KR100913089B1

KR100913089B1 - 다중 반송파 시스템에 적용되는 파일럿 신호 전송 방법

Info

Publication number: KR100913089B1
Application number: KR1020060047151A
Authority: KR
Inventors: 김은선; 김봉회; 윤영우; 김기준; 윤석현; 안준기; 서동연; 김학성; 이정훈
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2006-02-07
Filing date: 2006-05-25
Publication date: 2009-08-21
Also published as: US20090290653A1; US9705651B2; TW200742318A; KR20070080538A; ES2397406T3; WO2007091833A2; CN101379790A; WO2007091833A3; CN103812628A; US20160056937A1; TWI430605B; JP2009522917A; JP5039713B2; CN103812628B; US7855947B2; US10270571B2; EP1982490A2; EP1982490B1; US20090052470A1; EP1982490A4

Abstract

본 발명은 2 이상의 반송파를 사용하여 통신을 수행하는 시스템에서, 파일럿 신호 전송 방법에 있어서, 적어도 하나의 이동국이 채널 품질 측정을 위한 제 1 파일럿 및 데이터 복조를 위한 제 2 파일럿을 기지국에 전송하되, 상기 적어도 하나의 이동국이 전송하는 상기 제 1 파일럿 및 상기 제 2 파일럿은 코드분할 방식에 의해 다중화되어 전송되고, 특정 이동국이 전송하는 상기 제 1 파일럿과 상기 제 2 파일럿은 전송 전력을 다르게 하여 전송하는 단계 및 상기 적어도 하나의 이동국이 상기 제 1 파일럿 및 상기 제 2 파일럿에 따라, 상기 기지국에 데이터를 전송하는 단계를 포함하여 이루어지는 파일럿 신호 전송 방법에 관한 것으로, 많은 UE 들이 CQ 파일럿을 전송할 수 있도록 함으로써, 정확한 채널 추정을 가능하게 하여 통신 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

다중 반송파, 채널 추정, 데이터 복조, 파일럿, 숏 블락(short block)

Description

다중 반송파 시스템에 적용되는 파일럿 신호 전송 방법{Method for Transmitting Pilot for Multiple Carrier System}

도 1 은 DFT-S-OFDM 방식의 전송기를 나타낸 일실시예 구성도.

도 2 는 코드 분할 다중화(Code Division Multiplexing)를 이용한 파일럿 전송 방법을 나타낸 일실시예 설명도.

도 3a ~ 도 3d 는 주파수 분할 다중화(Frequency Division Multiplexing)를 이용한 파일럿 전송 방법을 나타낸 일실시예 설명도.

도 4a 및 도 4b 는 코드 분할 다중과 주파수 분할 다중을 결합한 파일럿 신호 전송 방식을 나타낸 일실시예 설명도.

도 5a 및 도 5b 는 시간 분할 다중화(Time Division Multiplexing)를 이용한 파일럿 신호 전송 방식을 나타낸 일실시예 설명도.

도 6a 및 도 6b 는 서브 프레임 단위의 시분할 방식을 나타낸 일실시예 설명도.

도 7a 및 도 7b 는 하나의 서브 프레임 내에서 UE 가 데이터와 CQ 파일럿을 동시에 전송할 때 2차 파일럿을 전송하는 방법을 나타낸 일실시예 설명도.

도 8 은 데이터 전송 시 채널 추정을 위한 2 차 파일럿이 기본적으로 전송되어야 하고, 시 분할 방식으로 UE가 CQ 파일럿을 전송하는 경우, CQ 파일럿을 전송하지 않는 타이밍에서 데이터를 전송할 때 2차 파일럿 전송 방식을 나타낸 일실시예 설명도.

본 발명은 다중 반송파 시스템에 적용되는 파일럿 신호 전송 방법 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는, 2 이상의 이동국이 파일럿 신호를 전송하는 경우, 파일럿 신호를 다중화 하여 전송하기 위한 방법에 관한 것이다.

다중 반송파를 이용한 시스템의 통신 방법의 일례로서, 직교 주파수 분할 다중화 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 이하 'OFDM') 방식과 DFT-S-OFDM (DFT Spreading OFDM) 방식 및 직교 주파수 분할 다중접속 (Orthogonal Frequency Division Multiple Access; 이하 'OFDMA')의 일례를 설명한다.

OFDM의 기본원리는 고속 전송률(high-rate)을 갖는 데이터 열(data stream)을 낮은 전송률(slow-rate)를 갖는 많은 수의 데이터 열로 나누고, 이들을 다수의 반송파를 사용하여 동시에 전송하는 것이다. 상기 다수의 반송파 각각을 부 반송파(subcarrier)라 한다. 상기 OFDM 의 다수의 반송파 사이에 직교성(orthogonality)이 존재하기 때문에, 반송파의 주파수 성분은 상호 중첩되어도 수신 단에서의 검출이 가능하다. 상기 고속 전송률을 갖는 데이터 열은, 직/병렬 변환부(Serial to Parallel converter)를 통해 다수의 낮은 전송률의 데이터 열(data stream)로 변환되고, 상기 병렬로 변환된 다수의 데이터 열에 각각의 부 반송파가 곱해진 후 각각의 데이터 열이 합해져서 수신 단으로 전송된다.

직/병렬 변환부에 의해 생성된 다수의 병렬 데이터 스트림은, 역 이산 푸리에 변환(Inverse Discrete Fourier Transform; 이하 'IDFT')에 의하여 다수의 부 반송파를 이용하여 전송될 수 있으며, 상기 IDFT는 역 고속 푸리에 변환(IFFT; Inverse Fast Fourier Transform)을 사용하여 효율적으로 구현될 수 있다.

