KR20100058398A

KR20100058398A - 무선 통신 시스템에서 참조신호 전송 방법

Info

Publication number: KR20100058398A
Application number: KR1020090041273A
Authority: KR
Inventors: 한승희; 정재훈; 권영현; 고현수; 노민석; 이문일
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2008-11-24
Filing date: 2009-05-12
Publication date: 2010-06-03

Abstract

무선 통신 시스템에서 참조신호 전송 방법을 제공한다. 상기 방법은 데이터 및 참조신호 요소에 대한 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심벌을 생성하는 단계 및 상기 OFDM 심벌을 기지국으로 전송하는 단계를 포함한다. 무선 통신 시스템에서 효율적인 참조신호 전송 방법을 제공할 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 참조신호 전송 방법{METHOD OF TRANSMITTING REFERENCE SIGNAL IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 통신 시스템에서 참조신호 전송 방법에 관한 것이다.

최근 활발하게 연구되고 있는 차세대 멀티미디어 무선 통신 시스템은 초기의 음성 위주의 서비스를 벗어나 영상, 무선 데이터 등의 다양한 정보를 처리하여 전송할 수 있는 시스템이 요구되고 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, 심벌 간 간섭(Intersymbol Interference, ISI) 또는 단말의 이동성으로 인한 도플러 효과(Doppler effect) 등의 비이상적인 특성이 있다. 무선 채널의 비이상적 특성을 극복하고, 무선 통신의 신뢰도(reliability)를 높이기 위해 다양한 기술이 개발되고 있다.

일반적으로 무선 통신 시스템은 가용한 무선 자원을 공유하여 다중 사용자와 의 통신을 지원할 수 있는 다중 접속(multiple access) 시스템이다. 무선 자원의 예로는 시간, 주파수, 코드, 전송 파워 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.

SC-FDMA는 OFDMA와 거의 동일한 복잡성을 가지면서도, PAPR(peak-to-average power ratio) 또는 CM(cubic metric)이 낮아질 수 있다. PAPR이 낮으면 전송기는 전력 증폭기(power amplifier)의 비선형(non-linear) 왜곡 구간을 피해 효율적으로 데이터를 전송할 수 있다. 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.

무선 통신 시스템에서는 데이터의 송/수신, 시스템 동기 획득, 채널정보 피드백 등을 위하여 상향링크 채널 또는 하향링크의 채널을 추정할 필요가 있다. 채널 추정은 페이딩으로 인한 급격한 환경변화에 의하여 생기는 신호의 왜곡을 보상하여 전송 신호를 복원하는 과정을 말한다. 일반적으로 채널 추정을 위하여는 전송기와 수신기가 모두 알고 있는 참조신호(reference signal, RS)가 필요하다. 참조 신호란 데이터를 복조하기 위한 채널 추정을 위해 사용되는 전송기와 수신기 모두가 알고 있는 신호를 말하며, 파일럿(pilot)이라고도 한다.

참조신호 오버헤드를 증가시키면 채널 추정 성능을 높일 수 있다. 참조신호 오버헤드는 전체 부반송파의 수에 대한 참조신호를 전송하는 부반송파의 수의 비로 정의할 수 있다. 그런데, 참조신호 오버헤드가 큰 경우, 채널 추정 성능 이득이 높아질 수 있으나, 데이터의 전송량이 감소되는 문제가 있다. 데이터 전송량 감소는 링크 처리율 손실(link throughput loss)을 초래한다. 따라서, 채널 추정 성능과 링크 처리율 손실 간에 트레이드오프(trade-off)를 고려하여 최적으로 참조신호를 전송하는 방법을 제공할 필요가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 무선 통신 시스템에서 참조신호 전송 방법을 제공하는 데 있다.

일 양태에서, 무선 통신 시스템에서 단말에 의해 수행되는 참조신호 전송 방법을 제공한다. 상기 방법은 데이터 및 참조신호 요소에 대한 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심벌을 생성하는 단계 및 상기 OFDM 심벌을 기지국으로 전송하는 단계를 포함한다.

다른 양태에서, 무선 신호를 전송하는 RF(radio frequency)부 및 상기 RF부와 연결되어, 데이터 및 참조신호 요소에 대한 OFDM 심벌을 생성하고, 상기 OFDM 심벌을 전송하는 데이터 처리부를 포함하는 단말을 제공한다.

