KR101024926B1 - 무선 통신 시스템에서의 신호 전송 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서의 신호 전송 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 무선 통신 시스템에서 단말이 데이터를 전송하는 방법에 있어서, 상향링크로 전송하기 위한 부호화된 패킷 데이터를 생성하는 단계; 복수의 인접한 서브프레임 내에 분산 자원을 설정하는 단계; 및 상기 부호화된 패킷 데이터의 적어도 일부를 상기 분산 자원을 통해 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하되, 여기에서, 상기 분산 자원은 퍼뮤테이션 패턴에 따라 서브프레임 단위로 인터리빙되고, 상기 퍼뮤테이션 패턴은 서브프레임 별로 서로 다르게 설정되는 데이터 전송 방법에 관한 것이다.

Description

무선 통신 시스템에서의 신호 전송 방법 및 이를 위한 장치{METHOD OF TRANSMITTING SIGNALS AND AN APPRATUS THEREFORE}
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 무선 통신 시스템에서의 신호 전송 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
도 1은 무선 통신 시스템을 예시한다. 도 1을 참조하면, 무선 통신 시스템(100)은 복수의 기지국(110) 및 복수의 단말(120)을 포함한다. 무선 통신 시스템(100)은 동종 네트워크(homogeneous network) 또는 이종 네트워크(heterogeneous network)를 포함할 수 있다. 여기에서, 이종 네트워크는 매크로 셀, 펨토 셀, 피코 셀, 중계기 등과 같이 서로 다른 네트워크 엔터티가 상호 공존하는 네트워크를 지칭한다. 기지국은 일반적으로 단말과 통신하는 고정국이며, 각 기지국(110a, 110b 및 110c)은 특정한 지리적 영역(102a, 102b 및 102c)에 서비스를 제공한다. 시스템 성능을 개선하기 위해, 상기 특정 영역은 복수의 더 작은 영역들(104a, 104b 및 104c)로 분할될 수 있다. 각각의 더 작은 영역은 셀, 섹터 또는 세그멘트라고 지칭될 수 있다. IEEE 802.16 시스템의 경우, 셀 식별자(Cell Identity; Cell_ID 또는 IDCell)는 전체 시스템을 기준으로 부여된다. 반면, 섹터 또는 세그멘트 식별자는 각각의 기지국이 서비스를 제공하는 특정 영역을 기준으로 부여되며 0 내지 2의 값을 갖는다. 단말(120)은 일반적으로 무선 통신 시스템에 분포되며 고정되거나 이동할 수 있다. 각 단말은 임의의 순간에 상향링크(Uplink; UL) 및 하향링크(Downlink; DL)를 통해 하나 이상의 기지국과 통신할 수 있다. 기지국과 단말은 FDMA(Frequency Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), CDMA(Code Division Multiple Access), SC-FDMA(Single Carrier-FDMA), MC-FDMA(Multi Carrier-FDMA), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 또는 이들의 조합을 이용하여 통신을 수행할 수 있다. 본 명세서에서 상향링크는 단말로부터 기지국으로의 통신 링크를 지칭하고, 하향링크는 기지국으로부터 단말로의 통신 링크를 지칭한다.
도 2는 무선 통신 시스템에서 주파수상의 채널 변화를 예시한다.
도 2를 참조하면, 시스템 대역이 코히어런스 대역(coherence bandwidth) 보다 큰 경우에 시스템 대역 내에서 채널이 급격한 변화를 보일 수 있다. 이 경우, 전체 또는 일부 대역폭 내에서 전송하고자 하는 신호를 주파수축 상으로 넓게 분산시킴으로써 주파수 다이버시티(frequency diversity) 이득을 얻을 수 있다. 일 예로, 신호를 전송하기 위한 주파수 자원을 뽑는 과정에서 적절한 퍼뮤테이션을 적용하면, 전송 신호가 해당 대역폭 내에서 섞이면서 넓게 퍼지도록 할 수 있다. 따라서, 전송 신호를 해당 대역폭 내에 효과적으로 분산시키기 위한 퍼뮤테이션 방법이 지속적으로 요구되어 왔다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 무선 통신 시스템에서의 신호 전송 방법 및 이를 위한 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 신호를 전송함에 있어서 다이버시티 이득을 높일 수 있는 퍼뮤테이션 방법 및 이를 위한 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상으로, 무선 통신 시스템에서 단말이 데이터를 전송하는 방법에 있어서, 상향링크로 전송하기 위한 부호화된 패킷 데이터를 생성하는 단계; 복수의 인접한 서브프레임 내에 분산 자원을 설정하는 단계; 및 상기 부호화된 패킷 데이터의 적어도 일부를 상기 분산 자원을 통해 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하되, 여기에서, 상기 분산 자원은 퍼뮤테이션 패턴에 따라 서브프레임 단위로 인터리빙되고, 상기 퍼뮤테이션 패턴은 서브프레임 별로 서로 다르게 설정되는 데이터 전송 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 양상으로, 기지국으로 분산 자원을 통해 신호를 전송하도록 구성된 RF 모듈; 및 상기 신호를 생성하도록 구성된 프로세서를 포함하되, 여기에서, 상기 프로세서는 상향링크로 전송하기 위한 부호화된 패킷 데이터를 생성하는 단계; 복수의 인접한 서브프레임 내에 분산 자원을 설정하는 단계; 및 상기 부호화된 패킷 데이터의 적어도 일부를 상기 분산 자원을 통해 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하되, 여기에서, 상기 분산 자원은 퍼뮤테이션 패턴에 따라 서브프레임 단위로 인터리빙 되고, 상기 퍼뮤테이션 패턴은 서브프레임 별로 서로 다르게 설정되는 데이터 전송 방법을 수행하도록 구성된 단말이 제공된다.
본 발명의 또 다른 양상으로, 무선 통신 시스템에서 기지국이 데이터를 처리하는 방법에 있어서, 복수의 인접한 서브프레임에 설정된 분산 자원을 통해 단말로부터 신호를 수신하는 단계; 상기 복수의 인접한 서브프레임에 설정된 분산 자원을 퍼뮤테이션 패턴에 기초하여 서브프레임 단위로 디-인터리빙하는 단계; 및 상기 디 -인터리빙된 분산 자원으로부터 얻은 데이터를 디코딩하는 단계를 포함하되, 여기에서, 상기 퍼뮤테이션 패턴은 서브프레임 별로 서로 다르게 설정되는 데이터 처리 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 양상으로, 단말로부터 분산 자원을 통해 신호를 수신하도록 구성된 RF 모듈; 및 상기 수신한 신호를 처리하도록 구성된 프로세서를 포함하되, 여기에서, 상기 프로세서는 복수의 인접한 서브프레임에 설정된 분산 자원을 통해 단말로부터 신호를 수신하는 단계; 상기 복수의 인접한 서브프레임에 설정된 분산 자원을 퍼뮤테이션 패턴에 기초하여 서브프레임 단위로 디-인터리빙하는 단계; 및 상기 디-인터리빙된 분산 자원으로부터 얻은 데이터를 디코딩하는 단계를 포함하되, 여기에서, 상기 퍼뮤테이션 패턴은 서브프레임 별로 서로 다르게 설정되는 데이터 처리 방법을 수행하도록 구성된 기지국이 제공된다.
여기에서, 분산 자원은 하나 이상의 분산 자원유닛(Distributed Resource Unit; DRU)을 포함할 수 있다.
여기에서, 인터리빙은 서브프레임 내에서 타일 단위로 수행될 수 있다.
여기에서, 퍼뮤테이션 패턴은 서브프레임 인덱스를 이용하여 서브프레임 별로 서로 다르게 설정될 수 있다. 이 경우, 상기 퍼뮤테이션 패턴은 상기 서브프레임 인덱스와 소수(prime number)의 곱을 이용하여 서브프레임 별로 서로 다르게 설정될 수 있다.
여기에서, 상기 서브프레임 인덱스는 상기 퍼뮤테이션 패턴에 대한 순환 회전(cyclic shift) 값 또는 마스킹 값으로 이용될 수 있다.
여기에서, 퍼뮤테이션 패턴은 시변 행-내(time variant intra-row) 퍼뮤테이션 및 시변 열-내(time variant intra-column) 퍼뮤테이션 중 적어도 하나를 이용하여 얻어질 수 있다.
여기에서, 퍼뮤테이션 패턴은 하기 수학식을 이용하여 얻어질 수 있다:
수학식
Tile (s,n,t) = L DRU , FPi ×n + g( PermSeq (),s,n,t)
여기에서,
Tiles (s,n,t)는 t-번째 서브프레임의 s-번째 분산 LRU(Distributed LRU; DLRU)에 있는 n-번째 타일에 대한 물리 타일 인덱스를 나타내고,
L DRU , FPi 는 i-번째 주파수 구획에 포함된 DRU의 개수를 나타내며,
g( PermSeq (),s,n,t)는 길이 L DRU , FPi 의 퍼뮤테이션 시퀀스를 나타내고,
PermSeq ()는 길이 L DRU , FPi 의 기본 퍼뮤테이션 시퀀스를 나타낸다.
본 발명의 실시예들에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 무선 통신 시스템에서의 신호 전송 방법 및 이를 위한 장치를 제공할 수 있다.
둘째, 신호를 전송함에 있어서 다이버시티 이득을 높일 수 있는 퍼뮤테이션 방법 및 이를 위한 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으 며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
첨부된 도면을 참조하여 설명되는 본 발명의 바람직한 실시예에 의해 본 발명의 구성, 작용 및 다른 특징들이 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 기술적 특징이 복수의 직교 부반송파를 사용하는 시스템에 적용된 예들이다. 편의상, 본 발명은 IEEE 802.16 시스템을 이용하여 설명되지만, 이는 예시로서 본 발명은 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 시스템을 포함한 다양한 무선 통신 시스템에 적용될 수 있다.
도 3은 OFDMA 및 SC-FDMA를 위한 송신기 및 수신기의 블록도를 예시한다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부일 수 있고 수신기는 기지국의 일부일 수 있다. 하향링크에서 송신기는 기지국의 일부일 수 있고 수신기는 단말의 일부일 수 있다.
도 3을 참조하면, OFDMA 송신기는 직/병렬 변환기(Serial to Parallel converter, 202), 부반송파 맵핑(sub-carrier mapping) 모듈(206), M-포인트(point) IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform) 모듈(208), 순한전치(Cyclic prefix; CP) 부가 모듈(210), 병/직렬 변환기(Parallel to Serial converter, 212) 및 RF(Radio Frequency)/DAC(Digital to Analog Converter) 모듈(214)을 포함한다.
