BS (Base Station), 무선 접속 유닛, 기지국 제어기, 또는 네트워크 상의 노드 중 적어도 하나일 수 있다. 단말은 UE (User Equipment), MS (Mobile Station), 셀룰러폰, 스마트폰, 컴퓨터, 또는 통신기능을 수행할 수 있는 멀티미디어시스템을 포함할 수 있다. 물론 상기 예시에 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 개시는 무선 통신 시스템에서 단말이 기지국으로부터 방송 정보를 수신하기 위한 기술에 대해 설명한다. 본 개시는 4G (4th generation) 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G (5th generation) 통신 시스템을 IoT (Internet of Things, 사물인터넷) 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 또는 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다.
이하 설명에서 사용되는 방송 정보를 지칭하는 용어, 제어 정보를 지칭하는 용어, 통신 커버리지(coverage)에 관련된 용어, 상태 변화를 지칭하는 용어(예: 이벤트(event)), 망 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 메시지들을 지칭하는 용어, 장치의 구성 요소를 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 개시가 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어가 사용될 수 있다.
이하 설명의 편의를 위하여, 3GPP (3rd generation partnership project) LTE 또는 NR 규격에서 정의하고 있는 용어 및 명칭들이 일부 사용될 수 있다. 하지만, 본 발명이 상기 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.
무선 통신 시스템은 초기의 음성 위주의 서비스를 제공하던 것에서 벗어나 예를 들어, 3GPP의 HSPA(High Speed Packet Access), LTE(또는 E-UTRA (Evolved Universal Terrestrial Radio Access)), LTE-Advanced (LTE-A), LTE-Pro, 3GPP2의 HRPD(High Rate Packet Data), UMB (Ultra Mobile Broadband), 및 IEEE의 1102.16e 등의 통신 표준과 같이 고속, 고품질의 패킷 데이터 서비스를 제공하는 광대역 무선 통신 시스템으로 발전하고 있다.
광대역 무선 통신 시스템의 대표적인 예인 LTE 시스템에서는 하향링크(downlink, DL)에서는 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식을 채용하고 있고, 상향링크(uplink, UL)에서는 SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 방식을 채용하고 있다. 상향링크는 단말이 기지국으로 데이터 또는 제어신호를 전송하는 무선 링크를 뜻하고, 하향링크는 기지국이 단말로 데이터 또는 제어신호를 전송하는 무선 링크를 뜻한다. 상기와 같은 다중 접속 방식은, 각 사용자 별로 데이터 또는 제어 정보를 전송할 시간-주파수 자원을 서로 겹치지 않도록, 즉 직교성(orthogonality)이 성립하도록, 할당 및 운용됨으로써 각 사용자의 데이터 또는 제어 정보가 구분되도록 한다.
LTE 이후의 향후 통신 시스템인 즉, 5G 통신시스템은 사용자 및 서비스 제공자 등의 다양한 요구 사항을 자유롭게 반영할 수 있어야 하기 때문에 다양한 요구사항을 만족하는 서비스가 지원되어야 한다. 5G 통신시스템을 위해 고려되는 서비스로는 증가된 모바일 광대역 통신(Enhanced Mobile BroadBand, eMBB), 대규모 기계형 통신(massive Machine Type Communication, mMTC), 초신뢰 저지연 통신(Ultra Reliability Low Latency Communciation, URLLC) 등이 있다.
일부 실시 예에 따르면, eMBB는 기존의 LTE, LTE-A 또는 LTE-Pro가 지원하는 데이터 전송 속도보다 더욱 향상된 데이터 전송 속도를 제공하는 것을 목표로 한다. 예를 들어, 5G 통신 시스템에서 eMBB는 하나의 기지국 관점에서 하향링크에서는 20Gbps 최대 전송 속도(peak data rate), 상향링크에서는 10Gbps의 최대 전송 속도를 제공할 수 있어야 한다. 동시에, 증가된 단말의 실제 체감 전송 속도(User perceived data rate)를 제공해야 한다. 이와 같은 요구 사항을 만족시키기 위해, 더욱 향상된 다중 입력 다중 출력 (Multi Input Multi Output: MIMO) 전송 기술을 포함하여 송수신 기술의 향상을 요구한다. 또한 현재의 LTE가 사용하는 2GHz 대역 대신에 3~6GHz 또는 6GHz 이상의 주파수 대역에서 20MHz 보다 넓은 주파수 대역폭을 사용함으로써 5G 통신시스템에서 요구하는 데이터 전송 속도를 만족시킬 수 있다.
동시에, 5G 통신 시스템에서 사물 인터넷(Internet of Thing: IoT)와 같은 응용 서비스를 지원하기 위해 mMTC가 고려되고 있다. mMTC는 효율적으로 사물 인터넷을 제공하기 위해 셀 내에서 대규모 단말의 접속 지원, 단말의 커버리지 향상, 향상된 배터리 시간, 단말의 비용 감소 등이 요구될 수 있다. 사물 인터넷은 여러 가지 센서 및 다양한 기기에 부착되어 통신 기능을 제공하므로 셀 내에서 많은 수의 단말(예를 들어, 1,000,000 단말/km2)을 지원할 수 있어야 한다. 또한 mMTC를 지원하는 단말은 서비스의 특성상 건물의 지하와 같이 셀이 커버하지 못하는 음영지역에 위치할 가능성이 높으므로 5G 통신시스템에서 제공하는 다른 서비스 대비 더욱 넓은 커버리지를 요구할 수 있다. mMTC를 지원하는 단말은 저가의 단말로 구성되어야 하며, 단말의 배터리를 자주 교환하기 힘들기 때문에 매우 긴 배터리 생명시간(battery life time)이 요구될 수 있다.
마지막으로, URLLC의 경우, 특정한 목적(mission-critical)으로 사용되는 셀룰러 기반 무선 통신 서비스로서, 로봇(Robot) 또는 기계 장치(Machinery)에 대한 원격 제어(remote control), 산업 자동화(industrial automation), 무인 비행장치(Unmaned Aerial Vehicle), 원격 건강 제어(Remote health care), 비상 상황 알림(emergency alert) 등에 사용되는 서비스로서, 초 저지연 및 초 신뢰도를 제공하는 통신을 제공해야 한다. 예를 들어, URLLC을 지원하는 서비스는 0.5 밀리초보다 작은 무선 접속 지연시간(Air interface latency)를 만족해야 하며, 동시에 10-5 이하의 패킷 오류율(Packet Error Rate)의 요구사항을 갖는다. 따라서, URLLC을 지원하는 서비스를 위해 5G 시스템은 다른 서비스보다 작은 전송 시간 구간(Transmit Time Interval: TTI)를 제공해야 하며, 동시에 주파수 대역에서 넓은 리소스를 할당해야 하는 설계사항이 요구된다. 다만, 전술한 mMTC, URLLC, eMBB는 서로 다른 서비스 유형의 일 예일 뿐, 본 개시의 적용 대상이 되는 서비스 유형이 전술한 예에 한정되는 것은 아니다.
