KR101368494B1 - 무선 통신 시스템에서 제어신호 전송 방법 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 제어신호 전송 방법 Download PDF

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Abstract

무선 통신 시스템에서 제어신호 전송 방법을 제공한다. 상기 방법은 자원 인덱스, 순환 쉬프트 간격 및 상기 순환 쉬프트 간격의 정수배인 순환 쉬프트 개수를 획득하는 단계, 상기 순환 쉬프트 개수 및 상기 순환 쉬프트 간격을 기반으로 하여 순환 쉬프트 인덱스를 결정하는 단계, 상기 순환 쉬프트 인덱스로부터 얻은 순환 쉬프트 양만큼 기본 시퀀스를 순환 쉬프트시킴으로써 순환 쉬프트된 시퀀스를 생성하는 단계, 상기 순환 쉬프트된 시퀀스 및 제어신호를 위한 심벌을 기반으로 하여 변조된 시퀀스를 생성하는 단계 및 상기 변조된 시퀀스를 상기 자원 인덱스로부터 얻은 자원블록에 맵핑한 후, 상기 변조된 시퀀스를 전송하는 단계를 포함한다.

Description

무선 통신 시스템에서 제어신호 전송 방법{METHOD OF TRANSMITTING CONTROL SIGNAL IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 통신 시스템에서 제어신호 전송 방법에 관한 것이다.
무선 통신 시스템은 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 무선 통신 시스템의 목적은 다수의 사용자가 위치와 이동성에 관계없이 신뢰할 수 있는(reliable) 통신을 할 수 있도록 하는 것이다. 그런데, 무선 채널(wireless channel)은 경로 손실(path loss), 잡음(noise), 다중 경로(multipath)에 의한 페이딩(fading) 현상, 심벌간 간섭(ISI, intersymbol interference) 또는 단말의 이동성으로 인한 도플러 효과(Doppler effect) 등의 비이상적인 특성이 있다. 따라서, 무선 채널의 비이상적 특성을 극복하고, 무선 통신의 신뢰도(reliability)를 높이기 위해 다양한 기술이 개발되고 있다.
일반적으로 무선 통신 시스템은 가용한 무선자원을 공유하여 다중 사용자와의 통신을 지원할 수 있는 다중 접속(multiple access) 시스템이다. 무선자원의 예 로는 시간, 주파수, 코드, 전송파워 등이 있다. 다중 접속 시스템의 예들로는 TDMA(time division multiple access) 시스템, CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다. TDMA 시스템에서는 시간, FDMA 시스템에서는 주파수, CDMA 시스템에서는 코드, OFDMA 시스템에서는 부반송파(subcarrier) 및 시간이 무선자원이다.
SC-FDMA는 OFDMA와 거의 동일한 복잡성을 가지면서도, 싱글 반송파 특성(single carrier property)으로 인해 더 낮은 PAPR(peak-to-average power ratio)을 가진다. 낮은 PAPR은 전송 파워 효율 측면에서 단말에게 유익하므로, SC-FDMA는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) TS 36.211 V8.2.0 (2008-03) "Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical channels and modulation (Release 8)"의 5절에 나타난 바와 같이 3GPP LTE(long term evolution)에서 상향링크 전송에 채택되고 있다.
한편, 다양한 상향링크 제어신호가 상향링크 제어채널을 통해 전송된다. 상향링크 제어신호로는 HARQ(hybrid automatic repeat request) 수행에 사용되는 ACK(Acknowledgement)/NACK(Not-Acknowledgement) 신호, 하향링크 채널 상태를 나타내는 CQI(Channel Quality Indicator), 상향링크 전송을 위한 무선자원 할당을 요청하는 SR(scheduling request) 등 여러 가지 종류가 있다.
셀 내 복수의 단말은 기지국으로 동시에 상향링크 제어신호를 전송할 수 있다. 기지국은 동시에 전송된 각 단말마다의 상향링크 제어신호를 구별할 수 있어야 있다. 각 단말마다의 상향링크 제어신호가 다른 주파수를 사용하여 전송된 경우, 기지국은 이를 구별할 수 있다. 그런데, 셀 내 복수의 단말은 기지국으로 동일한 시간-주파수 자원을 사용하여 상향링크 제어신호를 전송할 수 있다. 동일한 시간-주파수 자원을 사용하여 전송되는 각 단말마다의 상향링크 제어신호를 구별하기 위해, 각 단말마다 상향링크 제어신호 전송에 서로 직교하는(orthogonal) 시퀀스를 사용할 수 있다. 또는 서로 상관도(correlation)가 낮은 시퀀스를 사용할 수도 있다. 그런데, 서로 직교하는 시퀀스의 개수 또는 서로 상관도가 낮은 시퀀스의 개수는 한정되어 있다. 즉, 주파수뿐 아니라, 서로 직교하는 시퀀스의 개수 또는 서로 상관도가 낮은 시퀀스는 무선 통신을 위한 중요한 자원이다. 한정된 자원이 단말마다 적절하게 할당되지 못하면 시스템 성능을 열화시킬 수 있다.
따라서, 한정된 자원을 효율적으로 사용할 수 있는 상향링크 제어신호 전송 방법을 제공할 필요가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 무선 통신 시스템에서 제어신호 전송 방법을 제공하는 데 있다.
일 양태에서, 무선 통신 시스템에서 제어신호 전송 방법을 제공한다. 상기 방법은 자원 인덱스, 순환 쉬프트 간격 및 상기 순환 쉬프트 간격의 정수배인 순환 쉬프트 개수를 획득하는 단계, 상기 순환 쉬프트 개수 및 상기 순환 쉬프트 간격을 기반으로 하여 순환 쉬프트 인덱스를 결정하는 단계, 상기 순환 쉬프트 인덱스로부터 얻은 순환 쉬프트 양만큼 기본 시퀀스를 순환 쉬프트시킴으로써 순환 쉬프트된 시퀀스를 생성하는 단계, 상기 순환 쉬프트된 시퀀스 및 제어신호를 위한 심벌을 기반으로 하여 변조된 시퀀스를 생성하는 단계 및 상기 변조된 시퀀스를 상기 자원 인덱스로부터 얻은 자원블록에 맵핑한 후, 상기 변조된 시퀀스를 전송하는 단계를 포함한다.
다른 양태에서, 무선 신호를 생성 및 전송하는 신호 생성기 및 상기 신호 생성기와 연결되어, 자원 인덱스, 순환 쉬프트 간격 및 상기 순환 쉬프트 간격의 정수배인 순환 쉬프트 개수를 획득하고, 상기 순환 쉬프트 개수 및 상기 순환 쉬프트 간격을 기반으로 하여 순환 쉬프트 인덱스를 결정하고, 상기 순환 쉬프트 인덱스로부터 얻은 순환 쉬프트 양만큼 기본 시퀀스를 순환 쉬프트시킴으로써 순환 쉬프트된 시퀀스를 생성하고, 상기 순환 쉬프트된 시퀀스 및 제어신호를 위한 심벌을 기 반으로 하여 변조된 시퀀스를 생성하고, 상기 변조된 시퀀스를 상기 자원 인덱스로부터 얻은 자원블록에 맵핑한 후, 상기 변조된 시퀀스를 전송하는 무선 통신을 위한 장치를 제공한다.
또 다른 양태에서, 무선 통신 시스템에서 상향링크 제어채널 상으로 제어신호를 전송하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 상향링크 제어채널을 설정하는 단계 및 상기 상향링크 제어채널 상으로 제어신호를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 상향링크 제어채널은 순환 쉬프트된 시퀀스 및 직교 시퀀스를 통해 설정되고, 상기 순환 쉬프트된 시퀀스 및 상기 직교 시퀀스는 각각 순환 쉬프트 간격 및 상기 순환 쉬프트 간격의 정수배인 순환 쉬프트 개수를 이용하여 생성된다.
효율적인 제어신호 전송 방법을 제공한다. 따라서, 전체 시스템 성능을 향상시킬 수 있다.
