KR20090056777A - 무선통신 시스템에서 ａｃｋ／ｎａｃｋ 신호 전송방법 - Google Patents

무선통신 시스템에서 ａｃｋ／ｎａｃｋ 신호 전송방법 Download PDF

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Abstract

무선통신 시스템에서 시간 영역으로 복수의 OFDM 심볼과 주파수 영역으로 복수의 부반송파로 이루어지는 타일(tile)을 하나 이상 포함한 ACK/NACK 채널을 통하여 ACK/NACK 신호를 전송하는 방법은 상기 타일은 복수의 데이터 부반송파 및 복수의 파일럿 부반송파를 포함하고, 상기 복수의 데이터 부반송파에는 데이터 심볼을 할당하고 상기 파일럿 부반송파에는 파일럿 심볼을 할당하여 상기 데이터 심볼 및 상기 파일럿 심볼에 제1 확산 부호를 적용하여 제1 부호어를 생성하는 단계, 상기 복수의 데이터 부반송파에 제2 확산 부호가 적용된 데이터 심볼을 할당하여 제2 부호어를 생성하는 단계 및 상기 제1 부호어 및 상기 제2 부호어를 전송하는 단계를 포함한다. 다중 사용자에 대한 ACK/NACK 신호 또는 복수의 ACK/NACK 신호를 하나의 ACK/NACK 채널을 통하여 전송할 수 있으므로 한정된 무선자원을 효율적으로 사용할 수 있다.

Description

무선통신 시스템에서 ＡＣＫ／ＮＡＣＫ 신호 전송방법{Method for transmitting ACK/NACK signal in wireless communication system}
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로 보다 상세하게는 ACK/NACK 신호 전송방법에 관한 것이다.
IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 표준은 광대역 무선 접속(broadband wireless access)을 지원하기 위한 기술과 프로토콜을 제공한다. 1999년부터 표준화가 진행되어 2001년 IEEE 802.16-2001이 승인되었다. 이는 'WirelssMAN-SC'라는 단일 반송파(single carrier) 물리계층에 기반한다. 이후 2003년에 승인된 IEEE 802.16a 표준에서는 물리계층에 'WirelssMAN-SC' 외에'WirelssMAN-OFDM'과 'WirelssMAN-OFDMA'가 더 추가되었다. IEEE 802.16a 표준이 완료된 후 개정된(revised) IEEE 802.16-2004 표준이 2004년 승인되었다. IEEE 802.16-2004 표준의 결함(bug)과 오류(error)를 수정하기 위해 'corrigendum'이라는 형식으로 IEEE 802.16-2004/Cor1이 2005년에 완료되었다.
차세대 무선통신 시스템에서 고려되고 있는 시스템 중 하나가 낮은 복잡도로 심볼간 간섭(inter-symbol interference) 효과를 감쇄시킬 수 있는 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 이하 OFDM) 시스템이다. OFDM은 직렬로 입력되는 데이터 심볼을 N개의 병렬 데이터 심볼로 변환하여, 각각 분리된 N개의 부반송파(subcarrier)에 실어 송신한다. 부반송파는 주파수 차원에서 직교성을 유지하도록 한다. 각각의 직교 채널은 상호 독립적인 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading)을 경험하게 되고, 전송되는 심볼의 간격이 길어져 심볼간 간섭이 최소화될 수 있다. 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access; 이하 OFDMA)은 OFDM을 변조 방식으로 사용하는 시스템에 있어서 이용가능한 부반송파의 일부를 각 사용자에게 독립적으로 제공하여 다중 접속을 실현하는 다중 접속 방법을 말한다. OFDMA는 부반송파라는 주파수 자원을 각 사용자에게 제공하며, 각각의 주파수 자원은 다수의 사용자에게 독립적으로 제공되어 서로 중첩되지 않는 것이 일반적이다. 결국 주파수 자원은 사용자마다 상호 배타적으로 할당된다.
OFDMA 시스템에서 주파수 선택적 스케줄링(frequency selective scheduling)을 통하여 다중 사용자에 대한 주파수 다이버시티(frequency diversity)를 얻을 수 있으며, 부반송파에 대한 순열(permutation) 방식에 따라 부반송파를 다양한 형태로 할당할 수 있다. 그리고 다중 안테나(multiple antenna)를 이용한 공간 다중화 기법으로 공간 영역의 효율성을 높일 수 있다. 이에 따라, 다중 사용자 다이버시티(multi user diversity) 효과를 얻을 수 있어 무선 채널의 용량을 증대시킬 수 있다. 이와 같은 다양한 기법들을 지원하기 위하여, 단말과 기지국 간에 제어신호의 전송이 반드시 필요하다. 특히, 통신의 신뢰성을 확보하기 위한 에러 보상 기법으로 FEC(forward error correction) 방식과 ARQ(automatic repeat request) 방식이 결합된 HARQ(Hybrid-ARQ) 방식이 사용됨에 따라 데이터 전송에 대한 응답 또는 재전송 요청 등의 제어신호가 빈번하게 전송된다. 한정된 무선자원에서 제어신호의 전송이 많아질수록 데이터 전송을 위해 할당할 수 있는 무선자원은 줄어들게 된다.
