KR20080081537A - 직교 주파수 다중 접속 무선 통신 시스템에서 자원 할당장치 및 방법 - Google Patents

직교 주파수 다중 접속 무선 통신 시스템에서 자원 할당장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 자원 할당 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 직교 주파수 다중 접속(OFDMA) 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서 자원 할당 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에서는 무선 통신 시스템에서 자원의 활용도를 높일 수 있으면서 수신기에서 데이터 수신 성능이 저하되지 않는 자원 할당 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법은 시분할 다중(TDM) 방식으로 제어 정보를 전송하는 직교 주파수 분할 다중접속(OFDMA) 방식의 무선 통신 시스템에서 자원의 할당 방법으로, 제어 정보 전송 부반송파들 중에서 제어 정보 제외 부반송파들로 데이터 심볼의 전송 여부를 결정하는 과정과, 상기 결정된 정보를 단말에게 알리는 과정과, 상기 결정된 정보에 근거하여 제어 정보와 데이터를 송신하는 과정을 포함한다.
OFDMA, 자원 할당, 전력 할당, 제어 정보.

Description

직교 주파수 다중 접속 무선 통신 시스템에서 자원 할당 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ALLOCATING RESOURCE IN A OFDMA WIRELESS COMMUNICAION SYSTEM}
도 1은 통상적인 OFDMA 시스템에서 사용되는 자원의 활용 예를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기지국 송신기의 블록 구성도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 단말의 수신기 내부 블록 구성도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 기지국에서 제어 정보 및 데이터의 전송 시 제어 흐름도,
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 기지국에서 제어 정보 및 데이터의 전송 시 제어 흐름도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 단말에서 제어 정보 및 데이터의 수신 시 제어 흐름도.
본 발명은 무선 통신 시스템에서 자원 할당 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 직교 주파수 분할 다중 접속 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access : 이하 "OFDMA"이라 칭하기로 한다) OFDMA 방식의 무선 통신 시스템에서 자원 할당 장치 및 방법에 관한 것이다.
통상적으로 무선 통신 시스템은 유선의 거리적 제약에서 벗어나 사용자의 활동성을 보장하기 위한 통신 시스템이다. 이러한 무선 통신 시스템은 직교 주파수 분할 다중 접속(CDMA) 방식을 이용하는 통신 시스템이 활발히 연구되어 사용되었다. 그러나 CDMA 방식에서는 제한된 자원 때문에 사용자들이 요구하는 보다 많은 데이터 서비스를 저렴하게 제공하기 어렵다는 문제로 인하여 보다 많은 데이터를 제공할 수 있는 OFDMA 방식에 대하여 활발한 논의가 이루어져 현재 OFDMA 방식을 이용한 시스템들이 상용화 단계에 이르렀다.
OFMDA 방식은 기본적으로 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing : 이하 "OFDM"이라 칭하기로 한다) 방식에 근간한 방식으로 멀티-캐리어(Multi-Carrier)를 사용하여 데이터를 전송하는 방식이다. 따라서 OFDM 방식은 직렬로 입력되는 심벌(Symbol) 열을 병렬 변환하여 이들 각각을 상호 직교성을 갖는 다수의 서브 캐리어(sub-carrier)들, 즉 다수의 서브 캐리어 채널(sub-carrier channel)들로 변조하여 전송하는 멀티캐리어 변조(Multi Carrier Modulation : 이하 "MCM"이라 함) 방식의 일종이다. 상기 OFDMA 시스템은 OFMD 방식을 기본적인 전송 방식으로 취하면서 상기 복수의 서브 캐리어들을 통해 여러 사용자를 구분하는 시스템, 다시 말해 서로 다른 사용자에게 서로 다른 서브 캐리어 를 할당하는 방식이다.
도 1은 통상적인 OFDMA 시스템에서 사용되는 자원의 활용 예를 도시한 도면이다.
상기 도 1에서 가로 축은 직교 주파수 자원인 주파수 축이며, 세로 축은 시간 축을 나타낸다. 하나의 작은 사각형은 하나의 OFDM 심볼에서 하나의 부반송파가 전송되는 단위를 나타낸다. 상기 도 1에서는 편의 상 주파수 축에서 36개의 부반송파만이 존재하는 경우를 예시하였다. 그러나 실제 시스템은 이보다 훨씬 많은 부반송파 들이 존재할 수 있다. 상기 도 1에서 빗금친 격자들 중 T1 ~ T4의 격자들은 송신 안테나 1번에 대한 파일럿("Reference signal"이라 칭하기도 함) 심볼들과, 송신 안테나 2번에 대한 파일럿 심볼들과, 송신 안테나 3번에 대한 파일럿 심볼 및 송신 안테나 4번에 대한 파일럿 심볼들을 도시하였다. 또한 파일럿 심볼들을 전송하는 각각의 격자들에 안테나 순서에 따라 번호가 부여되어 있다.