이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier-frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 통신 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802.20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)는 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다.
설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 무선 통신 시스템(10)은 적어도 하나의 기지국(11; Base Station, BS)을 포함한다. 각 기지국(11)은 특정한 지리적 영역(일반적으로 셀이라고 함)(15a, 15b, 15c)에 대해 통신 서비스를 제공한다. 셀은 다시 다수의 영역(섹터라고 함)으로 나누어질 수 있다. 단말(12; User Equipment, UE)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(mobile station), UT(user terminal), SS(subscriber station), 무선기기(wireless device), PDA(personal digital assistant), 무선 모뎀(wireless modem), 휴대기기(handheld device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(11)은 일반적으로 단말(12)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
이하에서 하향링크(downlink, DL)는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink, UL)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 전송기는 기지국의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 전송기는 단말의 일부분일 수 있고, 수신기는 기지국의 일부분일 수 있다.
무선 통신 시스템은 상향링크 및/또는 하향링크 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)를 지원할 수 있다. 또한, 링크 적응(link adaptation)을 위해 CQI(channel quality indicator)를 사용할 수 있다.
도 2는 HARQ ACK/NACK 신호 및 CQI 전송을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 기지국으로부터 하향링크 데이터를 수신한 단말은 일정 시간이 경과한 후에 HARQ ACK(Acknowledgement)/NACK(Not-Acknowledgement) 신호를 전송한다. 하향링크 데이터는 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)에 의해 지시되는 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel) 상으로 전송될 수 있다. HARQ ACK/NACK 신호는 상기 하향링크 데이터가 성공적으로 디코딩되면 ACK 신호가 되고, 상기 하향링크 데이터의 디코딩에 실패하면 NACK 신호가 된다. 기지국은 NACK 신호가 수신되면, ACK 신호가 수신되거나 최대 재전송 횟수까지 상기 하향링크 데이터를 재전송할 수 있다.
하향링크 데이터에 대한 HARQ ACK/NACK 신호의 전송 시점이나 자원 할당은 기지국이 시그널링을 통해 동적으로 알려줄 수 있고, 또는 하향링크 데이터의 전송 시점이나 자원 할당에 따라 미리 약속되어 있을 수 있다. 예를 들어, FDD(Frequency Division Duplex) 시스템에서, PDSCH가 n번 서브프레임을 통해 수신 되면, 상기 PDSCH에 대한 HARQ ACK/NACK 신호는 n+4번 서브프레임 내 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)를 통해 전송될 수 있다.
단말은 하향링크 채널 상태를 측정하여, 주기적 및/또는 비주기적으로 CQI를 기지국에 보고할 수 있다. 기지국은 CQI를 이용하여 하향링크 스케줄링에 사용할 수 있다. 기지국은 단말에게 CQI의 전송 시점이나 자원 할당에 관한 정보를 알려줄 수 있다.
도 3은 상향링크 전송을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 상향링크 전송을 위해 먼저 단말은 기지국으로 SR(Scheduling Request)을 보낸다. SR은 단말이 상향링크 무선자원 할당을 기지국에 요청하는 것으로, 데이터 교환을 위한 사전 정보 교환의 일종이다. 단말이 기지국으로 상향링크 데이터를 전송하기 위해서는 먼저 SR을 통해 무선자원 할당을 요청한다.
기지국은 SR에 대한 응답으로 상향링크 그랜트를 단말에게 보낸다. 상향링크 그랜트는 PDCCH 상으로 전송될 수 있다. 상향링크 그랜트는 상향링크 무선자원의 할당을 포함한다. 단말은 할당된 상향링크 무선자원을 통해 상향링크 데이터를 전송한다. 기지국은 단말에게 SR의 전송 시점이나 자원 할당에 관한 정보를 알려줄 수 있다.
도 2 및 3에 나타난 바와 같이, 단말은 HARQ ACK/NACK 신호, CQI 및 SR과 같은 상향링크 제어신호를 주어진 전송 시점에서 전송할 수 있다. 제어신호의 종류 및 크기는 시스템에 따라 달라질 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되 는 것은 아니다.
도 4는 3GPP LTE에서 무선 프레임의 구조를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 하나의 서브프레임은 2개의 슬롯(slot)으로 구성된다. 무선 프레임 내 슬롯은 0부터 19까지 슬롯 번호가 매겨진다. 하나의 서브프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)라 한다. TTI는 데이터 전송을 위한 스케줄링 단위라 할 수 있다. 예를 들어, 하나의 무선 프레임의 길이는 10ms이고, 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms 일 수 있다.
무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수 등은 다양하게 변경될 수 있다.
도 5는 3GPP LTE에서 하나의 상향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 나타낸 예시도이다.
도 5를 참조하면, 상향링크 슬롯은 시간 영역(time domain)에서 복수의 SC-FDMA 심벌을 포함하고, 주파수 영역(frequency domain)에서 NUL 자원블록(Resource Block, RB)을 포함한다. SC-FDMA 심벌은 하나의 심벌 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것으로, 시스템에 따라 OFDMA 심벌 또는 심벌 구간이라고 할 수 있다. 자원블록은 자원 할당 단위로 주파수 영역에서 복수의 부반송파를 포함한다. 상향링크 슬롯에 포함되는 자원블록의 수 NUL은 셀에서 설정되는 상향링크 전송 대역 폭(bandwidth)에 종속한다. 3GPP LTE에서 NUL은 60 내지 110 중 어느 하나일 수 있다.
자원 그리드 상의 각 요소(element)를 자원요소(resource element)라 한다. 자원 그리드 상의 자원요소는 슬롯 내 인덱스 쌍(pair) (k, ℓ)에 의해 식별될 수 있다. 여기서, k(k=0,...,NUL×12-1)는 주파수 영역 내 부반송파 인덱스이고, ℓ(ℓ=0,...,6)은 시간 영역 내 SC-FDMA 심벌 인덱스이다.
여기서, 하나의 자원블록은 시간 영역에서 7 SC-FDMA 심벌, 주파수 영역에서 12 부반송파로 구성되는 7×12 자원요소를 포함하는 것을 예시적으로 기술하나, 자원블록 내 부반송파의 수와 SC-FDMA 심벌의 수는 이에 제한되는 것은 아니다. 자원블록이 포함하는 SC-FDMA 심벌의 수 또는 부반송파의 수는 다양하게 변경될 수 있다. SC-FDMA 심벌의 수는 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix, 이하 CP)의 길이에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 노멀(normal) CP의 경우 SC-FDMA 심벌의 수는 7이고, 확장된(extended) CP의 경우 SC-FDMA 심벌의 수는 6이다.
도 5의 3GPP LTE에서 하나의 상향링크 슬롯에 대한 자원 그리드는 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드에도 적용될 수 있다. 다만, 하향링크 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심벌을 포함한다.
도 6은 3GPP LTE에서 하향링크 서브프레임의 구조의 예를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 하향링크 서브프레임은 2개의 연속적인(consecutive) 슬롯을 포함한다. 하향링크 서브프레임 내의 첫번째 슬롯의 앞선 최대 3 OFDM 심벌들이 PDCCH가 할당되는 제어영역(control region)이고, 나머지 OFDM 심벌들은 PDSCH가 할당되는 데이터 영역(data region)이 된다. 제어영역에는 PDCCH 이외에도 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PHICH(Physical Hybrid ARQ Indicator Channel) 등의 제어채널이 할당될 수 있다. PDCCH는 PDSCH 상의 하향링크 전송의 자원 할당을 알려주는 하향링크 그랜트를 나를 수 있다. 단말은 PDCCH를 통해 전송되는 제어신호를 디코딩하여 PDSCH를 통해 전송되는 데이터 정보를 읽을 수 있다. 여기서, 제어영역이 3 OFDM 심벌을 포함하는 것은 예시에 불과하다. 서브프레임 내 제어영역이 포함하는 OFDM 심벌의 수는 PCFICH를 통해 알 수 있다. PHICH는 상향링크 전송의 응답으로 HARQ ACK/NACK 신호를 나른다.