낮은 전송률을 갖는 부 반송파의 심볼 구간(symbol duration)은 증가하게 되므로 다중경로 지연확산에 의해 발생하는 시간상에서의 상대적인 신호 분산(dispersion)이 감소한다. 한편, OFDM 심볼 사이에 채널의 지연 확산보다 긴 보호구간(guard interval)을 삽입하여 심볼간 간섭(Inter-Symbol Interference)을 줄일 수 있다. 또한, 보호구간에 OFDM 신호의 일부를 복사하여 심볼의 시작부분에 배치하면 OFDM 심볼은 순환적으로 확장(cyclically extended)되어 심볼을 보호할 수 있다.

DFT-S-OFDM 방식(또는 SC-FDMA(Single Carrier-FDMA))을 설명하면 다음과 같다. SC-FDMA 방식은 상향링크에 주로 적용되는 방식으로 OFDM 신호를 생성하기 전에 주파수 영역에서 먼저 DFT 행렬로 분산(spreading)을 적용하고, 그 결과를 종래의 OFDM 방식으로 변조하여 전송한다.

도 1 은 DFT-S-OFDM 방식의 전송기를 나타낸 일실시예 구성도이다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 입력된 데이터 심볼은 직/병렬 변환부(110)에서 병렬 신호로 변환되어, DFT 확산 모듈(120)으로 입력된다.

SC-FDMA에서는 데이터 심볼(s)을 전송하기 전에 DFT 행렬을 이용해서 분산시 키는데 이는 수학식 1 로 표현할 수 있다.

상기 수학식 1 에서

는, 데이터 심볼(s)을 분산시키기 위해서 사용된 Nb 크기의 DFT 행렬이다. 이렇게 분산된 벡터(x)에 대하여 일정한 부 반송파 할당 기법에 의해 부 반송파 매핑(subcarrier mapping)이 수행되고, IDFT 모듈에 의해 시간영역으로 변환되어 수신 측으로 전송하고자 하는 신호가 얻어진다.

수신측으로 전송되는 신호는 수학식 2 와 같이 나타낼 수 있다.

수학식 1 및 수학식 2 에 있어서, N 은 OFDM 신호를 전송하는 부 반송파의 개수를 나타내고, Nb 는 임의의 사용자를 위한 부 반송파의 개수를 나타내고, F 는 이산 푸리에 변환 행렬, 즉 DFT 행렬을 나타내고, s 는 데이터 심볼 벡터를 나타내고, x 는 주파수 영역에서 데이터가 분산된 벡터를 나타내고, y 는 시간영역에서 전송되는 OFDM 심볼 벡터를 나타낸다.

상기 수학식 2 에서

는 주파수 영역의 신호를 시간 영역의 신호로 변환하기 위해 사용되는 크기 N 의 DFT 행렬이다. 상술한 방법에 의해 생성된 신호 y는, 순환 전치(cyclic prefix)가 삽입되어 전송된다. 상술한 방법에 의해 전 송 신호를 생성하여 수신 측으로 전송하는 방법을 SC-FDMA 방법이라 한다. DFT 행렬의 크기는 특정한 목적을 위해 다양하게 제어될 수 있다.

이하 OFDMA(orthogonal frequency division multiple access)를 설명하면 다음과 같다. OFDMA 는, 직교하는 다수의 부 반송파를 이용하는 변조 방식의 시스템에 있어 이용 가능한 부 반송파(subcarrier)의 일부를 각 사용자에게 제공하여 다중 접속을 실현하는 다중 접속 방법을 말한다. OFDMA 는 부 반송파라는 주파수 자원을 각 사용자에게 제공하며, 각각의 주파수 자원은 다수의 사용자에게 서로 독립적으로 제공되어 서로 중첩되지 않는 것이 일반적이다.

상향 링크에서 데이터 전송을 위해 반드시 필요한 것 중 하나가 파일럿의 전송이다. 파일럿 신호는 용도에 따라 크게 두 가지로 구분할 수 있다. 이동국(User Equipment; 이하 'UE') 스케줄링과 적응적 변조 및 코딩(adaptive modulation and coding; 이하 'AMC')을 적용할 수 있도록 하기 위해 채널 품질(channel quality; 이하 'CQ')를 측정하기 위한 CQ 파일럿과 데이터 전송시 채널 추정 및 데이터 복조를 위한 파일럿이다. CQ 파일럿은 이미 정해진 시간, 주파수 영역에서 전송되며, 기지국(이하 'Node B')은 상기 CQ 파일럿을 이용하여 UE 의 채널 상태를 파악할 수 있고, 정해진 스케줄링 방식에 따라 이 정보를 이용하여 UE 를 스케줄링 한다. 따라서, Node B 의 상향링크 스케줄링을 위해서는 셀 내의 많은 UE 들이 CQ 파일럿을 전송할 수 있도록 한정된 시간, 주파수 영역에서 많은 수의 직교 채널을 제공할 필요가 있다. CQ 파일럿 전송을 위한 직교 채널 생성 방법에는, 시간 분할 다중(TDM), 주파수 분할 다중(FDM), 코드 분할 다중(CDM) 혹은 이들을 결합하는 방법 을 고려할 수 있다.

한편, 데이터 전송 시 채널 추정 및 복조를 위한 파일럿은, UE 가 특정 시간, 주파수 영역에서 스케줄링을 받고 데이터를 전송할 때, 그 영역에서 전송되는 파일럿(이하 '데이터 파일럿)이다.