자원 블록(Resource Block)들(110, 120, 130)은 자원 할당의 단위로 사용되기도 한다. 즉, 참조 부호 140과 참조부호 150에 의해 결정되는 자원 블록들(110, 120, 130)은 각각 주파수 축에서 12개의 서브 캐리어들과, 시간 축에서 14개의 OFDM 심볼들로 구성된다. 상기 도 1에서는 편의상 세 개의 자원 블록을 도시하였다. 상기 도 1에서 또한 T1 ~ T4로 도시되지 않은 점들이 찍혀있는 격자들은 제어 정보를 전송하는데 사용되는 부반송파들을 나타내고 있다. 통상의 OFDMA 시스템에서 상기 제어 정보로는 하향 링크(Downlink) 자원 할당 정보, 상향 링크(uplink) 자원 할당 정보, 상향 링크 전력 제어 정보 등이 있으며, 상기 상세 제어 정보는 시스템마다 약간씩 다를 수 있음에 유의하자.
한편, 상기 도 1에서 도시하는 시스템은 상기 제어 정보를 전송함에 있어 시분할 다중(Time Division Multiplexing : 이하 "TDM"이라 함) 방식을 사용하는 시스템이다. 일반적으로 TDM 방식을 사용하는 OFDMA 시스템에서 제어 정보를 전송함에 있어서 자원 블록들 중에서 가장 앞부분의 N개의 OFDM 심볼을 통해서 제어 정보들이 전송된다. 즉, 상기 도 1에서 참조부호 160으로 도시한 바와 같이 자원 블록들 중에서 가장 앞부분의 N개의 OFDM 심볼이 제어 정보들을 전송하는 자원이 된다. 이를 "제어 정보 전송 부반송파들"이라 칭한다. 또한 여기서 N 값은 통상적으로 상기 제어 정보의 양 및 상기 제어 정보를 전송하는데 사용되는 부반송파들의 개수에 따라 달라진다. 상기 도 1은 상기 N 값이 3인 경우를 도시하고 있다. 상기에서 주의 할 점은 1 ~ N번째 OFDM 심볼들 중에 포함되는 모든 부반송파들이 상기 제어 정보 전송에 사용되는 것은 아니라는 점이다.
상기 도 1에서는 세 번째 OFDM 심볼들 중에서 일부 부반송파들만이 제어 정보 전송에 사용되고 있음을 알 수 있다. 상기와 같은 제어 정보 전송에 대한 자원 사용 구성과 함께, 상기 도 1에서 제어 정보를 송신하는 세 개의 OFDM 심볼을 송신하는 시간동안 전송되는 자원 블록들은 소정의 스케줄링 절차에 의해 단말들에게 할당되어 진다. 예를 들면, 자원 블록 1은 단말 1에게 할당되고, 자원 블록 2는 단말 2에게 할당되고, 자원 블록 3은 단말 3에게 할당되는 것이다. 상기 자원 블록 할당은 소정의 주기를 통해 반복적으로 수행된다.
상기의 예에서 단말 1에게 할당된 자원 블록 1번을 좀 더 상세히 살펴 보자. 상기 자원 블록 1(110)에서 제어 정보를 전송하는 자원을 포함하여 모든 OFDM 심볼들 중 상기 파일럿 및 제어 정보 전송에 사용되는 자원을 제외하고 남은 모든 자원들은 모두 데이터 전송에 사용되는 것이 바람직할 것이다.
그러나, OFDM 심볼들 중 제어 정보의 전송에 사용되는 자원을 제외하고 나머지 OFDM 심볼들을 모두 데이터 전송에 사용하는 경우 아래와 같은 문제가 발생할 수 있다. 먼저 상기 제어 정보 전송에 할당되는 전력은 수시로 변화한다. 따라서 제어 정보 전송에 할당되는 전력이 변화함으로 인하여 데이터 전송에 문제가 발생하는 것이다. 왜냐하면, 상기 제어 정보 전송에 할당되는 전력은 상기 제어 정보를 수신할 단말의 채널 환경 및 기지국으로부터의 거리 등에 따라 달리 제어 되는 것이 통상적이기 때문이다. 예를 들어 상기 제어 정보를 수신할 단말이 기지국으로부터 아주 멀리 떨어져 있는 경우, 기지국은 상기 제어 정보 전송에 많은 전력을 할당하고, 반대의 경우에는 적은 전력을 할당한다. 이때, 통상적으로 기지국이 하나의 OFDM 심볼을 전송하는데 사용할 수 있는 전력은 고정되어 있다. 따라서, 상기 도 1의 세 번째 OFDM 심볼에서 제어 정보 전송에 할당되고 남는 전력이 데이터 전송에 사용할 수 있는 가용 전력이 변하게 된다. 이는 상기 자원 블록 1의 데이터 심볼들 중에서 네 번째부터 14번째 OFDM 심볼의 데이터 전송에 사용되는 부반송파에 할당되는 전력과 상기 세 번째 OFDM 심볼에서 데이터 전송에 할당되는 전력이 서로 다를 수 있게 되는 것을 의미한다. 또한 이와 같이 서로 다른 전력으로 데이터가 전송되는 현상으로 인하여 데이터의 복조 성능을 열화시키는 요인으로 작용하 게 된다. 이와 같은 현상은 특히 상기 세 번째 OFDM 심볼에 포함되는 제어 정보를 전송하는데 사용되는 전력의 양이 아주 많은 경우 특히 발생할 수 있다.