제어영역은 복수의 CCE(control channel elements)들의 집합으로 구성된다. PDCCH는 하나 또는 몇몇 연속적인 CCE의 집단(aggregation) 상으로 전송된다. CCE는 복수의 자원요소 그룹(resource element group)에 대응된다. 자원요소 그룹은 자원요소로의 제어채널 맵핑을 정의하기 위해 사용된다. 하향링크 서브프레임에서 CCE의 총 수가 NCCE라면, CCE는 0부터 NCCE,k-1까지 CCE 인덱스가 매겨진다.
도 7은 3GPP LTE에서 상향링크 서브프레임의 구조의 예를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 상향링크 서브프레임은 상향링크 제어신호를 나르는 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)가 할당되는 제어영역과 사용자 데이터를 나르는 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)가 할당되는 데이터영역으로 나눌 수 있다. SC-FDMA에서 싱글 반송파 특성을 유지하기 위해, 하나의 단말에게 주파수 영역으로 연속적인 자원블록을 자원으로 할당한다. 하나의 단말은 PUCCH와 PUSCH를 동시에 전송할 수 없다.
하나의 단말에 대한 PUCCH는 서브프레임에서 자원블록 쌍(RB pair)으로 할당된다. 자원블록 쌍에 속하는 자원블록들은 제1 슬롯과 제2 슬롯 각각에서 서로 다른 부반송파를 차지한다. 이를 PUCCH에 할당되는 자원블록 쌍이 슬롯 경계(slot boundary)에서 주파수 도약(frequency hopping)된다고 한다. m은 서브프레임 내에서 PUCCH에 할당된 자원블록의 주파수 영역 위치를 나타내는 위치 인덱스이다.
PUSCH는 전송채널(transport channel)인 UL-SCH(Uplink Shared Channel)에 맵핑된다. PUCCH 상에서 전송되는 상향링크 제어신호는 HARQ ACK/NACK 신호, 하향링크 채널 상태를 나타내는 CQI, 상향링크 무선자원 할당 요청인 SR 등이 있다.
PUCCH는 다중 포맷을 지원할 수 있다. 즉, 변조 방식(modualtion scheme)에 따라 서브프레임당 서로 다른 비트 수를 갖는 상향링크 제어신호를 전송할 수 있다. 다음 표는 PUCCH 포맷에 따른 변조 방식 및 서브프레임 당 비트 수의 예를 나타낸다.
Figure 112009011817191-pat00001
PUCCH 포맷 1은 SR의 전송에 사용되고, PUCCH 포맷 1a 또는 포맷 1b는 HARQ ACK/NACK 신호의 전송에 사용되고, PUCCH 포맷 2는 CQI의 전송에 사용되고, PUCCH 포맷 2a/2b는 CQI 및 HARQ ACK/NACK 신호의 전송에 사용된다.
임의의 서브프레임에서 HARQ ACK/NACK 신호가 단독으로 전송되는 경우에는 PUCCH 포맷 1a 또는 포맷 1b을 사용되고, SR이 단독으로 전송되는 경우에는 PUCCH 포맷 1을 사용한다. 단말은 HARQ ACK/NACK 신호 및 SR을 동일 서브프레임에서 전송할 수 있다. 긍정적인(positive) SR 전송을 위해 단말은 SR용으로 할당된 PUCCH 자원을 통해 HARQ ACK/NACK 신호를 전송하고, 부정적인(negative) SR 전송을 위해서는 단말은 할당된 ACK/NACK용으로 할당된 PUCCH 자원을 통해 HARQ ACK/NACK 신호를 전송한다.
PUCCH 상으로 전송되는 제어신호는 순환 쉬프트된 시퀀스(cyclically shifted sequence)를 이용한다. 순환 쉬프트된 시퀀스는 기본 시퀀스(base sequence)를 특정 CS 양(cyclic shift amount) 만큼 순환 쉬프트시켜 생성할 수 있다. 특정 CS 양은 순환 쉬프트 인덱스(CS index)에 의해 지시된다. 다양한 종류의 시퀀스가 기본 시퀀스로 사용될 수 있다. 예를 들어, PN(pseudo-random) 시퀀스, ZC(Zadoff-Chu) 시퀀스와 같은 잘 알려진 시퀀스를 기본 시퀀스로 사용할 수 있다. 또는, 컴퓨터를 통해 생성되는 CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation)를 사용할 수 있다. 다음 수학식은 기본 시퀀스의 예이다.
Figure 112009011817191-pat00002
여기서, i ∈ {0,1,...,29}는 원시 인덱스(root index), n은 요소 인덱스로 0≤n≤N-1, N은 기본 시퀀스의 길이이다. i는 셀 ID(identity), 무선 프레임 내 슬롯 번호 등에 의해 정해질 수 있다. 하나의 자원블록이 12 부반송파를 포함한다고 할 때, N은 12로 할 수 있다. 다른 원시 인덱스에 따라 다른 기본 시퀀스가 정의된다. N=12 일 때, b(n)은 다음 표와 같이 정의될 수 있다.
Figure 112009011817191-pat00003
기본 시퀀스 r(n)을 다음 수학식과 같이 순환 쉬프트시켜 순환 쉬프트된 시퀀스 r(n, Ics)을 생성할 수 있다.
Figure 112009011817191-pat00004
여기서, Ics는 CS 양을 나타내는 순환 쉬프트 인덱스이다(0≤Ics≤N-1, Ics 는 정수).
이하에서 기본 시퀀스의 가용(available) CS는 CS 단위에 따라 기본 시퀀스로부터 얻을 수(derive) 있는 CS를 말한다. 예를 들어, 기본 시퀀스의 길이가 12이고, CS 단위가 1이라면, 기본 시퀀스의 가용 CS의 총 수는 12가 된다. 또는, 기본 시퀀스의 길이가 12이고, CS 단위가 2이라면, 기본 시퀀스의 가용 CS의 총 수는 6이 된다. CS 단위는 지연 스프레드(delay spread)를 고려하여 결정될 수 있다.
도 8은 노멀 CP의 경우, PUCCH 포맷 1/1a/1b 전송의 예를 나타낸다. 이는 하나의 서브프레임 내 제1 슬롯과 제2 슬롯에 할당된 자원블록 쌍을 나타낸 것이다.
도 8을 참조하면, 제1 슬롯과 제2 슬롯 각각은 7 SC-FDMA 심벌을 포함한다. 각 슬롯의 7 SC-FDMA 심벌 중 3 SC-FDMA 심벌에는 RS(reference signal)가 실리고, 나머지 4 SC-FDMA 심벌에는 제어신호가 실린다. RS는 각 슬롯 중간의 3개의 인접하는(contiguous) SC-FDMA 심벌에 실린다. 이때 RS에 사용되는 심벌의 개수 및 위치는 달라질 수 있으며, 제어신호에 사용되는 심벌의 개수 및 위치도 그에 따라 변경될 수 있다.
PUCCH 포맷 1, 1a 및 1b 각각은 하나의 복소 심벌(complex-valued symbol) d(0)를 사용한다. 기지국은 SR을 단말로부터의 PUCCH 전송의 존재 또는 부존재만으로 알 수 있다. 따라서, PUCCH 포맷 1을 위한 복소 심벌 d(0)로 특정값, 예를 들어, d(0)=1을 사용할 수 있다. PUCCH 포맷 1a를 위한 복소 심벌 d(0)는 1비트의 HARQ ACK/NACK 정보가 BPSK(Binary Phase Shift Keying) 변조되어 생성된다. PUCCH 포맷 1b를 위한 복소 심벌 d(0)는 2비트의 HARQ ACK/NACK 정보가 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 변조되어 생성된다.
PUCCH 포맷 1/1a/1b을 위한 복소 심벌 d(0)와 순환 쉬프트된 시퀀스 r(n,Ics)를 기반으로 하여 변조된 시퀀스(modulated sequence) y(n)를 생성한다. 다음 수학식과 같이 순환 쉬프트된 시퀀스 r(n,Ics)에 복소 심벌 d(0)를 곱하여 변조된 시퀀스 y(n)을 생성할 수 있다.