OFDMA 송신기에서 신호 처리 과정은 다음과 같다. 먼저, 비트 스트림(bit stream)이 데이터 심볼 시퀀스(data symbol sequence)로 변조된다. 비트 스트림은 매체접속제어(Medium Access Control; MAC) 계층으로부터 전달받은 데이터 블록에 채널 부호화(channel encoding), 인터리빙(interleaving), 스크램블링(scrambling) 등과 같은 다양한 신호 처리를 하여 얻어질 수 있다. 비트 스트림은 부호어(codeword)로 지칭되기도 하며 MAC 계층으로부터 받는 데이터 블록과 등가이다. MAC 계층으로부터 받는 데이터 블록은 전송 블록으로 지칭되기도 한다. 변조 방식은 이로 제한되는 것은 아니지만 BPSK(Binary Phase Shift Keying), QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), n-QAM(Quadrature Amplitude Modulation)을 포함할 수 있다. 그 후, 직렬의 데이터 심볼 시퀀스는 N개씩 병렬로 변환된다(202). N개의 데이터 심볼은 전체 M개의 부반송파 중에서 할당받은 N개의 부반송파에 맵핑(mapping)되고 남은 M-N개의 반송파는 0으로 패딩된다(206). 주파수 영역에 맵핑된 데이터 심볼은 M-포인트 IDFT 처리를 통해 시간 영역 시퀀스로 변환된다(208). 그 후, 심볼간 간섭(Inter-Symbol Interference; ISI)과 반송파간 간섭(Inter-Carrier Interference; ICI)을 줄이기 위해서, 상기 시간 영역 시퀀스에 순환전치를 더하여 OFDMA 심볼을 생성한다(210). 생성된 OFDMA 심볼은 병렬에서 직렬로 변환된다(212). 그 후, OFDMA 심볼은 디지털-대-아날로그 변환, 주파수 상향변환 등의 과정을 거쳐 수신기로 전송된다(214). 다른 사용자는 남은 M-N개의 부반송파 중에서 가용한 부반송파를 할당받는다. 반면, OFDMA 수신기는 RF/ADC(Analog to Digital Converter) 모듈(216), 직/병렬 변환기(218), 순환전치 제거(Remove CP) 모듈(220), M-포인트 DFT(Discrete Fourier Transform) 모듈(224), 부반송파 디맵핑(demapping)/등화(equalization) 모듈(226), 병/직렬 변환기(228) 및 검출(detection) 모듈(230)을 포함한다. OFDMA 수신기의 신호 처리 과정은 OFDMA 송 신기의 역으로 구성된다.
한편, SC-FDMA 송신기는 OFDMA 송신기와 비교하여 부반송파 맵핑 모듈(206) 이전에 N-포인트 DFT 모듈(204)을 추가로 포함한다. SC-FDMA 송신기는 IDFT 처리 이전에 DFT를 통해 복수의 데이터를 주파수 영역에 확산시켜 송신 신호의 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)을 OFDMA 방식에 비해 크게 줄일 수 있다. SC-FDMA 수신기는 OFDMA 수신기와 비교하여 부반송파 디맵핑 모듈(226) 이후에 N-포인트 IDFT 모듈(228)을 추가로 포함한다. SC-FDMA 수신기의 신호 처리 과정은 SC-FDMA 송신기의 역으로 구성된다.
도 3에서 예시한 모듈은 설명을 위한 것으로서, 송신기 및/또는 수신기는 필요한 모듈을 더 포함할 수 있고, 일부 모듈/기능은 생략되거나 서로 다른 모듈로 분리될 수 있으며, 둘 이상의 모듈이 하나의 모듈로 통합될 수 있다.
도 4는 IEEE 802.16m 시스템의 무선 프레임 구조를 예시한다. 무선 프레임 구조는 FDD(Frequency Division Duplex), H-FDD(Half Frequency Division Duplex), TDD(Time Division Duplex) 등에 적용될 수 있다.
도 4를 참조하면, 무선 프레임 구조는 5 MHz, 8.75 MHz, 10 MHz 또는 20 MHz 대역폭을 지원하는 20ms 슈퍼프레임(SU0-SU3)을 포함한다. 슈퍼프레임은 동일한 크기를 갖는 네 개의 5ms 프레임(F0-F3)을 포함하고 슈퍼프레임 헤더(Supuer Frame Header; SFH)로 시작한다. 슈퍼프레임 헤더는 필수 시스템 파라미터(essential system parameter) 및 시스템 설정 정보(system configuration information)를 나른다. 슈퍼프레임 헤더는 첫 번째 서브프레임 내에 위치할 수 있다. 슈퍼프레임 헤 더는 P-SFH(primary-SFH) 및 S-SFH(secondary-SFH)로 분류될 수 있다. P-SFH는 매 슈퍼프레임마다 전송된다. S-SFH는 매 슈퍼프레임마다 전송될 수 있다. 슈퍼프레임 헤더는 브로드캐스트 채널을 포함할 수 있다.
프레임은 여덟 개의 서브프레임(SF0-SF7)을 포함한다. 서브프레임은 하향링크 또는 상향링크 전송에 할당된다. 서브프레임은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 복수의 부반송파(subcarrier)를 포함한다. OFDM 심볼은 다중 접속 방식에 따라 OFDMA 심볼, SC-FDMA 심볼 등으로 불릴 수 있다. 서브프레임에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 채널 대역폭, CP의 길이에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 서브프레임에 포함되는 OFDM 심볼의 수에 따라 서브프레임의 타입(type)이 정의될 수 있다. 예를 들어, 타입-1 서브프레임은 6 OFDM 심볼, 타입-2 서브프레임은 7 OFDM 심볼, 타입-3 서브프레임은 5 OFDM 심볼, 타입-4 서브프레임은 9 OFDM 심볼을 포함하는 것으로 정의될 수 있다. 하나의 프레임은 모두 동일한 타입의 서브프레임을 포함하거나, 서로 다른 타입의 서브프레임을 포함할 수 있다.
OFDM 심볼은 복수의 부반송파를 포함하고, FFT(Fast Fourier Transform) 크기에 따라 부반송파의 개수가 결정된다. 부반송파의 유형은 데이터 전송을 위한 데이터 부반송파, 채널 측정을 위한 파일럿 부반송파, 가드 밴드(guard band) 및 DC 성분을 위한 널 부반송파로 나뉠 수 있다. OFDM 심볼을 특징짓는 파라미터는 BW, Nused, n, G 등이다. BW는 명목상의 채널 대역폭(nominal channel bandwidth)이다. Nused는 신호 전송에 사용되는 부반송파의 개수이다. n은 샘플링 인자이고, BW 및 Nused와 함께 부반송파 스페이싱(spacing) 및 유효 심볼 시간(useful symbol time)을 결정한다. G는 CP 시간과 유효 시간(useful time)의 비율이다.
표 1은 OFDMA 파라미터의 예를 나타낸다.
Figure 112009057553749-pat00001
Figure 112009057553749-pat00002
서브프레임은 주파수 영역에서 복수의 물리 자원유닛(Physical Resource Unit; PRU)을 포함한다. PRU는 자원 할당을 위한 기본 단위로서, 시간 영역에서 복수의 연속된 OFDM 심볼, 주파수 영역에서 복수의 연속된 부반송파로 구성된다. 일 예로, PRU 내 OFDM 심볼의 수는 서브프레임에 포함하는 OFDM 심볼의 수와 동일할 수 있다. 따라서, PRU 내 OFDM 심볼의 수는 서브프레임의 타입에 따라 결정될 수 있다. 한편, PRU 내 부반송파의 수는 18일 수 있다. 이 경우, PRU는 6개의 OFDM 심볼×18개의 부반송파로 구성될 수 있다. PRU는 자원 할당 방식에 따라 분산 자원유닛 (Distributed Resource Unit; DRU) 또는 연속 자원유닛(Contiguous Resource Unit; CRU)으로 지칭될 수 있다.
상술한 구조는 예시에 불과하다. 따라서, 슈퍼프레임의 길이, 슈퍼프레임에 포함되는 프레임의 수, 프레임에 포함되는 서브프레임의 수, 서브프레임에 포함되는 OFDMA 심볼의 수, OFDMA 심볼의 파라미터 등은 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 프레임에 포함되는 서브프레임의 수는 채널 대역폭(channel bandwidth), CP(cyclic prepix)의 길이에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
도 5는 IEEE 802.16m 시스템에서 듀플레스(duplex) 모드에 따른 슈퍼프레임의 구조를 나타낸다. 본 실시예는 IEEE 802.16m 전용 모드(only mode)를 가정한다.
도 5를 참조하면, FDD 모드에서, 하향링크 전송 및 상향링크 전송은 주파수에 의해 구분되므로, 프레임은 하향링크 서브프레임(D) 또는 상향링크 서브프레임(U) 중 하나만을 포함한다. FDD 모드의 경우, 매 프레임의 끝에 휴지시간(idle time)이 존재할 수 있다. 반면, TDD 모드에서 하향링크 전송 및 상향링크 전송은 시간에 의해 구분되므로, 프레임 내의 서브프레임은 하향링크 서브프레임(D)과 상향링크 서브프레임(U)으로 구분된다. 하향링크에서 상향링크로 변경되는 동안에는 TTG(Transmit/receive Transition Gap)로 지칭되는 휴지시간이 존재하고, 상향링크에서 하향링크로 변경되는 동안에는 RTG(Receive/transmit Transition Gap)로 지칭되는 휴지 시간이 존재한다. IEEE 802.16m 시스템에서 하향링크 동기 채널은 주동기 채널 및 부동기 채널을 포함하고, 각각 PA-프리앰블(Primary Advanced Preamble)과 SA-프리앰블(Secondary Advanced Preamble)로 구성된다. PA-프리앰블은 시간/주파수 동기 및 부분 셀 식별자, 시스템 정보 등과 같은 정보를 획득하는데 사용된다. SA-프리앰블은 최종 물리 셀 식별자를 획득하는데 사용되며, RSSI(Received Signal Strength Indication) 측정 등의 용도로도 사용될 수 있다.