예를 들어, 이동통신에 관한 표준중의 하나인 3GPP LTE 에 있어서 전송의 기본 단위인 서브 프레임(sub-frame)은, 두 영역의 파일럿 전송 구간을 포함한다. 상기 파일럿을 전송하기 위한 각 구간을 숏 블락(short block; 이하 'SB')이라 한다. 한편, 상기 두개의 SB 를 각각 SB1, SB2 라 한다.

주파수 영역의 스케줄링이나, 서브 프레임 및 그에 상응하는 단위의 고속 스케줄링 및 AMC를 위해서는 SB1 또는 SB2 에서 보다 많은 UE 들이 CQ 파일럿을 전송할 수 있도록 직교 채널을 제공할 필요가 있다. 따라서, 한정된 주파수 및 시간 자원을 이용하여 최대한 많은 UE 가 CQ 파일럿을 전송할 수 있도록 하는 방법이 문제된다.

예를 들어, 단순히 한 서브 프레임내에서 시분할 다중 방식으로 직교 채널을 형성하게 되면, 최대 대 평균 전력 비(Peak to Average Power Ratio; 이하 'PAPR')가 증가하여, 상향 링크에서 SC-FDMA를 사용하는 이점이 감소하게 된다. 또한 주파수 분할 방식으로 직교 채널을 형성하여 많은 UE 들을 수용할 수 있다고 하더라도 주파수 자원이 한정되어 있으므로, 수용할 수 있는 UE 의 수에 한계가 있다.

코드 분할 다중 방식으로 직교 채널을 형성하는 경우, 많은 직교 코드를 사용할수록 많은 UE 에게 코드를 할당 할 수 있지만, 전송 전력을 낮추어야 하고, UE 의 시간 지연이 일정 시간보다 커지게 되면, 코드 간 직교성이 깨어지고 다른 UE 에게 간섭을 일으킬 수 있다.

한편, 데이터를 전송하는 UE 는 채널 추정 및 변조를 위한 데이터 파일럿을 SB1 또는 SB2 에 전송해야 하므로, 다수의 UE 들로부터의 CQ 파일럿과 데이터 전송 UE의 데이터 파일럿을 두개의 SB 내에서 적절히 다중화시킬 수 있는 방안이 필요하다.

본 발명은, 파일럿 신호를 다중화 하여 전송함으로써, 효율적으로 통신을 수행할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 2 이상의 반송파를 사용하여 통신을 수행하는 시스템에서, 파일럿 신호 전송 방법에 있어서, 적어도 하나의 이동국이 채널 품질 측정을 위한 제 1 파일럿 및 데이터 복조를 위한 제 2 파일럿을 기지국에 전송하되, 상기 적어도 하나의 이동국이 전송하는 상기 제 1 파일럿 및 상기 제 2 파일럿은 코드분할 방식에 의해 다중화되어 전송되고, 특정 이동국이 전송하는 상기 제 1 파일럿과 상기 제 2 파일럿은 전송 전력을 다르게 하여 전송하는 단계 및 상기 적어도 하나의 이동국이 상기 제 1 파일럿 및 상기 제 2 파일럿에 따라, 상기 기지국에 데이터를 전송하는 단계를 포함하여 이루어진다.

또한, 본 발명은 2 이상의 반송파를 사용하여 통신을 수행하는 시스템에서, 파일럿 신호 전송 방법에 있어서, 적어도 하나의 이동국이 채널 품질 측정을 위한 제 1 파일럿 및 데이터 복조를 위한 제 2 파일럿을 기지국에 전송하되, 상기 적어도 하나의 이동국이 전송하는 상기 제 1 파일럿 및 상기 제 2 파일럿은 주파수 분할 방식에 의해 다중화되어 전송하고, 상기 주파수 분할에 의한 주파수 축 상에서의 상기 제 1 파일럿과 상기 제 2 파일럿의 배치 간격을 서로 다르게 하여 전송하는 단계와, 상기 적어도 하나의 이동국이 상기 제 1 파일럿 및 상기 제 2 파일럿에 따라, 상기 기지국에 데이터를 전송하는 단계를 포함하여 이루어진다.

또한, 본 발명은 2 이상의 반송파를 사용하여 통신을 수행하는 시스템에서, 파일럿 신호 전송 방법에 있어서, 적어도 하나의 이동국이 채널 품질 측정을 위한 제 1 파일럿 및 데이터 복조를 위한 제 2 파일럿을 기지국에 전송하되, 상기 적어도 하나의 이동국이 전송하는 상기 파일럿들은 주파수 분할 방식에 의해 다중화되어 전송되고, 각 주파수 내에서는 할당된 코드에 의해 다중화되어 전송되는 단계 및 상기 적어도 하나의 이동국이 상기 제 1 파일럿 및 상기 제 2 파일럿에 따라, 상기 기지국에 데이터를 전송하는 단계를 포함하여 이루어진다.

또한, 본 발명은 2 이상의 반송파를 사용하여 통신을 수행하는 시스템에서, 파일럿 신호 전송 방법에 있어서, 적어도 하나의 이동국이 채널 품질 측정을 위한 제 1 파일럿 및 데이터 복조를 위한 제 2 파일럿을 기지국에 전송하되, 상기 적어도 하나의 이동국이 전송하는 상기 제 1 파일럿 및 상기 제 2 파일럿은 일정한 시간 단위를 기초로 주기 및 옵셋을 이용하여 전송되는 단계 및 상기 적어도 하나의 이동국이 상기 제 1 파일럿 및 상기 제 2 파일럿에 따라, 상기 기지국에 데이터를 전송하는 단계를 포함하여 이루어진다.