무선 통신 시스템에서 채널 추정 성능을 높일 수 있는 참조신호 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 다중 접속 방식(multiple access scheme)에 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. LTE-A(Advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.

설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE/LTE-A를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.

도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸다.

도 1을 참조하면, 무선 통신 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 모 뎀(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 MIMO(multiple input multiple output) 시스템, MISO(multiple input single output) 시스템, SISO(single input single output) 시스템 및 SIMO(single input multiple output) 시스템 중 어느 하나일 수 있다. MIMO 시스템은 다수의 전송 안테나(transmit antenna)와 다수의 수신 안테나(receive antenna)를 사용한다. MISO 시스템은 다수의 전송 안테나와 하나의 수신 안테나를 사용한다. SISO 시스템은 하나의 전송 안테나와 하나의 수신 안테나를 사용한다. SIMO 시스템은 하나의 전송 안테나와 다수의 수신 안테나를 사용한다.

이하에서, 전송 안테나는 하나의 신호 또는 스트림을 전송하는 데 사용되는 물리적 또는 논리적 안테나를 의미하고, 수신 안테나는 하나의 신호 또는 스트림을 수신하는 데 사용되는 물리적 또는 논리적 안테나를 의미한다.

도 2는 3GPP LTE에서 무선 프레임(radio frame)의 구조를 나타낸다.

도 2를 참조하면, 무선 프레임은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되 고, 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 3은 3GPP LTE에서 하나의 상향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 나타낸 예시도이다.

도 3을 참조하면, 상향링크 슬롯은 시간 영역(time domain)에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심벌을 포함하고, 주파수 영역(frequency domain)에서 N^UL 자원블록(Resource Block, RB)을 포함한다. OFDM 심벌은 하나의 심벌 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것으로, 시스템에 따라 SC-FDMA 심벌, OFDMA 심벌 또는 심벌 구간이라고 할 수 있다. 자원블록은 자원 할당 단위로 주파수 영역에서 복수의 부반송파를 포함한다. 상향링크 슬롯에 포함되는 자원블록의 수 N^UL은 셀에서 설정되는 상향링크 전송 대역폭(bandwidth)에 종속한다. 자원 그리드 상의 각 요소(element)를 자원요소(resource element)라 한다.

여기서, 하나의 자원블록은 시간 영역에서 7 OFDM 심벌, 주파수 영역에서 12 부반송파로 구성되는 7×12 자원요소를 포함하는 것을 예시적으로 기술하나, 자원 블록 내 부반송파의 수와 OFDM 심벌의 수는 이에 제한되는 것은 아니다. 자원블록이 포함하는 OFDM 심벌의 수 또는 부반송파의 수는 다양하게 변경될 수 있다. OFDM 심벌의 수는 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix, 이하 CP)의 길이에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 노멀(normal) CP의 경우 OFDM 심벌의 수는 7이고, 확장된(extended) CP의 경우 OFDM 심벌의 수는 6이다.

도 3의 3GPP LTE에서 하나의 상향링크 슬롯에 대한 자원 그리드는 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드에도 적용될 수 있다.

도 4는 3GPP LTE에서 상향링크 서브프레임의 구조의 예를 나타낸다.

도 4를 참조하면, 상향링크 서브프레임은 상향링크 제어정보를 나르는 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)가 할당되는 제어영역과 상향링크 데이터를 나르는 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)가 할당되는 데이터 영역으로 나눌 수 있다. 3GPP LTE(Release 8)에서는 단일 반송파 특성(single carrier property)을 유지하기 위해, 하나의 단말에게 할당되는 자원블록들은 주파수 영역에서 연속된다. 하나의 단말은 PUCCH와 PUSCH를 동시에 전송할 수 없다. LTE-A(Release 10)에서는 PUCCH와 PUSCH의 동시 전송(concurrent transmission)이 고려 중에 있다.