전송 시간 간격(Transmission Time Interval; TTI)은 물리계층에서 부호화된 패킷을 무선 인터페이스를 통해 전송하는 시간 간격을 의미한다. HARQ(Hybrid Automatic Repeat and reQuest)가 지원되는 경우, 부호화된 패킷은 HARQ 부패킷(subpacket) 형태로 전송된다. TTI는 하나 이상의 서브프레임으로 정의된다. 일반적으로, 기본 TTI는 하나의 서브프레임으로 설정된다. 따라서, 데이터 패킷은 하나의 서브프레임을 통해 전송되거나, 복수의 인접한 서브프레임을 통해 전송될 수 있다. 본 명세서에서 짧은 TTI(short TTI)는 하나의 서브프레임으로 정의되고, 긴 TTI(long TTI)는 둘 이상의 서브프레임으로 정의된다. 일 예로, FDD에서 긴 TTI는 상향링크 및 하향링크에서 각각 네 개의 서브프레임으로 설정될 수 있다. 또한, TDD에서 긴 TTI는 프레임 내에서 전체 하향링크 서브프레임 및 전체 상향링크 서브프레임으로 설정될 수 있다.
도 6은 IEEE 802.16m 시스템에서 서브프레임의 물리적 구조의 예를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 서브프레임은 적어도 하나의 주파수 구획(Frequency Partition; FP)으로 나뉠 수 있다. 도 6은 서브프레임이 2개의 주파수 구획으로 나뉘는 것을 예시하고 있으나, 주파수 구획의 수가 이에 제한되는 것은 아니다. 주파수 구획은 FFR(Fractional Frequency Reuse)과 같은 목적을 위하여 사용될 수 있다.
각 주파수 구획은 하나 이상의 PRU를 포함한다. 각 주파수 구획에는 분산적 자원 할당(distributed resource allocation) 및/또는 연속적 자원 할당(contiguous resource allocation)이 적용될 수 있다. 논리 자원유닛(Logical Resource Unit; LRU)은 분산적 자원할당 및 연속적 자원할당을 위한 기본 논리 단위이다. LDRU(Logical Distributed Resource Unit)는 주파수 대역 내에 분산된 복수의 부반송파(Sc)를 포함한다. LDRU의 크기는 PRU의 크기와 같다. LDRU는 분산 LRU(Distributed LRU; DLRU)로도 지칭된다. LCRU(Logical Contiguous Resource Unit)는 연속된 부반송파(Sc)를 포함한다. LCRU의 크기는 PRU의 크기와 같다. LCRU는 연속 LRU(Contiguous LRU; CLRU)로도 지칭된다.
도 7은 IEEE 8002.16m 시스템에서의 전송 체인(transmission chain)에 관한 블록도를 예시한다.
도 7을 참조하면, 매체 접속 제어(Medium Access Control; MAC) 블록(702)은 상위 계층 데이터로부터 MAC 데이터를 구성한다. MAC 데이터의 크기는 TTI(Transmission Time Interval) 단위로 스케줄링 된다. MAC 데이터는 전송블록(transport block)으로 지칭되기도 하며 이후의 과정에서 코드워드(codeword)에 대응한다. FEC(Forward Error Correction) 블록(704)은 MAC 데이터에 채널 코딩을 수행한다. 채널 코딩은 TC(Turbo Coding), CTC(Convolutional Turbo Coding), LDPC(Low Density Parity Check) 등을 이용하여 수행될 수 있지만, 본 발명이 이로 제한되지는 않는다. 부호화된 데이터는 코드워드 또는 부호화된 패킷 데이터로 지칭될 수 있다. Mod(Modulation) 블록(706)은 부호화된된 데이터를 변조한다. 데이터 변조는 n-PSK(Phase Shift Keying), n-QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 등의 변조 기법을 이용하여 수행될 수 있지만(n: 정수), 본 발명이 이로 제한되지는 아니다. LRU 할당 블록(708)은 변조된 심볼을 LRU 크기의 세그멘트로 나눈 뒤, 각각의 세그멘트를 LRU에 할당한다. 맵핑 블록(710)은 LRU를 데이터 버스트(data burst)에 맵핑한다. 데이터 버스트는 물리적 주파수 영역에서 PRU에 할당된다. 따라서, 맵핑 블록(710)은 LRU와 PRU 사이의 맵핑 관계에 따라 변조된 데이터를 부반송파에 맵핑하는 기능을 수행한다. IFFT/CP 블록(710)은 주파수 영역 신호를 역푸리에 변환하여 시간 영역 신호로 변환하고, 시간 영역 신호에 순환전치를 부가하여 OFDMA 심볼을 생성한다.
도 8은 자원유닛을 맵핑하는 과정을 예시한다.
도 8을 참조하면, 물리 주파수 자원에 대해 외부 퍼뮤테이션(Outer Permutation)이 수행될 수 있다. 외부 퍼뮤테이션은 적어도 하나 이상의 PRU 단위로 적용된다. 외부 퍼뮤테이션은 N1 또는 N2개의 PRU 단위로 수행될 수 있으며(N1>N2), N1과 N2는 대역폭에 따라 변화할 수 있다. 다만, 효율적인 외부 퍼뮤테이션을 위하여 N1이 N2의 정수 배가 되어야 할 필요가 있다. 외부 퍼뮤테이션은 서브밴드 분할, 미니밴드 퍼뮤테이션과 같이 PRU를 서브밴드(SubBand; SB) PRU(이하, PRUSB)와 미니밴드(MiniBand; MB) PRU(이하, PRUMB)로 구분하고, 미니밴드 PRU에 대해 PRU 단위의 퍼뮤테이션을 수행하는 과정을 의미할 수 있다. PRUSB는 서브밴드로 할당될 PRU이며, PRUMB는 미니밴드로 할당될 PRU이다. 상기 과정에서, N1은 서브밴드에 포함된 PRU의 개수를 나타내고, N2는 미니밴드에 포함된 PRU의 개수를 나타낸다.
다음으로, 재배열된 PRU를 주파수 구획들로 분산시킨다. 각각의 주파수 구획은 LCRU(Logical CRU) 및 LDRU(Logical DRU)로 나누어진다. 섹터 특정 퍼뮤테이션(Sector Specific Permutation)이 지원될 수 있고, 자원의 직접적인 맵핑이 연속적 자원에 대하여 지원될 수 있다. 분산/연속 자원의 크기는 섹터 당 유연하게 설정될 수 있다.
다음으로, 연속적 그룹 및 분산적 그룹들은 LRU로 맵핑된다. 분산적 자원할당에 대하여 정의된 내부 퍼뮤테이션(Inner Permutation)은 전체 분산 자원 내에 부반송파를 퍼지게 한다. 연속적 자원할당에 대한 내부 퍼뮤테이션은 없다. PRU는 각 주파수 구획 내에서 연속 자원유닛으로 직접 맵핑된다.
한편, 부분적 주파수 재사용(Fractional Frequency Reuse; FFR) 기법이 사용될 수 있다. FFR 기법은 전체 주파수 대역을 복수의 주파수 구획(Frequency Partition; FP)으로 분할하고, 각각의 셀에게 주파수 구획을 할당하는 기법이다. FFR 기법을 통해 인접한 셀 간에는 서로 다른 주파수 구획이 할당될 수 있고, 멀리 떨어진 셀 간에는 동일한 주파수 구획이 할당될 수 있다. 따라서, 셀 간 간섭이 줄어들 수 있고, 셀 가장자리 단말의 성능을 높일 수 있다.
도 9는 부채널화(subchannelization) 과정을 예시한다. 부채널화를 위하여 고려해야 할 사항들이 있다. 예를 들어, DRU 및 CRU의 성능, 자원 할당을 위한 시그널링 오버헤드, CQI(Channel Quality Indicator) 피드백 오버헤드, 분산적 자원 및 연속적 자원 간의 비율의 유연성, 대역폭(BW)에 따른 스케일링(scaling)의 용이성, 자원할당 순서 설계의 용이성, FFR 설정의 용이성 등이 부채널화를 위하여 고려해야 할 사항이다. 설명의 편의를 위하여, 전체 주파수 대역이 10MHz이고, 전체 PRU 개수는 48개이며, N1=4이고, N1의 그래뉼래러티를 가지는 서브밴드의 개수(NN1)는 6이며, N2=1이고, N2의 그래뉼래러티를 가지는 미니밴드의 개수(NN2)는 24인 경우를 예시한다.
도 9를 참조하면, 물리 영역에서의 PRU는 N1 그래뉼랠러티의 외부 퍼뮤테이션을 통하여 논리 영역인 서브밴드 PRU 또는 미니밴드 PRU들로 구분되고, 미니밴드 PRU에 대해 N2 그래뉼랠러티로 퍼뮤테이션이 수행된다(S900).
서브밴드 PRU 또는 미니밴드 PRU는 각 주파수 구획으로 분산되고, 각 주파수 구획 내에서 연속 자원(L)과 분산 자원(D)을 구분하는 퍼뮤테이션이 수행된다(S910). 서브밴드 PRU 또는 미니밴드 PRU를 각 주파수 구획으로 분산하는 과정은 단계 S900의 외부 퍼뮤테이션 과정에 포함되어 수행되거나, 독립하여 수행될 수 있다. 독립하여 수행되는 경우, SFH를 통하여 브로드캐스트 되는 주파수 구획 정보에 기초하여 수행되거나 별도의 분산 규칙에 기초하여 수행될 수 있다. 분산 자원에 대해 다이버시티 이득을 얻기 위해 추가적으로 내부 퍼뮤테이션(inner permutation)이 수행된다(S920).
도 10a-10c는 블록 인터리빙(block interleaving)을 이용하여 퍼뮤테이션을 수행하는 일 예를 나타낸다. 블록 인터리빙은 행-방향 쓰기(row-wise index writing), 행-내 퍼뮤테이션(intra-row permutation), 열-내 퍼뮤테이션(intra-column permutation) 및 열-방향 읽기(column-wise index reading)를 포함할 수 있다. 각 단계의 순서는 예시로서 자유롭게 변경될 수 있다. 이하, 도면을 참조하여, 자원 인덱스(0~40)를 블록 인터리빙 하는 경우를 예시한다. 각 자원 인덱스는 인터리빙 되는 기본 자원을 지시하고, 각각의 기본 자원은 주파수 영역 내에서 서로 이웃하고 있을 수 있다.
