KR101350623B1 - 스케줄링용 기준신호의 전송 방법 - Google Patents

스케줄링용 기준신호의 전송 방법 Download PDF

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Abstract

상향링크의 스케줄링을 위한 스케줄링용 기준신호의 전송방법을 제공한다. 상기 방법은 매 전송시점마다 스케줄링 기준신호가 전송되는 대역폭인 단위전송대역폭에 의해, 다수의 전송영역으로 분할되는 상향링크 주파수 대역에서, 제1 전송영역을 통해 상기 스케줄링용 기준신호를 전송하는 단계, 및 상기 스케줄링용 기준신호를 전송한 다음 전송시점에 제2 전송영역을 통해 상기 스케줄링용 기준신호를 전송하는 단계를 포함한다. 다수의 단말에 의해 전송되는 스케줄링용 기준신호를 주파수 영역, 시간영역 또는 코드영역에서 다중화함으로써 스케줄링용 기준신호간에 직교성을 유지하게 하여 각 단말의 스케줄링용 기준신호간에 간섭을 줄이고, 기지국이 정확한 채널정보를 획득하여 효율적으로 상향링크의 스케줄링을 할 수 있다.
스케줄링용 기준신호(scheduling reference signal), 다중화, 단위전송대역폭, 영역, CAZAC

Description

스케줄링용 기준신호의 전송 방법{Method of Transmitting Scheduling Reference Signal}
본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상향링크의 스케줄링을 위한 기준신호인 스케줄링용 기준신호를 전송하는 방법에 관한 것이다.
차세대 이동통신 시스템은 제한된 주파수 자원을 이용하여 고품질, 고용량 멀티미디어 데이터를 고속으로 전송할 수 있어야 한다. 대역폭이 제한된 무선 채널에서 이를 가능하게 하기 위해서는 주파수 효율을 극대화하면서 고속 전송시 발생하는 심벌간 간섭 및 주파수 선택적 페이딩을 극복해야만 한다.
이동통신 시스템의 성능을 향상시키기 위해 기지국과 단말 사이의 채널 응답 정보(channel response information)를 이용하는 폐루프(closed-loop) 전송 기법이 등장하고 있다. 적응적 변조 및 코딩(Adaptive Modulation and Coding ; AMC) 기법은 귀환되는 채널 응답 정보를 이용하여 기지국에서 변조 및 코딩 방식을 조절하여 링크 성능을 증가시키는 기술이다. 또는, 채널 응답 정보는 단말에서의 복합한 등화(equalization) 과정을 감소시키기 위해 기지국이 채널을 전처리하는 데 사용할 수 있다.
하향링크 채널정보를 얻는 방법은 단말이 보내는 귀환 정보에 기반한다. 단말은 하향링크 채널 응답을 측정하고, 이를 적절한 귀환 정보로 구성한다. 귀환 정보를 수신한 기지국은 이를 이용하여 하향링크 데이터 스케쥴링을 수행한다. 예를 들어, 귀환 정보는 측정된 채널 응답의 양자화된 형태일 수 있다.
이에 반해, 상향링크로 전송되는 기준신호에는 두가지가 있다. 하나는 상향링크의 데이터를 복조하기 위해 채널을 추정하기 위한 기준신호이고, 다른 하나는 상향링크의 채널 상황을 파악하여 상향링크의 주파수 영역을 스케쥴링하기 위한 기준신호다. 전자는 DM 기준신호(data demodulation reference signal)이라 불리기도 하고, 후자는 스케줄링용 기준신호 또는 사운딩 신호(sounding signal)라 불리기도 한다. DM 기준신호가 상향링크로 전송되는 데이터가 있을 경우에만 한정된 주파수영역에서 전송되는데 반해, 스케줄링용 기준신호는 데이터의 유무에 관계없이 주기적으로 상향링크 전체 주파수 대역을 통해 전송된다.
단말은 상향링크 채널로 스케줄링용 기준신호를 보내고, 기지국은 상기 스케줄링용 기준신호로부터 채널 상태를 파악한 후 상향링크 전송을 위한 스케줄링을 실시한다.
하나의 셀 내에서 하향링크로 전송되는 스케줄링용 기준신호는 기지국에 의해 브로드캐스팅되는 반면, 하나의 셀 내에서 상향링크로 전송되는 스케줄링용 기준신호는 셀 내에 존재하는 모든 단말들이 전체 주파수 대역에 걸쳐 기지국으로 전송한다. 상향링크 주파수 자원이 한정된 무선통신 시스템에서, 다수의 단말들이 전체 주파수대역에 걸쳐 스케줄링용 기준신호를 보낼 경우 각 단말들이 전송하는 스 케줄링용 기준신호간에 간섭이 발생하게 되므로 스케줄링용 기준신호를 다중화하는 방법이 요구된다.