상기에서 전술한 5G 통신시스템에서 고려되는 서비스들은 하나의 프레임워크 (Framework) 기반으로 서로 융합되어 제공되어야 한다. 즉, 효율적인 리소스 관리 및 제어를 위해 각 서비스들이 독립적으로 운영되기 보다는 하나의 시스템으로 통합되어 제어되고 전송되는 것이 바람직하다.
이하 5G 시스템의 프레임 구조에 대해 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 1은 5G 시스템의 데이터 또는 제어 채널이 전송되는 무선 자원 영역인 시간-주파수 영역의 기본 구조를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 도 1에서 가로축은 시간 영역을, 세로축은 주파수 영역을 나타낸다. 시간 및 주파수 영역에서 자원의 기본 단위는 자원 요소(resource element, RE, 100)로서 시간 축으로 1 OFDM 심볼(110) 및 주파수 축으로 1 부반송파(subcarrier, 120)로 정의될 수 있다. 주파수 영역에서
Figure PCTKR2021006023-appb-I000001
(일례로 12)개의 연속된 RE들은 하나의 자원 블록(resource block, RB, 130)을 구성할 수 있다.
도 2는 5G 시스템의 프레임, 서브프레임 및 슬롯 구조를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 도 2에는 프레임(frame, 200), 서브프레임(210), 슬롯(slot, 220) 구조의 일 예가 도시되어 있다. 1 프레임(200)은 10ms로 정의될 수 있다. 1 서브프레임(210)은 1ms로 정의될 수 있으며, 1 프레임(200)은 총 10개의 서브프레임(210)으로 구성될 수 있다. 1 슬롯(220, 230)은 14개의 OFDM 심볼로 정의될 수 있다 (즉 1 슬롯 당 심볼 수(
Figure PCTKR2021006023-appb-I000002
)=14). 1 서브프레임(210)은 하나 또는 다수 개의 슬롯(220, 230)으로 구성될 수 있으며, 1 서브프레임(210)당 슬롯(220, 230)의 개수는 부반송파 간격에 대한 설정 값 μ(240, 250)에 따라 다를 수 있다.
도 2의 일 예에서는 부반송파 간격 설정 값으로 μ=0(240)인 경우와 μ=1(250)인 경우가 도시되어 있다. μ=0(240)일 경우, 1 서브프레임(210)은 1개의 슬롯(2220)으로 구성될 수 있고, μ=1(250)일 경우, 1 서브프레임(210)은 2개의 슬롯(230)으로 구성될 수 있다. 즉 부반송파 간격에 대한 설정 값 μ에 따라 1 서브프레임 당 슬롯 수(
Figure PCTKR2021006023-appb-I000003
)가 달라질 수 있고, 이에 따라 1 프레임 당 슬롯 수(
Figure PCTKR2021006023-appb-I000004
)가 달라질 수 있다. 각 부반송파 간격 설정 μ에 따른
Figure PCTKR2021006023-appb-I000005
및
Figure PCTKR2021006023-appb-I000006
는 하기의 표 1와 같이 정의될 수 있다.
μ 부반송파 간격(kHz)
Figure PCTKR2021006023-appb-I000007
Figure PCTKR2021006023-appb-I000008
Figure PCTKR2021006023-appb-I000009
0 15 14 10 1
1 30 14 20 2
2 60 14 40 4
3 120 14 80 8
4 240 14 160 16
5 480 14 320 32
6 960 14 640 64
NR에서 한 개의 컴포넌트 캐리어(component carrier, CC) 또는 서빙 셀(serving cell)은 최대 250개 이상의 RB로 구성될 수 있다. 따라서, 단말이 LTE 시스템에서와 같이 항상 전체 서빙 셀 대역폭(serving cell bandwidth)에서 신호를 수신하는 경우 단말의 파워 소모가 극심할 수 있고, 이를 해결하기 위하여 기지국은 단말에게 하나 이상의 대역폭 부분(bandwidth part, BWP)을 설정하여 단말이 셀(cell) 내 신호 수신 영역을 변경할 수 있도록 지원할 수 있다. NR에서 기지국은 CORESET #0 (또는 common search space, CSS)의 대역폭인 초기 대역폭(initial BWP)를 MIB(master information block)를 통하여 단말에게 설정할 수 있다. 이후 기지국은 RRC(radio resource control) 시그널링을 통하여 단말의 제1 대역폭(first BWP)를 설정하고, 향후 하향링크 제어 정보(downlink control information, DCI)를 통하여 지시될 수 있는 적어도 하나 이상의 BWP 설정 정보들을 통지할 수 있다. 이후 기지국은 DCI를 통하여 BWP ID를 공지함으로써 단말이 어떠한 대역을 사용할지를 지시할 수 있다. 만약 단말이 특정 시간 이상 동안 현재 할당된 BWP에서 DCI를 수신하지 못할 경우 단말은, 기본 대역폭(default BWP)로 회귀하여 DCI 수신을 시도할 수 있다.
다음으로 5G 시스템에서의 하향링크 제어 정보(DCI)에 대해 구체적으로 설명한다.
5G 시스템에서 상향링크 데이터(또는 물리 상향링크 데이터 채널(physical uplink shared channel, PUSCH)) 또는 하향링크 데이터(또는 물리 하향링크 데이터 채널(physical downlink shared channel, PDSCH))에 대한 스케줄링 정보는 DCI를 통해 기지국으로부터 단말에게 전달된다. 단말은 PUSCH 또는 PDSCH에 대하여 대비책(fallback)용 DCI 포맷과 비대비책(non-fallback)용 DCI 포맷을 모니터링(monitoring)할 수 있다. 대비책 DCI 포맷은 기지국과 단말 사이에서 선정의된 고정된 필드로 구성될 수 있고, 비대비책용 DCI 포맷은 설정 가능한 필드를 포함할 수 있다.
상기 DCI는 채널코딩 및 변조 과정을 거쳐 물리 하향링크 제어 채널인 PDCCH(physical downlink control channel)을 통해 전송될 수 있다. DCI 메시지 페이로드(payload)에는 CRC(cyclic redundancy check)가 부착되며 CRC는 단말의 신원에 해당하는 RNTI(radio network temporary identifier)로 스크램블링(scrambling) 된다. DCI 메시지의 목적, 예를 들어 단말-특정(UE-specific)의 데이터 전송, 전력 제어 명령 또는 랜덤 엑세스 응답 등에 따라 서로 다른 RNTI들이 사용된다. 즉 RNTI는 명시적으로 전송되지 않고 CRC 계산과정에 포함되어 전송된다. PDCCH 상으로 전송되는 DCI 메시지를 수신하면 단말은 할당받은 RNTI를 사용하여 CRC를 확인하고, CRC 확인 결과가 맞으면 단말은 해당 메시지는 상기 단말에게 전송된 것임을 알 수 있다.