하나의 단말에 대한 PUCCH는 서브프레임에서 자원블록 쌍(RB pair)으로 할당된다. 자원블록 쌍에 속하는 자원블록들은 제1 슬롯과 제2 슬롯 각각에서 서로 다른 부반송파를 차지한다. PUCCH에 할당되는 자원블록 쌍에 속하는 자원블록이 차지하는 주파수는 슬롯 경계(slot boundary)를 기준으로 변경된다. 단말이 상향링크 제어정보를 시간에 따라 서로 다른 부반송파를 통해 전송함으로써, 주파수 다이버시티 이득이 얻어질 수 있다. m은 서브프레임 내에서 PUCCH에 할당된 자원블록 쌍의 논리적인 주파수 영역 위치를 나타내는 위치 인덱스이다.

PUCCH 상으로 전송되는 상향링크 제어정보에는 HARQ(hybrid automatic repeat request) ACK(acknowledgement)/NACK(negative acknowledgement), 하향링크 채널 상태를 나타내는 CQI(channel quality indicator), 상향링크 무선 자원 할당 요청인 SR(scheduling request) 등이 있다.

PUSCH는 전송 채널(transport channel)인 UL-SCH(Uplink Shared Channel)에 맵핑된다. PUSCH 상으로 전송되는 상향링크 데이터는 TTI 동안 전송되는 UL-SCH를 위한 데이터 블록인 전송 블록(transport block)일 수 있다. 상기 전송 블록은 사용자 정보일 수 있다. 또는, 상향링크 데이터는 다중화된(multiplexed) 데이터일 수 있다. 다중화된 데이터는 UL-SCH를 위한 전송 블록과 제어정보가 다중화된 것일 수 있다. 예를 들어, 데이터에 다중화되는 제어정보에는 CQI, PMI(precoding matrix indicator), HARQ ACK/NACK, RI(rank indicator) 등이 있을 수 있다. 아니면, 상향링크 데이터는 제어정보만으로 구성될 수도 있다.

이하, 데이터 전송 방법에 대해 상술한다. 이하의 내용은 단말이 기지국에게 전송하는 상향링크 데이터를 기준으로 설명되나, 기지국이 단말에게 전송하는 하향링크 데이터에도 그대로 적용 가능하다.

도 5는 데이터 전송 방법의 예를 나타낸 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 기지국(BS)은 단말(UE)에게 상향링크 그랜트(uplink grant)를 전송한다(S110). 단말은 기지국에게 상향링크 그랜트를 이용하여 상향링크 데이터를 전송한다(S120). 상향링크 그랜트는 PDCCH(Physical Downlink Control Channel) 상으로 전송될 수 있고, 상향링크 데이터는 PUSCH 상으로 전송될 수 있다. PDCCH가 전송되는 서브프레임과 PUSCH가 전송되는 서브프레임의 관계는 기지국과 단말 사이에 미리 정해 놓을 수 있다. 예를 들어, FDD(Frequency Division Duplex) 시스템에서, PDCCH가 n번 서브프레임을 통해 전송되면, PUSCH는 n+4번 서브프레임을 통해 전송될 수 있다.

상향링크 그랜트는 상향링크 데이터 스케줄링을 위한 하향링크 제어정보이다. 상향링크 그랜트는 자원 할당 필드(resource allocation field)를 포함한다. 상향링크 그랜트는 주파수 홉핑(frequency hopping)이 수행되는지 여부를 지시하는 홉핑 플래그, 상향링크 그랜트와 다른 하향링크 제어정보를 구별하는 플래그(flag), 상향링크 데이터에 대한 전송 포맷을 지시하는 전송 포맷 필드, 상향링크 그랜트가 새로운 상향링크 데이터 전송을 위한 것인지, 상향링크 데이터의 재전송을 위한 것인지 여부를 지시하는 새 데이터 지시자(new data indicator, NDI), 상향링크 전력 제어를 위한 TPC(Transmit Power Control) 명령 필드, 복조 참조신호(demodulation reference signal, DM RS)의 CS(cyclic shift)를 지시하는 CS 필드 및 CQI 요청 여부를 지시하는 CQI 요청 지시자(CQI request indicator) 등을 더 포함할 수 있다.

자원 할당 필드는 상향링크 데이터 전송을 위한 무선 자원을 지시한다. 무선 자원은 시간-주파수 자원일 수 있다. 3GPP LTE에서 자원 할당 필드가 할당하는 무 선 자원은 자원블록이다. 단말은 자원 할당 필드를 이용하여 상향링크 데이터 전송에 할당된 서브프레임 내 자원블록의 위치, 자원블록의 개수 등을 알 수 있다.