또한, 본 발명은 2 이상의 반송파를 사용하여 통신을 수행하는 시스템에서, 파일럿 신호 전송 방법에 있어서, 2 이상의 이동국이, 하나의 서브 프레임에 포함되는 적어도 하나의 전송 블럭을 이용하여 채널 품질 측정을 위한 제 1 파일럿 및 데이터 복조를 위한 제 2 파일럿을 기지국에 전송하되, 하나의 서브 프레임 내에서 2 이상의 이동국이 상기 제 1 파일럿을 전송하는 경우, 상기 파일럿들의 전송 시점에 따라, 상기 파일럿들의 전송을 위한 무선 자원을 할당하는 단계 및 상기 할당된 무선 자원을 이용하여, 상기 제 1 파일럿 및 상기 제 2 파일럿에 따라 상기 기지국에 데이터를 전송하는 단계를 포함하여 이루어진다.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

본 발명은 다수의 반송파(carrier)를 사용하여 데이터를 전송하는 방식, 예를 들어, OFDM, DFT-S-OFDM, OFDMA 에 적용될 수 있다. 이때, 상기 다수의 부반송파는 상호 직교성을 가지는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 다수의 부반송파를 사용하여 신호를 전송하는 시스템의 상향 링크에서 데이터 파일럿과 CQ 파일럿 신호를 다중 전송하는 방식을 제공한다. 파일럿이 전송되어야 하는 구간 내에서 여러 UE 들의 파일럿 신호는 서로 직교성이 유지되어 전송되어야 하는데, UE 들의 파일럿 신호가 직교성을 가지도록 하는 방식으로는, 첫 번째 코드 분할 다중 방식, 두 번째는 주파수 분할 다중 방식, 세 번째는 시분할 다중 방식, 그리고 이 세 가지 방식의 조합에 의한 방식이 있다.

데이터 파일럿과 CQ 파일럿 신호를 다중화하는 방식의 실시예는 다음과 같다.

제 1 실시예로서, SB1에 CQ 파일럿들이 전송되고, SB2에는 데이터 파일럿들을 전송할 수 있다. 제 2 실시예로서, SB1에 데이터 파일럿들이 전송되고, SB2에는 CQ 파일럿들을 전송할 수 있다. 제 3 실시예로서, SB1에 데이터 파일럿들만 전송되고, SB2에는 데이터 파일럿들과 CQ 파일럿들을 함께 전송할 수 있다. 제 4 실시예로서, SB1에 데이터 파일럿들과 CQ 파일럿들이 함께 전송되고, SB2에는 데이터 파일럿들만 전송할 수 있다. 제 5 실시예로서, SB1에 데이터 파일럿들과 CQ 파일럿들이 함께 전송되고, SB2에도 데이터 파일럿들과 CQ 파일럿들을 함께 전송할 수 있다.

제 1 실시예 및 제 2 실시예는, 하나의 SB 에 데이터 파일럿을 국한시키고 다른 SB에 다수의 UE들로부터 전송되는 CQ 파일럿을 다중화하여 전송하는 방식이다. 제 1 실시예 및 제 2 실시예에서는, 두개의 SB 중 하나를 CQ 파일럿 전송에 전용으로 사용하므로 많은 UE 들이 CQ 파일럿을 전송하도록 할 수 있다.

그러나, 데이터 전송 시 정확한 채널 추정을 위하여 채널 추정 및 데이터 복조를 위해 전송되는 데이터 파일럿이 두개의 SB 중 하나에만 전송하는 것으로 부족할 경우에, 제 3 실시예 및 제 4 실시예와 같이, 하나의 SB는 데이터 파일럿 전송에 전용으로 사용하고 다른 하나의 SB는 그 일부를 데이터 파일럿 전송에 그 나머지를 CQ 파일럿들의 전송에 사용하는 방식을 사용한다. 이 방식은 빠른 변화의 채널 환경에서 채널 응답을 SB1과 SB2에 측정하여 인터폴레이션 함으로 채널 추정의 성능을 향상시킬 수 있는 장점을 가지나, CQ 파일럿을 전송할 수 있는 무선 자원이 감소되므로 CQ 파일럿 전송 UE의 수가 감소한다. 한편, 제 5 실시예에 따르면, SB1과 SB2의 일부에 데이터 파일럿을 전송하고 나머지에 CQ 파일럿들을 전송하므로 CQ 파일럿을 전송할 수 있는 무선 자원의 감소를 줄이면서, 채널환경이 빠르게 변화하는 경우에도 효율적으로 대처할 수 있다.

도 2 는 코드 분할 다중화(Code Division Multiplexing)를 이용한 파일럿 전송 방법을 나타낸 일실시예 설명도이다. 도 2 를 참조하면, 코드 분할 다중화를 이용한 파일럿 신호 전송 방식은 시간 또는 주파수 영역에서 각각의 UE 들에게 서로 다른 코드를 부여함으로써 UE들 간의 신호를 구분할 수 있도록 하는 방식이다. 이 때 UE 에게 부여되는 코드는 서로 직교성이 유지되는 성질을 가지고 있어야 서로 다른 UE 들 간의 간섭이 없이 각 UE 신호를 구분해 낼 수 있다.

