KR101430269B1 - 무선통신 시스템에서 제어정보 전송 방법 - Google Patents

Abstract

제어 정보 전송 방법은 기본 시퀀스를 순환 쉬프트 양만큼 순환 쉬프트시켜 순환 쉬프트된 시퀀스를 생성하는 단계, 제어 정보에 대한 변조 심벌과 상기 순환 쉬프트된 시퀀스를 기반으로 변조된 시퀀스를 생성하는 단계 및 복수의 부반송파상으로 상기 변조된 시퀀스를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 기본 시퀀스의 가용 순환 쉬프트들은 상기 제어 정보의 종류에 따라 제1 파트와 제2 파트로 나누어지고, 상기 제1 파트와 상기 제2 파트는 상기 기본 시퀀스의 적어도 하나의 미할당 순환 쉬프트에 의해 구분된다.

Description

무선통신 시스템에서 제어정보 전송 방법{METHOD OF TRANSMITTING CONTROL INFORMATION IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선통신 시스템에서 제어 정보를 전송하는 방법에 관한 것이다.

무선통신 시스템이 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 일반적으로 무선통신 시스템은 가용한 시스템 자원(대역폭, 전송 파워 등)을 공유하여 다중 사용자와의 통신을 지원할 수 있는 다중 접속(multiple access) 시스템이다. 다중 접속 시스템의 예들로는 CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, TDMA(time division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다.

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 V8.0.0 (2007-09) "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 제어 정보가 상향링크 제어채널을 통해 전송된다. 상향링크 제어 정보로는 HARQ(hybrid automatic repeat request)를 수행하기 위한 ACK(Acknowledgement)/NACK(Not-Acknowledgement) 정보, 하향링크 채널 품질을 가리키는 CQI(Channel Quality Indicator), 상향링크 전송을 위한 자원 할당을 요청하는 SR(scheduling request) 등 여러 가지 종류가 있다.

상향링크 제어 정보의 전송시 에러가 발생하면 전체 무선통신 시스템의 성능 저하를 초래할 수 있으므로, 상향링크 제어 정보는 높은 신뢰성을 가지고 전송되는 것이 필요하다. 시스템 성능을 향상시키기 위해 상향링크 제어 정보를 효율적으로 전송할 수 있는 방법이 필요하다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 순환 쉬프트된 시퀀스를 이용하여 제어 정보를 전송하는 방법을 제공하는 데 있다.

일 양태에 있어서, 무선 통신 시스템에서 제어 정보 전송 방법은 기본 시퀀스를 순환 쉬프트 양만큼 순환 쉬프트시켜 순환 쉬프트된 시퀀스를 생성하는 단계, 제어 정보에 대한 변조 심벌과 상기 순환 쉬프트된 시퀀스를 기반으로 변조된 시퀀스를 생성하는 단계 및 복수의 부반송파상으로 상기 변조된 시퀀스를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 기본 시퀀스의 가용 순환 쉬프트들은 상기 제어 정보의 종류에 따라 제1 파트와 제2 파트로 나누어지고, 상기 제1 파트와 상기 제2 파트는 상기 기본 시퀀스의 적어도 하나의 미할당 순환 쉬프트에 의해 구분된다.

다른 양태에 있어서, 무선통신을 위한 장치는 기본 시퀀스를 저장하는 메모리 및 상기 메모리와 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는 기본 시퀀스를 순환 쉬프트시켜 순환 쉬프트된 시퀀스를 생성하고, 제어 정보에 대한 변조 심벌과 상기 순환 쉬프트된 시퀀스를 기반으로 변조된 시퀀스를 생성하되, 상기 기본 시퀀스의 가용 순환 쉬프트들은 상기 제어 정보의 종류에 따라 복수의 파트들로 나누어지고, 각 파트는 상기 기본 시퀀스의 적어도 하나의 미할당 순환 쉬프트에 의해 구분된다.

또 다른 양태에 있어서, 무선 통신 시스템에서 무선 자원 할당 방법은 기본 시퀀스의 가용 순환 쉬프트들의 제1 파트에 속하는 각 순환 쉬프트를 상향링크 제어 정보의 제1 종류에 할당하는 단계, 및 상기 기본 시퀀스의 가용 순환 쉬프트들의 제2 파트에 속하는 각 순환 쉬프트를 상기 상향링크 제어 정보의 제2 종류에 할당하는 단계를 포함하되, 상기 기본 시퀀스의 가용 순환 쉬프트들의 제1 파트와 상기 기본 시퀀스의 가용 순환 쉬프트들의 제2 파트는 상기 기본 시퀀스의 적어도 하나의 미할당 순환 쉬프트에 의해 구분된다.