제어신호를 위해 할당되는 무선자원의 양을 줄여서 한정된 무선자원을 효율적으로 사용할 수 있는 방법이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 무선통신 시스템에서 한정된 무선자원을 효율적으로 사용할 수 있는 ACK/NACK 신호 전송방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 무선통신 시스템에서 시간 영역으로 복수의 OFDM 심볼과 주파수 영역으로 복수의 부반송파로 이루어지는 타일(tile)을 하나 이상 포함한 ACK/NACK 채널을 통하여 ACK/NACK 신호를 전송하는 방법은 상기 타일은 복수의 데이터 부반송파 및 복수의 파일럿 부반송파를 포함하고, 상기 복수의 데이터 부반송파에는 데이터 심볼을 할당하고 상기 파일럿 부반송파에는 파일럿 심볼을 할당하여 상기 데이터 심볼 및 상기 파일럿 심볼에 제1 확산 부호를 적용하여 제1 부호어를 생성하는 단계, 상기 복수의 데이터 부반송파에 제2 확산 부호가 적용된 데이터 심볼을 할당하여 제2 부호어를 생성하는 단계 및 상기 제1 부호어 및 상기 제2 부호어를 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따른 무선통신 시스템에서 제어신호를 전송하는 방법은 복수의 데이터 부반송파 및 복수의 파일럿 부반송파를 포함하는 타일을 적어도 하나 포함하는 제어채널을 통하여 제1 제어신호를 전송하는 단계 및 상기 제1 제어신호에 제2 제어신호를 다중화하여 전송하는 단계를 포함하되, 상기 제1 제어신호에는 상기 파일럿 부반송파의 개수에 대응하는 길이를 가지는 제1 확산 부호가 적 용되고, 상기 제2 제어신호에는 상기 파일럿 부반송파의 개수에 대응하는 길이를 가지고 상기 제1 확산 부호와 서로 직교하는 제2 확산 부호가 적용된다.
다중 사용자에 대한 ACK/NACK 신호 또는 복수의 ACK/NACK 신호를 하나의 ACK/NACK 채널을 통하여 전송할 수 있으므로 한정된 무선자원을 효율적으로 사용할 수 있다.
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; DL)는 기지국(20)에서 단말(10)로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink; UL)는 단말(10)에서 기지국(20)으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서, 송신기는 기지국(20)의 일부일 수 있고 수신기는 단말(10)의 일부일 수 있다. 상향링크에서, 송신기는 단말(10)의 일부일 수 있고 수신기는 기지국(20)의 일부일 수 있다.
무선통신 시스템은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) /OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 기반 시스템일 수 있다. OFDM은 다수의 직교 부반송파를 이용한다. OFDM은 IFFT(inverse fast Fourier Transform)과 FFT(fast Fourier Transform) 사이의 직교성 특성을 이용한다. 송신기에서 데이터는 IFFT를 수행하여 전송된다. 수신기에서 수신신호에 FFT를 수행하여 원래 데이터를 복원한다. 송신기는 다중 부반송파들을 결합하기 위해 IFFT를 사용하고, 수신기는 다중 부반송파들을 분리하기 위해 대응하는 FFT를 사용한다.
도 2는 프레임 구조의 일예를 나타낸다. 프레임은 물리적 사양에 의해 사용되는 고정된 시간 동안의 데이터 시퀀스이다. 이는 IEEE 표준 802.16-2004 "Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems" (이하, 참조문헌 1)의 8.4.4.2절을 참조할 수 있다.
도 2를 참조하면, 프레임은 하향링크(DL) 프레임과 상향링크(UL) 프레임을 포함한다. 시간 분할 이중(Time Division Duplex)은 상향링크와 하향링크 전송이 동일 주파수를 공유하지만 서로 다른 시간에 일어나는 방식이다. 하향링크 프레임은 상향링크 프레임보다 시간적으로 앞선다. 하향링크 프레임은 프리앰블(preamble), FCH(Frame Control Header), DL(Downlink)-MAP, UL(Uplink)-MAP, 버스트 영역의 순서로 시작된다. 상향링크 프레임과 하향링크 프레임을 구분하기 위 한 보호시간(guard time)이 프레임의 중간 부분(하향링크 프레임과 상향링크 프레임 사이)과 마지막 부분(상향링크 프레임 다음)에 삽입된다. TTG(transmit/receive transition gap)는 다운링크 버스트와 계속되는(subsequent) 상향링크 버스트 사이의 갭이다. RTG(receive/transmit transition gap)는 상향링크 버스트와 계속되는 하향링크 버스트 사이의 갭이다.
프리앰블은 기지국과 단말 간의 초기 동기, 셀 탐색, 주파수 오프셋 및 채널추정에 사용된다. FCH는 DL-MAP 메시지의 길이와 DL-MAP의 코딩 방식(coding scheme) 정보를 포함한다.
DL-MAP은 DL-MAP 메시지가 전송되는 영역이다. DL-MAP 메시지는 하향링크 채널의 접속을 정의한다. DL-MAP 메시지는 DCD(Downlink Channel Descriptor)의 구성 변화 카운트 및 기지국 ID(identifier)를 포함한다. DCD는 현재 맵에 적용되는 하향링크 버스트 프로파일(downlink burst profile)을 기술한다. 하향링크 버스트 프로파일은 하향링크 물리채널의 특성을 말하며, DCD는 DCD 메시지를 통해 주기적으로 기지국에 의해 전송된다.