홉핑 플래그가 주파수 홉핑을 지시하지 않는 경우, 단말이 서브프레임 내 제1 슬롯 및 제2 슬롯 각각에서 할당받는 자원블록은 주파수 영역에서 동일하다. 홉핑 플래그가 주파수 홉핑을 지시하는 경우, 단말이 서브프레임 내 제1 슬롯 및 제2 슬롯 각각에서 할당받는 자원블록은 주파수 영역에서 서로 다를 수 있다.

무선 자원 스케줄링(radio resource scheduling) 방식으로는 동적 스케줄링(dynamic scheduling) 방식, 지속적 스케줄링(persistent scheduling) 방식, 반지속적 스케줄링(semi-persistent scheduling, SPS) 방식 등이 있다. 무선 자원 스케줄링 방식이 지속적 스케줄링 방식 또는 반지속적 스케줄링 방식인 경우, 단말은 상향링크 그랜트 수신 없이도 상향링크 데이터를 전송할 수 있다.

도 6은 노멀 CP의 경우, 데이터가 전송되는 무선 자원의 일 예를 나타낸다.

도 6을 참조하면, 서브프레임은 제1 슬롯과 제2 슬롯을 포함한다. 제1 슬롯과 제2 슬롯 각각은 7 OFDM 심벌을 포함한다. 서브프레임 내 14 OFDM 심벌은 0부터 13까지 심벌 인덱스가 매겨진다. 심벌 인덱스가 3 및 10인 OFDM 심벌을 통해 참조신호가 전송된다. 참조신호가 전송되는 OFDM 심벌을 제외한 나머지 OFDM 심벌을 통해 데이터가 전송된다. 참조신호란 데이터를 복조하기 위한 채널 추정을 위해 사용되는 전송기와 수신기 모두가 알고 있는 신호를 말한다.

도 7은 확장된 CP의 경우, 데이터가 전송되는 무선 자원의 일 예를 나타낸다.

도 7을 참조하면, 서브프레임은 제1 슬롯과 제2 슬롯을 포함한다. 제1 슬롯과 제2 슬롯 각각은 6 OFDM 심벌을 포함한다. 서브프레임 내 12 OFDM 심벌은 0부터 11까지 심벌 인덱스가 매겨진다. 심벌 인덱스가 2 및 8인 OFDM 심벌을 통해 참조신호가 전송된다. 참조신호가 전송되는 OFDM 심벌을 제외한 나머지 OFDM 심벌을 통해 데이터가 전송된다.

이하, 데이터 전송을 위한 OFDM 심벌은 데이터 심벌, 참조신호 전송을 위한 OFDM 심벌은 참조신호 심벌이라 한다. 도 6에서는 하나의 서브프레임 내 12개의 데이터 심벌과 2개의 참조신호 심벌이 있다. 도 7에서는 하나의 서브프레임 내 10개의 데이터 심벌과 2개의 참조신호 심벌이 있다.

도 6 및 7에 나타내지 않았으나, 서브프레임 내 OFDM 심벌을 통해 사운딩 참조신호(sounding reference signal, SRS)가 전송될 수도 있다. 예를 들어, 서브프레임 내 마지막 OFDM 심벌을 통해 사운딩 참조신호가 전송될 수 있다. 사운딩 참조신호는 상향링크 스케줄링을 위해 단말이 기지국으로 전송하는 참조신호이다. 기지국은 수신된 사운딩 참조신호를 통해 상향링크 채널을 추정하고, 추정된 상향링크 채널을 상향링크 스케줄링에 이용한다. 이하, 참조신호는 데이터 복조를 위한 복조 참조신호뿐 아니라, 사운딩 참조신호를 의미할 수 있다.

도 8은 전송기 구조의 일 예를 나타낸 블록도이다. 여기서, 전송기는 단말 또는 기지국의 일부분일 수 있다.