따라서 본 발명의 목적은 직교 주파수 다중 접속 무선 통신 시스템에서 보다 많은 데이터를 전송할 수 있는 자원 할당 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 직교 주파수 다중 접속 무선 통신 시스템에서 수신기의 데이터 복조 성능을 향상시킬 수 있는 자원 할당 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 직교 주파수 다중 접속 무선 통신 시스템에서 데이터 전송의 효율을 증대시킬 수 있는 자원 할당 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 직교 주파수 다중 접속 무선 통신 시스템에서 수신된 제어 정보를 이용하여 데이터를 추출할 수 있는 수신 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 송신 방법은, 시분할 다중(TDM) 방식으로 제어 정보를 전송하는 직교 주파수 분할 다중접속(OFDMA) 방식의 무선 통신 시스템에서 자원의 할당 방법으로, 제어 정보가 전송되는 구간에서의 OFDM 심볼 중에서 제어 정보 제외 부반송파들로 데이터 심볼의 전송 여부를 결정하는 과정과, 상기 결정된 정보를 단말에게 알리는 과정과, 상기 결정된 정보에 근거하여 제어 정보와 데이터를 송신하는 과정을 포함한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 송신 장치는, 시분할 다중(TDM) 방식으로 제어 정보를 전송하는 직교 주파수 분할 다중접속(OFDMA) 방식의 무선 통신 시스템에서 자원의 할당 장치로, 제어 정보가 전송되는 구간에서의 OFDM 심볼 중에서 제어 정보 제외 부반송파들로 데이터 심볼의 전송 여부를 결정하고, 상기 결정된 제어 정보를 생성하며, 상기 결정된 정보에 근거하여 부반송파 매퍼를 제어하는 제어부와, 상기 제어 정보와 상기 데이터를 부호화 및 변조하는 모뎀과, 상기 제어 정보와 상기 데이터 및 파일럿 심볼들을 매핑하는 매퍼와, 상기 매핑된 심볼들을 OFDM 심볼로 구성하는 OFDM 심볼 구성기와, 상기 OFDM 심볼 구성기의 신호를 송신 대역으로 변환하여 송신하는 무선 송신부를 포함한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 수신 방법은, 시분할 다중(TDM) 방식으로 제어 정보를 전송하는 직교 주파수 분할 다중접속(OFDMA) 방식의 무선 통신 시스템에서 데이터 수신 방법으로, 수신된 상기 제어 정보로부터 제어 정보가 전송되는 구간에서의 OFDM 심볼 중에서 제어 정보 제외 부반송파들로 데이터 심볼의 전송 여부를 판단하는 과정과, 상기 제어 정보 제외 부반송파들로 데이터 심볼이 전송될 시 상기 제어 정보 제외 부반송파들 중 데이터가 포함된 위치를 검사하는 과정과, 상기 데이터가 포함된 위치들에서 데이터를 추출하는 과정을 포함한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 수신 장치는, 시분할 다중(TDM) 방식으로 제어 정보를 전송하는 직교 주파수 분할 다중접속(OFDMA) 방식의 무선 통신 시스템에서 데이터 수신 방법으로, 무선 신호를 기저대역 신호로 변환하여 출력하는 무선부와, 기저대역 신호에서 직교 주파수 다중 심볼들로 변환하여 출력하는 직교 다중 심볼 수신부와, 직교 다중 심볼들로부터 파일럿 심볼과 제어 심볼 및 데이터 심볼을 분리하는 디매퍼와, 상기 제어 심볼 및 상기 데이터 심볼을 복조 및 복호하는 모뎀과, 상기 제어 정보로부터 제어 정보가 전송되는 구간에서의 OFDM 심볼 중에서 제어 정보 제외 부반송파들로 데이터 심볼이 전송 되는지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 데이터가 포함된 위치를 검사하여 데이터를 추출하는 제어부를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
먼저 본 발명의 전반적인 내용에 대하여 간략히 살핀 후 구체적인 장치와 그 동작에 대하여 살펴보기로 한다.