도 10a는 인터리빙 행렬에 자원 인덱스(0~40)를 행-방향으로 기록한 결과를 나타낸다. 본 실시예는 8×5 인터리빙 행렬을 예시했지만, 본 발명이 이로 제한되는 것은 아니다. 행-방향 쓰기 후, 인터리빙 행렬에 행-내 퍼뮤테이션이 적용될 수 있다. 행-내 퍼뮤테이션은 송수신단 사이에 공유된 퍼뮤테이션 패턴을 이용하여 수행될 수 있다. 도 10b(a)는 행렬 형태로 나타낸 행-내 퍼뮤테이션 패턴의 예를 나타낸다. 다른 예로, 행-내 퍼뮤테이션은 길이 5의 기본 퍼뮤테이션 시퀀스를 이용하여 수행될 수도 있다. 본 실시예에서 기본 퍼뮤테이션 시퀀스는 [0,3,1,4,2]로 예시된다. 도 10b(a)는 행-내 퍼뮤테이션이 수행된 결과를 나타낸다. 행-내 퍼뮤테이션에 의해, 자원 인덱스가 행 내에서 뒤섞인 것을 알 수 있다.
행-내 퍼뮤테이션 후, 인터리빙 행렬에 열-내 퍼뮤테이션이 적용될 수 있다. 열-내 퍼뮤테이션은 송수신단 사이에 공유된 퍼뮤테이션 패턴을 이용하여 수행될 수 있다. 도 10c(a)는 행렬 형태로 나타낸 열-내 퍼뮤테이션 패턴의 예를 나타낸다. 다른 예로, 열-내 퍼뮤테이션은 길이 8의 퍼뮤테이션 시퀀스를 이용하여 수행될 수도 있다. 본 실시예에서 기본 퍼뮤테이션 시퀀스는 [0,5,2,7,4,1,6,3]로 예시된다. 도 10c(a)는 열-내 퍼뮤테이션이 수행된 결과를 나타낸다. 열-내 퍼뮤테이션에 의해, 자원 인덱스가 열 내에서 뒤섞인 것을 알 수 있다. 열-내 퍼뮤테이션 후, 인터리빙 행렬에 기록된 자원 인덱스는 열-방향으로 읽혀진다. 결과적으로, 원래의 자원 인덱스 [0,1,2,3,4,5,…,40]는 [0,25,11,36,22,8,…,38]로 순서가 뒤섞이게 된다.
블록 인터리빙을 통해 분산 자원 영역 내에서 자원들은 효과적으로 뒤섞이면서 분산될 수 있다. 따라서, 블록 인터리빙이 적용되는 소정의 자원을 이용하여 신호를 전송하는 경우에 주파수 다이버시티 이득을 충분히 얻을 수 있다. 그러나, 종래에는 블록 인터리빙을 위한 퍼뮤테이션 패턴이 시간과 무관하였으므로 블록 인터리빙의 출력 패턴은 항상 동일하였다. 따라서, 종래의 블록 인터리빙에 따를 경우, 주파수 자원은 해당 영역 내에서 효과적으로 분산되지만 상대적으로 동일한 주파수 자원이 시간 영역에서 계속 인접하게 된다. 시간 영역에서 자원의 규칙적인 배열은 간섭 랜덤화(interference randomization) 효과 등을 감소시켜 시스템 성능을 떨어뜨리게 된다.
실시예: 시간 파라미터에 기초한 자원 퍼뮤테이션
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 시간을 고려하여 퍼뮤테이션을 수행하고, 분산된 자원을 이용하여 데이터를 전송하는 흐름도를 나타낸다.
도 11을 참조하면, 무선 자원은 시간 단위 별로 복수의 퍼뮤테이션 유닛으로 그룹화될 수 있다(S1110). 상기 무선 자원은 시스템 대역 내의 적어도 일부 대역을 포함할 수 있다. 퍼뮤테이션 유닛은 인터리빙을 위한 기본 단위로서 주파수 영역에서 부반송파 또는 부반송파의 배수를 포함할 수 있다. 퍼뮤테이션을 위한 시간 단위는 서브프레임 또는 서브프레임의 배수를 포함할 수 있다. 복수의 퍼뮤테이션 유닛은 각각의 시간 단위 내에서 인덱스가 새로 부여된다(S1120). 번호가 새로 매겨진 복수의 퍼뮤테이션 유닛은 퍼뮤테이션 패턴에 따라 인터리빙 된다. 이 경우, 도 10에 예시한 블록 인터링빙 방법이 사용될 수 있다. 또한, 인터리빙을 위한 퍼뮤테이션 시퀀스가 사용될 수 있다. 다만, 인터리빙을 위한 퍼뮤테이션 패턴은 시간 단위에 따라 달라지게 된다(S1130). 일 예로, 시간 파라미터에 기초한 퍼뮤테이션은 시변(time variant) 행-내 퍼뮤테이션과 시변 열-내 퍼뮤테이션 중에서 적어도 하나를 이용하여 수행될 수 있다. 따라서, 복수의 주파수 자원과 복수의 시간 자원을 이용하여 데이터를 전송하는 경우, 송신단은 데이터 전송을 위한 자원을 시간에 따라 변화된 형태로 주파수 영역 내에서 뒤섞으면서 분산시키는게 가능하다. 그 후, 송신단은 인터리빙된 자원을 이용하여 데이터를 수신단으로 전송할 수 있다(S1140).
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 시간을 고려하여 퍼뮤테이션을 수행한 예를 나타낸다. 도 12를 참조하면, 시간(t)에 따라 블록 인터리빙 패턴이 달라진 것을 확인할 수 있다. 본 실시예는 열-내 퍼뮤테이션을 수행하는 과정에서 시간(t)에 따라 아래 방향으로 3칸씩 쉬프트 되는 경우를 예시한다(빗금 부분 참조). 다른 예로, 시간(t)는 행-내 퍼뮤테이션에 영향을 주거나, 열-내 및 행-내 퍼뮤테이션 모두에 영향을 줄 수도 있다. 또한, 시간(t)는 쉬프트, 마스킹 등과 같은 다양한 방식으로 퍼뮤테이션 패턴에 영향을 줄 수 있다.
이하, 상향링크 DRU에 적용되는 내부 퍼뮤테이션을 이용하여 본 발명의 일 실시예를 적용하는 방법에 대해 구체적으로 예시하도록 한다.
도 13은 상향링크 타일(tile)의 구조를 예시한다. 도 13을 참조하면, 상향링크 타일은 6개의 연속된 부반송파×6개의 연속된 OFDMA 심볼을 포함한다. 따라서, 3개의 타일은 1개의 자원유닛을 구성한다. 타일을 구성하는 OFDMA 심볼의 개수는 서브프레임에 포함된 OFDMA 심볼의 개수와 동일하다. 따라서, 타일에 포함된 OFDMA 심볼의 개수는 서브프레임 타입에 따라 달라질 수 있다. 타일은 퍼뮤테이션을 수행하는 기본 단위로 사용되고, 파일럿 부반송파와 데이터 부반송파를 모두 포함한다. 하향링크 내부 퍼뮤테이션은 데이터 부반송파만이 인터리빙되지만, 상향링크 내부 퍼뮤테이션은 파일럿 부반송파를 포함하는 타일을 기준으로 인터리빙이 수행된다는 점에 유념한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 시간을 고려하여 내부 퍼뮤테이션을 수행하고, 분산된 자원을 이용하여 데이터를 전송하는 흐름도를 나타낸다.
도 14를 참조하면, 서브프레임 별로 분산 자원을 상향링크 타일로 나누고, 전체 타일에 대해 새롭게 인덱스를 부여할 수 있다(S1410). 상기 분산 자원은 하나 이상의 PRU(즉, DRU)를 포함할 수 있다. 번호가 새로 매겨진 타일은 퍼뮤테이션 패턴에 따라 인터리빙 된다. 이 경우, 도 10에 예시한 블록 인터링빙 방법이 사용될 수 있다. 또한, 인터리빙을 위한 퍼뮤테이션 시퀀스가 사용될 수 있다. 다만, 퍼뮤테이션 패턴은 서브프레임에 따라 달라지게 된다(S1420). 일 예로, 시간 파라미터에 기초한 퍼뮤테이션은 시변 행-내 퍼뮤테이션과 시변 열-내 퍼뮤테이션 중에서 적어도 하나를 이용하여 수행될 수 있다. 따라서, 복수의 연속된 서브프레임에서 하나 이상의 PRU를 이용하여 데이터를 전송하는 경우, 송신단은 데이터 전송을 위한 타일을 시간에 따라 변화된 형태로 주파수 영역 내에서 뒤섞으면서 분산시키는게 가능하다. 그 후, 송신단은 인터리빙된 타일을 이용하여 상향링크 부채널을 구성할 수 있다(S1420). 상향링크 부채널은 복수의 서브프레임 내에서 시간적으로 연속된 LRU에 대응한다. 그 후, 송신단은 부채널을 통해 데이터를 수신단으로 전송할 수 있다(S1440).
구현예 1: 긴 TTI 를 이용하는 경우 상향링크 타일의 퍼뮤테이션
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따라 DRU의 개수(NDRU)가 5인 경우에 내부 퍼뮤테이션을 수행하는 예를 나타낸다. TTI에 포함된 서브프레임(SF)의 개수는 3개라고 가정한다(NSF , TTI=3).
도 15를 참조하면, 분산 자원은 서브프레임 별로 복수의 DRU를 포함하고, 각각의 DRU는 복수의 타일을 포함할 수 있다. 본 실시예는 각각의 DRU가 3개의 타일을 포함한 경우를 예시한다. 따라서, 분산 자원은 서브프레임 별로 15개의 타일을 포함한다. 내부 퍼뮤테이션은 하나 이상의 DRU에 대해 함께 수행되며, 타일 단위로 수행될 수 있다. 이를 위해, 분산 자원 내의 모든 타일에 대해 새롭게 인덱스를 부여할 수 있다. 본 실시예에서 타일은 순차적으로 0~15으로 넘버링 된다.
내부 퍼뮤테이션은 도 10에서 예시한 블록 인터리빙 방식을 이용하여 수행될 수 있다. 이 경우, 인터리빙 행렬은 Ntile , PRU×NDRU 행렬일 수 있다. 여기에서, Ntile , PRU는 자원유닛 내의 타일 개수를 나타내고, NDRU는 분산 자원유닛의 개수를 나타낸다. 인터리빙 행렬에서 행 인덱스(m)는 0~Ntile , PRU-1의 값을 갖고, 열 인덱스(n)는 0~NDRU-1의 값을 갖는다. 또한, 내부 퍼뮤테이션은 퍼뮤테이션 시퀀스를 이용하여 수행될 수도 있다. 퍼뮤테이션 시퀀스는 행-내 퍼뮤테이션 및/또는 열-내 퍼뮤테이션을 이용하여 생성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 각각의 퍼뮤테이션에 적용되는 퍼뮤테이션 패턴은 서브프레임 인덱스에 따라 기본 퍼뮤테이션 패턴으로부터 일정한 방식으로 변경될 수 있다. 편의상, 기본 퍼뮤테이션 패턴을 0번째 서브프레임에 적용된 퍼뮤테이션 패턴이라고 가정한다. 구체적으로, [0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15]의 시퀀스에 대해 퍼뮤테이션을 수행할 경우, 첫 번째 서브프레임에 적용되는 퍼뮤테이션 패턴은 [0,11,8,6,3,14,12,9,1,4,10,7,5,2,13]이지만, 두 번째 서브프레임에 적용되는 퍼뮤테이션 패턴은 [3,14,6,9,1,12,10,7,4,2,13,5,8,0,11]와 같이 변경되는 것을 알 수 있다.