도 8을 참조하면, 전송기(100)는 데이터 처리부(110), 참조신호 처리부(120) 및 RF(radio frequency)부(130)를 포함한다. RF부(130)는 데이터 처리부(110) 및 참조신호 처리부(120)와 연결된다. 데이터 처리부(110)는 데이터를 처리하여 데이터를 위한 베이스밴드 신호(baseband signal)를 생성한다. 참조신호 처리부(120)는 참조신호를 생성하고 처리하여, 참조신호를 위한 베이스밴드 신호를 생성한다. RF부(130)는 베이스밴드 신호(데이터를 위한 베이스밴드 신호 및/또는 참조신호를 위한 베이스밴드 신호)를 무선 신호(radio signal)로 변환하고, 상기 무선 신호를 전송한다. 이때, 베이스밴드 신호는 셀의 중심 주파수(center frequency)인 반송파 주파수(carrier frequency)로 업컨버젼(upconversion)되어 무선 신호로 변환될 수 있다.

도 9는 데이터 처리부 구조의 일 예를 나타낸 블록도이다. 여기서, 데이터 처리부는 전송기에 포함될 수 있다.

도 9를 참조하면, 데이터 처리부(110)는 DFT(Discrete Fourier Transform)부(111), 부반송파 맵퍼(112), IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)부(113) 및 CP 삽입부(114)를 포함한다. 데이터 처리부(110)는 채널 코딩부(미도시) 및 변조기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 채널 코딩부는 정보 비트들(information bits)에 채널 코딩을 수행하여 부호화된 비트(coded bit)를 생성한다. 상기 정보 비트들은 전송기로부터 전송되는 데이터라 할 수 있다. 변조기는 부호화된 비트를 신호 성상(signal constellation) 상의 위치를 표현하는 심벌로 맵핑하여 변조된 심벌들을 생성한다. 변조 방식(modulation scheme)에는 제한이 없으며, m-PSK(m-Phase Shift Keying) 또는 m-QAM(m-Quadrature Amplitude Modulation)일 수 있다. 변조된 심벌들은 DFT부(111)에 입력된다.

DFT부(111)는 입력되는 심벌들에 DFT를 수행하여 복소수 심벌들(complex-valued symbol)을 출력한다. 예를 들어, Ntx 심벌들이 입력되면, DFT 크기(size)는 Ntx이다(Ntx는 자연수).

부반송파 맵퍼(112)는 복소수 심벌들을 주파수 영역의 각 부반송파에 맵핑시킨다. 복소수 심벌들은 데이터 전송을 위해 할당된 자원블록에 대응하는 자원요소들에 맵핑될 수 있다. IFFT부(113)는 입력되는 심벌에 대해 IFFT를 수행하여 시간 영역 신호인 데이터를 위한 베이스밴드 신호를 출력한다. IFFT 크기를 N_FFT라 할때, N_FFT는 채널 대역폭(channel bandwidth)에 의해 결정될 수 있다(N_FFT는 자연수). CP 삽입부(114)는 데이터를 위한 베이스밴드 신호의 뒷부분 일부를 복사하여 데이터를 위한 베이스밴드 신호 앞에 삽입한다. CP 삽입을 통해 ISI(Inter Symbol Interference), ICI(Inter Carrier Interference)가 방지되어 다중 경로 채널에서도 직교성이 유지될 수 있다.

이와 같이, DFT 확산(spreading) 후 IFFT가 수행되는 전송 방식을 SC-FDMA라 한다. SC-FDMA는 DFTS-OFDM(DFT spread-OFDM)이라고도 할 수 있다. SC-FDMA에서는 PAPR(peak-to-average power ratio) 또는 CM(cubic metric)이 낮아질 수 있다. SC-FDMA 전송 방식을 이용하는 경우, 전력 소모가 제한된 단말에서 전송전력 효율이 높아질 수 있다. 이에 따라, 사용자 수율(user throughpupt)이 높아질 수 있다.

도 10은 부반송파 맵퍼가 복소수 심벌들을 주파수 영역의 각 부반송파에 맵핑하는 방식의 일 예를 나타낸다.

도 10을 참조하면, 부반송파 맵퍼는 DFT부로부터 출력된 복소수 심벌들을 주파수 영역에서 연속된 부반송파들에 맵핑한다. 복소수 심벌들이 맵핑되지 않는 부반송파에는 '0'이 삽입된다. 이를 집중된 맵핑(localized mapping)이라 한다. 3GPP LTE에서는 집중된 맵핑 방식이 사용된다.