UL-MAP은 UL-MAP 메시지가 전송되는 영역이다. UL-MAP 메시지는 상향링크 채널의 접속을 정의한다. UL-MAP 메시지는 UCD(Uplink Channel Descriptor)의 구성 변화 카운트, UL-MAP에 의해 정의되는 상향링크 할당의 유효 시작 시각을 포함한다. UCD는 상향링크 버스트 프로파일(uplink burst profile)을 기술한다. 상향링크 버스트 프로파일은 상향링크 물리채널의 특성을 말하며, UCD는 UCD 메시지를 통해 주기적으로 기지국에 의해 전송된다.
상향링크 프레임의 일부에는 패스트 피드백 영역(fast feedback region)이 포함된다. 패스트 피드백 영역은 일반적인 상향링크 데이터에 비해 보다 신속한 상향링크 전송을 위해 할당되는 영역으로, CQI(Channel Quality Information)나 ACK/NACK 신호 등이 실릴 수 있다. 패스트 피드백 영역은 상향링크 프레임 어디에도 위치할 수 있으며, 반드시 도시된 위치나 크기에 한정되지 않는다.
이하에서, 슬롯(slot)은 최소한의 가능한 데이터 할당 유닛으로, 시간과 서브채널(subchannel)로 정의된다. 서브채널의 수는 FFT 크기와 시간-주파수 맵핑에 종속한다. 서브채널은 복수의 부반송파를 포함하고, 서브채널 당 부반송파의 수는 순열(permutation) 방식에 따라 따르다. 순열은 논리적인 서브채널을 물리적인 부반송파로의 맵핑을 의미한다. FUSC(Full Usage of Subchannels)에서 서브채널은 48개의 부반송파를 포함하고, PUSC(Partial Usage of Subchannels)에서 서브채널은 24개 또는 16개의 부반송파를 포함한다. 세그먼트(segment)는 적어도 하나의 서브채널 집합을 말한다.
물리계층에서 데이터를 물리적인 부반송파로 맵핑하기 위해 일반적으로 2단계를 거친다. 첫번째 단계에서, 데이터가 적어도 하나의 논리적인 서브채널 상에서 적어도 하나의 데이터 슬롯으로 맵핑된다. 두번째 단계에서, 각 논리적인 서브채널은 물리적인 부반송파로 맵핑된다. 이를 순열이라 한다. 참조문헌 1은 FUSC, PUSC, O-FUSC(Optinal-FUSC), O-PUSC(Optional-PUSC), AMC(Adaptive modulation and Coding) 등의 순열 방식을 개시한다. 동일한 순열 방식이 사용되는 OFDM 심볼의 집합을 순열 영역(permutation zone)이라고 하고, 하나의 프레임은 적어도 하나의 순 열 영역을 포함한다.
FUSC와 O-FUSC는 하향링크 전송에만 사용된다. FUSC는 모든 서브채널 그룹을 포함하는 하나의 세그먼트로 구성된다. 각 서브채널은 전체 물리채널을 통해 분포되는 물리적인 부반송파로 맵핑된다. 이 맵핑은 각 OFDM 심볼마다 바뀐다. 슬롯은 하나의 OFDM 심볼상에서 하나의 서브채널로 구성된다. O-FUSC는 FUSC와 파일럿이 할당되는 방식이 다르다.
PUSC는 하향링크 전송과 상향링크 전송 모두에 사용된다. 하향링크에서, 각 물리적인 채널은 2개의 OFDM 심볼 상에서 14개의 인접하는(contiguous) 부반송파로 구성되는 클러스터(cluster)로 나누어진다. 물리채널은 6개의 그룹으로 맵핑된다. 각 그룹 내에서, 파일럿은 고정된 위치로 각 클러스터에 할당된다. 상향링크에서, 부반송파들은 3 OFDM 심볼상에서 4 인접하는 물리적 부반송파로 구성된 타일(tile)로 나누어진다. 서브채널은 6 타일을 포함한다. 각 타일의 모서리에 파일럿이 할당된다. O-PUSC는 상향링크 전송에만 사용되고, 타일은 3 OFDM 심볼 상에서 3 인접하는 물리적 부반송파로 구성된다. 파일럿은 타일의 중심에 할당된다.
도 3은 타일의 일 예를 나타낸다. 이는 PUSC에서의 타일이다.
도 3을 참조하면, 하나의 타일은 주파수 영역으로 4 부반송파, 시간 영역으로 3 OFDM 심볼로 구성되어 모두 12개의 부반송파를 포함한다. 12개의 부반송파는 8개의 데이터 부반송파(M0, ..., M7)와 4개의 파일럿 부반송파로 나눌 수 있다. 데이터 부반송파에는 데이터 심볼이 실린다. 데이터 심볼은 사용자 데이터 또는 제어 신호에 대한 심볼일 수 있다. 파일럿 부반송파에는 파일럿 또는 'Null'이 실릴 수 있다. 파일럿 부반송파를 활용하기 위하여 다른 데이터 심볼을 파일럿 부반송파에 실어서 전송할 수도 있다. 상향링크에서 PUSC 순열방식의 서브채널은 48개의 데이터 부반송파 및 24개의 파일럿 부반송파를 포함한다.
도 4는 타일의 다른 예를 나타낸다. 이는 선택적(optional) PUSC에서의 타일이다.