복수의 제어 정보가 전송되더라도 상호간의 간섭을 줄일 수 있다. 제어 정보의 전송에 대한 신뢰성을 높여 시스템의 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 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)은 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 무선통신 시스템을 나타낸다.

도 1을 참조하면, 무선통신 시스템(10)는 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.

무선통신 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 하향링크 HARQ 및 CQI 전송을 나타낸다.

도 2를 참조하면, 기지국으로부터 하향링크 데이터를 수신한 단말은 일정 시간이 경과한 후에 ACK(Acknowledgement)/NACK(Not-Acknowledgement) 정보를 전송한다. ACK/NACK 정보는 상기 하향링크 데이터가 성공적으로 디코딩되면 ACK 정보가 되고, 상기 하향링크 데이터의 디코딩에 실패하면 NACK 정보가 된다. 기지국은 NACK 정보가 수신되면, ACK 정보가 수신되거나 최대 재전송 횟수까지 상기 하향링크 데이터를 재전송할 수 있다.

하향링크 데이터에 대한 ACK/NACK 정보의 전송 시점이나 자원 할당은 기지국이 시그널링을 통해 동적으로 알려줄 수 있고, 또는 하향링크 데이터의 전송 시점이나 자원 할당에 따라 미리 약속되어 있을 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)를 보낸다. SR은 단말이 상향링크 무선자원 할당을 기지국 에 요청하는 것으로, 데이터 교환을 위한 사전 정보 교환의 일종이다. 단말이 기지국으로 상향링크 데이터를 전송하기 위해서는 먼저 SR을 통해 무선 자원 할당을 요청한다.

기지국은 SR에 대한 응답으로 상향링크 그랜트를 단말에게 보낸다. 상향링크 그랜트는 상향링크 무선 자원의 할당을 포함한다. 단말은 할당된 상향링크 무선 자원을 통해 상향링크 데이터를 전송한다.

도 2 및 3에 나타난 바와 같이, 단말은 ACK/NACK, CQI 및 SR과 같은 상향링크 제어 정보를 주어진 서브프레임에서 전송할 수 있다. 제어 정보의 종류 및 크기는 시스템에 따라 달라질 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 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. 하나의 서브 프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)이라 하고, 예를 들어 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms 일 수 있다.

하나의 슬롯은 시간 영역(time domain)에서 복수의 SC-FDMA 심벌을 포함하고, 주파수 영역에서 다수의 RB(resource block)을 포함한다. SC-FDMA 심벌은 3GPP LTE가 상향링크에서 SC-FDMA를 사용하므로 하나의 심벌 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것으로, 시스템에 따라 OFDMA 심벌 또는 심벌 구간이라고 할 수 있다. RB는 자원 할당 단위로 하나의 슬롯에서 복수의 연속하는 부반송파를 포함한다.

무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 SC-FDMA 심벌의 수는 다양하게 변경될 수 있다.

도 5는 하나의 상향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 나타낸 예시도이다.

도 5를 참조하면, 상향링크 슬롯은 시간 영역에서 복수의 SC-FDMA 심벌을 포함하고, 주파수 영역에서 다수의 RB를 포함한다. 여기서, 하나의 상향링크 슬롯은 7 SC-FDMA 심벌을 포함하고, 하나의 자원블록은 12 부반송파를 포함하는 것을 예시적으로 기술하나, 이에 제한되는 것은 아니다.

자원 그리드 상의 각 요소(element)를 자원요소(resource element)라 하며, 하나의 자원 블록은 12×7 자원요소를 포함한다. 상향링크 슬롯에 포함되는 자원블록의 수 N^UL은 셀에서 설정되는 상향링크 전송 대역폭(bandwidth)에 종속한다.

도 6은 상향링크 서브프레임의 구조를 나타낸다.

도 6을 참조하면, 상향링크 서브 프레임은 주파수 영역에서 상향링크 제어 정보를 나르는 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)가 할당되는 제어영역(region)과 사용자 데이터를 나르는 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)가 할당되는 데이터영역으로 나눌 수 있다. 단일반송파 특성을 유지하기 위해, 하나의 단말은 동시에 PUCCH와 PUSCH를 전송하지 않는다.

하나의 단말에 대한 PUCCH는 서브프레임에서 RB 쌍(pair)으로 할당되고, RB 쌍에 속하는 RB들은 2 슬롯들의 각각에서 서로 다른 부반송파를 차지한다. 이를 PUCCH에 할당되는 RB 쌍이 슬롯 경계(slot boundary)에서 주파수 도약(frequency hopping)된다고 한다.