도 11은 부반송파 맵퍼가 복소수 심벌들을 주파수 영역의 각 부반송파에 맵핑하는 방식의 다른 예를 나타낸다.

도 11을 참조하면, 부반송파 맵퍼는 DFT부로부터 출력된 연속된 2개의 복소수 심벌들 사이마다 L-1개의 '0'을 삽입한다(L은 자연수). 즉, DFT부로부터 출력된 복소수 심벌들은 주파수 영역에서 등간격으로 분산된 부반송파들에 맵핑된다. 이를 분산된 맵핑(distributed mapping)이라 한다.

부반송파 맵퍼가 도 10과 같이 집중된 맵핑 방식 또는 도 11과 같이 분산된 맵핑 방식을 사용하는 경우, 단일 반송파 특성이 유지된다.

도 12는 데이터 처리부 구조의 다른 예를 나타낸 블록도이다. 여기서, 데이터 처리부는 전송기에 포함될 수 있다.

도 12를 참조하면, 데이터 처리부(210)는 DFT부(211), 부반송파 맵퍼(212), IFFT부(213) 및 CP 삽입부(214)를 포함한다.

DFT부(211)로부터 출력되는 복소수 심벌들은 N개의 서브블록으로 나눈다(N은 자연수). 여기서, N개의 서브블록은 서브블록#1, 서브블록#2, ..., 서브블록#N으로 나타낼 수 있다. 부반송파 맵퍼(212)는 N개의 서브블록들을 주파수 영역에서 분산시켜 부반송파들에 맵핑한다. 연속된 2개의 서브블록들 사이마다 NULL이 삽입될 수 있다. 하나의 서브블록 내 복소수 심벌들은 주파수 영역에서 연속된 부반송파에 맵핑될 수 있다. 즉, 하나의 서브블록 내에서는 집중된 맵핑 방식이 사용될 수 있다.

도 12의 데이터 처리부는 단일 반송파(single carrier) 전송기 또는 다중 반송파(multi-carrier) 전송기에 모두 사용될 수 있다. 단일 반송파 전송기는 반송파가 하나인 전송기이고, 다중 반송파 전송기는 반송파가 복수인 전송기이다. 단일 반송파 전송기에 사용되는 경우, N개의 서브블록들이 모두 하나의 반송파에 대응된다. 다중 반송파 전송기에 사용되는 경우, N개의 서브블록들 중 각각의 서브블록마다 하나의 반송파에 대응될 수 있다. 또는, 다중 반송파 전송기에 사용되는 경우에도, N개의 서브블록들 중 복수의 서브블록들은 하나의 반송파에 대응될 수도 있다.

그런데, 도 12의 데이터 처리부에서는 하나의 IFFT부를 통해 시간 영역 신호가 생성된다. 따라서, 도 12의 데이터 처리부가 다중 반송파 전송기에 사용되기 위해서는 연속된 반송파 할당(contiguous carrier allocation) 상황에서 인접한 반송파 간 부반송파 간격이 정렬(alignment)되어야 한다.

도 13은 데이터 처리부 구조의 또 다른 예를 나타낸 블록도이다. 여기서, 데이터 처리부는 다중 반송파 전송기에 포함될 수 있다.

도 13을 참조하면, 데이터 처리부(310)는 DFT부(311), 부반송파 맵퍼(312), 복수의 IFFT부(313-1, 313-2, ...,313-N) 및 CP 삽입부(214)를 포함한다(N은 자연수). N개의 서브블록들 중 각각의 서브블록마다 개별적으로 IFFT가 수행된다. 제n IFFT부(313-n)는 서브블록#n에 IFFT를 수행하여 제n 베이스밴드 신호를 출력한 다(n=1,2,..,N). 제n베이스밴드 신호에는 제n 반송파(f_n) 신호가 곱해져 제n 무선 신호가 생성된다. N개의 서브블록들로부터 생성된 N개의 무선 신호들은 더해진 후, CP 삽입부(214)에 의해 CP가 삽입된다.

도 13의 데이터 처리부는 전송기가 할당받은 반송파들이 인접하지 않는 불연속된 반송파 할당(non-contiguous carrier allocation) 상황에서 사용될 수 있다.