본 발명의 기술적 과제는 다수 단말들의 스케줄링용 기준신호간에 직교성을 보장하는 스케줄링용 기준신호 전송방법 및 수신방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면 상향링크의 스케줄링을 위한 스케줄링용 기준신호의 전송방법을 제공한다. 상기 방법은 매 전송시점마다 스케줄링 기준신호가 전송되는 대역폭인 단위전송대역폭에 의해, 다수의 전송영역으로 분할되는 상향링크 주파수 대역에서, 제1 전송영역을 통해 상기 스케줄링용 기준신호를 전송하는 단계, 및 상기 스케줄링용 기준신호를 전송한 다음 전송시점에 제2 전송영역을 통해 상기 스케줄링용 기준신호를 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면 스케줄링용 기준신호의 수신방법을 제공한다. 상기 방법은 적어도 하나의 단말에게 상향링크 주파수 대역을 다수의 전송영역으로 분할하는 단위전송대역폭을 할당하는 단계, 및 상기 적어도 하나의 단말로부터 상기 다수의 전송영역 중 어느 하나의 전송영역을 통해 스케줄링용 기준신호를 수신하는 단계를 포함한다.
다수의 단말에 의해 전송되는 스케줄링용 기준신호를 주파수 영역, 시간영역 또는 코드영역에서 다중화함으로써 스케줄링용 기준신호간에 직교성을 유지하게 하여 각 단말의 스케줄링용 기준신호간에 간섭을 줄이고, 기지국이 정확한 채널정보 를 획득하여 효율적으로 상향링크의 스케줄링을 할 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위하여, 이 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 설명하기로 한다. 그러나 본 실시예가 이하에서 개시되는 실시예에 한정할 것이 아니라 서로 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서의 요소의 형상등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위하여 과장되게 표현된 부분이 있을 수 있으며, 도면상에서 동일 부호로 표시된 요소는 동일 요소를 의미한다.
도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다. 무선통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.
도 1을 참조하면, 무선통신 시스템은 단말(10; User Equipment, UE) 및 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다. 단말(10)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 일반적으로 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드-B(Node-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 하나의 기지국(20)에는 하나 이상의 셀이 존재할 수 있다.
이하에서 하향링크(downlink)는 기지국(20)에서 단말(10)로의 통신을 의미하 며, 상향링크(uplink)는 단말(10)에서 기지국(20)으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 전송기는 기지국(20)의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말(10)의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 전송기는 단말(10)의 일부분일 수 있고, 수신기는 기지국(20)의 일부분일 수 있다.
도 2는 무선 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 하나의 서브프레임은 2개의 슬롯(slot)을 포함할 수 있다. 하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심벌과 주파수 영역에서 적어도 하나의 부반송파를 포함할 수 있다. 슬롯은 시간 영역과 주파수 영역에서 무선 자원을 할당하기 위한 단위라 할 수 있다. 예를 들어, 하나의 슬롯은 7 또는 6 OFDM 심벌을 포함할 수 있다.
무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 OFDM 심벌의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
도 3은 FDD(Frequency Division Duplex) 시스템의 프레임 구조를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 프레임은 하향링크 프레임과 상향링크 프레임을 포함한다. 하향링크 프레임과 상향링크 프레임은 동시에 전송될 수 있지만, 서로 다른 주파수 대역을 차지한다. 상향링크 프레임과 상향링크 프레임의 배치는 일 예에 불과하고, 하향링크 프레임과 상향링크 프레임의 주파수 영역에서의 위치는 서로 바뀔 수 있으며, 상대적인 길이도 달라질 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전송기와 수신기를 나타낸 블록도이다. 수신기는 스케줄링용 기준신호를 수신하는 장치를 가리키고, 전송기는 스케줄링용 기준신호를 전송하는 장치를 가리킨다. 상향링크 전송에 있어서, 수신기는 기지국의 일부분일 수 있고, 전송기는 단말의 일부분일 수 있다.
도 4를 참조하면, 수신기(100)는 스케줄링부(scheduling unit, 110), 제어정보 생성부(120), 전송처리부(transmitting unit, 130), 수신처리부(receiving unit, 140) 및 채널 측정부(channel measuring unit, 150)를 포함한다. 스케줄링부(110)는 전송기(200)가 스케줄링용 기준신호를 전송하는 단위전송대역폭을 할당한다.
스케줄링 기준신호는 상향링크의 스케줄링을 위해 상향링크로 전송되는 기준신호로서 사운딩 신호(sounding signal)라 불리기도 한다.
여기서 단위전송대역폭은 매 전송시점마다 얼마만큼의 대역폭에 걸쳐서 스케줄링용 기준신호를 보낼지를 결정하는 단위이다. 따라서, 단위전송대역폭이 주어지면, 전송기(200)는 상향링크의 주파수 대역을 어느 정도의 대역폭으로 나누어 스케줄링용 기준신호를 전송할지를 결정할 수 있다. 상향링크의 주파수 대역은 단위전송대역폭에 의해 다수의 주파수영역으로 나뉘는데, 이렇게 나뉘어 형성되는 각각의 주파수영역을 전송영역(transmitting zone)이라 한다. 단위전송대역폭과 전송영역에 관하여는 도 5에서 추후에 설명하도록 한다.