도 4를 참조하면, 하나의 타일은 주파수 영역으로 3 부반송파, 시간 영역으로 3 OFDM 심볼로 구성되어 모두 9개의 부반송파를 포함한다. 9개의 부반송파는 8개의 데이터 부반송파(M0, ..., M7)와 1개의 파일럿 부반송파로 나눌 수 있다. 상향링크에서 선택적 PUSC 순열 방식의 서브채널은 48개의 데이터 부반송파 및 6개의 파일럿 부반송파를 포함한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)를 이용한 데이터 전송방법을 도시한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 기지국은 하향링크 데이터를 전송한다(S110). 단말은 하향링크 데이터를 수신하고, 이를 디코딩하여 에러 여부를 검출한다(S120). 단말은 에러가 검출되지 않으면 ACK(Acknowledgement) 신호를 보내고, 에러가 검출되면 NACK(Not-Acknowledgement) 신호를 보낸다(S130). 이때, 기지국은 단말이 ACK/NACK 신호를 전송할 수 있도록 무선자원을 할당할 수 있다. 패스트 피드백 영역이 ACK/NACK 채널로 할당될 수 있다. ACK/NACK 신호를 전송하는 채널을 ACK/NACK 채널 이라 한다. ACK/NACK 채널은 1/2 서브채널(3 타일)을 할당받을 수 있다. ACK/NACK 채널은 PUSC 또는 선택적 PUSC 순열 방식을 사용할 수 있다.
ACK/NACK 신호는 각 타일의 데이터 부반송파에 맵핑될 수 있다. 표 1은 하나의 타일에 포함되는 8개의 데이터 부반송파에 실리는 변조심볼들을 나타낸다. 하나의 변조심볼은 하나의 부반송파에 실리고, 하나의 타일에 실리는 8개의 변조심볼은 하나의 벡터를 구성한다. 모두 8가지 종류의 벡터를 구성하고, 그 인덱스는 0~7 사이의 값을 가진다.
Figure 112008025047448-PAT00001
여기서, 각 벡터를 구성하는 변조심볼은 다음 수학식 1과 같다. P(0), P(1), P(2), P(3)는 성상도(constellation map)에서 심볼의 위상을 나타내며, QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 변조 방식에서 사용된다.
Figure 112008025047448-PAT00002
Figure 112008025047448-PAT00003
Figure 112008025047448-PAT00004
Figure 112008025047448-PAT00005
이 때, 서로 다른 인덱스를 가지는 벡터는 서로 직교한다.
ACK/NACK 신호에 대한 페이로드를 1비트(예를 들어, 0이면 ACK, 1이면 NACK)라 할 때, ACK/NACK 채널에 할당되는 벡터는 다음 표 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008025047448-PAT00006
ACK/NACK 채널은 1/2 서브채널이 할당되므로, 하나의 ACK/NACK 채널에는 3개의 타일이 할당된다. 하나의 타일을 표현하기 위해 하나의 벡터가 필요하므로, ACK/NACK 신호를 나타내기 위해 3개의 벡터가 필요하다. ACK/NACK 채널에 맵핑되어 벡터 형태로 표현된 ACK/NACK 신호를 ACK/NACK 신호의 부호어(codeword)라 한다. 표 2는 각 페이로드 당 벡터의 조합의 일예를 나타내며, 반드시 벡터의 조합에는 제한이 없으며 당업자라면 용이하게 변형할 수 있을 것이다.
기지국은 하향링크 데이터에 대한 응답으로 ACK 신호를 받으면 다음 하향링크 데이터를 전송하고, NACK 신호를 받으면 재전송 데이터를 전송한다. 재전송 데이터는 HARQ 방식에 따라 원래의 하향링크 데이터와 동일할 수도 있고, 다를 수도 있다. 기지국은 설정된 횟수 동안 재전송을 시도할 수 있다.
한편, HARQ 방식을 수행하는 송신기는 다수의 HARQ 프로세서를 병렬적으로 수행하여 하나의 프레임을 통하여 m개의 전송 블록을 전송할 수 있으며, 수신기는 m개의 전송 블록에 대하여 m개의 ACK/NACK 신호로 응답할 수 있다(m>1인 정수). 또한, 다수의 사용자에 대하여 데이터를 전송하는 기지국은 다수의 사용자로부터 다수의 ACK/NACK 신호를 수신한다. HARQ 방식에 따라 다수의 ACK/NACK 신호가 전송되는 시스템에서, 하나의 ACK/NACK 신호에 대하여 하나의 ACK/NACK 채널(1/2 서브채널)을 할당하는 것은 한정된 무선자원의 낭비를 초래할 수 있다. 예를 들어, 기지국이 하나의 사용자에게 10개의 전송 블록을 전송한 경우, 기지국은 ACK/NACK 신호를 수신하기 위하여 한 사용자에게 5개의 서브채널을 할당하여야 한다. 또는 기지국이 10명의 사용자에게 각각 하나씩의 전송 블록을 전송한 경우에도 10명의 사용자로부터 ACK/NACK 신호를 수신하기 위하여 5개의 서브채널을 할당하여야 한다. 전송되는 데이터의 수가 증가할수록 ACK/NACK 신호의 수도 증가하게 되며, 이에 따라 ACK/NACK 신호에 의한 무선자원의 사용량도 늘어나게 된다. 한정된 무선자원에서 ACK/NACK 신호를 위해 할당할 수 있는 무선자원에는 한계가 있다.