퍼뮤테이션이 완료된 후, 논리적으로 주파수 영역에서 연속된 3개의 타일 및 논리적으로 시간 영역에서 연속된 복수개의 서브프레임은 상향링크 부채널을 구성한다. 본 실시예의 경우, 부채널은 논리적으로 주파수 영역에서 연속된 3개의 타일 및 논리적으로 시간 영역에서 연속된 3개의 서브프레임을 포함한다. 도면으로부터 알 수 있듯이, 부채널 내에서 인접한 타일들은 주파수 영역 및 시간 영역에서 서로 다른 맵핑 패턴을 갖게 된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 퍼뮤테이션 방법은 복수의 서브프레임을 통해 데이터를 전송하는 경우에 상향링크 자원을 효과적으로 분산시켜 다이버시티 이득을 최대로 함을 알 수 있다.
상술한 내부 퍼뮤테이션은 시변 행-내 퍼뮤테이션 및 열-내 퍼뮤테이션 단계 및 열-방향 읽기 단계를 포함하는 블록 인터리빙 방식에 의해 수행될 수 있다. 또한, 상술한 내부 퍼뮤테이션은 시변 행-내 퍼뮤테이션 및 열-내 퍼뮤테이션 중에서 적어도 하나를 포함하는 블록 인터리빙을 이용하여 수행될 수 있다. 그러나, 이는 예시로서, 시변 퍼뮤테이션을 구현하는 것은 특정 예로 한정되지 않는다. 이하, 시변 퍼뮤테이션을 수행하는 다양한 변형 예에 대하여 구체적으로 예시한다.
구현예 2-1: 시퀀스를 이용한 분산 자원의 퍼뮤테이션
분산 자원을 위한 퍼뮤테이션은 블록 인터리빙을 사용하지 않고 후술하는 규칙에 의해 수행될 수 있다. t-번째 서브프레임에서 s-번째 LRU 내의 m-번째 타일에 대해, 퍼뮤테이션 인덱스 R[n,m,t](즉, 물리 타일의 인덱스)은 수학식 1과 같이 정의될 수 있다.
R[n,m,t]=s×NDRU+P[(n+s) mod NDRU], where s=(f1×m+f2×n+t) mod Ntile , PRU
상기 식에서, NDRU는 분산 자원유닛의 개수를 나타내고, mod는 모듈로(modulo) 연산을 나타낸다. 즉, A mod B는 A를 B로 나눈 나머지를 나타낸다. 또한, P[·]는 행-내 퍼뮤테이션을 위한 길이 NDRU의 기본 시퀀스를 나타낸다. P[·]의 각 엘리먼트는 0 내지 NDRU-1의 값을 가질 수 있다. 또한, Ntile , PRU는 하나의 자원유닛에 포함된 타일의 개수를 나타낸다.
상기 식에서, f1은 Ntile , PRU와 서로 소(prime)인 양의 정수이다. 열-내 퍼뮤테이션을 수행하지 않는 경우, f1은 1로 세팅될 수 있다. 또한, f2는 양의 정수이다. f2가 NDRU와 서로 소인 경우, 각각의 열은 서로 다른 열-내 퍼뮤테이션 패턴을 갖는다. 동일한 열-내 퍼뮤테이션 패턴을 사용하기 위해, f2는 0으로 세팅될 수 있다. 또한, 시간 파라미터(t)를 사용하지 않는 경우, 퍼뮤테이션 시퀀스는 시-불변 특성을 갖게 된다. 상기 식은 수학식 2와 같이 기재될 수 있다.
R[n,m,t] = s×NDRU + Ps[n], where s = (f1×m + f2×n + t) mod 3
상기 식에서, Ps[·]는 기본 퍼뮤테이션 시퀀스 P[·]를 왼쪽으로 s번 순환 회전(cyclically rotating) 시킴으로써 얻어질 수 있다.
한편, 기본 퍼뮤테이션 시퀀스 P[·]는 랜덤 시퀀스 생성 알고리즘에 의해 생성될 수 있다. 이로 제한되는 것은 아니지만, 길이 L의 기본 퍼뮤테이션 시퀀스 P[·]는 하기 수학식에 정의된 조건을 만족하도록 생성될 수 있다.
(P[i+1] - P[i]) mod L = D 또는 D+1
상기 조건을 만족하는 랜덤 시퀀스는 AEPS(Almost Equidistance Permutation Sequence)로 지칭되며, 퍼뮤테이션 시퀀스 P[i]는 거의 동등한 간격(D)를 갖도록 분산된다. 또한, 오프셋(O)이 정의될 경우, 퍼뮤테이션 시퀀스는 (0 mod L)의 값으로부터 시작하게 된다. 구체적으로, 상기 조건을 만족하는 기본 퍼뮤테이션 시퀀스 P[·]는 하기 수학식 4와 같이 정의될 수 있다.
P[i] = {D×i + O + floor(i/W)} mod L, where i = 0, 1, … , L-1
여기에서, D는 L 보다 작은 양의 정수를 나타내고, O는 퍼뮤테이션 시퀀스에 대한 오프셋 값을 나타내며, W는 윈도우 사이즈로서 W=L/GCD(L,D)로 정의될 수 있다. 여기에서, GCD(L,D)는 L과 D의 최대 공약수를 나타낸다.
일 예로, AEPS 시퀀스의 예는 다음과 같을 수 있다.
- L=14, D=6 및 O=0; P={0,6,12,4,10,2,8,1,7,13,5,11,3,9}
- L=16, D=4 및 O=3; P={3,7,11,15,4,8,12,0,5,9,13,1,6,10,14,2}
- L=18, D=7 및 O=6; P={6,13,2,9,16,5,12,1,8,15,4,11,0,7,14,3,10,17}
A. 시변 행-내 퍼뮤테이션( time variant intra - row permutation )과 시변 열-내 퍼뮤테이션( intra-column permutation )을 이용한 퍼뮤테이션 시퀀스 생성
수학식 2에 따라 생성된 퍼뮤테이션 패턴에 시변 행-내 퍼뮤테이션이 또한 적용될 수 있다. 이 경우, 시간 파라미터(t)는 행-내 퍼뮤테이션의 쉬프트 값 또는 마스킹 값으로 사용될 수 있다.
- 시간 파라미터를 쉬프트 값으로 사용한 행-내 퍼뮤테이션
R[n, m, t] = s×NDRU + P(s+t)[n]
여기에서, s = (f1×m + f2×n + t) mod 3
- 시간 파라미터를 마스킹 값으로 사용한 행-내 퍼뮤테이션
R[n, m, t] = s×NDRU + (Ps[n]+t) mod NDRU
여기에서, s= (f1×m + f2×n +t) mod 3
Ps[·]는 기본 퍼뮤테이션 시퀀스 P[·]를 왼쪽으로 s번 순환 회전시킴으로써 얻어진다. 또한, 시간 파라미터를 입력 인덱스로 사용하는 퍼뮤테이션 시퀀스 Ptime[]를 이용하여, 상기 수학식들에서 t 대신 Ptime[t]가 시간 쉬프트 값 또는 마스킹 값으로 사용될 수 있다.
B. 셀-특정- 시변 ( cell - specific - time variant ) 행-내 퍼뮤테이션과 셀-특정-시변 열-내 퍼뮤테이션을 이용한 퍼뮤테이션 시퀀스 생성
수학식 2에 따라 생성된 퍼뮤테이션 패턴에 시변 행-내 퍼뮤테이션이 또한 적용될 수 있다. 이 경우, 시간 파라미터(t)는 셀-특정 계수인 Coeff(Cell_ID)와 함께 행-내 퍼뮤테이션의 쉬프트 값 또는 마스킹 값으로 사용될 수 있다. 여기에서, Coeff(·)는 셀 식별자(Cell Identity; Cell_ID)를 인자로 하는 함수를 나타낸다.
- 시간 파라미터를 쉬프트 값으로 사용한 행-내 퍼뮤테이션
R[n, m, t, Cell_ID] = s×NDRU + P(s+ Coeff ( Cell _ ID )×t)[n]
여기에서, s= (f1×m + f2×n + Coeff(Cell_ID)×t) mod 3
- 시간 파라미터를 마스킹 값으로 사용한 행-내 퍼뮤테이션
R[n, m, t, Cell_ID] = s×NDRU + (Ps[n]+ Coeff(Cell_ID)×t) mod NDRU
여기에서, s= (f1×m + f2×n + Coeff(Cell_ID)×t) mod 3
C. 시변 행-내 퍼뮤테이션과 시-불변( time invariant ) 열-내 퍼뮤테이션을 이용한 퍼뮤테이션 시퀀스 생성
시-불변 열-내 퍼뮤테이션의 경우, 시간 파라미터(t)는 s 값을 계산하는 데 사용되지 않는다. 이 경우, 시간 파라미터(t)는 행-내 퍼뮤테이션에만 사용된다.
- 시간 파라미터를 쉬프트 값으로 사용한 행-내 퍼뮤테이션
R[n, m, t] = s×NDRU + P(s+t)[n]
여기에서, s= (f1×m + f2×n) mod 3
- 시간 파라미터를 마스킹 값으로 사용한 행-내 퍼뮤테이션
R[n, m, t] = s×NDRU + (Ps[n]+t) mod NDRU
여기에서, s= (f1×m + f2×n) mod 3
D. 셀-특정- 시변 행-내 퍼뮤테이션과 시-불변 열-내 퍼뮤테이션을 이용한 퍼뮤테이션 시퀀스 생성
시-불변 열-내 퍼뮤테이션의 경우, 시간 파라미터(t)는 s 값을 계산하는 데 사용되지 않는다. 이 경우, 시간 파라미터(t)는 셀-특정 계수인 Coeff(Cell_ID)와 함께 행-내 퍼뮤테이션에만 사용된다.