스케줄링부(110)는 전송기(200)에 단위전송대역폭을 할당한다. 단위전송대역폭은 전송기(200)마다 달리 할당될 수 있다. 즉, 어느 하나의 전송기에 대하여는 5MHz의 단위전송대역폭을 할당하고, 다른 하나의 전송기에 대하여는 10MHz의 단위전송대역폭을 할당할 수 있다.
제어정보 생성부(120)는 단위전송대역폭, 주파수 도약 방식, 직교코드 할당 방식 및/또는 이와 관련된 파라미터를 포함하는 스케줄링용 기준신호를 위한 제어정보를 생성한다. 전송처리부(130)는 안테나(190)를 통해 상기 제어정보를 전송기(200)로 전송한다.
수신처리부(140)는 전송기(200)로부터 할당된 전송영역을 통해 전송되는 스케줄링용 기준신호를 수신한다. 채널 측정부(150)는 수신한 스케줄링용 기준신호를 이용하여 채널상태를 측정한다. 스케줄링부(110)는 채널 측정부(150)에 의해 측정된 채널정보를 이용하여 데이터 전송에 필요한 무선자원 할당을 결정한다.
전송기(200)는 수신처리부(210), 제어정보 디코딩부(220), 스케줄링용 기준신호 생성부(230) 및 전송처리부(240)를 포함한다. 수신처리부(210)는 안테나(290)를 통해 제어정보를 수신한다. 제어정보 디코딩부(220)는 제어정보를 디코딩하여 단위전송대역폭 및/또는 이와 관련된 파라미터를 얻는다. 스케줄링용 기준신호 생성부(230)는 미리 설정된 스케줄링용 기준신호를 생성하여 전송영역내의 각 부반송파(subcarrier)마다 할당한다.
전송처리부(240)는 전송영역을 통해 스케줄링용 기준신호를 전송한다. 전송처리부(240)는 DFT(Descrete Fourier Transform)를 수행하는 DFT부(250)와 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 수행하는 IFFT부(260)를 포함한다. DFT부(250)는 입력되는 데이터에 DFT를 수행하여 주파수 영역 심벌을 출력한다. IFFT 부(260)는 입력되는 주파수 영역 심벌에 대해 IFFT를 수행하여 전송신호(Tx Signal)를 출력한다. 전송신호는 시간 영역 신호가 된다. IFFT부(260)를 통해 출력되는 시간 영역 심벌을 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심벌 또는 SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access) 심벌이라 한다. IFFT부(120)의 전단에서 DFT를 수행하여 심벌을 확산시키는 방식을 SC-FDMA라 하고, 이는 OFDM에 비해 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)을 낮추는 데 유리하다.
여기서는 SC-FDMA 방식의 전송에 대하여 기술하고 있으나, 본 발명에 적용되는 다중 접속 기법에는 제한이 없다. 예를 들어, CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA(Single-Carrier FDMA) 및 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)와 같은 다양한 다중 접속 기법을 사용할 수 있다. 무선통신 시스템에서 상향링크와 하향링크의 다중 접속 기법을 달리할 수 있다. 예를 들어, 상향링크는 SC-FDMA를 사용하고, 하향링크는 OFDMA를 사용할 수 있다.
도 5는 다양한 크기의 대역폭으로 설정된 단위전송대역폭 및 전송영역을 나타낸 도면이다. 이하에서 주어진 상향링크 주파수 대역은 20Mhz라고 가정한다.
도 5를 참조하면, 5가지 종류의 단위전송대역폭을 도시하였다. 제1 단위전송대역폭은 1.25MHz, 제2 단위전송대역폭은 2.5MHz, 제3 단위전송대역폭은 5MHz, 제4 단위전송대역폭은 10MHz, 제5 단위전송대역폭은 20MHz로 설정한다. 만약 스케줄링부(110)가 제3 단위전송대역폭을 전송기(200)에게 할당하였다면, 상기 전송기(200) 는 20MHz의 상향링크 주파수 대역을 5MHz 단위로 4분할하여 분할된 각각의 전송영역(전송영역#1 내지 #4)을 통해 스케줄링용 기준신호를 전송하게 된다. 동일한 방식으로, 만약 스케쥴링부(110)가 제4 단위전송대역폭을 전송기(200)에게 할당하였다면, 상기 전송기(200)는 20MHz의 상향링크 주파수 대역을 10MHz 단위로 2분할하여 분할된 각각의 전송영역(전송영역#5 및 #6)을 통해 스케줄링용 기준신호를 전송하게 된다.
도 6은 본 발명에 따른 부반송파의 간격이 2인 경우 스케줄링용 기준신호의 다중화 방법의 예이다. 이하에서 주어진 상향링크의 주파수대역은 20MHz라고 가정한다.