DCI 포맷 1_0은 PDSCH를 스케줄링하는 대비책 DCI로 사용될 수 있고, 이 때 CRC는 C-RNTI로 스크램블링될 수 있다. C-RNTI로 CRC가 스크램블링 된 DCI 포맷 1_0은 예컨대 하기 표 2의 정보들을 포함할 수 있다.
- Identifier for DCI formats - [1] bit
- Frequency domain resource assignment - [
Figure PCTKR2021006023-appb-I000010
] bits
- Time domain resource assignment - 4 bits
- VRB-to-PRB mapping - 1 bit
- Modulation and coding scheme - 5 bits
- New data indicator - 1 bit
- Redundancy version - 2 bits
- HARQ process number - 4 bits
- Downlink assignment index - 2 bits
- TPC command for scheduled PUCCH - [2] bits
- PUCCH resource indicator (물리 상향링크 제어 채널(physical uplink control channel, PUCCH) 자원 지시자- 3 bits
- PDSCH-to-HARQ feedback timing indicator (PDSCH-to-HARQ 피드백 타이밍 지시자) - [3] bits
DCI 포맷 1_1은 PDSCH를 스케줄링하는 비대비책 DCI로 사용될 수 있고, 이 때 CRC는 C-RNTI로 스크램블링될 수 있다. C-RNTI로 CRC가 스크램블링 된 DCI 포맷 1_1은 예컨대 하기 표 3의 정보들을 포함할 수 있다.
- Carrier indicator - 0 or 3 bits
- Identifier for DCI formats - [1] bits
- Bandwidth part indicator - 0, 1 or 2 bits
- Frequency domain resource assignment
Figure PCTKR2021006023-appb-I000011
○ For resource allocation type 0,
Figure PCTKR2021006023-appb-I000012
bits
Figure PCTKR2021006023-appb-I000013
○ For resource allocation type 1,
Figure PCTKR2021006023-appb-I000014
bits
- Time domain resource assignment - 1, 2, 3, or 4 bits
- VRB-to-PRB mapping - 0 or 1 bit, only for resource allocation type 1.
Figure PCTKR2021006023-appb-I000015
○ 0 bit if only resource allocation type 0 is configured;
Figure PCTKR2021006023-appb-I000016
○ 1 bit otherwise.
- PRB bundling size indicator (물리 자원 블록 번들링 크기 지시자) - 0 or 1 bit
- Rate matching indicator (레이트 매칭 지시자) - 0, 1, or 2 bits
- ZP CSI-RS trigger (영전력 채널 상태 정보 기준 신호 트리거) - 0, 1, or 2 bits
For transport block 1(제1 전송 블록의 경우):
- Modulation and coding scheme - 5 bits
- New data indicator - 1 bit
- Redundancy version - 2 bits
For transport block 2(제2 전송 블록의 경우):
- Modulation and coding scheme - 5 bits
- New data indicator - 1 bit
- Redundancy version - 2 bits
- HARQ process number - 4 bits
- Downlink assignment index - 0 or 2 or 4 bits
- TPC command for scheduled PUCCH - 2 bits
- PUCCH resource indicator - 3 bits
- PDSCH-to-HARQ_feedback timing indicator - 3 bits
- Antenna ports - 4, 5 or 6 bits
- Transmission configuration indication (전송 설정 지시, TCI) - 0 or 3 bits
- SRS request - 2 bits
- CBG transmission information - 0, 2, 4, 6, or 8 bits
- CBG flushing out information (코드 블록 그룹 플러싱 아웃 정보) - 0 or 1 bit
- DMRS sequence initialization - 1 bit
5G 시스템에서 OFDM 신호의 전송 과정을 보면 인코딩된 심볼(encoded symbol, 또는 인코딩된 비트)은 변조(modulation)를 통해 변조 심볼(modulated symbol)로 변환되고, 변조된 심볼 M개가 모여 직렬 신호-병렬 신호 변환기(serial-to-parallel, S/P)를 통해 병렬 신호로 전환된다. 전환된 M개의 심볼은 원하는 부반송파의 위치에 매핑되고 이후 IFFT(inverse fast Fourier transform)이 적용되어 OFDM 신호로 변환된다. 변환된 시간 샘플(time sample)은 병렬-직렬 변환(parallel-to-serial, P/S)을 통해 직렬 시간 샘플로 변환되고 순환 전치(cyclic prefix)가 연접된 후에 디지털-아날로그 변환기(digital-to-analog converter, DAC) 및 RF(radio frequency)를 거쳐 신호가 발생된다. 이러한 OFDM 신호는 낮은 주파수 대역에서 높은 주파수 대역에서까지 전송이 가능하다. 그러나 높은 주파수 대역이 사용될 경우 높은 샘플링 속도, 넓은 대역폭, 낮은 하드웨어 효율성으로 인해 매우 높은 전력 소비를 필요로 하기 때문에, 수신기는 항상 활성된 상태 (active state)를 유지할 수 없으며 데이터를 수신할 때 잠시만 깨어날 수 있다. 수신기가 성능 저하를 최소화하면서 매우 짧은 시간 간격 내에 깨어나, 데이터를 수신하고, 처리하려면 수신기 신호 처리를 시작하기 전에 충분한 부가 정보가 있어야 한다. 기존의 셀룰러 통신 시스템에서 자원의 일부 (일반적으로 20 % 이상)는 시간, 주파수 또는/및도플러 동기화 및 복조에 필요한 채널 정보의 획득을 지원하기 위해 파일럿 신호(pilot signal)를 송수신하기 위해 사용된다.
이러한 높은 주파수 대역에서 짧은 시간 동안 신호를 처리하는데 발생하는 병목 현상은 다음과 같다. 우선 RF 장치에서 발생하는 내부 노이즈에 의해 위상의 변화가 발생하는데 이를 위상 노이즈(phase noise)라고 하며 이는 수신기의 심각한 성능 저하를 초래한다. 즉, 신호 송수신에 사용되는 주파수 대역이 훨씬 더 높을 때 동일한 양의 파일럿 신호를 위한 자원을 사용하여 동일한 수준의 수신 정확도를 달성하기가 훨씬 더 어렵다. 이를 위해서 필요한 오버 헤드를 최소화하면서 이러한 노이즈에 의해 손상된 신호에서 원하는 데이터 채널 정보를 얻어내는 방법이 필요하다.
하기에서 "d"는 채널의 지연(delay) 도메인을, "D"는 채널의 도플러(Doppler) 도메인을, "t"는 채널의 시간 도메인을, "f"는 채널의 주파수 도메인을 의미한다. "d-D"는 delay와 도플러의 2차원 도메인을 의미하고, "t-f"는 시간과 주파수의 2차원 도메인을 의미한다.