- 시간 파라미터를 쉬프트 값으로 사용한 행-내 퍼뮤테이션
R[n, m, t, Cell_ID] = s×NDRU + P(s+ Coeff ( Cell _ ID )×t)[n]
여기에서, s= (f1×m + f2×n) mod 3
- 시간 파라미터를 마스킹 값으로 사용한 행-내 퍼뮤테이션
R[n, m, t, Cell_ID] = s×NDRU + (Ps[n]+Coeff(Cell_ID)×t) mod NDRU
여기에서, s= (f1×m + f2×n) mod 3
E. 셀-특정- 쉬프트 /- 마스킹 및 시변인 행-내 퍼뮤테이션과 시-불변 열-내 퍼뮤테이션을 이용한 퍼뮤테이션 시퀀스 생성
행-내 퍼뮤테이션을 위한 기본 시퀀스 P[·]가 셀-공통(cell common) 퍼뮤테이션 패턴인 경우, 행-내 퍼뮤테이션에 셀 식별자에 기초한 하나 이상의 쉬프트 또는 마스킹 값을 적용하는 것을 고려할 수 있다.
- 시간 및 셀 특정 파라미터를 쉬프트 값으로 사용한 행-내 퍼뮤테이션
R[n, m, t, Cell_ID] = s×NDRU + P(s+t+ SM ( Cell _ ID ))[n]
여기에서, s= (f1×m + f2×n) mod 3
- 시간 및 셀 특정 파라미터를 마스킹 값으로 사용한 행-내 퍼뮤테이션
R[n, m, t, Cell_ID] = s×NDRU + (Ps[n]+t+ SM(Cell_ID)) mod NDRU
여기에서, s= (f1×m + f2×n) mod 3
상기 식에서, SM(Cell_ID)는 셀-특정 쉬프트 또는 마스킹 값을 나타낸다.
F. 셀-특정- 쉬프트 /- 마스킹 및 셀-특정- 시변인 행-내 퍼뮤테이션과 시-불변 열-내 퍼뮤테이션을 이용한 퍼뮤테이션 시퀀스 생성
행-내 퍼뮤테이션을 위한 기본 시퀀스 P[·]가 셀-공통(cell common) 퍼뮤테이션 패턴인 경우, 행-내 퍼뮤테이션에 셀 식별자에 기초한 하나 이상의 쉬프트 또는 마스킹 값을 적용하는 것을 고려할 수 있다. 이 경우, 행-내 퍼뮤테이션에 셀-특정 쉬프트/마스킹 값과 셀-특정 시간 파라미터가 함께 사용될 수 있다..
- 시간 및 셀 특정 파라미터를 쉬프트 값으로 사용한 행-내 퍼뮤테이션
R[n, m, t, Cell_ID] = s×NDRU + P(s+ Coeff ( Cell _ ID )×t + SM ( Cell _ ID ))[n]
여기에서, s= (f1×m + f2×n) mod 3
- 시간 및 셀 특정 파라미터를 마스킹 값으로 사용한 행-내 퍼뮤테이션
R[n,m,t,Cell_ID]=s×NDRU+(Ps[n]+ Coeff(Cell_ID)×t+SM(Cell_ID)) mod NDRU
여기에서, s= (f1×m + f2×n) mod 3
구현예 2-2: 시퀀스를 이용한 분산 자원의 퍼뮤테이션
본 구현예에 사용된 기호는 다르게 정의되지 않는 한, 앞에서 기재한 것과 동일하게 사용된다. 다만, 일부 기호는 편의상 앞에서 기재한 것과 다른 의미를 가지도록 정의되었다는 점에 유의한다.
상향링크 주파수 구획에서 각각의 DRU는 3개의 타일로 분할되고, 각각의 타일은 6개의 부반송파×Nsym개의 심볼을 포함한다. 여기에서, Nsym은 서브프레임에 포함된 심볼의 개수를 나타낸다. 이 후, 할당 자원들에 대해 다이버시티 이득을 얻기 위해, 주파수 구획 내의 타일들은 집합적으로 타일-퍼뮤테이션 된다. 일 예로, DRU 내의 물리 타일을 부채널의 논리 타일로 할당하는 내부 퍼뮤테이션은 하기 식을 이용하여 수행될 수 있다.
Tile (s,n,t) = L DRU , FPi ×f(n,s) + g( PermSeq (),s,n,t), 또는
Tile (s,n,t) = { L DRU , FPi ×f(n,s) + g( PermSeq (),s,n,t) + UL _ PermBase } mod {3×L DRU,FPi }여기에서, Tiles (s,n,t)는 t-번째 서브프레임의 s-번째 분산 LRU(Distributed LRU; DLRU)에 있는 n-번째 타일에 대한 물리 타일 인덱스를 나타낸다. DLRU 내의 논리 타일 인덱스(n)는 0~2의 값을 갖는다. L DRU , FPi 는 i-번째 주파 수 구획(frequency partition)에 포함된 DRU의 개수를 나타낸다. f(n,s)는 [0,2]의 값을 갖는 함수이다. g( PermSeq (),s,n,t)는 길이 L DRU,FPi -1의 퍼뮤테이션 시퀀스를 나타낸다. 일 예로, g( PermSeq (),s,n,t)는 [0, L DRU , FPi -1]의 값을 갖는 퍼뮤테이션 시퀀스일 수 있다. 즉, g( PermSeq (),s,n,t)의 각 엘리멘트는 [0, L DRU , FPi -1] 중 어느 하나의 값을 가질 수 있다. PermSeq ()는 길이 L DRU , FPi 의 기본 퍼뮤테이션 시퀀스를 나타낸다. 일 예로, PermSeq ()의 [0, L DRU , FPi -1]의 값을 갖는 퍼뮤테이션 시퀀스일 수 있다. 즉, PermSeq ()의 각 엘리멘트는 [0, L DRU , FPi -1] 중 어느 하나의 값을 가질 수 있다. PermSeq ()는 공지의 랜덤 시퀀스 생성 방법을 이용하여 얻어질 수 있다. 일 예로, PermSeq ()는 AEPS 시퀀스 생성 방법을 이용하여 얻어질 수 있다. UL _ PermBase는 0 이상의 정수를 나타내고, Cell_ID 또는 Cell_ID와 연관된 값으로 대체될 수 있다.
f(n,s) 는 하기 식과 같이 정의될 수 있다.
f(n,s) = ( f 1 ×n + f 2 ×s) mod 3
f(n,s) = (5n+7s) mod 3,
f(n,s) = (n+13s) mod 3,
f(n,s) = (n+17s) mod 3, 또는
f(n,s) = n
여기에서, f1은 3과 소인 양의 정수를 나타내고, f2는 0 또는 3과 소인 양의 정수를 나타내며, n, s 및 mod는 앞에서 정의한 바와 같다.
g( PermSeq (),s,n,t) 는 하기 식과 같이 정의될 수 있다.
g( PermSeq (),s,n,t)=PermSeq({f(n,s)+s+t} mod { L DRU , FPi }, 또는
g( PermSeq (),s,n,t)={ PermSeq ({f(n,s)+s+t} mod { L DRU , FPi })+ UL _ PermBase } mod{ L DRU , FPi }
여기에서, f(n,s), PermSeq (), n, s, t, L DRU , FPi 및 mod 는 앞에서 정의한 바와 같다.
PermSeq () 는 하기 식과 같이 정의될 수 있다.
Figure 112009057553749-pat00003
여기에서, D SP 는 시퀀스 내에서 논리적으로 인접한 타일 사이의 거리를 결정하며, O SP 는 시퀀스 내에서 타일의 시작 위치(즉, 오프셋)를 결정한다.
Figure 112009057553749-pat00004
는 내림 함수(floor)를 나타낸다. D SP 및 O SP 는 Cell_ID와 L DRU , FPi 의 함수로 정의될 수 있다. 일 예로, D SP 및 O SP 는 하기 수학식과 같이 정의될 수 있다.
Figure 112009057553749-pat00005
Figure 112009057553749-pat00006
D SP = f(SEED) 및 O SP = g(SEED)
여기에서, SEED는 셀 식별자를 인자로 하는 함수를 이용하여 얻을 수 있다 (SEED=p(Cell_ID)). 일 예로, SEED={Cell_ID×소수}mod{2 SEED 비트의 개수}일 수 있다.
여기에서, f(SEED) 및 g(SEED)는 각각 SEED 값을 인자로 하는 함수를 나타낸다. 일 예로, f(SEED)=floor(SEED/25)+1이고 g(SEED)={SEED}mod{25}일 수 있다. floor( )는 내림 함수를 나타낸다.
여기에서, D SP 및 O SP 는 서로 교환될 수 있다. D SP 및 O SP 에서 L DRU , FPi -1은 L DRU , FPi 로 대체될 수 있다. D SP 및 O SP 에서 식 맨 끝의 +1은 생략될 수 있다.
도 16은 본 발명의 구체예 2-2에 따른 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 도면에서 가로축은 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio; SNR)를 나타내고, 세로축은 패킷 오율(Packet Error Rate; PER)을 나타낸다.
시뮬레이션 수행 조건은 다음과 같다.
- 상향링크 전송, TDD 모드 - DL:UL = 6:2
- 짧은(short) TTI = 1 서브프레임, 긴(long) TTI = 2 서브프레임
- 10 MHz, 1024 FFT, 2.4 GHz
- 싱글 LRU (협대역 상향링크 할당)
- 기지국의 안테나 개수 = 2, 단말의 안테나 개수 = 1
- 다중안테나(Multiple Output Multiple Input; MIMO) 전송 모드 = 1 (SM, Mt = 1)
- 타일-기반 DRU (서브밴드 할당 개수 = 0, DRU 개수 = 48)
- ITU mPed-B channel model (3kmph)
- MMSE(Minimum Mean Square Error) 수신기
도 16을 참조하면, 짧은 TTI를 사용한 경우에 PER 4%를 얻기 위한 SNR은 약 8.7dB인 것을 알 수 있다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따라 서브프레임 단위로 시변 퍼뮤테이션을 수행한 경우에 긴 TTI에서 PER 4%를 얻기 위한 SNR은 약 8dB인 것을 알 수 있다. 즉, 시변 퍼뮤테이션을 적용함으로써, 상향링크 타일을 시간에 따라 변화된 형태로 주파수 영역 내에서 랜덤하게 분산시킴으로써 더 많은 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.