도 6을 참조하면, 5MHz의 단위전송대역폭을 할당받은 2개의 단말(제1 및 제2 단말)과 10MHz의 단위전송대역폭을 할당받은 1개의 단말(제3 단말)의 스케줄링용 기준신호가 주파수 영역에서 다중화된다. 즉, 상향링크 주파수 대역은 5MHz 단위전송대역폭에 의해 4개의 전송영역(#1 내지 #4)으로 구분되고, 10MHz 단위전송대역폭에 의해 2개의 전송영역(#5 및 #6)으로 구분된다. 5MHz 단위전송대역폭을 할당받은 제1 및 제2단말이 전체 상향링크 주파수 영역에 대한 스케줄링용 기준신호를 전송하기 위해서는 4번의 전송시점을 거쳐야 하고, 10MHz 단위전송대역폭을 할당받은 제3 단말이 전체 상향링크 주파수 영역에 대한 스케줄링용 기준신호를 전송하기 위해서는 2번의 전송시점을 거쳐야 한다.
부반송파의 간격(subcarrier interval)은 스케줄링용 기준신호를 전송하기 위해 단말에게 할당되는 부반송파의 간격을 말하고, 전송시점(transmitting time) 이란 단말이 스케줄링용 기준신호를 전송하는 시간적인 간격을 말한다. 만약 부반송파의 간격이 2라면, 각 단말은 상향링크 주파수 영역상에서 서로 배타적인 부반송파 위치를 할당받는다. 예를 들어, 5MHz의 단위전송대역폭을 할당받은 제1 및 제2 단말은 매 전송시점마다 각 전송영역에서 짝수 인덱스를 갖는 부반송파를 통해 스케줄링용 기준신호를 전송하고, 10MHz의 단위전송대역폭을 할당받은 제3 단말은 매 전송시점마다 전송영역에서 홀수 인덱스를 갖는 부반송파를 통해 스케줄링용 기준신호를 전송한다.
제1 전송시점에서, 제1 단말은 전송영역#1에서 짝수 인덱스를 갖는 부반송파를 통해 스케줄링용 기준신호를 전송하고, 제2 단말은 전송영역#2에서 짝수 인덱스를 갖는 부반송파를 통해 스케줄링용 기준신호를 전송하며, 제3 단말은 전송영역#6에서 홀수 인덱스를 갖는 부반송파를 통해 스케줄링용 기준신호를 전송한다.
제2 전송시점에서, 제1 단말은 전송영역#2에서 짝수 인덱스를 갖는 부반송파를 통해 스케줄링용 기준신호를 전송하고, 제2 단말은 전송영역#3에서 짝수 인덱스를 갖는 부반송파를 통해 스케줄링용 기준신호를 전송하며, 제3 단말은 전송영역#5에서 홀수 인덱스를 갖는 부반송파를 통해 스케줄링용 기준신호를 전송한다.
제3 전송시점에서, 제1 단말은 전송영역#3에서 짝수 인덱스를 갖는 부반송파를 통해 스케줄링용 기준신호를 전송하고, 제2 단말은 전송영역#4에서 짝수 인덱스를 갖는 부반송파를 통해 스케줄링용 기준신호를 전송하며, 제3 단말은 전송영역#6에서 홀수 인덱스를 갖는 부반송파를 통해 스케줄링용 기준신호를 전송한다.
제4 전송시점에서, 제1 단말은 전송영역#4에서 짝수 인덱스를 갖는 부반송파 를 통해 스케줄링용 기준신호를 전송하고, 제2 단말은 전송영역#1에서 짝수 인덱스를 갖는 부반송파를 통해 스케줄링용 기준신호를 전송하며, 제3 단말은 전송영역#5에서 홀수 인덱스를 갖는 부반송파를 통해 스케줄링용 기준신호를 전송한다.
이와 같은 방식으로 매 전송시점마다 각 단말은 할당된 단위전송대역폭으로 각 전송영역을 도약하면서 할당된 부반송파를 통해 스케줄링용 기준신호를 전송한다. 단위전송대역폭이 달리 설정된 단말이라도 부반송파의 간격이 다르므로 서로 겹치는 전송영역에서 동시에 스케줄링용 기준신호를 보내더라도 직교성이 유지된다.
도 7은 본 발명에 따른 스케줄링용 기준신호를 다중화하는 방법의 또 다른 예이다.
도 7을 참조하면, 동일한 단위전송대역폭을 할당받은 서로 다른 단말의 스케줄링용 기준신호라도 하나의 전송영역 내에서 모든 부반송파를 사용한다. 서로 다른 단말의 스케줄링용 기준신호는 코드 분할 다중화(Code Division Multiplexing:이하 CDM)되어 서로 직교한다. 즉, 서로 다른 단말의 스케줄링용 기준신호는 코드 영역(code domain)에서 직교성을 유지한다. 기지국은 직교 스케줄링용 기준신호의 상관(correlation) 특성을 통해 다중화된 스케줄링용 기준신호로부터 어느 단말에 대한 스케줄링용 기준신호인지를 구분할 수 있다. 이를 CDM(Code Division Multiplexing)이라 한다.