PUCCH는 다중 포맷을 지원할 수 있다. 즉, 변조 방식(modualtion scheme)에 따라 서브프레임당 서로 다른 비트 수를 갖는 상향링크 제어 정보를 전송할 수 있다. 예를 들어, BPSK(Binary Phase Shift Keying)을 사용하는 경우 1비트의 상향링크 제어 정보를 PUCCH 상으로 전송할 수 있으며, QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)을 사용하는 경우 2비트의 상향링크 제어 정보를 PUCCH 상으로 전송할 수 있다.

도 7은 상향링크 제어 정보 전송을 위한 자원할당의 일 예를 나타낸다.

도 7을 참조하면, RB 쌍 #0과 #1은 CQI 전송을 위한 자원만이 할당된다. RB 쌍 #2는 CQI와 ACK/NACK 전송을 위한 자원이 할당된다. RB 쌍 #3은 ACK/NACK 전송을 위한 자원이 할당된다. RB 쌍 #2는 복수의 제어 정보의 전송을 위한 자원이 할당되므로, 하나의 제어 정보의 전송을 위한 RB와 구분하여 복합 RB(mixed RB)라고도 한다.

제어 정보는 순환 쉬프트된 시퀀스(cyclically shifted sequence)를 이용하여 전송될 수 있다. 순환 쉬프트된 시퀀스는 기본 시퀀스(base sequence)를 특정 CS 양(cyclic shift amount) 만큼 순환 쉬프트시켜 생성할 수 있다. 다양한 종류의 시퀀스가 기본 시퀀스로 사용될 수 있다. 예를 들어, PN(psuedo noise) 시퀀스, ZC(Zadoff-Chu) 시퀀스와 같은 잘 알려진 시퀀스를 기본 시퀀스로 사용할 수 있다. 또는, 하나의 RB가 12 부반송파를 포함한다고 할 때, 다음과 같은 길이 12의 시퀀스를 기본 시퀀스로 사용할 수 있다.

여기서, i ∈ {0,1,...,29}는 원시 인덱스(root index), n은 요소 인덱스로 0≤n≤N-1, N은 시퀀스의 길이이다. 다른 원시 인덱스에 따라 다른 기본 시퀀스가 정의된다. N=12 일 때, b(n)은 다음 표와 같이 정의된다.

기본 시퀀스 r(n)은 다음과 같이 순환 쉬프트될 수 있다.

여기서, 'a'는 CS 양(cyclic shift amount), 'mod'는 모듈로 연산을 나타낸다. 가용(available) CS의 수는 CS 단위에 따라 달라진다. 1 부반송파(또는 1 요 소) 단위로 CS가 가능하다면, a는 0에서 N-1 범위의 어느 값이라도 될 수 있고, 가용 CS의 수는 N이 된다. 또는, 2 부반송파 단위로 CS가 가능하다면, a는 {0, 2, 4, ..., N-1}의 값이 될 수 있고, 가용 CS의 수는 N/2가 된다.

이하에서 기본 시퀀스의 가용 CS는 CS 단위에 따라 기본 시퀀스로부터 얻을수(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 6이라면, 기본 시퀀스의 가용 CS의 총 수는 6이 된다.

도 8은 기본 시퀀스 r(n)과 순환 쉬프트된 시퀀스 r(n, a)를 나타낸다. 길이 N을 갖는 기본 시퀀스는 r(0) 부터 r(N-1)의 N개의 요소로 구성된다. 순환 쉬프트된 시퀀스 r(n, a)는 r(0) 부터 r(N-1)의 N개의 요소가 CS 양 a 만큼 순환 쉬프트되어 생성된다. 즉, r(0) 부터 r(N-a-1)는 부반송파 인덱스 a부터 맵핑되고, r(N-a) 부터 r(N-1)는 순환 쉬프트된 시퀀스 r(n, a)의 처음으로 이동된다.

도 9는 ACK/NACK 정보의 전송을 나타낸다.

도 9를 참조하면, 하나의 슬롯에 포함되는 7 SC-FDMA 심벌 중 3 SC-FDMA 심벌에는 RS(reference signal)가 실리고, 나머지 4 SC-FDMA 심벌에는 ACK/NACK 정보가 실린다. RS는 슬롯 중간의 3개의 인접하는(contiguous) SC-FDMA 심벌에 실린다. 이때 RS에 사용되는 심벌의 개수 및 위치는 달라질 수 있으며, ACK/NACK 정보에 사용되는 심벌의 개수 및 위치도 그에 따라 변경될 수 있다.