보다 효율적으로 복수의 ACK/NACK 신호를 전송할 수 있는 방법이 필요하다. 이를 위해, 기지국은 하나의 ACK/NACK 신호에 대해 하나의 ACK/NACK 채널을 할당하지 않고, 복수의 ACK/NACK 신호에 대해 하나의 ACK/NACK 채널을 할당한다. 복수의 ACK/NACK 신호는 복수의 사용자의 ACK/NACK 신호 또는 단일 사용자의 ACK/NACK 신호일 수 있다. 즉, 기지국은 하나의 ACK/NACK 채널을 복수의 사용자에게 할당하여 복수의 사용자의 ACK/NACK 신호가 하나의 ACK/NACK 채널에 다중화되도록 하거나, 하나의 ACK/NACK 채널을 단일 사용자에게 할당하여 단일 사용자가 복수의 ACK/NACK 신호를 하나의 ACK/NACK 채널에 다중화하여 전송할 수 있도록 한다.
이하, 한정된 무선자원에서 복수의 ACK/NACK 신호를 효율적으로 전송할 수 있는 방법에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어신호를 다중화하는 방법을 도시한 블록도이다.
도 6을 참조하면, 복수의 ACK/NACK 신호를 하나의 ACK/NACK 채널에 다중화하기 위하여 코드 다중화(code multiplexing) 방식을 적용한다. 각 ACK/NACK 신호에 서로 직교하는 부호(code)를 곱하여 하나의 ACK/NACK 채널에 다중화한다.
ACK/NACK 채널이 3개의 타일(i, j, k)을 포함한다고 하자. 각 타일은 시간영역으로 3 OFDM 심볼 및 주파수 영역으로 4 부반송파로 이루어지는 것으로 도시하였으나, 타일의 구조는 다양하게 변형될 수 있으며 제한이 없다. 또한 타일의 위치도 상향 링크 OFDMA 구조 어디에도 적용될 수 있다. 타일에는 적어도 하나의 파일럿 부반송파 및 복수의 데이터 부반송파가 포함된다. 파일럿 부반송파에는 파일럿 심볼이 할당되고, 파일럿 심볼은 코히런트 검출(coherent detection)을 위하여 정의될 수 있다. 코히런트 검출은 파일럿을 이용한 채널 추정을 수행한 후 데이터 부반송파에 실린 데이터를 구하는 방법이다.
각 타일에는 확산 부호(spreading factor)가 적용된 ACK/NACK 신호가 복수 개 할당된다. 확산 부호는 복수의 ACK/NACK 신호를 구분한다. 확산 부호는 시간 영역 또는 주파수 영역으로 ACK/NACK 신호를 확산시킨다. 확산 부호로는 잘 알려진 하다마드(Hadamard) 부호, DFT 시퀀스, 왈쉬(Walsh) 부호, Zadoff-Chu(ZC) CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) 시퀀스 등의 직교 부호를 사용할 수 있다.
CAZAC 시퀀스 중 하나인 ZC 시퀀스는 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008025047448-PAT00007
Figure 112008025047448-PAT00008
여기서, c(k)는 인덱스 M인 ZC 시퀀스의 k번째 요소(element)로, N은 ZC 시퀀스의 길이이고, 인덱스 M은 N이하의 자연수이며, M과 N은 서로(relatively) 소수(prime)이다. 서로 다른 순환 쉬프트(circular shift) 값을 갖는 ZC 시퀀스를 적용하여 각 단말을 구분할 수 있다. 즉, 복수의 ACK/NACK 신호는 서로 다른 순환 쉬프트 값으로 구분될 수 있다. 채널의 지연 확산(delay spread)에 따라 사용가능한 순환 쉬프트의 수는 달라질 수 있다. 이는 예시에 불과하고 상관 특성이 우수한 기타 다른 시퀀스를 적용할 수 있다.
이하, 복수의 ACK/NACK 신호가 다중화되는 다양한 구조의 타일에 대하여 설명한다. ACK/NACK 신호가 전송되는 ACK/NACK 채널에는 적어도 하나의 타일이 포함 될 수 있다. 타일은 시간 영역으로 복수의 OFDM 심볼과 주파수 영역으로 복수의 부반송파로 이루어진다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 확산부호를 이용하여 타일에 복수의 제어신호를 다중화하는 방법을 도시한 블록도이다. ACK/NACK 신호의 전송을 위한 ACK/NACK 채널은 복수의 타일을 포함할 수 있는데, 여기서는 복수의 타일 중에서 하나의 타일을 도시하였다.
도 7을 참조하면, 타일이 시간 영역으로 3개의 OFDM 심볼 및 주파수 영역으로 4개의 부반송파로 이루진다고 하자. 3개의 OFDM 심볼 중 하나의 OFDM 심볼에는 파일럿 부반송파가 할당되고, 나머지 OFDM 심볼에는 데이터 부반송파가 할당될 수 있다. 파일럿 부반송파에는 파일럿 심볼이 할당되고, 데이터 부반송파에는 ACK/NACK 신호의 변조심볼(S1, S2)이 할당된다. S1 및 S2는 OFDM 심볼에 대응하는 ACK/NACK 신호의 변조심볼을 나타낸다. 파일럿 부반송파가 할당되는 OFDM 심볼의 수와 데이터 부반송파가 할당되는 OFDM 심볼의 수의 비가 1:n 이면 타일에는 ACK/NACK 신호의 변조심볼이 n개 할당될 수 있다(n ≥ 1인 정수). 즉, 파일럿 부반송파의 수와 데이터 부반송파의 수의 비가 1:n 이면 타일에는 ACK/NACK 신호의 변조 심볼이 n개 할당될 수 있다. 예를 들어, ACK/NACK 신호가 3개의 타일을 통하여 전송되는 경우, ACK/NACK 신호는 6개의 변조심볼로 표현하여 각 타일에 변조심볼을 2개씩 할당한다.