본 발명에서 제안하는 방법에 따르면, 송신기는 d-D 자원 그리드 (즉, Nd x ND의 2차원 그리드)에서 심볼 매핑을 적용하고, 실제 데이터 패킷은 OFDM 기반 다중 캐리어 신호와 같이 t-f 자원 그리드 (즉, NF x NT 2차원 그리드)를 이용해 전송한다. 이를 위해 송신기와 수신기는 송수신기 간의 채널의 2 차 통계(2nd order statistics), 즉 도플러 확산(Doppler spread) LD (심볼 단위) 및 지연 확산 (delay spread) Ld (샘플 단위)에 대한 정보를 획득하기 위해, 수신기 또는 송신기가 채널 및/또는 신호(일례로 채널 상태 정보 기준 신호(channel state information reference signal, CSI-RS), 동기 신호(synchronization signal) 등)를 기반으로 획득한 채널 정보를 송신기 또는 수신기로 피드백하거나, 그에 상응하는 채널 정보를 획득 가능한 채널 및 신호(사운딩 기준 신호(sounding reference signal, SRS 등)을 사용하여 획득한다. 이를 통해 d-D 영역에서 사용 가능한 2 차원 자원의 수는 Nd x ND = NF / Ld x NT / LD 와 같다.
도 3은 d-D 영역의 자원 그리드의 일례를 도시한 것이다. d-D 도메인은 지연을 지시하는 Nd(307)개의 블록 자원과 도플러를 지시하는 ND (303)개의 블록 자원으로 구성된 2차원 그리드(301)로 표현될 수 있다. 2차원 그리드 내의 하나의 블록(311)은 Ld의 길이를 가지는 305과 LD의 길이를 가지는 309의 2차원의 d-D 도메인 자원으로 균등하게 분할된 것이다. 이러한 분할은 채널의 시간 지연과 도플러 확산의 정도에 따라 수행될 수 있으며, 분할에 대한 정보는 설계된 단말의 최대 허용 지연과 이동 속도를 기반으로 기지국에 의해 결정되고 상위 계층 신호으로 미리 설정될 수 있으며 또는 송신기와 수신기 사이의 SRS나 CSI-RS를 통한 채널 추정 및 채널에 대한 피드백을 통해서 파악된 채널을 기반으로 설정되고 상위 계층 신호로 지시하는 방법 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이렇게 분할된 자원으로 p(1)에서 p(Nd,ND)까지의 블록 자원이 구성될 수 있다.
본 발명에서 제안하는 방법은 다음과 같다. 송신기는 전송 심볼(또는 전송 정보)을 먼저 희소 매핑(sparse mapping)을 통해 이진 정보로 변환한다. 여기서 이진 정보는 0이나 1의 값을 의미하고 희소 매핑은 포함하는 1의 개수가 매우 적은 변환된 벡터를 이용하는 매핑을 의미한다. 희소 매핑에는 다양한 방법이 존재하는데 일례로 변환 벡터의 특정 위치를 1로 변환하는 방법이 활용될 수 있다. 가령 2bit의 전송 심볼을 4bit의 희소 벡터로 변환하는 방법으로 00은 1000, 01은 0100, 10은 0010, 11은 0001으로 변환하는 것이 가능하다. 여기서 변환된 희소 백터에는 각각 포함된 1의 개수가 1개이기 때문에 희소성 K는 1로 표현된다.
이후 변환된 벡터는 d-D 자원 그리드에 매핑되고 t-f 도메인의 신호로 변환된다. 이후, 스케줄링에 따라 변환된 t-f 도메인의 신호의 일부가 선택되어 OFDM 신호로 전송된다.
수신기는 먼저 OFDM 심볼을 수신하여 d-D 도메인의 신호로 변환한다. 수신기는 CS(compressed sensing) 기반의 수신 알고리즘을 사용하며, 수신기는 CS 에너지 감지를 사용하여 원하는 이진 신호를 복구하기 위해 각 d-D 블록 자원에 대해 d-D 도메인 신호의 정보 유무를 확인할 수 있다. 복구된 이진 신호는 희소 디매핑(sparse demapping)을 통해 원래의 심볼로 변환된다.
아래에서는 제안하는 전송 방법을 좀 더 상세히 설명한다. 지연-도플러 도메인에서 전송되는 이진 전송 벡터(즉, 하나 이상의 전송 심볼)를 s라 하면, 희소 벡터 p는 함수 f (s; b; M; K)에 의해 획득될 수 있다. 즉, 각 이진 전송 벡터 s에 해당하는 각 b 비트(들)의 스트림(stream)은 희소성 K를 가지는 매퍼(mapper)에 의해 M 차원 희소 벡터 (여기서, 일례로 M = bNdND/Ns, Ns는 s의 길이)에 매핑된다. 결과적으로 d-D 도메인에서 최대 자원의 수는 NdxND 블록이고 데이터 (0 또는 1)는 각 블록에 매핑된다. 따라서 매핑된 p는 다음과 같은 희소 행렬 P로 표현 될 수 있다.
[식 1]
Figure PCTKR2021006023-appb-I000017
여기서 1 LDxLd 은 LD/2와 Ld/2 번째 값은 1이고 나머지는 0인 행렬을 의미한다. 희소 행렬 P을 t-f 도메인에 확산시키면 2차원의 전송 신호 X를 다음 식 2를 통해 생성할 수 있다.
[식 2]
Figure PCTKR2021006023-appb-I000018
여기서 AoB은 A와 B행렬 간의 하다마드(Hadamard) 곱을 의미한다. FNF은 크기가 N인 퓨리에 (Fourier) 변환 행렬을, Φ는 t-f 도메인에서 m개의 열을 선택하는 선택 행렬을 의미하며 Φ'은 d-D 도메인으로 Φ을 치환한 행렬이다. Φ는 주파수 대역을 선택하는 역할을 수행하며, 송신기는 Φ를 사용하여 사용자 멀티플렉싱(user multiplexing) 또는/및 인접 채널 간의 잠재적인 간섭 관리를 위한 보호 대역을 구성하기 위해 주파수 도메인에서 추가적인 압축을 수행한다.
위의 절차를 사용하면 s 벡터 전송에 총 2 단계 압축이 적용되며, 첫 번째 압축은 d-D 도메인에서 희소 압축이며 두 번째 압축은 t-f 도메인에서의 주파수 대역 맵핑을 통한 압축에 해당한다.
도 4는 본 발명에서 제안하는 t-f 도메인으로의 확산의 일례를 도시한 도면이다. 즉, 도 4와 같이 도 3에서 구성된 p 블록 들은 시간(403)과 주파수(405)의 2차원에 확산된다. 여기서 t-f 도메인으로의 변환은 FFT의 크기만큼 수행되기 때문에 모든 p 블록의 정보는 2차원의 자원(401)에 균일하게 확산된다. 그러나 실제로 이 정보를 모두 전송하는 것은 통신 시스템에서 불가능할 수 있다. 통신 시스템에서는 특정 주파수 자원을 활용해서 신호를 전송하는 것이 다른 사용자와의 다중화 및/또는 보호 대역을 구성하기 위해 필요하게 된다.