본 발명은 먼저 TDM 방식으로 제어(control) 정보를 전송하는 구조를 가지는 OFDMA 시스템에서 사용된다. 기지국은 제어 정보를 포함하는 OFDM 심볼들 중에서 상기 제어 정보 전송에 사용되고 남은 부반송파들을 데이터 전송에 사용할 것인지 의 여부를 결정한다. 기지국은 상기 결정된 정보를 단말에게 알려 준다. 이를 통해 단말은 제어 정보를 전송하는 영역에서 데이터를 추출할 것인지를 확인할 수 있다. 아울러, 단말은 데이터 복조 시 상기 정보를 함께 이용해 데이터가 수신되는 부반송파들의 위치를 얻어내도록 한다.
본 발명에서는 기지국이 제어 정보를 전송하는 구간에서 전송되는 OFDM 심볼들 중에서 제어 정보의 전송에 사용되고 남은 부반송파들을 데이터 전송에 사용할 것인지의 결정은 상기 제어 정보 전송에 할당되는 전력의 양 또는 상기 제어 정보 전송에 사용하는 부반송파의 양을 기준으로 한다. 즉, 제어 정보 전송 부반송파들에서 실제로 제어 정보가 전송되지 않는 부반송파들을 이용하여 데이터 전송을 할 것인지를 결정하는 것이다.
또한 기지국은 상기 정보를 단말에게 알려 주는 방법으로는 하기와 같은 세 가지 방법을 사용할 수 있다.
(1) 소정의 브로드캐스트 채널을 통해서 명백하게(explict 하게) 시그널링하는 방법
(2) 단말에게 자원 할당 정보를 전송할 때 함께 전송하는 방법
(3) 마지막 OFDM 심볼에서 제어 정보 전송에 사용되고 남은 부반송파의 양, 또는 전체 부반송파의 개수 대비 상기 제어 정보 전송에 사용되는 부반송파의 개수의 비율에 따라 상기 남은 부반송파들이 데이터 전송에 사용되는지에 대해 미리 정해지도록 하는 방법
그러면 이러한 방법을 사용하여 제어 정보와 데이터를 전송하는 기지국의 송 신기 구성에 대하여 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기지국 송신기의 블록 구성도이다. 상기 도 2에서는 제어 정보와 데이터가 송신되는 것을 설명하기 위한 것이기 때문에 그에 관련된 부분만을 도시한 것이다. 그러므로 제어 정보와 데이터가 송신되는데 필요한 블록 구성 이외의 일반적인 구성은 생략되었음에 유의해야 한다.
제어(control) 정보는 제어 채널 부호화부(202)로 입력되어 제어 정보를 부호화하여 부호화된 심볼들을 출력한다. 이와 같이 부호화된 제어 심볼들은 제어 채널 변조부(203)로 입력된다. 상기 제어 채널 변조부(203)는 제어 심볼들을 시스템에 따라 미리 결정된 방식으로 변조하여 부반송파 매퍼(206)로 출력한다.
또한 각 사용자에게 전송될 데이터는 데이터 채널 부호화부(204)로 입력되어 데이터 심볼들로 변환된다. 상기 데이터 심볼들은 데이터 채널 변조부(205)로 입력되어 각 사용자에게 할당된 변조 방식에 따라 변조되어 변조된 데이터 심볼을 부반송파 매퍼(206)로 출력한다. 여기서 상기 참조부호 202, 203, 204, 205는 하나의 모뎀으로 구성할 수도 있다.
상기 부반송파 매퍼(206)는 파일럿 심볼들(201)과 상기 변조된 제어 심볼 및 변조된 데이터 심볼을 수신한다. 그리고 제어부(211)에 의해 각각의 심볼들을 해당하는 부반송파에 매핑한다. 이러한 매핑은 본 발명의 실시예에 따라 제어부(211)의 제어에 따라 데이터 심볼의 매핑이 결정된다. 먼저, 제어부(211)는 제어 정보가 전송되는 구간에서의 OFDM 심볼 중에서 제어 정보 제외 부반송파들로 데이터 심볼의 전송 여부를 결정한다. 상기 제어 정보 제외 부반송파들로 데이터 심볼을 전송하는 것으로 결정한 경우에는 상기 제어 정보 제외 부반송파들부터 데이터 심볼을 매핑하여 자원 블록의 다른 OFDM 심볼의 부반송파에 데이터 심볼을 매핑한다. 상기 제어 정보 제외 부반송파들로 데이터 심볼을 전송하지 않는 것으로 결정한 경우에는 자원 블록 내에서 상기 제어 정보가 전송되는 구간 다음 OFDM 심볼에서부터 데이터 심볼을 매핑한다. 상기 제어부(211)에 의한 제어는 후술되는 제어 흐름도에서 더 상세히 설명하기로 한다.