구현예 2-3: 시퀀스를 이용한 분산 자원의 퍼뮤테이션
한편, 긴 TTI를 사용하면서 협대역 상향링크 할당(예, 1 LRU)을 하는 경우, 통상의 랜덤 시퀀스 생성 방법으로는 주파수 다이버시티 손실을 경험할 수 있다.
도 17은 랜덤 시퀀스 생성 함수의 출력 결과를 예시한다. 도 17을 참조하면, 복수의 셀-특정 시퀀스를 생성할 경우, 시퀀스 중 일부는 셀 간에 동일하거나 순차적으로 배열될 수 있다. 이 경우, 주파수 다이버시티 이득이 손실될 수 있다.
도 18은 상향링크 자원을 할당하는 경우에 발생될 수 있는 다이버시티 손실을 예시한다. 도 18을 참조하면, 두 개의 인접한 서브프레임(t, t+1)에서 n-번째 LRU 내의 동일한 논리 타일이 물리 영역에서 서로 인접한 타일일 수 있다. 즉, 물리 타일과 논리 타일의 관계가 하기 식과 같을 수 있다.
Figure 112009057553749-pat00007
여기에서, Tile (s,n,t)는 t-번째 서브프레임의 s-번째 분산 LRU(Distributed LRU; DLRU)에 있는 n-번째 타일에 대한 물리 타일 인덱스를 나타낸다. g( PermSeq (),s,n,t)는 [0, L DRU,FPi -1]의 값을 갖는 퍼뮤테이션 시퀀스이다. Tile (s,n,t) 및 g( PermSeq (),s,n,t)에 대한 구체적인 사항은 앞에서 정의한 바와 같다.
위와 같이, 두 개의 인접한 서브프레임(t, t+1)에서 n-번째 LRU 내의 동일한 논리 타일이 물리 영역에서 서로 인접하는 경우, 서로 인접하는 물리 타일은 동일한 DRU 내에 놓일 수 있게 된다. 이 경우, 상향링크 전송에 사용되는 PRU는 물리적으로 인접하게 되어 다이버시티 손실이 발생할 수 있다.
상술한 문제점을 해소하기 위하여, 퍼뮤테이션을 보다 랜덤화하는 방안을 고려할 수 있다. 이를 위해, 구현예 2-3의 수학식 19에서 예시한 퍼뮤테이션 시퀀스 를 하기 수학식으로 대체하는 것을 고려할 수 있다.
g( PermSeq (),s,n,t)= PermSeq ({f(n,s)+s+h( cell _ ID , L DRU , FPi )×t} mod { L DRU , FPi }), 또는
g( PermSeq (),s,n,t)={ PermSeq ({f(n,s)+s+h( cell _ ID , L DRU , FPi )×t} mod { L DRU , FPi })+ UL _ PermBase } mod { L DRU , FPi }
여기에서, f(n,s), PermSeq (), n, s, t, L DRU , FPi 및 mod는 앞에서 정의한 바와 같다.
여기에서, h( cell _ ID , L DRU , FPi )는 셀 식별자와 L DRU , FPi 의 함수를 나타낸다. 일 예로, h( cell _ ID , L DRU , FPi )는 소수(예, 107, 1213 등), D SP , O SP 또는 UL _ PermBase일 수 있다. D SP 및 O SP 는 앞에서 정의한 바와 같다.
위와 같이, 퍼뮤테이션 시퀀스를 생성하기 위한 시간 파라미터에 소정의 함수를 추가로 곱함으로써, 시간에 따른 퍼뮤테이션 패턴을 보다 다양화할 수 있다.
도 19는 본 발명의 구체예 2-3에 따른 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 도면에서 가로축은 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio; SNR)를 나타내고, 세로축은 패킷 오율(Packet Error Rate; PER)을 나타낸다. 시뮬레이션을 수행하기 위한 조건은 도 16의 시뮬레이션과 동일하다.
도 19를 참조하면, 긴 TTI에서 PER 4%를 얻기 위한 SNR은 시변 인터리빙_1 방식을 사용한 경우에 약 8.3dB으로 관측되지만, 시변 인터리빙_2 방식을 사용한 경우에 약 8dB인 것으로 관찰되었다. 여기에서, 시변 인터리빙_1 방식은 구체예 2-2에서와 같이 시간 파라미터에 어떤 값도 곱하지 않은 경우를 나타내고, 시변 인터리빙_1 방식은 구체예 2-3의 방법에 따라 시간 파라미터에 소수(prime number)를 곱한 경우를 나타낸다. 시뮬레이션 결과로부터 알 수 있듯이, 시간 파라미터를 보다 다양화함으로써 더 큰 다이버시티 이득을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다. 특히, 협대역 상향링크 할당(예, 1 LRU) 및 긴 TTI를 이용하여 신호를 전송하는 경우, 구체예 2-3에 따른 방법이 바람직하게 사용될 수 있다.
도 20은 본 발명에 일 실시예에 따른 송신기 및 수신기의 블럭도를 예시한다. 하향링크에서, 송신기(2010)는 기지국의 일부이고 수신기(2050)는 단말의 일부이다. 상향링크에서, 송신기(2010)는 단말의 일부이고 수신기(2050)는 기지국의 일부이다.
송신기(2010)에서 송신(TX) 데이터 및 파일럿 프로세서(2020)는 데이터(예, 트래픽 데이터 및 시그널링)를 인코딩, 인터리빙 및 심볼 맵핑하여 데이터 심볼들을 생성한다. 또한, 프로세서(2020)는 파일럿 심볼들을 생성하여 데이터 심볼들 및 파일럿 심볼들을 다중화한다. 변조기(2030)는 무선 접속 방식에 따라 전송 심볼을 생성한다. 무선 접속 방식은 FDMA, TDMA, CDMA, SC-FDMA, MC-FDMA, OFDMA 또는 이들의 조합을 포함한다. 또한, 변조기(2030)는 본 발명의 실시예에서 예시한 다양한 퍼뮤테이션 방법을 이용하여 데이터가 주파수 영역 및 시간 영역에서 분산되어 전송될 수 있도록 한다. 무선 주파수(Radio Frequency; RF) 모듈(2032)은 상기 전송 심볼을 처리(예, 아날로그 변환, 증폭, 필터링 및 주파수 상향 변환)하여 안테나(2034)를 통해 전송되는 RF 신호를 생성한다. 수신기(2050)에서 안테나(2052)는 송신기(2010)로부터 전송된 신호를 수신하여 RF 모듈(2054)에 제공한다. RF 모듈(2054)는 수신된 신호를 처리(예, 필터링, 증폭, 주파수 하향 변환, 디지털화)하여 입력 샘플들을 제공한다. 복조기(2060)는 입력 샘플들을 복조하여 데이터 값 및 파일럿 값을 제공한다. 채널 추정기(2080)는 수신된 파일럿 값들에 기초하여 채널 추정치를 유도한다. 또한, 복조기(2060)는 채널 추정치를 사용하여 수신된 데이터 값들에 데이터 검출(또는 등화)를 수행하고, 송신기(2010)를 위한 데이터 심볼 추정치들을 제공한다. 또한, 복조기(2060)는 본 발명의 실시예에서 예시한 다양한 퍼뮤테이션 방법에 대한 역 동작을 수행하여 주파수 영역 및 시간 영역에서 분산된 데이터를 본래의 순서로 재정렬시킬 수 있다. Rx 데이터 프로세서(2070)는 데이터 심볼 추정치들을 심볼 디맵핑, 디인터리밍 및 디코딩하고, 디코딩된 데이터를 제공한다. 일반적으로, 수신기(2050)에서 복조기(2060) 및 RX 데이터 프로세서(2070)에 의한 처리는 송신기(2010)에서 각각 변조기(2030) 및 TX 데이터 및 파일럿 프로세서(2020)에 의한 처리와 상호 보완된다.
제어기/프로세서(2040 및 2090)는 각각 송신기(2010) 및 수신기(2050)에 존재하는 다양한 처리 모듈의 동작을 감독 및 제어한다. 메모리(2042 및 2092)는 각각 송신기(2010) 및 수신기(2050)를 위한 프로그램 코드들 및 데이터를 저장한다.
도 20에서 예시한 모듈은 설명을 위한 것으로서, 송신기 및/또는 수신기는 필요한 모듈을 더 포함할 수 있고, 일부 모듈/기능은 생략되거나 서로 다른 모듈로 분리될 수 있으며, 둘 이상의 모듈이 하나의 모듈로 통합될 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 문서에서 본 발명의 실시예들은 주로 단말과 기지국 간의 데이터 송수신 관계를 중심으로 설명되었다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행된다고 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 그 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수 있다. 즉, 기지국을 포함하는 복수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국'은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 억세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말'은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), MSS(Mobile Subscriber Station) 등의 용어로 대체될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명은 무선 통신 시스템에 적용될 수 있다. 구체적으로, 무선 통신 시스템에서의 신호 전송 방법 및 이를 위한 장치에 적용될 수 있다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 무선 통신 시스템을 예시한다.
도 2는 무선 통신 시스템에서 주파수상의 채널 변화를 예시한다.
도 3은 OFDMA 및 SC-FDMA를 위한 송신기 및 수신기의 블록도를 예시한다.
도 4는 IEEE 802.16m 시스템의 무선 프레임 구조를 예시한다.
도 5는 IEEE 802.16m 시스템에서 듀플레스(duplex) 모드에 따른 슈퍼프레임의 구조를 나타낸다.
도 6은 IEEE 802.16m 시스템에서 서브프레임의 물리적 구조의 예를 나타낸다.
도 7은 IEEE 8002.16m 시스템에서의 전송 체인(transmission chain)에 관한 블록도를 예시한다.
도 8은 자원유닛을 맵핑하는 과정을 예시한다.
도 9는 부채널화(subchannelization) 과정을 예시한다.
도 10a-10c는 블록 인터리빙(block interleaving)을 이용하여 퍼뮤테이션을 수행하는 일 예를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 시간을 고려하여 퍼뮤테이션을 수행하고, 분산된 자원을 이용하여 데이터를 전송하는 흐름도를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 시간을 고려하여 퍼뮤테이션을 수행한 예를 나타낸다.
도 13은 상향링크 타일(tile)의 구조를 예시한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 시간을 고려하여 내부 퍼뮤테이션을 수행하고, 분산된 자원을 이용하여 데이터를 전송하는 흐름도를 나타낸다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따라 내부 퍼뮤테이션을 수행하는 예를 나타낸다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
도 17은 랜덤 시퀀스 생성 함수의 출력 결과를 예시한다.