파일럿 전송 구간에서 파일럿을 전송해야 하는 UE의 숫자가 많아 질수록 전송 전력을 낮추어야 시스템 로딩에 의해 발생되는 이웃 셀 간의 간섭을 줄일 수 있다. 즉, UE의 CQ 파일럿 전송 전력은 파일럿을 전송하는 UE 수가 많을수록 작게 설정한다. CQ 파일럿을 동 시간에 동 주파수 영역에 전송하는 UE 의 수와 데이터 파일럿을 같은 시간에 같은 주파수 영역에 전송하는 UE 의 수가 다를 수 있으므로, CQ 파일럿의 전송 전력과 데이터 파일럿의 전송 전력을 같은 UE 에 대해서도 다르게 설정할 수 있다. 이 때, 일반적으로 동시간에 상향링크로 데이터를 전송하는 UE의 수보다 CQ 파일럿을 전송하는 UE의 수가 많을 것이므로 CQ 파일럿 전송 전력이 데이터 파일럿 전송 전력보다 작도록 설정하는 것이 바람직하다.

사용되는 코드가 서로 직교성을 갖는 코드라 할지라도, 동시에 너무 많은 UE들이 파일럿을 전송하여 한 UE 당 전송 전력이 너무 작거나, 시간 지연이 너무 길게 생기거나, 혹은 기타 요인에 의해서 코드간 직교성이 유지되지 않을 수도 있다. 따라서, 코드 분할로써 파일럿 신호의 직교성을 얻고자 할 때에는, 수신단에서 파일럿 수신에 간섭 제거(Interference Cancellation) 기법을 적용하여, 많은 UE 들이 동시에 파일럿을 전송할 수 있도록 할 수 있다.

도 3a ~ 도 3d 는 주파수 분할 다중화(Frequency Division Multiplexing)를 이용한 파일럿 전송 방법을 나타낸 일실시예 설명도이다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 주파수 분할 다중화 방식은 주어진 시간, 주파수 영역에서 파일럿 신호를 전송하는 UE들을 주파수로 구분하는 방식이다. 즉, 서로 다른 UE 는 서로 다른 부반송파에 파일럿 신호를 전송하도록 하는 것이다.

도 3a 는 D-FDMA(distributed FDMA) 방식을 나타낸 일실시예 설명도이다. 한편, 도 3b 는 L-FDMA (localized FDMA) 방식을 나타낸 일실시예 설명도이다. 주파수 축 상에서 파일럿을 전송할 때, 서로 다른 UE들의 신호를 구분하고 UE에게 주파수 대역을 할당하는 방식에는 도 3a 에 나타낸 D-FDMA(distributed FDMA) 방식과 도 3b 에 나타낸 L-FDMA (localized FDMA) 방식이 있다.

도 3a 에 나타낸 바와 같이, D-FDMA 형태의 주파수 분할 다중 파일럿 전송 방식은 하나의 UE 가 보내는 파일럿 신호는 파일럿을 전송하는 주파수 대역에서 일정한 간격으로 분포되게 된다. 전 대역에 걸쳐서 일정한 간격을 두고 하나의 UE 의 CQ 파일럿이 전송되므로, 주파수 스케줄링이 용이해진다.

도 3c 및 도 3d 는 주파수 분할 다중화(Frequency Division Multiplexing)에 있어서, 파일럿을 전송하는 UE 의 수에 따른 주파수 간격을 나타낸 일실시예 설명도이다. 도 3c 및 도 3d 에 나타낸 바와 같이, 동시에 파일럿 신호를 전송하는 UE 수가 증가할수록 한 UE 의 파일럿 신호의 주파수 간격은 커지게 된다. 즉, 도 3a 와 같이, 한 번에 파일럿 신호를 전송하는 UE 수가 2 일 때는 각 UE 의 자기 파일럿 신호는 주파수 상에서 2 만큼의 간격으로 위치하게 되지만, 도 3b 에 도시된 바와 같이, 동시에 파일럿 신호를 전송하는 UE 수가 4 일 때에는, 자기 파일럿 신호의 간격은 4 가 된다.

주파수 분할 다중 방식을 이용하여, 보다 많은 UE 를 동시에 지원하기 위해서는 UE 의 자기 파일럿 신호의 간격은 그만큼 넓어지게 된다. 따라서, CQ 파일럿을 동 시간에 전송하는 UE 의 수와 데이터 파일럿을 동시간에 전송하는 UE의 수가 다를 수 있으므로, CQ 파일럿의 주파수 영역에서의 배치 간격과 데이터 파일럿의 배치 간격을 같은 UE 에 대해서도 다르게 설정할 수 있다. 이 때에 일반적으로 동 시간에 상향링크로 데이터를 전송하는 UE의 수보다 CQ 파일럿을 전송하는 UE의 수가 많을 것이므로, CQ 파일럿의 주파수 영역에서의 배치 간격이 데이터 파일럿보다 크게 설정될 수 있다.

L-FDMA 형태의 주파수 분할 다중 파일럿 전송 방식은, 도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 하나의 UE 가 일정한 구간의 주파수 대역을 할당 받아서 파일럿을 전송하게 된다. 따라서, 이 경우에는 국부적인 일부 대역에 대한 CQ 파일럿 전송만 가능하므로 전체 주파수 대역에 대한 채널 특성을 얻을 수 없다.

도 4a 및 도 4b 는 코드 분할 다중과 주파수 분할 다중을 결합한 파일럿 신호 전송 방식을 나타낸 일실시예 설명도이다. 파일럿 신호 전송에 있어서, 코드 분할 다중과 주파수 분할 다중을 결합한 방식을 사용하면, 보다 많은 UE 들이 동시에 파일럿 신호를 전송할 수 있게 된다. 일반적으로는, 도 4a 및 도 4b 에 도시한 바와 같이, 전체 전송 대역에서 주파수로 분할된 각각의 주파수 영역에서 코드를 사용함으로써 하나의 분할된 주파수 영역에서 동시에 여러 UE 들이 파일럿을 전송할 수 있게 된다.