Figure 112009011817191-pat00005
순환 쉬프트된 시퀀스 r(n,Ics)의 순환 쉬프트 인덱스인 Ics는 무선 프레임 내 슬롯 번호(ns) 및 슬롯 내 SC-FDMA 심벌 인덱스(ℓ)에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 순환 쉬프트 인덱스 Ics는 Ics(ns,ℓ)로 표현될 수 있다. 여기서는, 제1 슬롯의 슬롯 번호는 0이고, 제2 슬롯의 슬롯 번호는 1으로 하고, Ics(0,0)=0, Ics(0,1)=1, Ics(0,5)=2, Ics(0,6)=3, Ics(1,0)=4, Ics(1,1)=5, Ics(1,5)=6 및 Ics(1,6)=7로 두고 있으나, 이는 예시에 불과하다.
단말 용량을 증가시키기 위해, 변조된 시퀀스 y(n)은 직교 시퀀스를 이용하여 확산될 수 있다. 여기서는, 하나의 슬롯 내의 제어신호가 실리는 4 SC-FDMA 심벌에 대해 확산 계수(spreading factor) K=4인 직교 시퀀스 w(k)를 통해 변조된 시퀀스 y(n)을 확산시키는 것을 보이고 있다.
확산 계수 K=4인 직교 시퀀스 wIos(k) (Ios는 직교 시퀀스 인덱스, 0≤k≤K- 1)로 다음 표와 같은 시퀀스를 사용할 수 있다.
Figure 112009011817191-pat00006
또는, 확산 계수 K=3인 직교 시퀀스 wIos(k) (Ios는 직교 시퀀스 인덱스, 0≤k≤K-1)로 다음 표와 같은 시퀀스를 사용할 수 있다.
Figure 112009011817191-pat00007
직교 시퀀스 인덱스 Ios는 무선 프레임 내 슬롯 번호(ns)에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 직교 시퀀스 인덱스 Ios는 Ios(ns)로 표현될 수 있다.
또한, 변조된 시퀀스 y(n)은 직교 시퀀스를 이용한 확산 외에도 스크램블될 수 있다. 예를 들어, 변조된 시퀀스 y(n)에 특정 파라미터에 따라 1 또는 j가 곱해질 수 있다.
RS는 제어신호와 동일한 기본 시퀀스로부터 생성된 순환 쉬프트된 시퀀스와 직교 시퀀스를 기반으로 생성할 수 있다. 순환 쉬프트된 시퀀스를 확산 계수 K=3인 직교 시퀀스 w(k)를 통해 확산시켜 RS로 사용할 수 있다. 따라서, 단말이 제어신호를 전송하기 위해, 제어신호를 위한 순환 쉬프트 인덱스와 직교 시퀀스 인덱스 외에도, RS를 위한 순환 쉬프트 인덱스와 직교 시퀀스 인덱스도 필요하다.
도 9는 확장된 CP의 경우, PUCCH 포맷 1/1a/1b 전송의 예를 나타낸다.
도 9를 참조하면, 제1 슬롯과 제2 슬롯 각각은 6 SC-FDMA 심벌을 포함한다. 각 슬롯의 6 SC-FDMA 심벌 중 2 SC-FDMA 심벌에는 RS가 실리고, 나머지 4 SC-FDMA 심벌에는 제어신호가 실린다. 이를 제외하면, 도 8의 노멀 CP의 경우의 예가 그대로 적용된다. 다만, RS는 순환 쉬프트된 시퀀스를 확산 계수 K=2인 직교 시퀀스 w(k)를 통해 확산시켜 RS로 사용할 수 있다.
확산 계수 K=2인 직교 시퀀스 wIos(k) (Ios는 직교 시퀀스 인덱스, 0≤k≤K-1)로 다음 표와 같은 시퀀스를 사용할 수 있다.
Figure 112009011817191-pat00008
상술한 바와 같이, 노멀 CP, 확장된 CP의 경우 모두 PUCCH 포맷 1/1/a/1b 전송을 위해, 다음의 정보가 필요하다. 제어신호를 위한 순환 쉬프트 인덱스 Ics 및 직교 시퀀스 인덱스 Ios, RS를 위한 순환 쉬프트 인덱스 I'cs 및 직교 시퀀스 인덱스 I'os가 필요하다.
도 10은 PUCCH 포맷 2/2a/2b 전송의 예를 나타낸다.
도 10을 참조하면, 각 슬롯에 포함되는 7 SC-FDMA 심벌 중 2 SC-FDMA 심벌에는 RS가 실리고, 나머지 5 SC-FDMA 심벌에는 CQI가 실린다. 이때 RS에 사용되는 심벌의 개수 및 위치는 달라질 수 있으며, CQI에 사용되는 심벌의 개수 및 위치도 그에 따라 변경될 수 있다.
PUCCH 포맷 2, 2a 및 2b 각각은 서브프레임 당 20비트의 CQI 정보를 사용할 수 있다. 20비트의 CQI 정보는 QPSK 변조를 통해 10개의 변조 복소 심벌들 d(0)~d(9)로 맵핑된다. PUCCH 포맷 2a에서는 1비트의 HARQ ACK/NACK 정보가 BPSK 변조를 통해 1개의 변조 복소 심벌 d(10)로 맵핑된다. PUCCH 포맷 2b에서는 2비트의 HARQ ACK/NACK 정보가 QPSK 변조를 통해 1개의 변조 복소 심벌 d(10)로 맵핑된다.
변조 복소 심벌들 d(0)~d(9)와 기본 시퀀스로부터 생성된 순환 쉬프트된 시퀀스 r(n,Ics)를 기반으로 하여 변조된 시퀀스를 생성한다. 순환 쉬프트된 시퀀스 r(n,Ics)의 순환 쉬프트 인덱스 Ics는 무선 프레임 내 슬롯 번호(ns) 및 슬롯 내 SC-FDMA 심벌 인덱스(ℓ)에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 순환 쉬프트 인덱스 Ics는 Ics(ns,ℓ)로 표현될 수 있다. 여기서는, 제1 슬롯의 슬롯 번호는 0이고, 제2 슬롯의 슬롯 번호는 1으로 하고, Ics(0,0)=0, Ics(0,2)=1, Ics(0,3)=2, Ics(0,4)=3, Ics(0,6)=4, Ics(1,0)=5, Ics(1,2)=6, Ics(1,3)=7, Ics(1,4)=8 및 Ics(1,6)=9로 두고 있으나, 이는 예시에 불과하다. RS는 제어신호와 동일한 기본 시퀀스로부터 생성된 순환 쉬프트된 시퀀스를 이용할 수 있다. PUCCH 포맷 2a 및 2b 각각에서, 1개의 변조 복소 심벌 d(10)은 RS 생성에 사용된다.
PUCCH 포맷 2/2a/2b는 PUCCH 포맷 1/1a/1b와 달리 직교 시퀀스는 사용하지 않는다.
도 11은 상향링크 제어신호 전송 방법의 예를 나타내는 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 기지국은 단말에게 PUCCH 자원에 관한 파라미터를 전송한다(S110). 단말은 PUCCH 자원에 관한 파라미터를 이용하여 PUCCH 자원을 결정한다(S120). 단말은 PUCCH 자원을 이용하여 제어신호를 전송한다(S130).
PUCCH 자원은 PUCCH를 통한 제어신호 전송에 사용되는 자원이다. 셀 내 복수의 단말은 기지국으로 동시에 제어신호를 전송할 수 있다. 이때, 각 단말이 서로 다른 PUCCH 자원을 사용한다면, 기지국은 각 단말마다의 제어신호를 구별할 수 있다. PUCCH 자원은 PUCCH 자원 인덱스(resource index)에 의해 식별된다. PUCCH 자원 인덱스로부터 순환 쉬프트 인덱스 및 주파수가 결정된다. 또한, 직교 시퀀스 인덱스 역시 PUCCH 자원 인덱스로부터 결정될 수 있다. 이하, n(1) PUCCH는 제1 PUCCH 자원 인덱스로 PUCCH 포맷 1/1a/1b를 위한 PUCCH 자원 인덱스이고, n(2) PUCCH는 제2 PUCCH 자원 인덱스로 PUCCH 포맷 2/2a/2b를 위한 PUCCH 자원 인덱스이다.