스케줄링용 기준신호를 다중화하기 위하여 CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) 시퀀스나 왈쉬부호(Walsh code)와 같은 직교부호를 이용할 수 있다.
Zadoff-Chu CAZAC에 있어서, N을 양의 정수인 CAZAC 시퀀스의 길이, 인덱스 M을 N에 비교하여(relatively) 소수(prime)라 할 때, M번째 CAZAC 시퀀스의 k번째 엔트리(entry)는 다음 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112007059026609-pat00001
Figure 112007059026609-pat00002
CAZAC 시퀀스 c(k;M,N)은 다음 세 가지 특징을 가진다.
Figure 112007059026609-pat00003
Figure 112007059026609-pat00004
Figure 112007059026609-pat00005
수학식 2는 CAZAC 시퀀스는 언제나 그 크기가 1임을 의미하고, 수학식 3은 CAZAC 시퀀스의 자동 상관(auto correlation)은 디락-델타(Dirac-delta) 함수로 표 시됨을 의미한다. 여기에서 상호 상관은 순환 상관(circular correlation)에 기반하며, 순환 쉬프트(cyclic shift)된 CAZAC 시퀀스의 길이는 같다. 수학식 4는 교차 상관(cross correlation)이 언제나 상수임을 의미한다. CAZAC 시퀀스는 순환 쉬프트되거나 서로 다른 인덱스를 가지면 직교한다.
스케줄링용 기준신호로 CAZAC 시퀀스를 사용한다면, 서로 다른 단말에 대해서는 순환 쉬프트를 시키고, 서로 다른 셀에 대해서는 인덱스를 달리함으로써, 스케줄링용 기준신호의 직교성을 얻을 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 부반송파의 간격이 1인 경우 스케줄링용 기준신호의 다중화 방법의 예이다. 이하에서 주어진 상향링크의 주파수대역은 20MHz라고 가정한다.
도 8을 참조하면, 상향링크 주파수 대역은 5MHz 단위전송대역폭에 의해 4개의 전송영역(#1 내지 #4)으로 구분되고, 10MHz 단위전송대역폭에 의해 2개의 전송영역(#5 및 #6)으로 구분된다. 5MHz 단위전송대역폭을 할당받은 제1 및 제2단말이 전체 상향링크 주파수 영역에 대한 스케줄링용 기준신호를 전송하기 위해서는 4번의 전송시점을 거쳐야 하고, 10MHz 단위전송대역폭을 할당받은 제3 단말이 전체 상향링크 주파수 영역에 대한 스케줄링용 기준신호를 전송하기 위해서는 2번의 전송시점을 거쳐야 한다.
이때 부반송파의 간격이 1이므로 부반송파의 간격이 2인 경우와는 달리 단말은 주어진 전송영역의 모든 부반송파를 이용하여 스케줄링용 기준신호를 전송한다. 따라서 단위전송대역폭이 다른 단말끼리는 전송영역이 겹치지 않도록 스케줄링을 하여 스케줄링용 기준신호를 전송하여야 한다.
제1 단말은 제1 전송시점에서 전송영역 #1을 통해, 제2 전송시점에서 전송영역 #3을 통해, 제3 전송시점에서 전송영역 #2를 통해, 제4 전송시점에서 전송영역 #4를 통해 스케줄링용 기준신호를 전송한다.
제2 단말은 제1 전송시점에서 전송영역 #2를 통해, 제2 전송시점에서 전송영역 #4를 통해, 제3 전송시점에서 전송영역 #1을 통해, 제4 전송시점에서 전송영역 #3을 통해 스케줄링용 기준신호를 전송한다.
제3 단말은 제1 전송시점에서 전송영역 #6을 통해, 제2 전송시점에서 전송영역 #5를 통해, 제3 전송시점에서 전송영역 #6을 통해, 제4 전송시점에서 전송영역 #5를 통해 스케줄링용 기준신호를 전송한다.
전송영역을 도약하는 방법은 상기 방법이외에도 다양하게 변형이 가능하다. 상기와 같이 주파수 영역을 도약하며 단위전송대역폭마다 스케줄링용 기준신호를 전송함으로써 각 단말의 스케줄링용 기준신호가 주파수 영역에서 직교성을 유지할 수 있다.
물론 제1 단말과 제2 단말은 동일한 단위전송대역폭을 가지므로, 도 7과 같이 코드영역에서 직교성을 유지하면서 동일한 전송영역을 도약하며 스케줄링용 기준신호를 전송할 수도 있다.
도 9는 본 발명에 따른 부반송파의 간격이 3일 경우 스케줄링용 기준신호의 다중화 방법의 예이다. 이하에서 주어진 상향링크의 주파수대역은 20MHz라고 가정한다.