도 12 및 13과 같이 DFT부로부터 출력되는 심벌들이 복수의 서브블록으로 나누어 처리되는 방식을 클러스터된(clustered) SC-FDMA라 한다.

도 14는 데이터 처리부 구조의 또 다른 예를 나타낸 블록도이다. 여기서, 데이터 처리부는 다중 반송파 전송기에 포함될 수 있다.

도 14를 참조하면, 데이터 처리부(410)는 코드 블록 분할부(411), 청크(chunk) 분할부(412), 복수의 채널 코딩부(413-1,...,413-N), 복수의 변조기(414-1,...,414-N), 복수의 DFT부(415-1,...,415-N), 복수의 부반송파 맵퍼(416-1,...,416-N), 복수의 IFFT부(417-1,...,417-N) 및 CP 삽입부(418)를 포함한다(N은 자연수). 여기서, N은 다중 반송파 전송기가 사용하는 다중 반송파의 개수일 수 있다.

코드 블록 분할부(411)는 전송 블록을 복수의 코드 블록으로 분할한다. 청크 분할부(412)는 코드 블록을 복수의 청크로 분할한다. 여기서, 코드 블록은 다중 반송파 전송기로부터 전송되는 데이터라 할 수 있고, 청크는 다중 반송파 중 하나의 반송파를 통해 전송되는 데이터 조각이라 할 수 있다. 데이터 처리부(410)는 청크 단위로 DFT를 수행한다. 데이터 처리부(410)는 불연속된 반송파 할당 상황 또는 연속된 반송파 할당 상황에서 모두 사용될 수 있다. 도 14와 같이 청크 단위로 DFT가 수행되는 전송 방식을 청크 특정(chunk specific) DFTS-OFDM 또는 N×SC-FDMA라 한다.

이하, OFDM 심벌은 OFDMA, SC-FDMA, 클러스터된 DFTS-OFDM 또는 청크 특정 DFTS-OFDM 전송 방식 등이 적용되는 심벌을 의미한다.

도 15는 참조신호 처리부의 예를 나타내는 블록도이다. 여기서, 참조신호 처리부는 전송기에 포함될 수 있다.

도 15를 참조하면, 참조신호 처리부(120)는 참조신호 시퀀스 생성기(121), 부반송파 맵퍼(122), IFFT부(123) 및 CP 삽입부(124)를 포함한다.

참조신호 시퀀스 생성기(121)는 복소수 요소들로 구성된 참조신호 시퀀스를 생성한다. 부반송파 맵퍼(122)는 참조신호 시퀀스를 구성하는 복소수 요소들을 각 부반송파에 맵핑한다. 복소수 요소들은 서브프레임 내 복조 참조신호 심벌의 부반송파들에 맵핑된다(도 6 및 7 참조). 3GPP LTE에서는 집중된 맵핑 방식이 사용되나, 부반송파 맵핑 방식이 집중된 맵핑 방식에 제한되는 것은 아니다. 부반송파 맵핑 방식에는 분산된 맵핑 방식, 인터리브드(interleaved) 맵핑 방식, 블록 레벨 인터리브드 맵핑 방식, 랜덤 할당 맵핑 방식 등이 사용될 수도 있다.

IFFT(123)는 입력되는 심벌에 대해 IFFT를 수행하여 시간 영역 신호인 참조신호를 위한 베이스밴드 신호를 출력한다. CP 삽입부(124)는 참조신호를 위한 베이스밴드 신호의 뒷부분 일부를 복사하여 참조신호를 위한 베이스밴드 신호 앞에 삽 입한다.

참조신호 처리부가 포함하는 부반송파 맵퍼, IFFT부 및 CP 삽입부는 데이터 처리부가 포함하는 부반송파 맵퍼, IFFT부 및 CP 삽입부와 동일할 수 있다. 참조신호 처리부와 데이터 처리부는 시간에 따른 스위칭 동작을 통해 부반송파 맵퍼, IFFT부 및 CP 삽입부를 공유할 수 있다.

이하, 참조신호 시퀀스에 대해 상술한다.