PUCCH 자원에 관한 파라미터는 물리 계층(physical layer)의 상위 계층(higher layer)에 의해 설정될 수 있다. 예를 들어, 상위 계층은 단말과 네트워크 간에 무선자원을 제어하는 역할을 수행하는 RRC(Radio Resource Control)일 수 있다.
PUCCH 자원에 관한 파라미터에는 자원블록의 개수 N(2) RB, 순환 쉬프트 개수(the number of CSs) N(1) CS, 순환 쉬프트 간격(CS interval) Δshift 및 N(1) PUCCH 등이 있다. 상기 파라미터들은 셀 내 모든 단말에 공통되는 공용(common) 파라미터이다. PUCCH에 사용되는 물리적 자원은 자원블록의 개수 N(2) RB, 순환 쉬프트 개수 N(1) CS에 종속된다(depend on).
자원블록의 개수 N(2) RB는 각 슬롯 내에서 PUCCH 포맷 2/2a/2b를 위한 전송에만 사용될 수 있는 자원블록의 개수이다.
순환 쉬프트 개수 N(1) CS는 혼합 자원블록(mixed RB) 내에서 PUCCH 포맷 1/1a/1b를 위해 사용되는 순환 쉬프트의 개수이다. 혼합 자원블록은 PUCCH 포맷 1/1a/1b 및 2/2a/2b의 혼합을 위해 사용되는 자원블록이다. 각 슬롯 내에서 하나 이하의 자원블록이 혼합 자원블록으로 지원된다. 기지국에서 수신되는 자원블록에는 셀 내 복수의 단말 각각의 상향링크 제어정보가 다중화될 수 있다. 혼합 자원블록에서는 서로 다른 유형의 제어정보가 다중화될 수 있다. 예를 들어, 혼합 자원블록에서는 하나의 단말이 전송하는 HARQ ACK/NACK 신호와 다른 단말이 전송하는 CQI가 다중화될 수 있다. 또한, 혼합 자원블록에서는 하나의 단말이 전송하는 SR과 다른 단말이 전송하는 CQI가 다중화될 수 있다. 예를 들어, 순환 쉬프트 개수 N(1) CS는 0 내지 8 중 하나의 값으로 설정될 수 있다. 만일 순환 쉬프트 개수 N(1) CS가 0이면, 혼합 자원블록이 존재하지 않는다.
순환 쉬프트 간격 Δshift는 PUCCH를 위해 예약된 2개의 인접하는 순환 쉬프트들 사이의 최소 간격이다. 순환 쉬프트 인덱스 간격은 제1 PUCCH 자원 인덱스들 사이의 순환 쉬프트 인덱스의 차이를 의미할 수 있다. 제1 PUCCH 자원 인덱스들은 연속하거나(consecutive) 인접하는(adjacent) 인덱스들일 수 있다. 또는, 제1 PUCCH 자원 인덱스들은 동일한 직교 시퀀스 인덱스를 사용하는 인덱스들일 수 있다. 순환 쉬프트 간격은 채널 상황에 따라 결정될 수 있다.
N(1) PUCCH는 SR과 SPS(semi-persistent scheduling) ACK/NACK 신호를 위해 할당되는 제1 PUCCH 자원 인덱스의 개수이다. SPS ACK/NACK 신호는 반정적 스케줄링으로 전송된 하향링크 데이터에 대한 ACK/NACK 신호이다. 상기 하향링크 데이터가 PDSCH를 통해 전송될 경우, 상기 PDSCH에 대응하는 PDCCH가 존재하지 않는다.
PUCCH 자원 인덱스들은 PUCCH 자원에 관한 파라미터들의 조합을 통해 할당된다. PUCCH 자원 인덱스 할당 규칙은 다양하게 구현될 수 있다. 단말은 PUCCH 자원 인덱스를 기지국으로부터 받거나, 미리 약속된 규약을 통해 얻을 수 있다.
SR과 SPS ACK/NACK 신호를 위한 제1 PUCCH 자원 인덱스는 기지국이 단말에게 알려준다. 제2 PUCCH 자원 인덱스 n(2) PUCCH, 역시 기지국이 단말에게 알려준다. 제2 PUCCH 자원 인덱스 n(2) PUCCH는 다음 수학식을 만족할 수 있다.
Figure 112009011817191-pat00009
여기서, N은 자원블록이 포함하는 부반송파의 개수이다. N에서 N(1) CS와 2를 빼는 이유는 혼합 자원블록에서 제1 PUCCH 자원 인덱스가 사용하는 순환 쉬프트 인덱스와의 간섭을 방지하기 위해 2개의 미할당 순환 쉬프트 인덱스를 두기 때문이다.
동적(dynamic) ACK/NACK 신호를 위한 제1 PUCCH 자원 인덱스는 미리 약속된 규약을 통해 얻을 수 있다. 동적 ACK/NACK 신호는 동적 스케줄링으로 전송된 하향링크 데이터에 대한 ACK/NACK 신호이다. 동적 스케줄링은 기지국이 PDSCH를 통한 하향링크 데이터를 전송할 때마다 단말에게 PDCCH를 통해 하향링크 그랜트를 매번 전송하는 것이다. 상기 제1 PUCCH 자원 인덱스는 하향링크 데이터 수신을 위한 제어채널이 전송되는 무선자원으로부터 얻을 수 있다. 다음 수학식은 상기 제1 PUCCH 자원 인덱스 n(1) PUCCH를 결정하는 예이다.
Figure 112009011817191-pat00010
여기서, nCCE는 PDSCH에 대한 PDCCH 전송에 사용된 첫번째 CCE 인덱스이다.
제1 PUCCH 자원 인덱스들은 순환 쉬프트 개수 N(1) CS 및 순환 쉬프트 간격 Δshift의 조합을 통해 할당된다. 제어신호를 위한 순환 쉬프트 인덱스와 직교 시퀀스 인덱스는 순환 쉬프트 개수 N(1) CS 및 순환 쉬프트 간격 Δshift를 기반으로 결정된다. 제1 PUCCH 자원 인덱스 n(1) PUCCH도 순환 쉬프트 인덱스 및 직교 시퀀스 인덱스 결정에 이용될 수 있다. 직교 시퀀스 인덱스는 순환 쉬프트 인덱스 결정에 이용될 수 있다.
제어신호를 위한 순환 쉬프트 인덱스 Ics(ns)와 직교 시퀀스 인덱스 Ios(ns)는 다음 수학식과 같이 구할 수 있다.
Figure 112009011817191-pat00011
Figure 112009011817191-pat00012
여기서, c(n)은 PN 시퀀스이고, Nsymb은 슬롯이 포함하는 SC-FDMA 심벌의 개수이다. c(n)은 길이-31의 골드(Gold) 시퀀스에 의해 정의될 수 있다. 다음 수학식은 시퀀스 c(n)의 예를 나타낸다.
Figure 112009011817191-pat00013
여기서, NC=1600이고, x1(i)은 제1 m-시퀀스이고, x2(i)는 제2 m-시퀀스이다. 예를 들어, 제1 m-시퀀스 또는 제2 m-시퀀스는 매 무선 프레임마다 셀 ID에 따라 초기화(initialization)될 수 있다. 제2 m-시퀀스의 초기화는 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009011817191-pat00014
여기서, Ncell_ID는 셀 ID이다.
RS를 위한 순환 쉬프트 인덱스 I'cs(ns)와 직교 시퀀스 인덱스 I'os(ns)는 다음 수학식과 같이 구할 수 있다.
Figure 112009011817191-pat00015
도 12는 PUCCH가 할당된 자원블록의 예를 나타낸다.