ACK/NACK 정보를 전송하기 위해 2비트의 ACK/NACK 정보를 QPSK 변조시켜 하나의 변조 심벌 d(0)로 생성한다. 변조 심벌 d(0)과 순환 쉬프트된 시퀀스 r(n,a) 를 기반으로 하여 변조된 시퀀스(modulated sequence) m(n)를 생성한다. 순환 쉬프트된 시퀀스 r(n,a)에 변조 심벌을 곱하여 다음과 같은 변조된 시퀀스 m(n)를 생성할 수 있다.

순환 쉬프트된 시퀀스 r(n,a)의 CS 양은 각 SC-FDMA 심벌마다 달라질 수 있고, 동일할 수도 있다. 여기서는, 하나의 슬롯내에 4 SC-FDMA 심벌에 대해 CS 양 a를 순차적으로 0, 1, 2, 3으로 두고 있으나, 이는 예시에 불과하다.

또한, 단말 용량을 증가시키기 위해, 변조된 시퀀스는 직교 시퀀스를 이용하여 확산될 수 있다. 확산 계수(spreading factor) K=4인 직교 시퀀스 w_i(k) (i는 시퀀스 인덱스, 0≤k≤K-1)로 다음과 같은 시퀀스를 사용할 수 있다.

또는, 확산 계수 K=3인 직교 시퀀스 w_i(k) (i는 시퀀스 인덱스, 0≤k≤K-1)로 다음과 같은 시퀀스를 사용할 수 있다.

여기서는, ACK/NACK 정보를 위한 하나의 슬롯내의 4 SC-FDMA 심벌에 대해 확산 계수 K=4인 직교 시퀀스 w_i(k)를 통해 변조된 시퀀스를 확산시키는 것을 보이고 있다.

ACK/NACK 정보는 2비트에 한정되지 않고, 1비트 또는 그 이상의 비트가 될 수 있다. 변조 방식도 QPSK에 한정되지 않고, BPSK나 더 높은 차수의 변조 방식을 사용할 수 있다. 예를 들어, 1 비트의 ACK/NACK 정보에 대해 BPSK 변조를 통한 하나의 변조 심벌을 생성하고, 변조 심벌과 순환 쉬프트된 시퀀스를 기반으로 하여 변조된 시퀀스를 생성할 수 있다.

RS는 ACK/NACK과 동일한 기본 시퀀스로부터 생성된 순환 쉬프트된 시퀀스와 직교 시퀀스를 기반으로 생성할 수 있다. 즉, 순환 쉬프트된 시퀀스를 확산 계수 K=3인 직교 시퀀스 w_i(k)를 통해 확산시켜 RS로 사용할 수 있다.

SR 전송을 위해서 ACK/NACK과 동일한 구조를 사용할 수 있다. SR은 PUCCH 전송의 존재/부존재만으로 알 수 있기 때문에, 변조 심벌로 특정값, 예를 들어, d(0)=1을 사용할 수 있다. 기지국은 기본 시퀀스의 CS 인덱스를 통해 SR 또는 ACK/NACK을 구분할 수 있다. 즉, SR 용으로 할당된 CS에 의해 순환 쉬프트된 시퀀스가 사용되면 SR의 전송으로 인식하고, ACK/NACK 용으로 할당된 CS에 의해 순환 쉬프트된 시퀀스가 사용되면 ACK/NACK으로 인식하는 것이다.

도 10은 CQI의 전송을 나타낸다.

도 10을 참조하면, 하나의 슬롯에 포함되는 7 SC-FDMA 심벌 중 2 SC-FDMA 심벌에는 RS가 실리고, 나머지 5 SC-FDMA 심벌에는 CQI가 실린다. RS에 사용되는 심벌의 개수 및 위치는 달라질 수 있으며, CQI에 사용되는 심벌의 개수 및 위치도 그에 따라 변경될 수 있다.

20비트의 CQI를 고려할 때, QPSK 변조를 통해 10개의 변조 심벌 d(0)~d(9)를 생성한다. 변조 심벌들 d(0)~d(9)와 순환 쉬프트된 시퀀스 r(n,a)를 기반으로 하여 변조된 시퀀스를 생성한다. 순환 쉬프트된 시퀀스 r(n,a)의 CS 양은 각 SC-FDMA 심벌마다 달라질 수 있고, 동일할 수도 있다. 여기서는, CQI를 위한 10 SC-FDMA 심벌에 대해 CS 양 a를 순차적으로 0, 1, 2, ..., 9로 두고 있으나, 이는 예시에 불과하다.