상기 부반송파 매퍼(206)에서 각 부반송파에 대응하여 매핑된 심볼들은 OFDM 심볼 구성부(208)로 입력되어 OFDM 심볼로 구성된다. 상기에서 OFDM 심볼 구성부(208)는 FFT 블록, CP 부가기 등의 통상적인 OFDM 심볼 구성부와 동일하다. 이와 같이 OFDM 심볼이 구성되면 무선 송신부(209)에서 송신 주파수 대역으로 변환한 후 안테나를 통해 해당하는 사용자 단말들로 전송한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 단말의 수신기 내부 블록 구성도이다. 도 3의 단말 수신기에서도 본 발명을 설명함에 있어서 필요한 블록 구성만을 도시하였며, 불필요하다고 판단되는 블록들에 대하여는 생략되었음에 유의해야 한다.
안테나를 통해 수신된 신호는 무선 수신부(301)로 입력된다. 상기 무선 수신부(301)는 전송 대역의 신호를 기저대역 신호로 변환한 후 OFDM 심볼 수신부(302)로 출력한다. 그러면 상기 OFDM 심볼 수신부(302)는 수신된 OFDM 심볼을 역 퓨리에 변환하여 출력한다. 상기 OFDM 심볼 수신부(302)는 일반적인 OFDM 수신 처리기와 동일하게 CP 제거기, IFFT 블록 등을 포함한다. 부반송파 디매퍼(303)는 제어 부(311)의 제어에 의해 파일럿 심볼과 제어 심볼 및 데이터 심볼들로 구분하여 출력한다. 제어부(311)는 본 발명의 실시 예에 따라 제어 정보가 전송되는 구간에서의 OFDM 심볼 중에서 제어 정보 제외 부반송파들로 데이터 심볼의 전송 여부를 검사한다. 상기 검사는 제어 정보를 통해 명백(explicit)하게 시그널링(signalling) 될 때는 제어 채널 역 부호화부(307)에서 출력되는 제어 정보를 통하여 검출할 수 있다. 이와 다른 방법으로 제어부(311)는 사전에 약속된 암시적(impilcit) 방법에 의해 검출할 수도 있다. 상기 제어부(311)는 제어 정보가 전송되는 구간에서의 OFDM 심볼 중에서 제어 정보 제외 부반송파들로 데이터 심볼이 전송된다고 판단된 경우에는 상기 제어 정보 제외 부반송파들에서부터 데이터 심볼을 구분하여 출력하고, 그렇지 않은 경우에는 자원 블록 내에서 상기 제어 정보가 전송되는 구간 다음 OFDM 심볼에서부터 데이터 심볼을 구분하여 출력한다. 상기 제어부(311)의 동작은 후술되는 제어 흐름도를 이용하여 보다 상세히 살펴보기로 한다.
제어 채널 복조부(305)는 제어 채널로 전송된 심볼을 복조하여 제어 채널 역부호화부(307)로 출력한다. 그러면 제어 채널 역부호화부(307)는 복조된 심볼을 제어 정보로 역부호화한다. 즉, 일반적인 복호 과정이 이루어진다. 상기 복호된 정보는 제어부(311)로 입력된다. 또한 부반송파 디매퍼(303)로부터 출력된 데이터 심볼은 데이터 채널 복조부(306)에서 복조되어 데이터 채널 역부호화부(308)로 입력된다. 상기 데이터 채널 역부호화부(308)는 입력된 심볼을 복호하여 사용자 데이터를 출력한다. 상기 제어 채널 복조부(305)와 제어 채널 역부호화부(307)와 데이터 채널 복조부(306) 및 데이터 채널 역부호화부(308)는 모뎀으로 구현할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 기지국에서 제어 정보 및 데이터의 전송 시 제어 흐름도이다. 이하 도 2 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어 정보 및 데이터 전송 시의 제어 과정에 대하여 상세히 살펴보기로 한다.
기지국의 제어부(211)는 400단계에서 소정의 스케쥴링을 통해 자원 블록(RB : Resource Block)들을 사용자에게 할당한다. 여기서 스케줄링이라 함은 소정의 자원 할당 결정 과정을 통칭하는 것이다. 일반적으로 스케줄링에서 이루어지는 동작을 살펴보면, 보내야 할 데이터의 양, QoS, 그리고 기타 다른 기준과 절차를 통해서 이루어진다. 이후 제어부(211)는 402단계에서 상기 자원 블록 할당 결과를 포함하는 자원 할당 정보 및 기타 다른 제어 정보를 전송하는 control 심볼들에 자원을 할당한다. 그리고 제어부(211)는 402단계에서 상기 자원 할당 정보 및 기타 다른 제어 정보를 전송하는 제어 심볼들에 대하여 전력을 할당한다. 여기서 제어 심볼들에 자원을 할당한다라는 말은 상기 도 1에서 제어 심볼로 표시된 각 OFDM 심볼들의 양과 위치를 결정하는 것을 의미한다. 그리고 전력을 할당한다라는 것은 상기 제어 정보를 수신할 단말이 상기 제어 정보를 올바르게 수신하도록 적정 송신 전력을 결정함을 의미한다.