도 12를 참조하면, 자원블록의 개수 N(2) RB는 2인 경우이다. 따라서, 2개의 자원블록(예를 들어, m=0, 1)은 PUCCH 포맷 2/2a/2b를 위한 전송에만 사용된다. m=2인 자원블록은 혼합 자원블록이다. m=3인 자원블록은 PUCCH 포맷 1/1a/1b를 위한 전송에만 사용된다.
PUCCH 자원 인덱스로부터 PUCCH에 할당된 자원블록(또는 부반송파)를 구할 수 있다. 서브프레임 내에서 PUCCH에 할당된 자원블록의 주파수 영역 위치를 나타 내는 위치 인덱스 m은 다음 수학식과 같이 구할 수 있다.
Figure 112009011817191-pat00016
이하, PUCCH 자원을 위한 파라미터들의 조합을 통해 제1 PUCCH 자원 인덱스 n(1) PUCCH 할당 시, 문제가 되는 파라미터들의 조합의 예를 설명한다.
(1) 제1 조합의 예
제1 조합의 예는 확장된 CP, PUCCH 포맷 1/1a/1b만을 지원하는 자원블록에서 순환 쉬프트 간격 Δshift=3인 경우이다.
다음 표는 제1 조합의 예에 따른 제1 PUCCH 자원 인덱스 n(1) PUCCH 할당을 나타낸다.
Figure 112009011817191-pat00017
여기서, M+0부터 M+7은 상기 자원블록에서 할당된 8개의 제1 PUCCH 자원 인덱스 n(1) PUCCH이다. 예를 들어, 제1 PUCCH 자원 인덱스가 M+7이면, 제어신호와 RS를 위한 순환 쉬프트 인덱스 Ics는 0(doffset=0 인 경우)이고, 제어신호 및 RS를 위한 직교 시퀀스 인덱스 Ios, I'os는 2이다. M은 상기 자원블록에 앞선 자원블록에서 할당된 제1 PUCCH 자원 인덱스 n(1) PUCCH의 개수이다. 앞선 자원블록이란 동일 슬롯 내 상기 자원블록의 위치 인덱스보다 작은 위치 인덱스를 가진 자원블록일 수 있다. 예를 들어, 앞선 자원블록은 혼합 자원블록일 수 있다. 순환 쉬프트 개수 N(1) CS가 0이면 혼합 자원블록이 존재하지 않으므로, M=0일 수 있다. M=0이면, 제1 PUCCH 자원 인덱스 n(1) PUCCH가 상기 자원블록에서 처음으로 할당되는 것이다.
제1 PUCCH 자원 인덱스 M+7은 인덱스 순서가 맞지 않는 문제가 있다. 일관성을 위해 인덱스 순서에 맞게 변경할 수 있다. 그러나, 이를 올바르게 수정하는 것은 쉽지 않다. 이 경우는 혼합 자원블록에 후속하는 자원블록에서의 제1 PUCCH 자원 인덱스 할당의 문제이기 때문이다. 성능에 크게 영향이 없으므로 이대로 사용할 수도 있다.
(2) 제2 조합의 예
제2 조합의 예는 노멀 CP, 혼합 자원블록에서 순환 쉬프트 간격 Δshift=3, 순환 쉬프트 개수 N(1) CS=8인 경우이다.
다음 표는 제2 조합의 예에 따른 제1 PUCCH 자원 인덱스 n(1) PUCCH 할당을 나타낸다.
Figure 112009011817191-pat00018
여기서, 0부터 7은 상기 혼합 자원블록에서 할당된 8개의 제1 PUCCH 자원 인덱스 n(1) PUCCH이다. N/A는 미할당(unallocated) 순환 쉬프트 인덱스를 나타낸다. 미할당 순환 쉬프트 인덱스는 셀 내 어느 단말에게도 할당되지 않은 순환 쉬프트 인덱스를 의미한다. 표에서 ICQI는 CQI 전송을 위해 할당되는 제2 PUCCH 자원 인덱스 n(2) PUCCH를 의미한다. 상기 혼합 자원블록에서는 2개의 제2 PUCCH 자원 인덱스가 할당된다.
제1 PUCCH 자원 인덱스 5는 인덱스 순서에 맞지 않다. 또, 제1 PUCCH 자원 인덱스 0과 5는 동일한 순환 쉬프트 인덱스를 사용한다. 또한, 제1 PUCCH 자원 인덱스 6과 7도 배치에 문제가 있다. 따라서, 제1 PUCCH 자원 인덱스 3, 4, 5, 6 및 7은 인덱스 할당에 문제가 있다. 제2 조합과 같이 제1 PUCCH 자원 인덱스 간 패턴이 고르지 않으면, 간섭량이 증가될 수 있다. 이는 무선 통신 시스템의 성능 열화를 초래할 수 있다.
제2 조합의 예에 따른 제1 PUCCH 자원 인덱스 n(1) PUCCH 할당을 다음 표와 같이 변경하여 성능을 개선할 수 있다.
Figure 112009011817191-pat00019
(3) 제3 조합의 예
제3 조합의 예는 확장된 CP, 혼합 자원블록에서 순환 쉬프트 간격 Δshift=3, 순환 쉬프트 개수 N(1) CS=8인 경우이다.
다음 표는 제3 조합의 예에 따른 제1 PUCCH 자원 인덱스 n(1) PUCCH 할당을 나타낸다.
Figure 112009011817191-pat00020
여기서, 0부터 5는 상기 혼합 자원블록에서 할당된 6개의 제1 PUCCH 자원 인덱스 n(1) PUCCH이다. 상기 혼합 자원블록에서는 2개의 제2 PUCCH 자원 인덱스 n(2) PUCCH가 할당된다.
제1 PUCCH 자원 인덱스 5는 인덱스 순서에 맞지 않고, 제1 PUCCH 자원 인덱스 0과 5는 동일한 순환 쉬프트 인덱스를 사용한다. 따라서, 제1 PUCCH 자원 인덱스 3, 4, 및 5는 인덱스 할당에 문제가 있다.
제3 조합의 예에 따른 제1 PUCCH 자원 인덱스 n(1) PUCCH 할당을 다음 표와 같이 변경하여 성능을 개선할 수 있다.
Figure 112009011817191-pat00021
그런데, 문제가 되는 파라미터들의 조합에서 제1 PUCCH 자원 인덱스 할당을 변경하는 것은 상술한 PUCCH 자원 인덱스 할당 규칙의 예외적인 경우이다. 예외적인 할당 규칙 변경을 구현하기 위해서는 무선 통신 시스템의 복잡도(complexity)를 증가시킬 뿐 아니라, 추가적인 비용이 요구된다. 또, 상술한 문제가 되는 파라미터들의 조합은 예시일 뿐, 문제가 되는 파라미터들의 조합은 이보다 더 많을 수 있다. 따라서, 예외적인 할당 규칙의 변경은 바람직한 해결 방법이 아니다.
문제가 되는 파라미터들의 조합이 나오지 않도록 PUCCH 자원 인덱스 할당 규칙 자체를 변경하여 공식화하는 방법도 있을 수 있다. 그러나, 새로운 PUCCH 자원 인덱스 할당 규칙의 공식화에 성공하고, 구현이 가능하다 할지라도 투자한 노력, 비용에 비해서 얻는 성능 개선 효과는 거의 없거나 미미하다. 따라서, 이를 간단히 해결할 수 있는 방법이 필요하다.
문제가 되는 파라미터들의 조합을 사용할 수 없도록 제한하거나, 사용가능한 파라미터들의 조합을 설정한다면, 제1 PUCCH 자원 인덱스 할당에서 발생할 수 있는 문제를 간단히 해결할 수 있다. 예를 들어, 사용가능한 순환 쉬프트 개수 N(1) CS를 제한할 수 있다. 이를 통해, 노멀 CP 및 확장된 CP에서 문제 없이 제1 PUCCH 자원 인덱스를 할당할 수 있다. 이하, 케이스별로 사용가능한 파라미터들의 조합을 설정하는 방법을 설명한다.