도 5는 본 발명에서 제안하는 t-f 도메인 자원의 할당의 일례를 도시한 도면이다. 확산된 p 블록의 정보는 실제로는 도 5와 같이 시간(503) 및 주파수(505)의 대역의에서 일부의 영역(507)에서 전송된다. 이 때 상기 기술한 첫 번째 압축(d-D 도메인의 희소 압축)에서 상위 계층 신호나 미리 정해진 규칙으로 그 방법이 결정되고 두 번째 압축(t-f 도메인의 일부의 영역에서 신호 전송)에서 송신기는 제어 채널 내지는 상위 계층 신호를 이용해 신호가 전송되는 주파수 대역의 위치, 길이를 수신기에 전달한다. 구체적으로, 첫 번째 압축을 위한 정보로는 Ld 및/또는 LD의 길이, Nd 및/또는 ND의 개수, NF 및/또는 NT의 개수, 희소 벡터의 길이, 희소 매핑의 방법 또는 규칙, 희소성 K 등에 대한 정보 중 적어도 하나가 포함될 수 있다. 또한 두 번째 압축을 위한 정보로는 신호가 전송되는 주파수 대역, 부반송파의 위치, 미리 결정되거나 설정된 단위로 표현되는 주파수 자원 및/또는 시간 자원, 시간 심볼의 위치에 대한 정보가 있을 수 있다.
이와 같이 전송된 신호는 채널을 거쳐 수신기에 수신되며, 이를 벡터로 표현할 때 심볼 n에서의 수신 벡터 yn는 식 3과 같이 표현될 수 있다.
[식 3]
Figure PCTKR2021006023-appb-I000019
여기서, Gn는 채널 행렬을 의미하고, xn는 X 행렬의 n 번째 행 벡터를 의미하고 z는 가산적 백색 가우시안 노이즈(additive white Gaussian noise)를 의미하는 노이즈 벡터이다. 여기서 채널 행렬 G는 다음 식 4와 같이 분해가 가능한다.
[식 4]
Figure PCTKR2021006023-appb-I000020
여기서 Λn 행렬은 주파수 채널 값을 대각(diagonal) 형태로 표현한 것이다. 즉 주파수 채널 벡터가 hn 일 때
Figure PCTKR2021006023-appb-I000021
에 해당하며, 따라서 식 4를 식 3에 적용하면 다음 식 5와 같다.
[식 5]
Figure PCTKR2021006023-appb-I000022
d-D 도메인에 압축한 신호는 NT개의 심볼에 전송되기 때문에 NT개의 심볼을 모은 행렬
Figure PCTKR2021006023-appb-I000023
은 다음 식 6과 같이 표현될 수 있다.
[식 6]
Figure PCTKR2021006023-appb-I000024
이는 수신된 신호를 d-D 도메인으로 변환한 것이다. U는 H=[h1 ...
Figure PCTKR2021006023-appb-I000025
]의 d-D 채널 응답에 해당하며,
Figure PCTKR2021006023-appb-I000026
에 해당한다. 식 6은 간단하게 식 7로 표현될 수 있다.
[식 7]
Figure PCTKR2021006023-appb-I000027
여기서, CS 알고리즘을 이용해 수신 신호를 복원하기 위해서 식 7을 부행렬(submatrix) 형태로 분리하는데 이를 적용하면 식 8이 된다.
[식 8]
Figure PCTKR2021006023-appb-I000028
여기서 변환기호는 아래 식 9과 같은 변환을 의미한다.
[식 9]
Figure PCTKR2021006023-appb-I000029
최종적으로 변환된 식 9는 다음과 같이 표현할 수 있다.
[식 10]
Figure PCTKR2021006023-appb-I000030
G는 d-D 도메인 채널 응답이고 G는 t-f와 d-D 도메인 간의 2 차원 순환 상관 속성으로 인해 모든 d-D 도메인의 자원 블록에 대해 동일하게 나타난다. 수신기 측에서는 식 10에 대해서 각 자원 블록 별로 에너지가 가장 높은 순서대로 자원 블록을 선택할 수 있다. 이를 수식으로 표현하면 다음 식 11과 같다.
[식 11]
Figure PCTKR2021006023-appb-I000031
P 행렬은 0과 1로 구성되기 때문에 수신기의 동작은 d-D 채널을 통해 1이 매핑된 자원 블록의 에너지를 감지하는 것과 동일하다. 따라서 파일럿 신호를 사용하지 않아도 수신기는 전체 채널의 에너지가 수신되는 d-D 영역의 영역을 관찰하여 송신 신호를 복구할 수 있다. 또한 하나의 데이터 심볼이 t-f 도메인의 특정 자원에 매핑되지 않고 여러 t-f 자원에 분산되어 있기 때문에 위상 노이즈로 인해 발생하는 간섭에 대해 더 견고(robust)할 수 있다. 수신된 신호는 d-D 도메인에서 희소 벡터를 사용한 채널 임펄스 응답의 2 차원 컨볼루션과 동일하다. 결과적으로 d-D 도메인 자원 그리드의 특정 자원 블록에 신호가 존재하는지 여부에 따라 정보가 전달된다.
도 6은 본 발명에서 제안하는 송신기의 송신 동작을 도시한 도면이다. 도 6을 참조하면, 송신기는 본 발명에서 제안하는 방법의 압축 전송을 위한 설정 정보를 설정하고 이를 상위 계층 신호를 통해 수신기로 전달한다(601). 압축 전송을 위한 설정 정보로는 Ld 및/또는 LD의 길이, Nd 및/또는 ND의 개수, NF 및/또는 NT의 개수, 희소 벡터의 길이, 희소 매핑의 방법 또는 규칙, 희소성 K 등에 대한 정보 중 적어도 하나가 포함될 수 있으며, 상기 정보 중 일부는 미리 결정되어 있어 전달되지 않을 수 있다. 이후 송신기는 구체적인 스케줄링 정보, 특히 주파수 축에서 할당 정보를 결정하고, 상기 정보를 제어 채널 또는 상위 계층 시그널링으로 수신기로 전송한다(603). 상기 스케줄링 정보에는 상기 기술된 바와 같은 두 번째 압축을 위한 정보인 본원발명에서 제안하는 방법으로 변환된 신호가 전송되는 주파수 대역 자원 및/또는 시간 자원에 대한 정보 등이 포함될 수 있다.
이후 송신기는 상기 기술된 방법으로 전송 신호를 희소 벡터로 변환하고(605), 이를 미리 구성된 d-D 도메인의 블록 자원에 매핑한다(607). 송신기는 상기 기술된 방법으로 매핑된 신호는 t-f 도메인의 신호로 변환 하고(609) 이를 603 단계에서 결정된 주파수 할당 등의 스케줄링 정보를 기반으로 t-f 도메인의 자원에 할당(또는 매핑)한다(611). 이 때, 송신기는 변환된 신호를 다른 신호와 다중화할 수 있다. 이후 송신기는 상기 변환된 신호를 OFDM 신호로 변환하여 수신기로 전송한다(613).