이후 기지국의 제어부(211)는 404단계로 진행하여 상기 할당된 자원 블록 내의 OFDM 심볼들 중에서 제어 심볼들을 포함하는 OFDM 심볼들의 부반송파들 중에서 제어 심볼들을 제외한 나머지 부반송파들이 데이터 전송에 사용할 것인지를 결정한다. 이하의 설명에서 설명의 편의를 위해 제어(control) 심볼들을 포함하는 OFDM 심볼들 중에서 제어 심볼에 사용되고 남은 부반송파를 "제어 정보(control information) 제외 부반송파" 라고 칭하기로 하자. 또한 여기서는 설명의 편의를 위해 제어 심볼들이라고 한정했지만, 다양한 시스템의 변종에 따라 제어 심볼들 외에 다른 목적을 위한 심볼들, 즉 데이터 심볼이 아닌 다른 심볼들도 포함될 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 편의를 위해 이를 제어 심볼이라고 한정하여 설명함에 유의해야 한다. 상기 제어 정보 제외 부반송파의 데이터 전송의 사용 여부는 제어 심볼들에 할당되는 전력의 양 또는 상기 제어 심볼들에 할당되는 부반송파의 양 등에 따라 결정될 수 있다.
이후 기지국의 제어부(211)는 406단계에서 각 RB 내에서 데이터 전송에 가용한 심볼들을 통해 데이터를 전송한다. 여기서 데이터 전송에 가용한 심볼들은 상기 제어 심볼들을 포함하지 않는 OFDM 심볼들의 모든 부반송파(파일럿 심볼 제외)를 포함하며, 제어 정보 제외 부반송파는 포함될 수도 있고, 포함되지 않을 수도 있다. 이때, 기지국은 상기 제어 정보 제외 부반송파 사용 여부를 상기 자원 블록 할당 정보와 함께 단말에게 전송한다. 이러한 과정이 완료되면, 제어부(211)는 다시 400단계로 진행하여 상기한 과정을 반복하여 수행한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 기지국에서 제어 정보 및 데이터의 전송 시 제어 흐름도이다. 이하 도 2 및 도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제어 정보 및 데이터 전송 시의 제어 과정에 대하여 상세히 살펴보기로 한다.
기지국의 제어부(211)는 500단계에서 하나의 서브프레임(subframe) 내에서 제어(control) 정보를 전송하는데 사용할 심볼들의 양을 결정한다. 여기서 서브프 레임이라 함은 상기 도 1에서 하나의 자원 블록 즉, 참조부호 110, 120, 130 중 하나에 해당하는 시간의 길이를 나타낸다. 즉, 14개의 OFDM 심볼에 해당하는 시간 길이를 나타낸다. 이후 제어부(211)는 502단계에서 하나의 서브프레임 내에서 제어 심볼들을 포함하는 OFDM 심볼들에서 제어 심볼들을 제외한 나머지 심볼들을 데이터 전송에 사용할 것인지를 결정한다. 이러한 결정 과정은 제어 심볼들을 포함하는 마지막 OFDM 심볼들에 포함되는 제어 심볼들의 양을 기준으로 정해질 수 있다.
그런 후 제어부(211)는 504단계로 진행하여 상기 OFDM 심볼들 중에서 제어에 사용되고 남은 심볼들을 데이터 전송에 사용할지 여부에 대한 정보를 단말에게 전송한다. 상기 남은 심볼들을 데이터 전송에 사용할지 여부에 대한 정보의 전송은 소정의 브로드캐스트 채널을 통해서 이루어 질 수 있다.
이때, 기지국은 상기 제어 정보 제외 부반송파 사용 여부를 소정의 브로드캐스트 채널을 통해 명백(explicit)하게 시그널링할 수도 있지만, 특정 임계치를 기지국과 단말 사이에 미리 약속해 두고, 상기 500단계에서 결정된 제어 정보를 전송하는 제어 심볼들의 양에 따라 암시적으로(implicit) 결정하는 방법을 사용할 수도 있다. 또한 상기 504단계는 점선으로 표시하였다. 이와 같이 504단계를 점선으로 표시한 이유는 상기와 같은 암시적인 시그널링 방법을 사용하는 경우, 상기 504단계가 생략될 수도 있기 때문이다.