RS는 순환쉬프트된 시퀀스를 이용할 수 있다. ACK/NACK 정보의 전송과 달리 직교 시퀀스는 사용하지 않는다.

전술한 바와 같은 상향링크 제어 정보의 구성에 따르면, 상향링크 제어 정보를 나르는 상향링크 제어채널을 구성하기 위한 자원 할당 정보로는 다음과 같은 것이 있다.

(1) 제어 정보를 위한 기본 시퀀스의 원시 인덱스

(2) 제어 정보를 위한 기본 시퀀스의 CS 인덱스

(3) 제어 정보를 위한 직교 시퀀스의 인덱스 (CQI는 제외)

(4) RS를 위한 기본 시퀀스의 원시 인덱스

(5) RS를 위한 기본 시퀀스의 CS 인덱스

(6) RS를 위한 직교 시퀀스의 인덱스 (CQI는 제외)

상기 자원 할당 정보는 기지국이 단말에게 직접 알려줄 수 있다. 그러나, 이는 시그널링으로 인한 오버헤드가 증가할 수 있다.

다른 예로, 상기 자원 할당 정보는 기지국에서 전송되는 정보로부터 유추하도록 할 수 있다. 즉, 상기 자원 할당 정보가 어떤 자원(또는 인덱스)와 1:1 맵핑되어 있다면 단말은 상기 자원의 수신만으로 상향링크 제어채널을 구성할 수 있다. 또한, 1:1 맵핑 관계에서 전체 시스템의 성능에 악영향을 미칠 수 있는 자원을 배제시킨다면 시스템의 효율을 높일 수도 있다.

상기 1:1 맵핑을 정의하기 위해 제안된 방법에서는 다음과 같은 4가지 원칙을 기본으로 한다.

첫째, 기본 시퀀스의 가용 CS 갯수는 일반적으로 기본 시퀀스의 길이와 같다. 그러나, 서로 다른 단말이 바로 인접한 CS에 의해 생성된 순환 쉬프트된 시퀀스를 사용한다면, 지연 확산(delay spread)이 큰 환경에서 간섭이 크게 작용할 수 있다. 따라서, 동일한 직교 시퀀스를 사용하는 경우 인접한 CS를 사용하지 않도록 한다.

둘째, 직교 시퀀스의 길이가 4일 때, 고속 채널 환경에서 다른 직교 시퀀스들간에 간섭이 있을 수 있다. 이는 직교 시퀀스의 직교성은 각 SC-FDMA 심벌이 겪는 채널이 동일해야 유지되기 때문이다. 고속 환경에서는 SC-FDMA 심벌들이 겪는 채널들이 달라져 직교 시퀀스의 직교성이 유지되기 어려울 수 있다. 또한, 직교 시퀀스들 간에도 간섭 효과는 서로 달라질 수 있으므로, 동일한 순환 쉬프트된 시퀀스가 할당된 단말들에게는 간섭이 큰 직교 시퀀스를 할당하지 않도록 한다.

셋째, 기지국은 하나의 RB 상으로 복수의 제어 정보를 수신할 수 있다. 단말은 단일 반송파 특성을 유지하기 위해 원칙적으로 한번에 하나의 RB (또는 하나의 상향링크 제어채널) 상으로 하나의 제어 정보만을 전송하지만, 기지국의 입장에서는 동일한 RB 상으로 복수의 단말이 동시에 여러개의 제어 정보를 전송할 수 있기 때문이다. 서로 다른 제어 정보를 구분하기 위해 서로 다른 CS를 사용한다.

넷째, 유사한 CS를 사용하는 경우 우선적으로 성능이 좋은 직교 시퀀스를 할당한다. 성능이 좋은 직교 시퀀스란 다른 직교 시퀀스에게 가장 작은 간섭을 미치는 시퀀스를 말한다.

이제 상기의 4가지 원칙을 적용하여 상향링크 제어채널 구성을 위한 자원 할당 정보에 대해 기술한다. 이하에서, 기본 시퀀스의 가용 CS 수는 RB에 포함되는 부반송파의 수와 같으며, 12로 한다.

표 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자원 할당을 나타낸다.