도 7은 본 발명에서 제안하는 수신기의 수신 동작을 도시한 도면이다. 도 7을 참조하면,수신기는 송신기로부터 상위 계층 신호를 통해서 희소 벡터 압축 내지는 맵핑 규칙, d-D 도메인의 자원 구성 정보 등의 압축 전송을 위한 설정 정보를 수신한다(701). 압축 전송을 위한 설정 정보로는 Ld 및/또는 LD의 길이, Nd 및/또는 ND의 개수, NF 및/또는 NT의 개수, 희소 벡터의 길이, 희소 매핑의 방법 또는 규칙, 희소성 K 등에 대한 정보 중 적어도 하나가 포함될 수 있으며, 상기 정보 중 일부는 미리 결정되어 있어 전달되지 않을 수 있다. 이후 수신기는 상위 계층 신호 또는 제어 채널을 통해서 실제 t-f 도메인에서의 스케줄링 정보(즉 OFDM 신호 할당 정보)를 수신한다(703). 상기 스케줄링 정보는 상기 기술된 바와 같은 두 번째 압축을 위한 정보인 본원발명에서 제안하는 방법으로 변환된 신호가 전송되는 주파수 대역 자원 및/또는 시간 자원에 대한 정보 등이 포함될 수 있다. 수신기는 703 단계에서 수신된 스케줄링 정보에 따라 OFDM 신호를 수신한다. 이후 수신기는 원 신호를 복원하기 위해서 본 발명에서 제안하는 것과 같은 신호처리를 거쳐 d-D 도메인 자원 블록 별로 에너지의 크기를 측정하는 방법을 통해 전송된 d-D 도메인의 희소 벡터를 복원할 수 있으며, 복원된 희소 벡터에 희소 벡터 역매핑(sparse vector demapping)을 통해 원 신호를 복원할 수 있다.
도 8은 제안하는 발명의 일례에 따른 성능을 도시한 도면이다. 도 8은 데이터 전송에 사용하는 심볼의 길이를 가변할 경우 성능을 도시한 것이다.
도 8에서는 신호를 전송하는 심볼의 수 Nt를 20, 40, 60, 및 80개를 사용할 경우 각각 PER(packet error rate) 성능을 신호 대 잡음비 (signal-to-noise ratio, SNR)에 따라 도시하였다. 이는 전송에 사용되는 d-D 도메인 자원 블록의 크기는 일정하지만 블록을 구성하는 LD의 길이를 다르게 사용하여 전송하는 경우를 의미한다. 이 결과로부터 일정한 도플러 확산에 따라 d-D 도메인에서 블록 간 간섭의 영향을 관찰할 수 있다. 도 8에 따르면, 각각 SNR = -6.5 및 -9 dB 에서 Nt = 60와 80을 사용하면 0.001 PER을 달성할 수 있는 것을 볼 수 있다. 반면 Nt가 20 내지 40 정도로 작으면 SNR이 높아져도 성능이 저하되고 PER이 좋아지지 않는다. 이는 d-D 도메인에서 발생하는 자원 블록 간 간섭으로 인해 에러가 발생하기 때문이며, 이는 t-f 도메인의 심볼 간 간섭과 유사한 현상이다. 즉, 본 발명에서 제안된 방법을 효과적으로 수행하기 위해서는 이러한 간섭을 피하기 위해 채널의 도플러 확산 통계를 기반으로 d-D 도메인 블록 자원(LD, Ld의 크기)를 적절하게 구성하는 것이 중요하다. 이를 위해 송신기 및 수신기는 본 발명에서 제안되는 발명을 수행하기 전 채널 상태를 획득할 수 있다.
도 9는 제안하는 발명의 일례에 따른 성능을 도시한 또다른 도면이다. 도 9은 다양한 도플러 속도에서 주파수 대역의 크기를 변경할 경우 성능을 도시한 것이다.
도 9에서는 본 발명에서 제안된 기술이 주파수 축에서 도플러 주파수(fD)와 주파수 축에서의 압축률 m (%)에 얼마나 민감한지 여부가 도시되었다. 도 9의 결과에서 볼 수 있듯이 도플러 주파수에 대해 적절한 도플러 도메인 블록 거리 LD를 설정할 경우 대역폭 대비 약 40 %만의 주파수 자원을 사용하여 전송하여도 0.1 PER (셀룰러 네트워크에서 일반적인 데이터 전송 요구 사항)을 달성할 수 있다는 것을 알 수 있다. 도플러 주파수를 더 줄이면(단말의 속도가 작아지면) 대역폭 대비 약 10 %의 부반송파만 사용하여도 데이터 전송 요구 사항을 달성 할 수 있음을 알 수 있다. 따라서 제안된 방법은 높은 수준의 주파수 영역 압축이 가능함을 보여준다.
도 10은 제안하는 발명의 일례에 따른 성능을 도시한 또다른 도면이다. 도 10은 희소 매핑의 정도와 전송에 사용한 시간 심볼의 크기를 변경할 경우 성능을 도시한 것이다.
도 10에서는 신호를 전송하는 시간 심볼의 수 Nt가 변경될 경우 d-D 영역의 희소성에 따른 PER 성능 결과가 도시되었다. 여기서 희소성 비율 α는 희소성을 비교하는 데 사용되며, 이는 모든 M개의 블록 사이에서 실제로 전송에 사용되는 블록 수를 의미한다. Nt가 매우 크면 (일례로 Nt=80) α> 0.5 이더라도 0.1 PER을 달성할 수 있으나 Nt 가 작을수록 PER는 희소성 비율 α에 더 민감하다. 예를 들어 Nt = 40인 경우에는 신호가 100 개 중 1 개 또는 2 개 블록에만 전송되더라도 0.01 PER을 달성할 수 없다.
도 11는 제안하는 발명의 일례에 따른 성능을 도시한 또다른 도면이다. 도 11은 다양한 채널 상황에서 제안하는 방법의 성능을 도시한 것이다.
도 11에서는 최대 지연 확산(Dmax) 및 채널의 탭 수(Ntap)와 같은 채널 특성에 따른 PER 성능이 SNR에 따라 도시되었다. 가령, Ntap은 20이고 Dmax는 70이며, 20 개의 탭은 70 개의 탭에 걸쳐 균일하게 무작위로 분포되어 주파수 영역에서 높은 선택성을 가진 채널을 생성하였다. Ntap가 동일한 Dmax를 유지하면서 감소하면 탭 사이의 평균 지연 간격이 증가하고 결국 채널의 선택성이 더 증가하는 것이 관찰된다. 반면 Dmax가 감소하면 채널의 선택성이 감소한다. 결과적으로 채널의 선택성이 증가함에 따라 0.01 PER 지점에서 수신에 필요한 SNR은 2dB 감소하지만 t-f 도메인 채널 변경의 영향은 적다는 것을 알 수 있다. 이는 제안하는 방법이 t-f 도메인에 의해 추가된 위상 노이즈에 둔감하다는 것을 의미한다.