또한 상기 암시적인 방법을 사용할 경우 상기와 같이 임계치를 두는 방법에 대하여 살펴보기로 한다. 상기 암시적인 방법을 사용하는 경우 제어 심볼을 전송하는 마지막 OFDM 심볼에서의 제어 심볼의 양이 상기 임계치를 넘는 경우 상기 마지 막 OFDM 심볼의 제어 정보 제외 부반송파들이 데이터 전송에 사용되지 않도록 한다. 반대로 마지막 OFDM 심볼에서의 제어 심볼의 양이 상기 임계치를 넘지 않는 경우에는 상기 마지막 OFDM 심볼의 제어 정보 제외 부반송파들이 데이터 전송에 사용되도록 한다. 이를 예를 들어 살펴보면, 상기 임계치를 50% 라고 약속되는 경우, 상기 도 1에서 세 번째 OFDM 심볼에서의 제어 심볼의 양은 25 %이며 따라서 이는 상기 임계치를 넘지 않기 때문에 상기 세 번째 OFDM 심볼의 제어 정보 제외 부반송파들은 데이터 전송에 사용되는 것이다.
다시 도 5를 참조하여 계속 살펴보기로 한다. 기지국의 제어부(211)는 506단계에서 매 서브프레임마다 소정의 스케줄링을 통해 RB들을 사용자에게 할당한다. 그리고, 제어부(211)는 508단계로 진행하여 각 RB 내에서 데이터 전송에 가용한 심볼들을 통해 데이터를 전송한다. 이와 같이 기지국의 제어부(211)는 상기 500 내지 508 단계를 반복한다. 여기서 500 ~ 504 단계는 상기 506단계 및 508 단계보다 상대적으로 긴 주기로 반복될 수 있다. 따라서 상기 508단계 이후 짧은 주기에 해당하는 경우 실선으로 표시한 506단계로 진행하며, 긴 주기에 해당하는 경우는 점선으로 표시한 500단계로 진행한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 단말에서 제어 정보 및 데이터의 수신 시 제어 흐름도이다. 이하 도 3 및 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 단말에서 제어 정보 및 데이터의 수신 시 제어 과정에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
단말의 제어부(311)는 600단계에서 우선 하나의 서브프레임 내에서 제어 심 볼들을 포함하는 OFDM 심볼들 중에서 제어 심볼들을 제외한 나머지 심볼들이 데이터 전송에 사용되는지에 대한 정보를 얻어낸다. 이와 같은 정보를 얻어 내는 과정은 상기 도 4 및 도 5를 통해서 설명한 바와 같이 소정의 브로드캐스트 채널을 통해서 얻어 내거나, 또는 상기 도 5에서 설명한 암시적 시그널링 방법을 통해서 얻어내거나, 또는 상기 도 4의 406단계에서 전송된 자원 할당 정보를 수신하면서 동시에 이를 수신할 수도 있다. 이후 상기 단말의 제어부(311)는 602단계로 진행하여 매 서브 프레임마다 소정의 절차에 의해 제어 정보를 수신하여 자신에게 자원이 할당되는지에 대한 정보를 얻어낸다. 이후, 제어부(311)는 604단계로 진행하여 이번 서브프레임에서 자신의 데이터가 있는 경우, 소정의 절차에 의해 데이터를 수신한다. 이때, 상기 600단계에서 얻어낸 정보를 함께 이용해 할당 받은 RB에서 데이터 전송에 사용되는 심볼들을 인식한다.
상술한 바와 같이 본 발명을 적용하면, OFDMA 시스템에서 자원을 보다 효율적으로 사용하면서도 수신기에서 데이터의 오류율을 줄일 수 있으며, 보다 많은 자원을 효율적으로 사용할 수 있는 이점이 있다. 또한 이를 통해 시스템 전체의 수율(throughput)을 높일 수 있는 이점이 있다.