각 OFDM 심볼에 할당된 ACK/NACK 신호의 변조심볼은 주파수 영역 확산 부호에 의해 주파수 영역으로 확산된다. 주파수 영역 확산 부호는 ZC 시퀀스와 같은 직 교 부호가 사용될 수 있다. 타일의 4 부반송파에 대응하여 길이 4의 주파수 영역 확산 부호(F1, F2, F3, F4)가 사용될 수 있다. 또한, 파일럿 심볼에 대하여 데이터 부반송파에 적용된 길이 4의 주파수 영역 확산 부호가 적용될 수 있다. 확산 부호의 길이는 타일에 포함되는 파일럿 부반송파의 수에 대응될 수 있다.
S1 및 S2가 할당된 타일에 다른 ACK/NACK 신호의 변조심볼(예 S3, S4)을 할당할 때는 다른 확산 부호를 적용하여 다중화한다. 예를 들어, S1 및 S2에 대하여 확산 부호로 ZC 시퀀스를 사용한 경우, S3 및 S4에 대하여는 다른 순환 쉬프트 값은 갖는 ZC 시퀀스를 적용하여 서로 구분할 수 있다. S1 및 S2에 적용된 확산 부호와 S3 및 S4에 적용된 확산 부호는 서로 직교하여 간섭이 발생하지 않는다.
하나의 타일 내에서 파일럿 심볼의 수 만큼 확산 부호를 사용할 수 있다. 코히런트 검출에서는 정의된 파일럿 심볼을 기준으로 ACK/NACK 신호의 성상(constellation)을 구분한다. 하나의 타일 내에서 파일럿 심볼의 수가 4개인 경우, 코히런트 검출을 위해서는 최대 4개의 주파수 영역 확산 부호를 사용할 수 있다. 따라서, 타일이 k개의 파일럿 부반송파를 포함하는 경우에는 최대 k 개의 ACK/NACK 신호가 ACK/NACK 채널을 통하여 전송될 수 있다(k ≥ 1인 정수). 여기서는 타일에 포함되는 파일럿 심볼의 수가 4개 이므로, 4개의 확산 부호가 적용될 수 있으며, 4개의 ACK/NACK 신호가 ACK/NACK 채널을 통하여 전송될 수 있다.
ACK/NACK 채널을 구성하는 타일의 구조는 시간 영역 또는 주파수 영역으로 다양하게 변경될 수 있으며, 타일에 포함되는 부반송파의 수와 위치도 다양하게 변경될 수 있다. 따라서, ACK/NACK 채널을 통하여 전송할 수 있는 ACK/NACK 신호의 수도 달라질 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 타일을 도시한 블록도이다.
도 8을 참조하면, 타일은 시간 영역으로 2 OFDM 심볼 및 주파수 영역으로 4 부반송파로 이루어진다. 하나의 OFDM 심볼에는 데이터 부반송파가 할당되고, 다른 하나의 OFDM 심볼에는 파일럿 부반송파가 할당될 수 있다. 또는 타일이 4개의 데이터 부반송파 및 4개의 파일럿 부반송파를 포함할 때, 파일럿 부반송파가 서로 다른 OFDM 심볼에 2개씩 분산되어 할당될 수도 있다. 이하에서 어느 하나의 OFDM 심볼에 데이터 부반송파가 할당되고 다른 어느 하나의 OFDM 심볼에 파일럿 부반송파가 할당될 때, 파일럿 부반송파는 데이터 부반송파가 할당된 OFDM 심볼로 분산되어 할당될 수 있음을 전제로 한다.
ACK/NACK 채널은 이러한 타일을 하나 이상 포함할 수 있다. ACK/NACK 채널을 구성하는 복수의 타일은 시간 영역 또는 주파수 영역으로 배열될 수 있다.
파일럿 부반송파가 할당되는 OFDM 심볼의 수와 데이터 부반송파가 할당되는 OFDM 심볼의 수의 비가 1:1 이고, 파일럿 부반송파의 수는 4이므로, 하나의 타일에는 ACK/NACK 신호의 변조심볼이 하나 할당되고, ACK/NACK 채널을 통하여 최대 4개의 ACK/NACK 신호가 다중화되어 전송될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 타일을 도시한 블록도이다.
도 9를 참조하면, 타일은 시간 영역으로 3 OFDM 심볼 및 주파수 영역으로 4 부반송파로 이루어진다. 파일럿 부반송파는 타일의 모서리 부분에 4개 할당되어, 타일은 8개의 데이터 부반송파 및 4개의 파일럿 부반송파를 포함한다. 8개의 데이 터 부반송파에서, 주파수 영역으로 인접한 2 부반송파에 ACK/NACK 신호의 제1 변조심볼(S1)이 할당되고, 나머지 인접한 2 부반송파에 ACK/NACK 신호의 제2 변조심볼(S2)이 할당된다. 이때, ACK/NACK 신호의 각 변조심볼에는 파일럿 부반송파의 수에 따라 길이 4의 확산 부호(F1, F2, F3, F4)가 적용된다. ACK/NACK 채널은 이러한 타일을 하나 이상 포함할 수 있다. ACK/NACK 채널을 구성하는 복수의 타일은 시간 영역 또는 주파수 영역으로 배열될 수 있다.