도 9를 참조하면, 할당된 단위전송대역폭 종류는 5MHz, 10MHz, 20MHz이고, 부반송파의 간격이 3이다. 5MHz의 단위전송대역폭을 할당받은 단말은 전체 주파수 대역에서 1,4,7,10,...,3k-2번째의 부반송파를 통해 스케줄링용 기준신호를 전송한다. 10MHz의 단위전송대역폭을 할당받은 단말은 전체 주파수 대역에서 2,5,8,11,...,3k-1번째의 부반송파를 통해 스케줄링용 기준신호를 전송한다. 20MHz의 단위전송대역폭을 할당받은 단말은 전체 주파수 대역에서 3,6,9,12,...3k번째의 부반송파를 통해 스케줄링용 기준신호를 전송한다. 즉, 각 전송영역에서 3부반송파마다 하나의 부반송파를 통해 스케줄링용 기준신호를 전송하게 된다. 할당된 단위전송대역폭의 종류가 3개이고 부반송파의 간격이 3이므로 다른 단위전송대역폭을 할당받은 단말끼리 겹쳐진 전송영역을 통해 스케줄링용 기준신호를 전송하더라도 직교성이 유지된다.
여기서, 단위전송대역폭이 5MHz인 단말은 전체 주파수 대역을 4개의 전송영역(#1 내지 #4)으로 구분하고, 4 전송시점을 거쳐 각 전송영역을 도약하며 스케줄링용 기준신호를 전송하고, 단위전송대역폭이 10MHz 인 단말은 전체 주파수 대역을 2개의 전송영역(#5 및 #6)으로 구분하고, 2 전송시점을 거쳐 각 전송영역을 도약하며 스케줄링용 기준신호를 전송한다. 단위전송대역폭이 20MHz인 단말은 전체 주파수 대역이 하나의 전송영역(#7)이므로, 매 전송시점마다 전송영역 #7의 스케줄링용 기준신호를 전송한다.
물론 제1 단말과 제2 단말은 동일한 단위전송대역폭을 가지므로, 도 7과 같이 코드영역에서 직교성을 유지하면서 동일한 전송영역을 도약하며 스케줄링용 기 준신호를 전송할 수도 있다.
주파수 분할 다중화에서 직교영역을 더 확보하기 위해서는 더 큰 부반송파의 간격값을 사용하면 된다. 또한, 코드분할 영역에서 직교영역을 더 확보하기 위해서는 더 많은 직교코드 수를 생성해 낼 수 있는 직교코드 생성법을 사용하면 된다.
표 1은 SC-FDMA(또는 OFDMA)심벌의 길이가 대략 60~70us이고 CP(Cyclic Prefix)길이가 약 5us 일 때 CAZAC 시퀀스를 적용할 경우 단위전송대역폭과 부반송파의 간격에 따라 전체 상향링크 주파수 대역에서 생성가능한 직교코드의 개수를 나타낸 것이다.
부반송파의 간격 1.25MHz 2.5MHz 5MHz 10MHz 20MHz
1 192 96 48 24 12
2 96 48 24 12 6
3 64 32 16 8 4
4 48 24 12 6 3
SC-FDMA(또는 OFDMA)에서의 CP 포맷으로서 Normal CP와 Extended CP가 있는데, Normal CP를 사용할 경우 한 슬롯내에 7개의 심벌 중에서 첫번째 심벌의 CP만 160 개의 샘플을 가지고 나머지 6개의 심벌의 CP는 144 개의 샘플을 가진다. Extended CP를 사용하는 경우는 6개의 심벌 모두의 CP가 512 개의 샘플을 가진다. 따라서 Normal CP의 경우 CP를 포함한 하나의 SC-FDMA 심벌이 가지는 샘플수는 2208개(첫번째 심벌) 또는 2192개(첫번째 심벌 이외의 심벌)이다.
Normal CP의 경우 한 슬롯에 포함되는 샘플수를 계산해 보면, samples/slot=(160+2048)×1+(144+2048)×6=15,360이 된다. 또한 하나의 샘플링 타임(sampling time)은 1/(15000×2048)=3.26×10-8 sec 이다. 이러한 구조에서 CAZAC시퀀스를 사용할 경우 총 얻을 수 있는 천이된 시퀀스의 개수를 구하면 다음과 같다.
(1) 20MHz의 단위전송대역폭만 사용하는 경우
부반송파의 간격이 1이면 매 부반송파마다 CAZAC시퀀스 값이 실리기 때문에 IFFT를 한 후에 시간영역에서는 별다른 변화가 없다. 즉 하나의 SC-FDMA(또는 OFDMA) 심벌이 얻어진다. 하나의 심벌은 CP를 제외하고 2048 개의 샘플을 가진다.
천이된 CAZAC시퀀스가 코릴레이션(correlation) 특성을 그대로 유지하려면 천이량이 적어도 CP 샘플수보다 커야한다. 이는 주파수 선택적 페이딩을 겪는 채널의 지연확산값을 반영하여 CP의 크기를 결정하였기 때문에 이러한 채널에서 직교성을 보장하기 위해서는 최소한 CP 길이 이상은 천이하여야 함을 알 수 있다.