첫째, 노멀 CP, 혼합 자원블록에서 순환 쉬프트 간격 Δshift=3인 경우를 설명한다. 순환 쉬프트 개수 N(1) CS가 2, 4, 5, 7 또는 8인 경우, 제1 PUCCH 자원 인덱스 할당 시 문제가 발생한다. 따라서, 노멀 CP, 순환 쉬프트 간격 Δshift=3인 경우, 순환 쉬프트 개수 N(1) CS로 2, 4, 5, 7 및 8을 사용하지 않도록 한다. 즉, 순환 쉬프트 개수 N(1) CS로 0, 1, 3 또는 6을 사용할 수 있다.
둘째, 확장된 CP, 혼합 자원블록에서 순환 쉬프트 간격 Δshift=3인 경우를 설명한다. 노멀 CP와 마찬가지로 순환 쉬프트 개수 N(1) CS가 2, 4, 5, 7 또는 8인 경우, 제1 PUCCH 자원 인덱스 할당 시 문제가 발생한다. 따라서, 확장된 CP, 순환 쉬프트 간격 Δshift=3인 경우, 노멀 CP의 경우와 같이 순환 쉬프트 개수 N(1) CS로 0, 1, 3 또는 6을 사용할 수 있다.
따라서, CP의 종류에 상관없이, Δshift=3인 경우, 순환 쉬프트 개수 N(1) CS로 0, 1, 3 또는 6을 사용할 수 있다. 순환 쉬프트 개수 N(1) CS가 0인 경우에는 혼합 자원블록이 존재하지 않으므로, 순환 쉬프트 개수 N(1) CS로 0을 사용할 수 있다. 순환 쉬프트 개수 N(1) CS가 1인 경우에는 하나의 제1 PUCCH 자원 인덱스만 존재하므로 순환 쉬프트 개수 N(1) CS로 1을 사용할 수 있다.
이때, 사용가능한 파라미터 집합(set)은 다양하게 구성될 수 있다. 간단한 구현을 위해, 순환 쉬프트 간격 Δshift=3인 경우, 사용가능한 순환 쉬프트 개수 N(1) CS의 집합은 {3}, {6}, {0, 3}, {0, 6} 또는 {0, 3, 6}으로 설정될 수 있다.
순환 쉬프트 개수 N(1) CS는 순환 쉬프트 간격 Δshift의 배수로 정할 수도 있다. 이는 다음 수학식과 같이 구현될 수 있다.
Figure 112009011817191-pat00022
여기서, k는 정수이다. 가능한 k의 집합은 {1}, {2}, {0, 1}, {0, 2}, {1, 2} 또는 {0, 1, 2}로 설정될 수 있다. 이에 따라 사용가능한 순환 쉬프트 개수 N(1) CS의 집합이 다양하게 설정될 수 있다.
순환 쉬프트 개수 N(1) CS에 따라 혼합 자원블록에서 제2 PUCCH 자원 인덱스 n(2) PUCCH가 사용하는 순환 쉬프트 인덱스 및 혼합 자원블록에 할당되는 제2 PUCCH 자원 인덱스 n(2) PUCCH의 개수(NCQI)가 정해진다. Δshift=3이고, 혼합 자원블록에서 할당되는 인접하는 제2 PUCCH 자원 인덱스간 순환 쉬프트 인덱스 사이의 차이를 1인 경우, 순환 쉬프트 개수 N(1) CS와 NCQI의 관계는 다음 표와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009011817191-pat00023
순환 쉬프트 간격 Δshift, 순환 쉬프트 개수 N(1) CS와 연계하여 혼합 자원블록에서 할당되는 제2 PUCCH 자원 인덱스 n(2) PUCCH의 개수(NCQI)를 설정할 수 있다. 즉, 혼합 자원블록에서 할당되는 인접하는 제2 PUCCH 자원 인덱스간 순환 쉬프트 인덱스 사이의 차이를 Δshift와 동일하게 설정할 수 있다. 이 경우, 순환 쉬프트 개수 N(1) CS와 NCQI의 관계는 다음 표와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009011817191-pat00024
그런데, 순환 쉬프트 간격 Δshift=3에 따라 사용가능한 순환 쉬프트 개수 N(1) CS가 0, 1, 3, 6으로 제한된다.
이 경우, 순환 쉬프트 간격 Δshift, 순환 쉬프트 개수 N(1) CS 및 NCQI의 사용가능한 파라미터 집합은 다음 표와 같이 설정될 수 있다.
Figure 112009011817191-pat00025
상기 표와 같이 사용가능한 파라미터 집합이 간단하므로, 구현 방법이 간단해져 시스템의 오버헤드를 줄일 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어신호 전송 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 13을 참조하면, 기지국은 단말에게 순환 쉬프트 개수 N(1) CS 및 순환 쉬프트 간격 Δshift를 전송한다(S210). 이때, N(1) CS는 6이고, Δshift는 3이다. 즉, N(1) CS는 Δshift의 정수배이다. 단말은 PUCCH를 설정한다(S220). 이때, 단말은 순환 쉬프트 개수 N(1) CS 및 순환 쉬프트 간격 Δshift를 이용하여 PUCCH를 설정한다. 단말은 기지국으로 PUCCH를 통해 제어신호를 전송한다(S230). 제어신호는 HARQ ACK/NACK 신호 또는 SR 등이 될 수 있다.
도 14는 PUCCH 설정 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 14를 참조하면, 단말은 자원 인덱스, 순환 쉬프트 개수 및 순환 쉬프트 간격을 획득한다(S310). 여기서 자원 인덱스는 제1 PUCCH 자원 인덱스 n(1) PUCCH일 수 있다. 단말은 순환 쉬프트 개수 및 순환 쉬프트 간격을 이용하여 직교 시퀀스 인덱스 및 순환 쉬프트 인덱스를 각각 결정한다(S320). 단말은 순환 쉬프트 인덱스를 이용하여 순환 쉬프트된 시퀀스를 생성한다(S330). 순환 쉬프트된 시퀀스는 기본 시퀀스를 순환 쉬프트 인덱스가 지시하는 CS 양만큼 순환 쉬프트시킴으로써 생성된다. 단말은 순환 쉬프트된 시퀀스와 제어신호를 위한 심벌을 기반으로 변조된 시퀀스를 생성한다(S340). 변조된 시퀀스는 순환 쉬프트된 시퀀스를 상기 심벌에 곱함으로써 생성될 수 있다. 단말은 직교 시퀀스 인덱스를 이용하여 확산된 시퀀스를 생성한다(S350). 확산된 시퀀스는 변조된 시퀀스를 직교 시퀀스 인덱스가 지시하는 직교 시퀀스로 확산함으로써 생성된다. 단말은 확산된 시퀀스를 자원블록에 맵핑한다(S360). 상기 자원블록은 자원 인덱스에 의해 지시되는 자원블록이다. 단말은 자원블록에 맵핑된 확산된 시퀀스를 전송한다. 상기 자원블록은 혼합 자원블록이거나, PUCCH 포맷 1/1a/1b를 위한 전송에만 사용되는 자원블록일 수 있다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 통신을 위한 장치를 나타낸 블록도이다. 이 장치는 단말의 일부일 수 있다.
도 15를 참조하면, 무선통신을 위한 장치(800)는 프로세서(810), 메모리(820) 및 신호 생성기(840)를 포함한다. 메모리(820)는 기본 시퀀스를 저장한다. 프로세서(810)는 메모리(820)와 연결되고, 제어채널을 설정한다. 프로세서(810)는 상술한 방법과 같이 제어신호를 처리하여 제어신호 전송을 위한 PUCCH를 설정한다. 신호 생성기(840)는 프로세서(810)에서 처리된 제어신호로부터 안테나(890)를 통해 전송하기 위한 무선 신호를 생성 및 전송한다.