도 18은 상향링크 자원을 할당하는 경우에 발생될 수 있는 다이버시티 손실을 예시한다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
도 20은 본 발명에 일 실시예에 따른 송신기 및 수신기의 블럭도를 예시한다.

Claims (28)

  1. 무선 통신 시스템에서 단말이 신호를 전송하는 방법에 있어서,
    복수의 인접한 서브프레임 내에 분산 자원을 설정하는 단계; 및
    상기 분산 자원을 통해 기지국으로 신호를 전송하는 단계를 포함하되,
    여기에서, 상기 분산 자원은 서브프레임 단위로 퍼뮤테이션 되고, 퍼뮤테이션 패턴은 서브프레임 별로 서로 다른 신호 전송 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분산 자원은 하나 이상의 분산 자원유닛(Distributed Resource Unit; DRU)을 포함하고, 상기 퍼뮤테이션은 서브프레임 내에서 타일 단위로 수행되는 것을 특징으로 하는 신호 전송 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 퍼뮤테이션 패턴은 서브프레임 인덱스를 이용하여 서브프레임 별로 서로 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 신호 전송 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 퍼뮤테이션 패턴은 서브프레임 인덱스와 소수(prime number)의 곱을 이용하여 서브프레임 별로 서로 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 신호 전송 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 퍼뮤테이션 패턴은 길이 LDRU,FPi 의 퍼뮤테이션 시퀀스를 이용하여 얻어지고, 상기 길이 LDRU,FPi 의 퍼뮤테이션 시퀀스는 서브프레임 인덱스를 이용하여 순환 쉬프트 또는 마스킹 되며, 상기 LDRU,FPi 는 i-번째 주파수 구획(frequency partition)의 DRU 개수를 나타내는 것을 특징으로 하는 신호 전송 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 퍼뮤테이션 패턴은 시변 행-내(time variant intra-row) 퍼뮤테이션 및 시변 열-내(time variant intra-column) 퍼뮤테이션 중 적어도 하나를 이용하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 신호 전송 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 퍼뮤테이션 패턴은 하기 수학식을 이용하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 신호 전송 방법:
    수학식
    Tile(s,n,t) = LDRU,FPi ×n + g(PermSeq(),s,n,t)
    여기에서,
    Tiles(s,n,t)는 t-번째 서브프레임의 s-번째 분산 LRU(Distributed LRU; DLRU)에 있는 n-번째 타일의 타일 인덱스를 나타내고,
    LDRU,FPi 는 i-번째 주파수 구획의 DRU 개수를 나타내며,
    g(PermSeq(),s,n,t)는 PermSeq(), s, n 및 t를 인자로 갖는 함수를 나타내고,
    PermSeq()는 길이 LDRU,FPi 의 퍼뮤테이션 시퀀스를 나타낸다.
  8. 기지국으로 신호를 전송하도록 구성된 RF 모듈; 및
    상기 신호를 생성하도록 구성된 프로세서를 포함하되,
    여기에서, 상기 프로세서는
    복수의 인접한 서브프레임 내에 분산 자원을 설정하고,
    상기 분산 자원을 통해 상기 기지국으로 신호를 전송하도록 구성되고,
    여기에서, 상기 분산 자원은 서브프레임 단위로 퍼뮤테이션 되고, 퍼뮤테이션 패턴은 서브프레임 별로 서로 다른 단말.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 분산 자원은 하나 이상의 분산 자원유닛(Distributed Resource Unit; DRU)을 포함하고, 상기 퍼뮤테이션은 서브프레임 내에서 타일 단위로 수행되는 것을 특징으로 하는 단말.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 퍼뮤테이션 패턴은 서브프레임 인덱스를 이용하여 상기 서브프레임 별로 서로 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 단말.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 퍼뮤테이션 패턴은 서브프레임 인덱스와 소수(prime number)의 곱을 이용하여 상기 서브프레임 별로 서로 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 단말.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 퍼뮤테이션 패턴은 길이 LDRU,FPi 의 퍼뮤테이션 시퀀스를 이용하여 얻어지고, 상기 길이 LDRU,FPi 의 퍼뮤테이션 시퀀스는 서브프레임 인덱스를 이용하여 순환 쉬프트 또는 마스킹 되며, 상기 LDRU,FPi 는 i-번째 주파수 구획(frequency partition)의 DRU 개수를 나타내는 것을 특징으로 하는 단말.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 퍼뮤테이션 패턴은 시변 행-내(time variant intra-row) 퍼뮤테이션 및 시변 열-내(time variant intra-column) 퍼뮤테이션 중 적어도 하나를 이용하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 단말.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 퍼뮤테이션 패턴은 하기 수학식을 이용하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 단말:
    수학식
    Tile(s,n,t) = LDRU,FPi ×n + g(PermSeq(),s,n,t)
    여기에서,
    Tiles(s,n,t)는 t-번째 서브프레임의 s-번째 분산 LRU(Distributed LRU; DLRU)에 있는 n-번째 타일의 타일 인덱스를 나타내고,
    LDRU,FPi 는 i-번째 주파수 구획의 DRU 개수를 나타내며,
    g(PermSeq(),s,n,t)는 PermSeq(), s, n 및 t를 인자로 갖는 함수를 나타내고,
    PermSeq()는 길이 LDRU,FPi 의 퍼뮤테이션 시퀀스를 나타낸다.
  15. 무선 통신 시스템에서 기지국이 신호를 처리하는 방법에 있어서,
    복수의 인접한 서브프레임에 설정된 분산 자원을 통해 단말로부터 신호를 수신하는 단계;
    상기 복수의 인접한 서브프레임에 설정된 분산 자원을 서브프레임 단위로 디-퍼뮤테이션하는 단계; 및
    상기 디-퍼뮤테이션된 분산 자원으로부터 데이터를 얻는 단계를 포함하되,
    여기에서, 상기 분산 자원의 퍼뮤테이션 패턴은 서브프레임 별로 서로 다른 신호 처리 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 분산 자원은 하나 이상의 분산 자원유닛(Distributed Resource Unit; DRU)을 포함하고, 상기 퍼뮤테이션은 서브프레임 내에서 타일 단위로 수행되는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 퍼뮤테이션 패턴은 서브프레임 인덱스를 이용하여 서브프레임 별로 서로 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 퍼뮤테이션 패턴은 서브프레임 인덱스와 소수(prime number)의 곱을 이용하여 서브프레임 별로 서로 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 퍼뮤테이션 패턴은 길이 LDRU,FPi 의 퍼뮤테이션 시퀀스를 이용하여 얻어지고, 상기 길이 LDRU,FPi 의 퍼뮤테이션 시퀀스는 서브프레임 인덱스를 이용하여 순환 쉬프트 또는 마스킹 되며, 상기 LDRU,FPi 는 i-번째 주파수 구획(frequency partition)의 DRU 개수를 나타내는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 퍼뮤테이션 패턴은 시변 행-내(time variant intra-row) 퍼뮤테이션 및 시변 열-내(time variant intra-column) 퍼뮤테이션 중 적어도 하나를 이용하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 퍼뮤테이션 패턴은 하기 수학식을 이용하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법:
    수학식
    Tile(s,n,t) = LDRU,FPi ×n + g(PermSeq(),s,n,t)
    여기에서,
    Tiles(s,n,t)는 t-번째 서브프레임의 s-번째 분산 LRU(Distributed LRU; DLRU)에 있는 n-번째 타일의 타일 인덱스를 나타내고,
    LDRU,FPi 는 i-번째 주파수 구획의 DRU 개수를 나타내며,
    g(PermSeq(),s,n,t)는 PermSeq(), s, n 및 t를 인자로 갖는 함수를 나타내고,
    PermSeq()는 길이 LDRU,FPi 의 퍼뮤테이션 시퀀스를 나타낸다.
  22. 단말로부터 신호를 수신하도록 구성된 RF 모듈; 및
    상기 신호를 처리하도록 구성된 프로세서를 포함하되,
    여기에서, 상기 프로세서는
    복수의 인접한 서브프레임에 설정된 분산 자원을 통해 단말로부터 신호를 수신하고,
    상기 복수의 인접한 서브프레임에 설정된 분산 자원을 서브프레임 단위로 디-퍼뮤테이션하며,
    상기 디-퍼뮤테이션된 분산 자원으로부터 데이터를 얻도록 구성되고,
    여기에서, 상기 분산 자원의 퍼뮤테이션 패턴은 서브프레임 별로 서로 다른 기지국.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 분산 자원은 하나 이상의 분산 자원유닛(Distributed Resource Unit; DRU)을 포함하고, 상기 퍼뮤테이션은 서브프레임 내에서 타일 단위로 수행되는 것을 특징으로 하는 기지국.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 퍼뮤테이션 패턴은 서브프레임 인덱스를 이용하여 상기 서브프레임 별로 서로 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 기지국.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 퍼뮤테이션 패턴은 서브프레임 인덱스와 소수(prime number)의 곱을 이용하여 상기 서브프레임 별로 서로 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 기지국.
  26. 제22항에 있어서,
    상기 퍼뮤테이션 패턴은 길이 LDRU,FPi 의 퍼뮤테이션 시퀀스를 이용하여 얻어지고, 상기 길이 LDRU,FPi 의 퍼뮤테이션 시퀀스는 서브프레임 인덱스를 이용하여 순환 쉬프트 또는 마스킹 되며, 상기 LDRU,FPi 는 i-번째 주파수 구획(frequency partition)의 DRU 개수를 나타내는 것을 특징으로 하는 기지국.
  27. 제22항에 있어서,
    상기 퍼뮤테이션 패턴은 시변 행-내(time variant intra-row) 퍼뮤테이션 및 시변 열-내(time variant intra-column) 퍼뮤테이션 중 적어도 하나를 이용하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 기지국.
  28. 제22항에 있어서,
    상기 퍼뮤테이션 패턴은 하기 수학식을 이용하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 기지국:
    수학식
    Tile(s,n,t) = LDRU,FPi ×n + g(PermSeq(),s,n,t)
    여기에서,
    Tiles(s,n,t)는 t-번째 서브프레임의 s-번째 분산 LRU(Distributed LRU; DLRU)에 있는 n-번째 타일의 타일 인덱스를 나타내고,
    LDRU,FPi 는 i-번째 주파수 구획의 DRU 개수를 나타내며,
    g(PermSeq(),s,n,t)는 PermSeq(), s, n 및 t를 인자로 갖는 함수를 나타내고,
    PermSeq()는 길이 LDRU,FPi 의 퍼뮤테이션 시퀀스를 나타낸다.
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