여기서, Ios는 직교 시퀀스의 인덱스, Ics는 기본 시퀀스의 CS 인덱스를 나타낸다. ANx는 ACK/NACK 정보를 위한 자원할당정보의 인덱스를 나타내며, 총 18개 ACK/NACK 인덱스는 최대 18개의 단말에 대해 각각 하나씩의 인덱스를 할당할 수 있음을 의미한다.

먼저 첫번째 CS 부터 ACK/NACK 자원을 할당하기 시작하여, 한 CS내에서 직교 시퀀스의 간섭을 줄이기 위해 2개의 직교 시퀀스만을 할당하고, 나머지 1개의 직교 시퀀스는 바로 다음의 CS에 할당한다. 다시 2개의 직교 시퀀스는 다음의 CS에 할당한다. 간섭이 큰 자원들 사이의 간격을 크게 하여 제어 정보의 검출 성능을 높일 수 있다.

RS 자원은 상기 ACK/NACK 자원과 동일한 방식으로 할당할 수 있다.

표 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자원 할당을 나타낸다.

이는 표 4의 실시예와 비교할 때, 인접하는 2개의 직교 시퀀스들에 대해 서로 다른 CS를 할당한다.

표 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 자원 할당을 나타낸다.

표 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 자원 할당을 나타낸다.

이는 복합 RB(mixed RB) 즉, 하나의 RB에 복수의 제어 정보에 대한 자원이 할당되는 경우이다. 'N/A'는 미할당(unallocated) CS를 나타낸다. 각 제어 정보에 대한 CS들은 연속적이며, 각 제어 정보들의 자원은 적어도 하나의 미할당 CS에 의해 구분된다. 미할당 CS는 어느 단말에게도 할당되지 않는 CS를 말하며, 가드(guard) CS, 예약된(reserved) CS, 미사용(unused) CS 등 다른 용어로 불릴 수 있다.

여기서는, CS 인덱스 1 부터 8까지는 ACK/NACK을 위한 제1 파트로 두고, CS 인덱스 10부터 12까지는 CQI를 위한 제2 파트로 둔다. 기지국은 제1 파트에 속하는 CS 인덱스들을 ACK/NACK 자원에 할당하고, 제2 파트에 속하는 CS 인덱스들을 CQI 자원에 할당한다. CS 인덱스 9는 제1 파트와 제2 파트 사이에 배치되어, 각 제어 정보를 구분하기 위한 미할당 CS로 어느 단말(또는 제어 정보)에도 할당되지 않는다.

제어 정보의 종류에 따라 기본 시퀀스의 가용 CS를 각 파트로 나누고, 각 파트사이에는 기본 시퀀스의 미할당 CS를 둔다. 서로 다른 제어 정보의 종류 사이에 인접하는 CS가 할당되는 것을 방지하여, 간섭을 완화시키고 제어 정보의 전송 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

표 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 자원 할당을 나타낸다.

표 7의 실시예와 비교하여, CQI의 양 측에 미할당 CS가 배치된다. 즉, 2개의 미사용 CS가 사용된다.

CS의 특성상 기본 시퀀스를 최대 CS 양만큼 순환 쉬프트시키면 다시 동일한 시퀀스가 된다. 따라서, 기본 시퀀스의 가용 CS들을 제어 정보의 종류에 따라 2 파트로 구분하면, 2개의 경계가 생긴다. 상기 표 8에 의하면, 'N/A'로 표시된 9번째 CS와 12번째 CS가 2개의 파트의 경계에 속한다. 각 경계에 속하는 9번째 CS와 12번째 CS를 미할당 CS로 두어 각 파트를 구분한다. 이에 따라, 서로 다른 제어정보의 종류에 대해서는 최소 하나의 CS 간격을 유지함으로써 간섭을 완화시킨다.

상기와 같은 구조에서 CQI에 할당가능한 CS의 수 CQIcs는 다음과 같이 구할 수 있다.

여기서, ANcs는 RB에서 ACK/NACK에 사용되는 CS의 수, ANmax는 RB에서 ACK/NACK에 사용되는 CS의 최대값, Tcs는 하나의 RB 당 기본 시퀀스의 가용 CS의 최대 수, N_unallocated는 미할당 CS의 수,

는 ceiling 함수이다.

상기 표에서, ANmax=8이라 할 때, ANcs=8, Tcs=12, N_unallocated=2로 두면, CQIcs=2가 된다.

미할당 CS가 있는 경우, ACK/NACK 과 CQI에 할당되는 CS의 합은 기본 시퀀스의 가용 CS의 수보다 작게 된다. Tcs=ANcs+CQIcs+N_unallocated가 되기 때문이다.