Claims (14)

  1. 시분할 다중(TDM) 방식으로 제어 정보를 전송하는 직교 주파수 분할 다중접속(OFDMA) 방식의 무선 통신 시스템에서 자원의 할당 방법에 있어서,
    제어 정보 전송 부반송파들 중에서 제어 정보 제외 부반송파들로 데이터 심볼의 전송 여부를 결정하는 과정과,
    상기 제어 정보 제외 부반송파들로 데이터 심볼이 전송될 시 단말로 상기 제어 정보 제외 부반송파들로 데이터 심볼의 전송을 알리는 과정과,
    상기 제어 정보 전송 부반송파들을 이용하여 제어 정보와 데이터를 송신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 정보 제외 부반송파들로 데이터 심볼의 전송 여부를 결정은 상기 제어 정보 전송에 할당되는 전력의 양이 미리 결정된 임계값 이하인 경우임을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 정보 제외 부반송파들로 데이터 심볼의 전송 여부를 결정은 상기 제어 정보 전송에 할당되는 상기 제어 정보 전송에 사용하는 부반송파의 양이 미리 결정된 임계값 이하인 경우임을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 단말로 상기 제어 정보 제외 부반송파들로 데이터 심볼의 전송을 알림은 소정의 브로드캐스트 채널을 통해서 알림을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 단말로 상기 제어 정보 제외 부반송파들로 데이터 심볼의 전송을 알림은 각 단말에 대한 자원 할당 정보에 함께 시스널링함을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 단말로 상기 제어 정보 제외 부반송파들로 데이터 심볼의 전송을 알림은 마지막 OFDM 심볼에서 제어 정보 전송에 사용되고 남은 부반송파의 양에 따라 상기 남은 부반송파들이 데이터 전송에 사용되는지의 여부를 미리 약속함을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  7. 시분할 다중(TDM) 방식으로 제어 정보를 전송하는 직교 주파수 분할 다중접속(OFDMA) 방식의 무선 통신 시스템에서 자원의 할당 장치에 있어서,
    제어 정보 전송 부반송파들 중에서 제어 정보 제외 부반송파들로 데이터 심볼의 전송 여부를 결정하고, 단말로 상기 제어 정보 제외 부반송파들로 데이터 심볼의 전송을 알리며, 상기 제어 정보를 생성하는 제어부와,
    상기 제어 정보와 상기 데이터를 부호화 및 변조하는 모뎀과,
    상기 제어 정보와 상기 데이터 및 파일럿 심볼들을 매핑하는 매퍼와,
    상기 매핑된 심볼들을 OFDM 심볼로 구성하는 OFDM 심볼 구성기와,
    상기 OFDM 심볼 구성기의 신호를 송신 대역으로 변환하여 송신하는 무선 송신부를 포함함을 특징으로 하는 자원 할당 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제어 정보 제외 부반송파들로 데이터 심볼의 전송 여부를 결정 시 상기 제어 정보 전송에 할당되는 전력의 양이 미리 결정된 임계값 이하인 경우 상기 제어 정보 제외 부반송파들로 데이터 심볼을 전송하도록 함을 특징으로 하는 자원 할당 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제어 정보 제외 부반송파들로 데이터 심볼의 전송 여부를 결정 시 상기 제어 정보 전송에 할당되는 상기 제어 정보 전송에 사용하는 부반송파의 양이 미리 결정된 임계값 이하인 경우 상기 제어 정보 제외 부반송파들로 데이터 심볼을 전송하도록 함을 특징으로 하는 자원 할당 장치.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 단말로 상기 제어 정보 제외 부반송파들로 데이터 심볼의 전송을 알릴 경우 소정의 브로드캐스트 채널을 통해서 알림을 특징으로 하는 자원 할당 장치.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 단말로 상기 제어 정보 제외 부반송파들로 데이터 심볼의 전송을 알릴 경우 각 단말에 대한 자원 할당 정보에 함께 시스널링함을 특징으로 하는 자원 할당 장치.
  12. 제 7 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 단말로 상기 제어 정보 제외 부반송파들로 데이터 심볼의 전송을 알릴 경우 마지막 OFDM 심볼에서 제어 정보 전송에 사용되고 남은 부반송파의 양에 따라 상기 남은 부반송파들이 데이터 전송에 사용되는지의 여부를 미리 약속함을 특징으로 하는 자원 할당 장치.
  13. 시분할 다중(TDM) 방식으로 제어 정보를 전송하는 직교 주파수 분할 다중접속(OFDMA) 방식의 무선 통신 시스템에서 데이터 수신 방법에 방법에 있어서,
    수신된 상기 제어 정보로부터 제어 정보 전송 부반송파들 중에서 제어 정보 제외 부반송파들로 데이터 심볼의 전송 여부를 결정하는 과정과,
    상기 제어 정보 제외 부반송파들로 데이터 심볼이 전송될 시 상기 제어 정보 제외 부반송파들 중 데이터가 포함된 위치를 검사하는 과정과,
    상기 데이터가 포함된 위치들에서 데이터를 추출하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 데이터 수신 방법.
  14. 시분할 다중(TDM) 방식으로 제어 정보를 전송하는 직교 주파수 분할 다중접속(OFDMA) 방식의 무선 통신 시스템에서 데이터 수신 방법에 장치에 있어서,
    무선 신호를 기저대역 신호로 변환하여 출력하는 무선부와,
    기저대역 신호에서 직교 주파수 다중 심볼들로 변환하여 출력하는 직교 다중 심볼 수신부와,
    직교 다중 심볼들로부터 파일럿 심볼과 제어 심볼 및 데이터 심볼을 분리하는 디매퍼와,
    상기 제어 심볼 및 상기 데이터 심볼을 복조 및 복호하는 모뎀과,
    상기 제어 정보로부터 제어 정보 전송 부반송파들 중에서 제어 정보 제외 부반송파들로 데이터 심볼이 수신될 시 상기 제어 정보 제외 부반송파들 중 데이터가 포함된 위치를 검사하여 데이터를 추출하는 제어부를 포함함을 특징으로 하는 데이터 수신 장치.
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