도 5a 및 도 5b 는 시간 분할 다중화(Time Division Multiplexing)를 이용한 파일럿 신호 전송 방식을 나타낸 일실시예 설명도이다.

일반적인 시분할 다중 방식에 따르면, 도 5a 와 같이 UE 들이 하나의 SB2 에서 시간을 달리하여 CQ 파일럿을 전송한다. 한편, 스케일러블 대역폭(Scalable Bandwidth)을 위해서는 도 5b 와 같은 방식으로 전송할 수 있다. 그러나, 하나의 서브 프레임 내에서 여러 UE 들이 시 분할 방식을 사용하여 CQ 파일럿을 전송하면 PAPR 문제가 발생할 수 있다.

따라서, 서브 프레임의 배수 단위로 UE 들이 CQ 파일럿 전송 시점을 다르게 하는 바람직하다. 이하에서는 이와같은 방법을 서브 프레임 단위의 시분할 방식(sub-frame level TDM)이라고 한다. 이때, 상기 서브 프레임 단위의 시분할 다중 방식과 상기 설명한 코드분할 다중화 방식, 주파수 분할 다중화 방식 및 코드분할과 주파수 분할을 이용한 다중화 방식을 결합하여 적용할 수 있다.

CQ 파일럿을 매 서브 프레임마다 전송하는 방식은 채널 특성의 변화를 빠르 게 Node B 에 알려줄 수 있다. 그러나, 서브 프레임길이가 채널 변화에 비해 충분히 작다면, CQ 파일럿을 매 서브 프레임마다 전송하지 않고 CQ 파일럿을 전송하는 주기를 좀더 길게 함으로써, 보다 많은 UE 가 CQ 파일럿을 전송할 수 있도록 할 수 있다.

서브 프레임 단위의 시분할 방식은 파일럿을 전송할 수 있는 UE 의 수를 더 늘리기 위한 방식으로, 각 UE가 매 서브 프레임마다 파일럿 신호를 전송하지 않고 정해진 주기를 가지고, 주기마다 한 번씩 파일럿 신호를 전송한다. 즉, 모든 UE 는 Node B 로부터 CQ 파일럿 신호를 전송하기 시작하는 시간의 오프셋과 몇 개의 서브 프레임 마다 파일럿 신호를 전송할 것인가를 나타내는 전송 주기에 대한 정보를 시그널링으로 받게 된다.

도 6a 및 도 6b 는 서브 프레임 단위의 시분할 방식을 나타낸 일실시예 설명도이다. 도 6a 는 CQ 파일럿이 SB2 에 전송되는 경우를 나타낸 일례이다. 도 6a 의 일례와 같이, 모든 UE 의 전송 주기가 2 서브 프레임이고, 일부 UE 들은 전송 오프셋이 0 서브 프레임이고, 또 다른 UE 들은 1 서브 프레임일때, 하나의 셀 또는 섹터 안에 있는 UE 들은 짝수 번째 서브 프레임에 CQ 파일럿을 전송하는 UE 들과, 홀수 번째 서브 프레임에 CQ 파일럿을 전송하는 UE 들로 구분된다.

특정 서브 프레임에서 파일럿을 전송하는 UE 들은 주파수 분할 다중 방식이나 코드 분할 다중 방식 혹은 이들의 결합된 형태로 그 서브 프레임에서 직교 채널을 형성하여 파일럿 신호를 전송해야 한다. 이때, 전송 서브 프레임에서 실제로 특정 UE 에게 할당되는 자원은 전송 서브 프레임 시간에 따라 결정된다. 즉, 한 서브 프레임 내에서 주파수 분할 방식으로 UE 들의 파일럿 신호가 다중화되는 경우, 각 UE 들이 자신의 전송 타이밍에 사용하는 주파수는 전송 시점에 의해 결정된다. 따라서, 한 UE 가 사용할 수 있는 주파수 자원은 매 전송 시점마다 같을 수도 있고, 다를 수도 있다. 전송 시점마다 주파수 자원을 다르게 할 경우, 주파수 전 대역의 정보를 보다 정확하게 파악할 수 있게 된다.

한편, 코드 분할 방식으로 UE 들의 파일럿 신호가 다중화되는 경우에는, 각 UE들이 사용하는 코드 또는 코드의 위상 오프셋 역시 전송 시점에 따라 결정된다. 이로써 각 UE 들의 코드 위상 오프셋 값이 매 전송 시점마다 같을 수도 있고, 다를 수도 있다. 혹은, 각 UE 들이 사용하는 코드가 매 전송 시점마다 같을 수도 있고, 다를 수도 있다. 한 UE 가 매 전송 시점마다 코드 위상 값이 다른 코드를 사용할 경우, 혹은 서로 다른 코드를 사용할 경우 코드간의 간섭을 랜덤화 할 수 있는 장점을 가지게 된다.

또한, 한정된 UE 전송 전력 및 여러 요인에 의해 하나의 서브 프레임 또는 그에 상응하는 파일럿 전송 시간 동안에 전 대역에 대한 파일럿 신호를 한번에 전송하지 않고 부대역(sub-band)으로 나누어서 파일럿 신호를 전송할 수도 있다. 이 경우, 각 UE 의 CQ 파일럿 신호 전송 오프셋과 전송 주기를 각 부대역(sub-band)별로 독립적으로 UE에게 알려주는 방식을 제안한다. 이 때, 한 UE가 서로 부대역(sub-band)에서 갖는 전송 주기는 동일할 수도 있다.