도 12는 제안하는 발명의 제5실시예에 따른 성능을 도시한 도면이다. 도 12은 기존의 다양한 기법과의 성능 비교한 것이다.
도 12는 본 발명에 따른 M-PVS(multi-dimensional sparse vector compression)에 따른 PER 성능을 OFDM [1], SVC [22] 및 PL-SVC [3]( [1] Zaidi, Ali, et al. "5G Physical Layer: principles, models and technology components," Academic Press, 2018 [2] H. Ji et al., "Sparse Vector Coding of Control Channel for Ultra-Reliable and Low Latency Communications," IEEE Trans. Wireless Commun., 2017 [3] H. Ji, et al., "Pilot-Less Sparse Vector Coding for Short Packet Transmission," IEEE Commun. Lett., vol.8, no.4, 2019.)와 같은 기존 기술과 비교한 것이다. OFDM 방식은 신호를 전송하기 위해 사용되는 자원의 30 %를 2 차원 파일럿 신호 전송을 위한 오버헤드로 사용한다. SVC(sparse vector coding)의 경우 디코딩을 위해 파일럿 심볼이 필요하지만 파일럿 심볼 없이 전송되어 SVC와 PL-SVC(pilot-less sparse vector coding)에 사용되는 자원이 동일하다. 그 결과 파일럿 심볼 없이는 SVC를 효율적으로 디코딩할 수 없기 때문에 SVC의 성능이 가장 낮다. PL-SVC의 경우 디코딩 알고리즘의 주요 가정은 채널 계수가 데이터 전송 구간 동안 거의 일정하다는 것이다. 따라서 높은 SNR에서도 도플러에 의한 채널 변경으로 성능 저하가 관찰된다. OFDM에 비해 본 발명에서 제안하는 방법(M-SVC)은 OFDM보다 스펙트럼 효율성이 낮으나 t-f 도메인의 파일럿 신호에 의한 오버헤드 없이 결과적으로 채널 추정 없이 더 나은 PER 성능을 얻을 수 있다. 이는 주파수 대역 자원이 매우 큰 mmWave 또는 테라 헤르츠 스펙트럼을 통한 데이터 네트워크와 같은 스펙트럼 효율성보다 에너지 효율성이 더 중요한 시스템에 매우 유용하다. 또한 제안한 M-SVC에 따른 각 수행 단계는 하드웨어의 추가 없이 송수신기의 소프트웨어를 통해 고속 처리가 가능하다.
상술된 실시예들을 수행하기 위해 단말과 기지국의 송수신부, 메모리, 및 프로세서가 각각 도 13 및 도 14에 도시되어 있다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른 송신기의 구조를 도시하는 블록도이다. 상기 송신기는 기지국 또는 단말이 될 수 있다.
도 13을 참조하면, 송신기는 데이터 신호 발생기(1300), 다중화기(1310), 제어 신호 발생기(1320), RF 신호 발생기(1330) 및 메모리/제어부(1340)를 포함할 수 있다. 다만 송신기의 구성 요소가 전술한 예에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 단말은 전술한 구성 요소보다 더 많은 구성 요소를 포함하거나 더 적은 구성 요소를 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 데이터 신호 발생기(1300), 다중화기(1310), 제어 신호 발생기(1320), RF 신호 발생기(1330) 및 메모리/제어부(1340)가 하나의 칩(Chip) 형태로 구현될 수도 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 데이터 신호 발생기(1300)는 전송 심볼을 변조하여 전송 샘플을 생성하는 장치이다. 제어 신호 발생기(1320)은 제어 정보를 변조하고 전송 샘플을 생성하는 장치이다. 다중화기(1310)는 생성된 데이터와 제어 신호를 다중화하는 장치이다. RF 신호 발생기(1330)는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하고 RF 신호로 업컨버팅(up-converting)하고 안테나로 발생시킨 신호를 전송하는 장치를 의미하고 상술된 신호는 제어 정보와, 데이터를 포함할 수 있다. 또한 상기 RF 신호 발생기(1330)은 송신기, 송수신기 등으로 칭해질 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 메모리/제어부(1340)는 기지국의 동작에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 메모리/제어부(1340)는 송신기가 전송하는 신호에 포함된 제어 정보 또는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리/제어부(1340)는 롬(ROM), 램(RAM), 하드디스크, CD-ROM 및 DVD 등과 같은 저장 매체 또는 저장 매체들의 조합으로 구성될 수 있다. 또한, 메모리/제어부(1340)는 복수 개의 메모리와 프로세서로 구성될 수도 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 메모리/제어부(1340)는 빠른 데이터 처리를 위한 정보, 데이터 및 프로그램을 저장할 수 있다. 또한 상기 다중화기(1310), 제어 신호 발생기(1320), 데이터 신호 발생기(1300)에서 수행되는 동작은 메모리/제어부(1340)에서 수행되는 것도 가능하다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 메모리/제어부(1340)는 상술된 본 개시의 실시예들에 따라 송신기의 동작에 따르는 일련의 과정을 제어할 수 있다.
도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른 수신기의 구조를 도시하는 블록도이다. 상기 수신기는 단말 또는 기지국이 될 수 있다.
도 14를 참조하면, 단말은 RF 신호 수신부(1440), 데이터 신호 수신기(1400), 역다중화기(1410), 제어 신호 수신기(1420) 및 메모리/제어부(1440)를 포함할 수 있다. 다만, 단말의 구성 요소가 전술한 예에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 단말은 전술한 구성 요소보다 더 많은 구성 요소를 포함하거나 더 적은 구성 요소를 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, RF 신호 수신부(1430), 데이터 신호 수신기(1400), 역다중화기(1410), 제어 신호 수신기(1420) 및 메모리/제어부(1440)가 하나의 칩(Chip) 형태로 구현될 수도 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, RF 신호 수신기(1430)는 송신기의 신호를 수신할 수 있다. 상술된 신호는 제어 정보와, 데이터를 포함할 수 있다. 이를 위해, RF 신호 수신기(1430)는 수신되는 신호의 주파수를 하강 변환 및 증폭하는 RF 수신기 등으로 구성될 수 있다. 또한 상기 RF 신호 수신기(1430)은 수신기, 송수신기 등으로 칭해질 수 있다. 또한, 수신된 신호는 역다중화기(1410)를 통해 제어 채널은 제어 신호 수신기(1420)로 데이터 채널은 데이터 신호 수신기(1400)로 각각 전달되고 제어 채널로부터 복원된 명령을 기반으로 메모리/제어부(1440)로 하여금 데이터 신호를 복원할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 메모리/제어부(1440)는 수신기의 동작에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 메모리/제어부(1440)는 송신기가 전송한 신호에 포함된 제어 정보 또는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리/제어부(1440)는 롬(ROM), 램(RAM), 하드디스크, CD-ROM 및 DVD 등과 같은 저장 매체 또는 저장 매체들의 조합으로 구성될 수 있다. 또한, 메모리/제어부(1440)는 복수 개의 메모리로 구성될 수도 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 메모리/제어부(1440)는 데이터 신호 처리를 빠르게 하기 위한 정보, 데이터 및 이를 위한 프로그램을 저장할 수 있다. 또한 상기 역다중화기(1410), 제어 신호 수신기(1420), 데이터 신호 수신기(1400)에서 수행되는 동작은 메모리/제어부(1440)에서 수행되는 것도 가능하다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 메모리/제어부(1440)는 상술된 본 개시의 실시예에 따라 기지국이 동작할 수 있도록 일련의 과정을 제어할 수 있다.