신호 생성기(840)는 SC-FDMA 방식의 전송 신호를 생성할 수 있으며, 이를 위해 신호 생성기(840)는 DFT(Discrete Fourier Transform)를 수행하는 DFT부(842), 부반송파 맵퍼(844) 및 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 수행하는 IFFT부(846)를 포함할 수 있다. DFT부(842)는 입력되는 시퀀스를 DFT를 수행하여 주파수 영역 심벌을 출력한다. 부반송파 맵퍼(844)는 주파수 영역 심벌들을 각 부반송파에 맵핑시키고, IFFT부(846)는 입력되는 심벌에 대해 IFFT를 수행하여 시간 영역 신호를 출력한다. 시간 영역 신호가 전송 신호가 되어, 안테나(890)를 통해 전송된다. 신호 생성기(840)를 통해 생성되는 시간 영역 신호를 SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access) 방식으로 시간 영역 신호를 생성할 수 있으며, 이때, 신호 생성기(150)에서 출력되는 시간 영역 신호를 SC-FDMA 심벌 또는 OFDMA 심벌이라 한다.
이와 같이, 순환 쉬프트 간격에 따라 사용 가능한 순환 쉬프트 개수를 제한함으로써, PUCCH 자원 인덱스가 부적절하게 할당되는 것을 방지할 수 있다. 이 방법은 구현 방법이 매우 간단한 장점이 있다. 이를 통해, 각 단말 사이에 발생할 수 있는 간섭을 줄이고, 시스템의 성능 열화를 방지할 수 있다. 따라서, 전체 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.
상술한 모든 기능은 상기 기능을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.
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 무선 통신 시스템을 나타낸다.
도 2는 HARQ ACK/NACK 신호 및 CQI 전송을 나타낸다.
도 3은 상향링크 전송을 나타낸다.
도 4는 3GPP LTE에서 무선 프레임의 구조를 나타낸다.
도 5는 3GPP LTE에서 하나의 상향링크 슬롯에 대한 자원 그리드를 나타낸 예시도이다.
도 6은 3GPP LTE에서 하향링크 서브프레임의 구조의 예를 나타낸다.
도 7은 3GPP LTE에서 상향링크 서브프레임의 구조의 예를 나타낸다.
도 8은 노멀 CP의 경우, PUCCH 포맷 1/1a/1b 전송의 예를 나타낸다.
도 9는 확장된 CP의 경우, PUCCH 포맷 1/1a/1b 전송의 예를 나타낸다.
도 10은 PUCCH 포맷 2/2a/2b 전송의 예를 나타낸다.
도 11은 상향링크 제어신호 전송 방법의 예를 나타내는 흐름도이다.
도 12는 PUCCH가 할당된 자원블록의 예를 나타낸다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어신호 전송 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 14는 PUCCH 설정 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 통신을 위한 장치를 나타낸 블록도이다.

Claims (16)

  1. 무선 통신 시스템에서 단말의 ACK(acknowledgement)/NACK(not-acknowledgement) 신호 전송 방법에 있어서,
    기지국으로부터 N(1) CS는, N(2) RB 및 ΔPUCCH shift에 관한 정보를 수신하되, 상기 N(1) CS는 혼합 자원블록에서 CSI(cyclic shift index)의 개수를 나타내고, N(2) RB는 CQI(channel quality indicator)의 전송에 가용한 자원블록의 개수를 나타내고, ΔPUCCH shift는 CS(cyclic shift) 간격(interval)을 나타내고;
    상기 ACK/NACK 신호의 전송에 사용되는 자원을 식별하는 제1 자원 인덱스 n(1) PUCCH를 결정하고;
    상기 CQI의 전송에 사용되는 자원을 식별하는 제2 자원 인덱스 n(2) PUCCH를 결정하고;
    N(1) CS, ΔPUCCH shift, n(1) PUCCH를 기반으로 상기 ACK/NACK 신호의 전송에 사용되는 OSI(orthogonal sequence index)와 CSI를 결정하고; 및
    상기 결정된 OSI와 CSI를 이용하여 상기 기지국으로 상기 ACK/NACK 신호를 전송하는 것을 포함하되,
    상기 N(1) CS은 ΔPUCCH shift의 정수배이고,
    상기 ACK/NACK 신호와 상기 CQI는 적어도 하나의 단말에 의해 상기 혼합 자원블록에서 전송되고,
    n(2) PUCCH는
    Figure 112012064942822-pat00041
    (N은 하나의 자원블록에 포함되는 부반송파의 개수)를 만족하도록 결정되는 것을 특징으로 하는 ACK/NACK 신호 전송 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 ACK/NACK 신호를 전송하는 단계는
    상기 ACK/NACK 신호를 시퀀스로 변조하여 변조된 시퀀스를 생성하되, 상기 시퀀스는 상기 결정된 CSI에 의해 순환 쉬프트된 시퀀스이고,
    상기 변조된 시퀀스를 상기 결정된 OSI에 의해 획득된 직교 시퀀스로 확산하여 확산된 심벌들을 생성하고, 및
    PUCCH(physical uplink control channel) 상으로 상기 확산된 심벌들을 전송하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 ACK/NACK 신호 전송 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 CS 간격은 ACK/NACK 신호 전송에 대응하는 2개의 인접하는 CS 간의 최소 간격인 것을 특징으로 하는 ACK/NACK 신호 전송 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 자원블록은 복수의 부반송파와 복수의 SC-FDMA(single carrier-frequency division multiple access) 심벌을 포함하는 것을 특징으로 하는 ACK/NACK 신호 전송 방법.
  5. 무선 통신 시스템에서 ACK(acknowledgement)/NACK(not-acknowledgement) 신호를 전송하는 단말에 있어서,
    무선 신호를 생성하고 전송하는 신호 생성기; 및
    상기 신호 생성기와 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는
    기지국으로부터 N(1) CS는, N(2) RB 및 ΔPUCCH shift에 관한 정보를 수신하되, 상기 N(1) CS는 혼합 자원블록에서 CSI(cyclic shift index)의 개수를 나타내고, N(2) RB는 CQI(channel quality indicator)의 전송에 가용한 자원블록의 개수를 나타내고, ΔPUCCH shift는 CS(cyclic shift) 간격(interval)을 나타내고;
    상기 ACK/NACK 신호의 전송에 사용되는 자원을 식별하는 제1 자원 인덱스 n(1) PUCCH를 결정하고;
    상기 CQI의 전송에 사용되는 자원을 식별하는 제2 자원 인덱스 n(2) PUCCH를 결정하고;
    N(1) CS, ΔPUCCH shift, n(1) PUCCH를 기반으로 상기 ACK/NACK 신호의 전송에 사용되는 OSI(orthogonal sequence index)와 CSI를 결정하고; 및
    상기 결정된 OSI와 CSI를 이용하여 상기 기지국으로 상기 ACK/NACK 신호를 전송하되,
    상기 N(1) CS은 ΔPUCCH shift의 정수배이고,
    상기 ACK/NACK 신호와 상기 CQI는 적어도 하나의 단말에 의해 상기 혼합 자원블록에서 전송되고,
    n(2) PUCCH는
    Figure 112012064942822-pat00042
    (N은 하나의 자원블록에 포함되는 부반송파의 개수)를 만족하도록 결정되는 것을 특징으로 하는 단말.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 프로세서는
    상기 ACK/NACK 신호를 시퀀스로 변조하여 변조된 시퀀스를 생성하되, 상기 시퀀스는 상기 결정된 CSI에 의해 순환 쉬프트된 시퀀스이고,
    상기 변조된 시퀀스를 상기 결정된 OSI에 의해 획득된 직교 시퀀스로 확산하여 확산된 심벌들을 생성하고, 및
    PUCCH(physical uplink control channel) 상으로 상기 확산된 심벌들을 전송하여,
    상기 ACK/NACK 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 단말.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 CS 간격은 ACK/NACK 신호 전송에 대응하는 2개의 인접하는 CS 간의 최소 간격인 것을 특징으로 하는 단말.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 자원블록은 복수의 부반송파와 복수의 SC-FDMA(single carrier-frequency division multiple access) 심벌을 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
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