이러한 구조의 타일에서도 파일럿 부반송파의 수 만큼의 확산 부호를 사용하여 복수의 ACK/NACK 신호를 다중화할 수 있다. 파일럿 부반송파의 수가 4이므로, ACK/NACK 채널을 통하여 최대 4개의 ACK/NACK 신호가 다중화되어 전송될 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 타일을 도시한 블록도이다.
도 10을 참조하면, 타일은 시간 영역으로 3 OFDM 심볼 및 주파수 영역으로 4 부반송파로 이루어진다. 파일럿 부반송파는 타일의 모서리 부분에 4개 할당되어, 타일은 8개의 데이터 부반송파 및 4개의 파일럿 부반송파를 포함한다. 8개의 데이터 부반송파에서, 주파수 영역 우선으로 4개의 데이터 부반송파에는 ACK/NACK 신호의 제1 변조심볼(S1)이 할당되고, 나머지 4개의 데이터 부반송파에는 ACK/NACK 신호의 제2 변조심볼(S2)이 할당된다. 이때, 각 ACK/NACK 신호의 심볼에는 파일럿 부반송파의 수에 따라 길이 4의 확산 부호(F1, F2, F3, F4)가 적용된다. ACK/NACK 채널은 이러한 타일을 하나 이상 포함할 수 있다. ACK/NACK 채널을 구성하는 복수의 타일은 시간 영역 또는 주파수 영역으로 배열될 수 있다.
파일럿 부반송파의 수가 4이므로, ACK/NACK 채널을 통하여 4개의 ACK/NACK 신호가 다중화되어 전송될 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 타일을 도시한 블록도이다.
도 11을 참조하면, 타일은 시간 영역으로 3 OFDM 심볼 및 주파수 영역으로 4 부반송파로 이루어진다. 하나의 OFDM 심볼에는 파일럿 부반송파가 할당되고, 나머지 2개의 OFDM 심볼에는 데이터 부반송파가 할당된다. 파일럿 부반송파가 할당되는 OFDM 심볼의 수와 데이터 부반송파가 할당되는 OFDM 심볼의 수의 비가 1:2 이고, 파일럿 부반송파의 수는 4이므로, 하나의 타일에는 ACK/NACK 신호의 변조심볼이 2개 할당되고, ACK/NACK 채널을 통하여 최대 4개의 ACK/NACK 신호가 다중화되어 전송될 수 있다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 타일을 도시한 블록도이다.
도 12를 참조하면, 타일은 시간 영역으로 4 OFDM 심볼 및 주파수 영역으로 4 부반송파로 이루어진다. 2개의 OFDM 심볼에는 파일럿 부반송파가 할당되고, 나머지 2개의 OFDM 심볼에는 데이터 부반송파가 할당된다. 파일럿 부반송파가 할당되는 OFDM 심볼의 수와 데이터 부반송파가 할당되는 OFDM 심볼의 수의 비가 1:1 이고, 파일럿 부반송파의 수는 8이므로, 하나의 타일에는 ACK/NACK 신호의 변조심볼이 1개 할당되고, ACK/NACK 채널을 통하여 최대 8개의 ACK/NACK 신호가 다중화되어 전송될 수 있다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 타일을 도시한 블록도이다.
도 13을 참조하면, 타일은 시간 영역으로 6 OFDM 심볼 및 주파수 영역으로 4 부반송파로 이루어진다. 2개의 OFDM 심볼에는 파일럿 부반송파가 할당되고, 나머지 4개의 OFDM 심볼에는 데이터 부반송파가 할당된다. 파일럿 부반송파가 할당되는 OFDM 심볼의 수와 데이터 부반송파가 할당되는 OFDM 심볼의 수의 비가 1:2 이고, 파일럿 부반송파의 수는 8이므로, 하나의 타일에는 ACK/NACK 신호의 변조심볼이 2개 할당되고, ACK/NACK 채널을 통하여 최대 8개의 ACK/NACK 신호가 다중화되어 전송될 수 있다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 타일을 도시한 블록도이다.
도 14를 참조하면, 타일은 시간 영역으로 6 OFDM 심볼 및 주파수 영역으로 4 부반송파로 이루어진다. 3개의 OFDM 심볼에는 파일럿 부반송파가 할당되고, 나머지 3개의 OFDM 심볼에는 데이터 부반송파가 할당된다. 파일럿 부반송파가 할당되는 OFDM 심볼의 수와 데이터 부반송파가 할당되는 OFDM 심볼의 수의 비가 1:1 이고, 파일럿 부반송파의 수는 12이므로, 하나의 타일에는 ACK/NACK 신호의 변조심볼이 1개 할당되고, ACK/NACK 채널을 통하여 12개의 ACK/NACK 신호가 다중화되어 전송될 수 있다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 타일을 도시한 블록도이다.
도 15를 참조하면, 타일은 시간 영역으로 6 OFDM 심볼 및 주파수 영역으로 4 부반송파로 이루어진다. 3개의 OFDM 심볼에는 파일럿 부반송파가 할당되고, 나머지 3개의 OFDM 심볼에는 데이터 부반송파가 할당된다. 파일럿 부반송파가 도 14와 다른 위치의 OFDM 심볼에 할당된다. 파일럿 부반송파가 할당되는 OFDM 심볼의 위치와 상관없이 도 14와 같은 수의 ACK/NACK 신호가 하나의 ACK/NACK 채널에 다중화될 수 있다. 파일럿 부반송파가 할당되는 OFDM 심볼의 수와 데이터 부반송파가 할당되는 OFDM 심볼의 수의 비가 1:1 이고, 파일럿 부반송파의 수는 12이므로, 하나의 타일에는 ACK/NACK 신호의 변조심볼이 1개 할당되고, ACK/NACK 채널을 통하여 12개의 ACK/NACK 신호가 다중화되어 전송될 수 있다.