표 9는 본 발명의 제6 실시예에 따른 자원 할당을 나타낸다.

이는 SR의 전송을 위해서는 RS이 불필요하므로, ACK/NACK이 사용하지 않는 직교 시퀀스를 SR에 할당한 것이다. SR 간에는 적어도 하나의 CS를 띄우고 할당한다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신을 위한 장치를 나타낸 블록도이다. 이 장치는 단말의 일부일 수 있다.

도 11을 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 기본 시퀀스를 순환 쉬프트시켜 순환 쉬프트된 시퀀스를 생성하고, 상술한 방법과 같이 제어 정보를 순환 쉬프트된 시퀀스를 이용하여 처리한다. 신호 생성기(840)는 프로세서(810)에서 처리된 제어 정보로부터 안테나(890)를 통해 전송하기 위한 전송 신호를 생성한다.

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.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 정보 전송 방법을 나타낸 흐름도이다. 상기 방법 S1200은 단말에 의해 수행될 수 있다.

도 12를 참조하면, 상향링크 제어 정보를 위한 상향링크 제어 채널이 설정된다(단계 S1210). 상향링크 제어채널은 RB 내에서 기본 시퀀스를 순환 쉬프트시켜 생성된 순환 쉬프트된 시퀀스를 이용하여 설정될 수 있다. RB는 복수의 연속적인 부반송파를 포함할 수 있다. RB에 포함되는 부반송파의 수와 기본 시퀀스의 길이는 동일하다. 상향링크 제어 정보의 변조 심벌과 상기 순환 쉬프트된 시퀀스를 기반으로 변조 시퀀스를 생성하고, 변조 시퀀스를 복수의 SC-FDMA 심벌 상으로 맵핑하여 상향링크 제어채널이 설정된다. 기본 시퀀스의 가용 CS들은 제어 정보의 종류에 따라 제1 파트와 제2 파트로 나누어질 수 있다. 상기 제1 파트와 제2 파트는 기본 시퀀스의 적어도 하나의 미할당 CS에 의해 분리될 수 있다. 따라서, 제1 파트와 제2 파트에 속하는 CS들의 수는 상기 기본 시퀀스의 가용 CS의 총수보다 작다.

상기 상향링크 제어 채널상으로 상향링크 제어 정보를 전송한다(단계 S1220).

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제어 정보 전송 방법을 나타낸 흐름도이다. 상기 방법 S1300은 단말에 의해 수행될 수 있다.

도 13을 참조하면, 기본 시퀀스를 CS 양 만큼 순환 쉬프트시켜 순환 쉬프트된 시퀀스를 생성한다(단계 S1310). 순환 쉬프트된 시퀀스와 제어 정보의 변조 심벌을 기반으로 변조 시퀀스를 생성한다(단계 S1320). 상기 변조 시퀀스를 복수의 부반송파상으로 전송한다(단계 S1330). 기본 시퀀스의 가용 CS들은 제어 정보의 종류에 따라 제1 파트와 제2 파트로 나누어질 수 있다. 상기 제1 파트와 제2 파트는 기본 시퀀스의 적어도 하나의 미할당 CS에 의해 분리될 수 있다. 따라서, 제1 파트와 제2 파트에 속하는 CS들의 수는 상기 기본 시퀀스의 가용 CS의 총수보다 작다. 상기 CS 양은 상기 제1 파트 또는 상기 제2 파트에 속하는 하나의 CS에 대응된다.

제어 정보의 종류는 ACK/NACK 정보 및 CQI를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 파트에 속하는 CS 들은 ACK/NACK 자원에 할당되고, 제2 파트에 속하는 CS 들은 CQI 자원에 할당될 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선자원 할당 방법을 나타낸 흐름도이다. 상기 방법 S1400은 기지국에 의해 수행될 수 있다.

도 14를 참조하면, 기지국은 기본 시퀀스의 가용 CS를 제1 파트와 제2 파트로 나눈 후, 제1 파트내의 각 CS를 상향링크 제어 정보의 제1 종류에 할당한다(단계 S1410). 기지국은 제2 파트내의 각 CS를 상향링크 제어 정보의 제2 종류에 할당한다(단계 S1420). 상기 제1 파트와 제2 파트는 기본 시퀀스의 적어도 하나의 미할당 CS에 의해 분리될 수 있다. 따라서, 제1 파트와 제2 파트에 속하는 CS들의 수는 상기 기본 시퀀스의 가용 CS의 총수보다 작다.