본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 또는 컴퓨터 프로그램 제품이 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 또는 컴퓨터 프로그램 제품에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(ROM: Read Only Memory), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(CD-ROM: Compact Disc-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVDs: Digital Versatile Discs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 복수 개 포함될 수도 있다.
또한, 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(Local Area Network), WLAN(Wide LAN), 또는 SAN(Storage Area Network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 개시의 실시예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크 상의 별도의 저장 장치가 본 개시의 실시예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
상술한 본 개시의 구체적인 실시예들에서, 본 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 개시가 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 개시의 실시예들은 본 개시의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 개시의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 개시의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 개시의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 개시의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 또한 상기 각각의 실시예는 필요에 따라 서로 조합되어 운용할 수 있다. 예를 들면, 본 개시의 일 실시예와 다른 일 실시예의 일부분들이 서로 조합되어 기지국과 단말이 운용될 수 있다. 또한, 본 개시의 실시예들은 다른 통신 시스템에서도 적용 가능하며, 실시예의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들 또한 실시 가능할 것이다. 예를 들면, 실시예들은 LTE 시스템, 5G 또는 NR 시스템 등에도 적용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 통신 시스템의 송신기의 방법에 있어서,
    수신기로 신호 전송을 위한 설정 정보를 전송하는 단계;
    신호 전송을 위한 자원을 확인하고, 상기 수신기로 상기 자원을 지시하는 스케줄링 정보를 전송하는 단계;
    상기 설정 정보에 상응하도록 전송 신호를 압축 신호로 변환하는 단계;
    상기 압축 신호를 다차원으로 확산시키는 단계;
    상기 스케줄링 정보에 상응하는 상기 자원에 상기 확산된 압축 신호의 일부를 매핑하는 단계;
    상기 확산된 압축 신호를 변환하여 OFDM (orthogonal frequency-division multiplexing) 신호를 생성하고, 상기 수신기로 상기 생성된 OFDM 신호를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 설정 정보는 지연-도플러 도메인 설정 또는 희소 매핑 규칙에 관련된 정보 중 적어도 하나를 포함하고, 또는
    상기 스케줄링 정보는 상기 전송 신호를 전송할 주파수 대역에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 설정 정보에 상응하도록 전송 신호를 압축 신호로 변환하는 단계는 상기 전송 신호에 포함되는 전송 정보를 각각 해당하는 희소 벡터(sparse vector)에 매핑하는 단계를 더 포함하고, 또는
    상기 압축 신호를 다차원으로 확산시키는 단계는,
    상기 희소 벡터를 지연-도플러 도메인에 매핑하는 단계; 및
    상기 매핑된 희소 벡터를 시간-주파수 대역에 확산시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 희소 벡터를 지연-도플러 도메인에 매핑하는 단계는,
    지연-도플러 도메인을 구성하는 자원 블록에 희소 벡터의 각 비트를 매핑하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 통신 시스템의 수신기의 방법에 있어서,
    송신기로부터 신호 수신을 위한 설정 정보를 수신하는 단계;
    상기 송신기로부터 상기 신호 수신을 위한 스케줄링 정보를 수신하는 단계;
    상기 설정 정보와 스케줄링 정보를 기반으로 수신 신호를 복원하는 단계; 및
    상기 복원된 수신 신호의 압축을 해제하여 전송 정보를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 설정 정보는 지연-도플러 도메인 설정 또는 희소 매핑 규칙에 관련된 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 수신 신호를 복원하는 단계는,
    상기 수신 신호를 지연-도플러 도메인 신호로 변환하는 단계; 및
    상기 지연-도플러 도메인 신호의 각 자원 블록당 존재 여부를 확인하여 상기 수신 신호를 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 전송 정보를 획득하는 단계는 상기 복원된 수신 신호에 희소 디매핑(sparse demapping)을 적용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 통신 시스템의 송신기에 있어서,
    송수신부; 및
    수신기로 신호 전송을 위한 설정 정보를 전송하고, 신호 전송을 위한 자원을 확인하고, 상기 수신기로 상기 자원을 지시하는 스케줄링 정보를 전송하고, 상기 설정 정보에 상응하도록 전송 신호를 압축 신호로 변환하고, 상기 압축 신호를 다차원으로 확산시키고, 상기 스케줄링 정보에 상응하는 상기 자원에 상기 확산된 압축 신호의 일부를 매핑하고, 상기 확산된 압축 신호를 변환하여 OFDM (orthogonal frequency-division multiplexing) 신호를 생성하고, 상기 수신기로 상기 생성된 OFDM 신호를 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 설정 정보는 지연-도플러 도메인 설정 또는 희소 매핑 규칙에 관련된 정보 중 적어도 하나를 포함하고, 또는
    상기 스케줄링 정보는 상기 전송 신호를 전송할 주파수 대역에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  11. 제9항에 있어서, 상기 제어부는 상기 전송 신호에 포함되는 전송 정보를 각각 해당하는 희소 벡터(sparse vector)에 매핑하도록 더 제어하고, 또는
    상기 희소 벡터를 지연-도플러 도메인에 매핑하고, 상기 매핑된 희소 벡터를 시간-주파수 대역에 확산시키도록 더 제어하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  12. 제9항에 있어서, 상기 제어부는 지연-도플러 도메인을 구성하는 자원 블록에 희소 벡터의 각 비트를 매핑하도록 더 제어하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  13. 통신 시스템의 수신기의 방법에 있어서,
    송수신부; 및
    송신기로부터 신호 수신을 위한 설정 정보를 수신하고, 상기 송신기로부터 상기 신호 수신을 위한 스케줄링 정보를 수신하고, 상기 설정 정보와 스케줄링 정보를 기반으로 수신 신호를 복원하고, 상기 복원된 수신 신호의 압축을 해제하여 전송 정보를 획득하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  14. 제13항에 있어서, 상기 설정 정보는 지연-도플러 도메인 설정 또는 희소 매핑 규칙에 관련된 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제어부는 상기 수신 신호를 지연-도플러 도메인 신호로 변환하고, 상기 지연-도플러 도메인 신호의 각 자원 블록당 존재 여부를 확인하여 상기 수신 신호를 복원하도록 더 제어하고, 또는
    상기 전송 정보를 획득하기 위해 상기 복원된 수신 신호에 희소 디매핑(sparse demapping)을 적용하는 것을 특징으로 하는 수신기.
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