여기서는 하향링크 HARQ 방식에 대하여 기술하고 있지만, 본 발명의 기술적 사상은 상향링크 HARQ 방식에도 그대로 적용할 수 있다. 그리고, 상술한 타일의 구조에서 파일럿 부반송파가 할당되는 OFDM 심볼의 위치는 제한이 아니며, 타일 내에서 임의의 위치가 할당될 수 있다. 파일럿 부반송파는 하나의 OFDM 심볼에 할당되지 않고 도 9, 10과 같이 타일 내에서 분산되어 위치할 수도 있다. 제안하는 ACK/NACK 신호 다중화 방법은 파일럿 부반송파의 위치에 상관없이 파일럿 부반송파의 수에 따라 다중화할 수 있는 ACK/NACK 신호의 수가 결정된다. 하나의 ACK/NACK 채널을 통하여 복수의 ACK/NACK 신호를 전송하는 방법에 대하여 설명하고 있지만, 이는 예시에 불과하고 제안하는 방법에 따라 다수의 제어신호를 다중화하여 하나의 채널을 통해 전송할 수 있다. 예를 들어, 복수의 CQI에 확산 부호를 적용하여 CQI 채널을 통하여 복수의 CQI를 전송하거나, 하나의 제어채널 내에서 CQI와 ACK/NACK 신호에 서로 다른 확산 부호를 적용하여 다중화할 수 있을 것이다.
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 통신시스템을 도시한 예시도이다.
도 2는 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.
도 3은 타일의 일 예를 나타낸다. 이는 PUSC에서의 타일이다.
도 4는 타일의 다른 예를 나타낸다. 이는 선택적(optional) PUSC에서의 타일이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 HARQ를 이용한 데이터 전송방법을 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어신호를 다중화하는 방법을 도시한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 확산부호를 이용하여 타일에 복수의 제어신호를 다중화하는 방법을 도시한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 타일을 도시한 블록도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 타일을 도시한 블록도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 타일을 도시한 블록도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 타일을 도시한 블록도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 타일을 도시한 블록도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 타일을 도시한 블록도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 타일을 도시한 블록도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 타일을 도시한 블록도이다.

Claims (8)

  1. 무선통신 시스템에서 시간 영역으로 복수의 OFDM 심볼과 주파수 영역으로 복수의 부반송파로 이루어지는 타일(tile)을 하나 이상 포함한 ACK/NACK 채널을 통하여 ACK/NACK 신호를 전송하는 방법에 있어서,
    상기 타일은 복수의 데이터 부반송파 및 복수의 파일럿 부반송파를 포함하고, 상기 복수의 데이터 부반송파에는 데이터 심볼을 할당하고 상기 파일럿 부반송파에는 파일럿 심볼을 할당하여 상기 데이터 심볼 및 상기 파일럿 심볼에 제1 확산 부호를 적용하여 제1 부호어를 생성하는 단계
    상기 복수의 데이터 부반송파에 제2 확산 부호가 적용된 데이터 심볼을 할당하여 제2 부호어를 생성하는 단계 및
    상기 제1 부호어 및 상기 제2 부호어를 전송하는 단계를 포함하는 무선통신 시스템에서 ACK/NACK 신호를 전송하는 방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 파일럿 부반송파의 개수와 상기 데이터 부반송파의 개수의 비가 1:n 이면 상기 타일에는 ACK/NACK 신호의 변조심볼이 n개 할당되는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 ACK/NACK 신호를 전송하는 방법(n ≥ 1인 정수).
  3. 제1 항에 있어서, 상기 타일에 포함되는 상기 파일럿 부반송파의 수가 k인 경우, 상기 타일에는 k 개의 ACK/NACK 신호가 다중화되는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 ACK/NACK 신호를 전송하는 방법(k ≥ 1인 정수).
  4. 제1 항에 있어서, 상기 제1 부호어 및 상기 제2 부호어는 서로 다른 ACK/NACK 신호에 대한 부호어인 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 ACK/NACK 신호를 전송하는 방법.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 제1 부호어 및 상기 제2 부호어의 길이는 상기 타일에 포함되는 파일럿 부반송파의 수에 대응하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 ACK/NACK 신호를 전송하는 방법.
  6. 무선통신 시스템에서 제어신호를 전송하는 방법에 있어서,
    복수의 데이터 부반송파 및 복수의 파일럿 부반송파를 포함하는 타일을 적어도 하나 포함하는 제어채널을 통하여 제1 제어신호를 전송하는 단계; 및
    상기 제1 제어신호에 제2 제어신호를 다중화하여 전송하는 단계를 포함하되, 상기 제1 제어신호에는 상기 파일럿 부반송파의 개수에 대응하는 길이를 가지는 제1 확산 부호가 적용되고, 상기 제2 제어신호에는 상기 파일럿 부반송파의 개수에 대응하는 길이를 가지고 상기 제1 확산 부호와 서로 직교하는 제2 확산 부호가 적용되는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 제어신호 전송방법.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 제1 제어신호는 ACK/NACK 신호인 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 제어신호 전송방법.
  8. 제6 항에 있어서, 상기 타일에 포함되는 파일럿 부반송파의 개수만큼 제어신호가 다중화되는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 제어신호 전송방법.
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