따라서, CP 샘플수가 144 또는 160이므로 큰 것을 기준으로 했을 때 적어도 160 샘플수 이상을 천이해야 제대로 천이된 CAZAC시퀀스 하나를 얻을 수 있다. 하나의 SC-FDMA(또는 OFDMA) 심벌이 2048 개의 샘플이라면 2048/160=12.8이므로 적어도 12개의 천이된 CAZAC시퀀스를 얻을 수 있다. 따라서 표 1에서 부반송파의 간격이 1일 경우 20MHz 단위전송대역폭에서 얻을 수 있는 천이된 CAZAC시퀀스의 개수는 12개이다.
만약 부반송파의 간격이 2가 되면 IFFT 특성상 입력을 하나 걸러 하나씩 입력하므로 출력값은 임의의 값의 반복된 구조를 가진다. 따라서 원래 2048 개의 샘플길이를 가지던 것이 1024 개의 샘플길이 2개가 반복된 구조가 된다. 이렇게 되면 얻을 수 있는 천이된 CAZAC시퀀스가 절반으로 줄어든다. 즉 1024/160=6.4가 되어 6개의 천이된 CAZAC시퀀스밖에 얻을 수 없다.
부반송파의 간격이 3이면 3개의 부반송파당 하나씩 값을 입력하므로 출력값은 3개의 반복된 구조를 가지고, 천이된 CAZAC시퀀스는 1/3로 줄어든다.
(2) 10MHz의 단위전송대역폭을 사용할 경우
단말이 스케줄링용 기준신호를 전송할 때에는 20MHz의 상향링크 주파수 대역을 10MHz 단위로 2개의 전송영역으로 나누어 독립적으로 사용할 수 있다.
만약 부반송파의 간격이 1일 경우 하나의 독립된 형태의 10MHz 전송영역에서 얻을 수 있는 천이된 CAZAC시퀀스의 개수는 1024샘플(1개의 심벌)/80샘플(1개의 CP)=12.8이므로 12개이다. 10MHz로 전송할 경우 한 심벌당 샘플수는 줄어들지만 한 심벌의 시간길이는 동일하므로 샘플의 간격만 두 배로 늘어난다. 즉, 20MHz에서의 샘플간격과 10MHz에서의 샘플간격은 서로 다르다. 따라서 CP의 길이도 80개의 샘플만 잡으면 20MHz에서 160개의 샘플길이와 동일하다. 각 전송영역에서 12개의 천이 시퀀스를 생성할 수 있으므로 전체 주파수 대역에서 총 24개의 천이 시퀀스를 얻을 수 있다.
부반송파의 간격이 2일 경우 앞서 본바와 같이 512개의 샘플이 반복된 구조를 가지므로 512/80=6.4이고 6개의 CAZAC시퀀스를 가진다. 따라서 천이 CAZAC시퀀스의 개수는 반으로 줄어든다.
(3) 5MHz의 단위전송대역폭을 사용할 경우
20MHz의 주파수 대역 4개의 독립적인 5MHz 대역으로 나뉘고, 12 4=48이므로 48개의 천이 CAZAC시퀀스를 얻을 수 있다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 전체 주파수 대역을 하나의 단위전송대역폭으로 사용하는 것보다는, 작은 단위전송대역폭으로 나누어서 사용하게 되면 스케줄링용 기준신호를 동시에 전송할 수 있는 단말의 수(천이 CAZAC 시퀀스의 총 개수)가 크게 늘어난다.
도 10은 본 발명에 따른 스케줄링용 기준신호를 다중화하는 방법의 또 다른 예이다.
도 10을 참조하면, 부반송파의 간격이 1이고 스케줄링용 기준신호를 FDM과 CDM을 결합하여 다중화한다. 즉, 제1 내지 제3 단말은 동일한 전송영역에서 각각 다른 코드(C1 내지 C3)를 이용하여 스케줄링용 기준신호를 전송한다. 제4 내지 제6 단말도 동일한 전송영역에서 각각 다른 코드(C4 내지 C6)를 이용하여 스케줄링용 기준신호를 전송한다. 제7 내지 제9 단말도 동일한 전송영역에서 각각 다른 코드(C7 내지 C9)를 이용하여 스케줄링용 기준신호를 전송한다. FDM과 CDM을 결합하므로 한 셀내에서 스케줄링용 기준신호를 전송할 수 있는 단말의 용량을 증가시킬 수 있다.
도 11은 본 발명에 따른 스케줄링용 기준신호를 다중화하는 방법의 또 다른 예이다. 여기서 주어진 상향링크 주파수 대역은 20MHz라고 가정한다.