도 6b 는 전체 대역이 10MHz 인 시스템에 있어서, UE 들이 파일럿 신호를 전송할때, 5MHz 부대역(sub-band) 두 개로 나누어서 전송하는 방법을 나타낸 일실시 예 설명도이다. 스케일러블 대역폭(Scalable Bandwidth)을 고려하면, 하나의 셀 내에는, 예를 들어, 5MHz로 전송할 수 있는 UE 와 10MHz 로 전송할 수 있는 UE 들이 공존할 수 있다. 또한, UE 의 전력, 트래픽 양 등에 따라서 하나의 UE 가 10MHz 를 지원할 수 있다 하더라도, 파일럿 신호를 10MHz로 전송하지 않는 경우도 있다. 그림에서 볼 수 있듯이, 파일럿 전송을 서브 프레임서브 프레임 단위로 시분할 하면서, 각 부대역(sub-band)에서 파일럿 신호 전송의 오프셋 및 전송 주기를 달리하게 된다.

10MHz UE 의 경우, 자신의 파일럿 신호를 한 서브 프레임 동안 전체 10MHz 에 대해 전송하지 않고, 한 서브 프레임동안에 5MHz 씩 나누어서 전송할 수 있다. 또한, 10MHz UE에게 두 5MHz 대역에 대하여 동일 시간 옵셋(offset)을 부여하여 동일 서브 프레임에서 10 MHz에 해당되는 CQ 파일럿을 전송할 수도 있다. 이러한 방식으로 부대역(sub-band) 별로 독립적으로 각 UE가 CQ 파일럿을 전송하지만, Node B 가 10 MHz 전 대역의 채널 정보를 파악할 수 있게 되므로 각 부대역(sub-band) 단위 (도 6b 의 실시예에서는 5MHz)의 주파수 스케줄링 뿐 아니라, 전 대역(도 6b 의 실시예에서는 10MHz) 에서의 주파수 스케줄링도 가능하다.

한편, 데이터 전송 시 채널 추정을 위한 2 차 파일럿이 기본적으로 전송되어야 하는 경우, 파일럿 신호 전송 방법을 설명하면 다음과 같다. 상기한 바와 같이, 파일럿은 CQ 파일럿과 데이터 파일럿을 포함한다. UE 가 데이터를 전송할 때 보다 정확한 채널 추정을 위하여 파일럿을 추가적으로 더 전송해야 하는 경우가 있다.

즉, SB1 에 데이터 파일럿들만 전송되고, SB2 에는 데이터 파일럿들과 CQ 파 일럿들을 함께 전송하는 방식 및 SB1 에 데이터 파일럿들과 CQ 파일럿들이 함께 전송되고, SB2 에는 데이터 파일럿들만 전송하는 방식에서, 하나의 SB 를 이용해서 데이터 파일럿들만 전송되고, SB2 에서는 데이터 파일럿들과 CQ 파일럿들이 함께 전송되는 방식이 여기에 해당한다.

예를 들어, SB1 에 데이터 파일럿들만 전송되고, SB2 에는 데이터 파일럿들과 CQ 파일럿들을 함께 전송하는 방식에서, SB1 에 전송되는 데이터 파일럿을 1 차 파일럿이라 하고, SB2 에 전송되는 데이터 파일럿을 2차 파일럿이라고 하면, 데이터 전송 UE가 CQ 파일럿을 전송할 경우에, CQ 파일럿이 2차 파일럿으로 대체될 수도 있고, 또는 데이터 전송 UE가 CQ 파일럿을 전송하지 않는 경우 추가로 2차 데이터 파일럿을 전송할 수 있다.

한편, 하나의 서브 프레임 내에서 UE 가 데이터와 CQ 파일럿을 전송하는 경우에 파일럿 신호 전송 방법을 설명하면 다음과 같다. 하나의 서브 프레임 내에서 UE 가 데이터도 전송하고 CQ 파일럿도 전송할 경우, 2차 파일럿을 전송하는 방식을 제안한다. 2차 파일럿을 CQ 파일럿과 다중하여 전송하거나, 2차 파일럿을 전송하지 않고 CQ 파일럿을 2 차 파일럿으로 사용할 수 있다.

도 7a 및 도 7b 는 하나의 서브 프레임 내에서 UE 가 데이터 파일럿과 CQ 파일럿을 동시에 전송할 때 2차 파일럿을 전송하는 방법을 나타낸 일실시예 설명도이다. CQ 파일럿을 SB2 에 전송하고, 데이터 파일럿을 SB1 에 전송하는 경우, SB1 에서 파일럿을 전송하는 UE 는 해당 서브 프레임에서 데이터를 전송하는 UE 를 의미한다. UE 0는 해당 서브 프레임에서 데이터를 전송하고, CQ파일럿도 전송한다. 도 7a 은 UE0 는 추가적인 2차 파일럿을 전송하지 않고, CQ 파일럿을 2차 파일럿의 용도로 사용하는 경우의 일례이다. 도 7b 에서 UE0 는 2차 파일럿을 추가 전송한다. 이때, 2차 파일럿은 CQ 파일럿과 다중화되어 전송된다.

2차 파일럿이 CQ 파일럿과 하나의 SB 에서 다중화되어 전송되는 경우, 2차 파일럿 전송을 위해, CQ 파일럿 채널 중 하나가 리버스(reserve) 되어 할당된다. 예를 들어, 도 3d 에서 네 개의 CQ 파일럿 채널 1, 2, 3, 4 가 있는데, 이 중의 하나의 채널이 2차 파일럿을 위해 리버스(reserve)되어 CQ 파일럿과 함께 다중화된다. 데이터 파일럿과 CQ 파일럿이 각각의 SB1, SB2 에 모두 전송되어야 하는 경우에도, 데이터 파일럿을 위한 자원이 이와 같은 방식으로 리버스(reserve)될 수 있다.