본 발명은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하기 위해 디자인된 ASIC(application specific integrated circuit), DSP(digital signal processing), PLD(programmable logic device), FPGA(field programmable gate array), 프로세서, 제어기, 마이크로 프로세서, 다른 전자 유닛 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하는 모듈로 구현될 수 있다. 소프트웨어는 메모리 유닛에 저장될 수 있고, 프로세서에 의해 실행된다. 메모리 유닛이나 프로세서는 당업자에게 잘 알려진 다양한 수단을 채용할 수 있다.

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 나타낸다.

도 2는 하향링크 HARQ 및 CQI 전송을 나타낸다.

도 3은 상향링크 전송을 나타낸다.

도 4는 3GPP LTE에서 무선 프레임의 구조를 나타낸다.

도 5는 하나의 상향링크 슬롯에 대한 자원 그리드를 나타낸 예시도이다.

도 6은 상향링크 서브프레임의 구조를 나타낸다.

도 7은 상향링크 제어 정보 전송을 위한 자원할당의 일 예를 나타낸다.

도 8은 기본 시퀀스 r(n)과 순환 쉬프트된 시퀀스 r(n, a)를 나타낸다.

도 9는 ACK/NACK 정보의 전송을 나타낸다.

도 10은 CQI의 전송을 나타낸다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신을 위한 장치를 나타낸 블록도이다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 정보 전송 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제어 정보 전송 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선자원 할당 방법을 나타낸 흐름도이다.

Claims (14)

1. 무선 통신 시스템에서 제어 정보 전송 방법에 있어서,

   단말이 기본 시퀀스를 순환 쉬프트 양만큼 순환 쉬프트시켜 순환 쉬프트된 시퀀스를 생성하는 단계;

   상기 단말이 ACK/NACK 정보에 대한 변조 심벌을 생성하는 단계;

   상기 단말이 상기 변조 심벌과 상기 순환 쉬프트된 시퀀스를 기반으로 변조된 시퀀스를 생성하는 단계; 및

   상기 단말이 Tcs개의 부반송파를 포함하는 복합 RB(resource block) 에서 상기 변조된 시퀀스를 전송하는 단계를 포함하되,

   CQI(channel quality indicator)가 상기 복합 RB에서 상기 단말 또는 다른 단말에 의해 전송되고,

   상기 복합 RB에서 CQI에 사용되는 순환 쉬프트의 갯수는

   

   와 같거나 작고, ANcs는 상기 복합 RB에서 ACK/NACK에 사용되는 순환 쉬프트의 갯수인 것을 특징으로 하는 제어 정보 전송 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 Tcs 개의 부반송파는 연속적인 것을 특징으로 하는 제어 정보 전송 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 변조된 시퀀스는 상기 순환 쉬프트된 시퀀스에 상기 변조 심벌을 곱하여 생성되는 것을 특징으로 하는 제어 정보 전송 방법.
4. 무선통신을 위한 단말에 있어서,

   기본 시퀀스를 저장하는 메모리; 및

   상기 메모리와 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는

   상기 기본 시퀀스를 순환 쉬프트 양만큼 순환 쉬프트시켜 순환 쉬프트된 시퀀스를 생성하고;

   ACK/NACK 정보에 대한 변조 심벌을 생성하고;

   상기 변조 심벌과 상기 순환 쉬프트된 시퀀스를 기반으로 변조된 시퀀스를 생성하고; 및

   Tcs개의 부반송파를 포함하는 복합 RB(resource block) 에서 상기 변조된 시퀀스를 전송하되,

   CQI(channel quality indicator)가 상기 복합 RB에서 상기 단말 또는 다른 단말에 의해 전송되고,

   상기 복합 RB에서 CQI에 사용되는 순환 쉬프트의 갯수는

   

   와 같거나 작고, ANcs는 상기 복합 RB에서 ACK/NACK에 사용되는 순환 쉬프트의 갯수인 것을 특징으로 하는 단말.
5. 무선 통신 시스템에서 무선 자원 할당 방법에 있어서,

   ACK/NACK의 전송에 사용되는 제1 순환 쉬프트를 할당하는 단계; 및

   CQI(channel quality indicator)의 전송에 사용되는 제2 순환 쉬프트를 할당하는 단계를 포함하되,

   상기 ACK/NACK과 상기 CQI는 Tcs개의 부반송파를 포함하는 복합 RB(resource block) 에서 전송되고,

   상기 제2 순환 쉬프트의 갯수는

   

   와 같거나 작고, ANcs는 상기 제1 순환 쉬프트의 갯수인 것을 특징으로 하는 무선 자원 할당 방법.
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