도 11을 참조하면, 부반송파의 간격이 1이고 제1 및 제2 단말은 5MHz의 단위전송대역폭이 할당되고, 제3 단말은 10MHz의 단위전송대역폭이 할당되며, 제4 단말은 20MHz의 단위전송대역폭이 할당된다. 부반송파의 간격이 1이므로 제4 단말이 스케줄링용 기준신호를 보낼 때에는 다른 단말들은 스케줄링용 기준신호를 보낼 수 없게 된다. 따라서, 제1 전송시점에는 제1 내지 제3 단말이 스케줄링용 기준신호를 전송하고, 제2 전송시점에는 제4 단말이 스케줄링용 기준신호를 전송한다. 즉, 단말간에 스케줄링용 기준신호를 시분할 다중화(Time Division Multiplexing; 이하 TDM)하여 전송한다.
도 12는 본 발명에 따른 스케줄링용 기준신호를 전송하는 방법의 흐름도이다.
도 12를 참조하면, 기지국은 제어정보를 단말로 전송한다(S310). 일반적으로 시간에 따라서 단위전송대역폭의 종류와 단말의 수가 변하기 때문에 기지국은 주기적으로 또는 필요할 때마다 적절한 제어정보를 전송해야한다. 제어정보는 모든 단말로 브로드캐스팅되거나 전용채널을 통해 전송될 수 있다.
제어정보에는 단위전송대역폭, 부반송파의 간격값, 호핑(hopping) 또는 쉬프트(shift)방식, CAZAC시퀀스 할당방식등이 있다. 여기서 호핑 또는 쉬프트 방식이란 어떠한 방식으로 각 전송시점마다 분할된 각 전송영역을 도약하며 스케줄링용 기준신호를 전송할지를 결정하는 방식을 말한다. 시그널링은 상위계층 시그널링으로 가능하며 또한 물리계층 시그널링으로도 가능하다.
단말은 스케줄링용 기준신호를 기지국으로 전송한다(S320). 단말은 주어진 제어정보, 즉 할당된 단위전송대역폭, 할당된 부반송파의 간격값, 주어진 호핑 또는 쉬프트 방식, CAZAC 시퀀스를 이용하여 스케줄링용 기준신호를 생성하여 기지국으로 전송한다.
이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.
도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 무선 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.
도 3은 FDD(Frequency Division Duplex) 시스템의 프레임 구조를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전송기와 수신기를 나타낸 블록도이다.
도 5는 다양한 크기의 대역폭으로 설정된 단위전송대역폭 및 전송영역을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 부반송파의 간격이 2인 경우 스케줄링용 기준신호의 다중화 방법의 일 예이다.
도 7은 본 발명에 따른 스케줄링용 기준신호를 다중화하는 방법의 다른 예이다.
도 8은 본 발명에 따른 부반송파의 간격이 1인 경우 스케줄링용 기준신호의 다중화 방법의 예이다.
도 9는 본 발명에 따른 부반송파의 간격이 3일 경우 스케줄링용 기준신호의 다중화 방법의 예이다.
도 10은 본 발명에 따른 스케줄링용 기준신호를 다중화하는 방법의 또 다른 예이다.
도 11은 본 발명에 따른 스케줄링용 기준신호를 다중화하는 방법의 또 다른 예이다.
도 12는 본 발명에 따른 스케줄링 기준신호를 전송하는 방법의 흐름도이다.

Claims (7)

  1. 상향링크의 스케줄링을 위한 스케줄링용 기준신호의 전송방법에 있어서,
    매 전송시점마다 스케줄링 기준신호가 전송되는 대역폭인 단위전송대역폭에 의해, 다수의 전송영역으로 분할되는 상향링크 주파수 대역에서, 제1 전송영역을 통해 상기 스케줄링용 기준신호를 전송하는 단계; 및
    상기 스케줄링용 기준신호를 전송한 다음 전송시점에 제2 전송영역을 통해 상기 스케줄링용 기준신호를 전송하는 단계를 포함하는 스케줄링용 기준신호의 전송방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단위전송대역폭은 기지국이 단말로 알려주는, 스케줄링용 기준신호의 전송방법.
  3. 상향링크 스케줄링을 위한 스케줄링용 기준신호의 수신방법에 있어서,
    적어도 하나의 단말에게 상향링크 주파수 대역을 다수의 전송영역으로 분할하는 단위전송대역폭을 할당하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 단말로부터 상기 다수의 전송영역 중 어느 하나의 전송영역을 통해 스케줄링용 기준신호를 수신하는 단계를 포함하는 스케줄링용 기준신호의 수신방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 스케줄링용 기준신호는 단말마다 서로 다른 부반송파를 통해 전송되는, 스케줄링용 기준신호의 수신방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 단위전송대역폭은 단말마다 서로 달리 할당되는, 스케줄링용 기준신호의 수신방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 스케줄링용 기준신호는 동일한 단위전송대역폭을 할당받은 단말마다 코드영역에서 서로 직교하는 스케줄링용 기준신호의 수신방법.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 스케줄링용 기준신호는 매 전송시점마다 다른 전송영역을 통해 수신되는 스케줄링용 기준신호의 수신방법.
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