2차 파일럿과 CQ 파일럿이 다중 되는 방식은 앞서 제안했던 시분할, 주파수 분할, 코드 분할, 혹은 이들의 결합에 의한 여러 가지 방식으로 다중화 되어 전송될 수 있다. 2차 파일럿은 1차 파일럿 보다 할당 받는 자원의 양이 더 적다. CQ 파일럿이 SB1, 데이터 파일럿이 SB2 에 전송되거나, CQ 파일럿과 데이터 파일럿 SB1, SB2에 모두 전송될 경우에도 이러한 방법이 적용될 수 있다.

도 8 은 데이터 전송 시 채널 추정을 위한 2 차 파일럿이 기본적으로 전송되어야 하고, 시 분할 방식으로 UE가 CQ 파일럿을 전송하는 경우, CQ 파일럿을 전송하지 않는 타이밍에서 데이터를 전송할 때 2차 파일럿 전송 방식을 나타낸 일실시예 설명도이다.

상기한 바와 같이, 서브 프레임 단위의 시분할 다중 방식을 적용하는 경우, UE는 매 서브프레임마다 CQ 파일럿을 전송하지는 않는다. 이때, UE가 CQ 파일럿을 전송하지 않는 서브 프레임에서 데이터를 전송할 경우, 2 차 파일럿의 전송 방식을 설명하면 다음과 같다. 즉, 도 8 에 도시된 바와 같이, UE0 는 서브 프레임 1 과 2 에서 데이터를 전송하고, CQ 파일럿은 서브 프레임1 에서만 전송한다. 도 8 은 CQ 파일럿이 SB2, 데이터 파일럿이 SB1에 전송되는 경우의 일례를 나타낸 것이다. CQ 파일럿을 전송하는 서브 프레임1 에서는 CQ 파일럿을 2차 파일럿으로 사용하고, CQ 파일럿을 전송하지 않는 서브 프레임2 에서 2차 파일럿을 전송하는 방법을 제안한다. 이 때, 2차 파일럿과 CQ 파일럿은 코드분할 다중화, 주파수 분할 다중화, 시간 분할 다중화 및 코드분할과 주파수 분할을 결합한 방식 등으로 다중화되어 전송될 수 있다. 또한, CQ 파일럿이 SB1, 데이터 파일럿이 SB2 에 전송되거나, CQ 파일럿과 데이터 파일럿이 SB1, SB2에 모두 전송될 경우에도 이 방식은 적용될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

본 발명은 많은 UE 들이 CQ 파일럿을 전송할 수 있도록 함으로써, 정확한 채널 추정을 가능하게 하여 통신 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims

이동국이 2 가지 타입의 파일럿 신호를 기지국에 전송하는 방법에 있어서,

상기 이동국이 서브프레임 단위 전송 주기 및 서브프레임 단위 시간 오프셋 정보에 따른 서브프레임마다, 시스템 주파수 대역 중 특정 부대역 정보에 대응하는 부대역 단위 주파수 영역을 통해 채널 품질 측정을 위한 제 1 타입 파일럿을 상기 기지국에 전송하는 단계; 및

상기 이동국이 데이터를 전송하는 서브프레임에서 상기 데이터의 복조를 위한 제 2 타입 파일럿을 상기 기지국에 전송하는 단계를 포함하며,

상기 이동국이 상기 제 1 타입 파일럿 및 상기 제 2 타입 파일럿을 모두 전송하는 특정 서브프레임 내에서, 상기 이동국은 상기 제 1 타입 파일럿을 제 1 심볼에 대응하는 시간 영역을 통해, 상기 제 2 타입 파일럿을 상기 제 1 심볼과 다른 제 2 심볼에 대응하는 시간 영역을 통해 전송하는 것을 특징으로 하는 파일럿 신호 전송 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 타입 파일럿 및 상기 제 2 타입 파일럿의 전송 전력은 각각 독립적으로 결정되는, 파일럿 신호 전송 방법.
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제 1 항에 있어서,

상기 이동국이 상기 기지국으로부터 상기 제 1 타입 파일럿 전송을 위한 상기 서브프레임 단위 전송 주기 및 서브프레임 단위 오프셋 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는, 파일럿 신호 전송 방법.
제 13 항에 있어서,

상기 이동국이 상기 기지국으로부터 상기 제 1 타입 파일럿 전송을 위한 상기 특정 부대역 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는, 파일럿 신호 전송 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 타입 파일럿 전송을 위한 상기 부대역 단위 주파수 영역의 위치는 상기 제 1 타입 파일럿 전송을 수행하는 매 서브프레임 마다 설정되는, 파일럿 신호 전송 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 타입 파일럿 전송을 위한 상기 부대역 단위 주파수 영역의 크기는 대역폭을 고려하여 결정되는, 파일럿 신호 전송 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 이동국이 상기 제 1 타입 파일럿을 전송하는 서브프레임에 다른 이동국이 전송하는 다른 제 1 타입 파일럿이 전송되는 경우, 상기 제 1 타입 파일럿과 상기 다른 제 1 타입 파일럿은 서로 다른 부대역 단위 주파수 영역을 통해 전송됨에 따라 주파수 분할 다중화 방식에 의해 다중화되어 전송되는, 파일럿 신호 전송 방법.