참조신호 시퀀스는 특별한 제한없이, 임의의 시퀀스가 사용될 수 있다. 참조신호 시퀀스는 PSK(Phase Shift Keying) 기반의 컴퓨터를 통해 생성된 시퀀스(PSK-based computer generated sequence)를 사용할 수 있다. PSK의 예로는 BPSK(Binary Phase Shift Keying), QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 등이 있다. 또는, 참조신호 시퀀스는 CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) 시퀀스를 사용할 수 있다. CAZAC 시퀀스의 예로는 ZC(Zadoff-Chu) 기반 시퀀스(ZC-based sequence), 순환 확장(cyclic extension)된 ZC 시퀀스(ZC sequence with cyclic extension), 절단(truncation) ZC 시퀀스(ZC sequence with truncation) 등이 있다. 또는, 참조신호 시퀀스는 PN(pseudo-random) 시퀀스를 사용할 수 있다. PN 시퀀스의 예로는 m-시퀀스, 컴퓨터를 통해 생성된 시퀀스, 골드(Gold) 시퀀스, 카사미(Kasami) 시퀀스 등이 있다. 또, 참조신호 시퀀스는 순환 쉬프트된 시퀀스(cyclically shifted sequence)를 이용할 수 있다.

이하, 참조신호 시퀀스로 순환 쉬프트 시퀀스를 이용하는 경우를 상술한다. 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 시퀀스, ZC 시퀀스와 같은 잘 알려진 시퀀스를 기본 시퀀스로 사용할 수 있다. 또는, 컴퓨터를 통해 생성된 CAZAC 시퀀스를 사용할 수 있다. 또는, 기본 시퀀스의 길이에 따라 다른 방법으로 기본 시퀀스가 생성될 수 있다.

기본 시퀀스는 r_u,v(n)으로 나타낼 수 있다. 여기서, u ∈ {0,1,...,29}는 시퀀스 그룹 번호(sequence group number)이고, v는 그룹 내 기본 시퀀스 번호(base sequence number)이고, n은 요소 인덱스로 0≤n≤M-1, M은 기본 시퀀스의 길이이다. 기본 시퀀스의 길이 M은 서브프레임 내 하나의 복조 참조신호 심벌이 포함하는 부반송파 개수와 동일할 수 있다. 예를 들어, 하나의 자원블록이 12 부반송파를 포함하고, 데이터 전송을 위해 3개의 자원블록을 할당받은 경우, 기본 시퀀스의 길이 M은 36이 된다.

다음 수학식은 기본 시퀀스 r_u,v(n)의 일 예를 나타낸다.

여기서, x_q는 원시 인덱스(root index)가 q인 ZC 시퀀스이고, N은 x_q의 길이이다. 즉, 기본 시퀀스 r_u,v(n)은 x_q가 순환 확장된 형태이다. 하나의 자원블록이 12 부반송파를 포함한다고 할 때, 기본 시퀀스의 길이 M은 36 이상일 수 있다.

원시 인덱스가 q인 ZC 시퀀스 x_q(m)은 다음 수학식과 같이 정의될 수 있다.

여기서, N은 x_q(m)의 길이이고, m은 0≤m≤N-1이다. N은 기본 시퀀스의 길이 M보다 작은 자연수 중 가장 큰 소수(prime number)일 수 있다. q는 N 이하의 자연수이고, q와 N은 서로소(relatively prime)이다. N이 소수(prime number)라면, 원시 인덱스 q의 개수는 N-1이 된다.

원시 인덱스 q는 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.

하나의 자원블록이 12 부반송파를 포함한다고 할 때, 기본 시퀀스의 길이 M이 12 또는 24인 경우에는 컴퓨터를 통해 생성되는 CAZAC 시퀀스가 기본 시퀀스로 사용될 수 있다. 기본 시퀀스의 길이 M이 12 또는 24인 경우, 각 그룹은 하나의 기본 시퀀스만을 포함하므로 그룹 내 기본 시퀀스 번호 v는 0이다.

기본 시퀀스의 길이 M이 12 또는 24인 경우, 기본 시퀀스 r_u,v(n)의 예는 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.

그룹 번호 u에 따라 다른 기본 시퀀스가 정의된다.

M=12일 때, b(n)은 다음 표와 같이 정의될 수 있다.

M=24일 때, b(n)은 다음 표와 같이 정의될 수 있다.

기본 시퀀스 r_u,v(n)는 시퀀스 그룹 번호 u 및 기본 시퀀스 번호 v에 따라 달라질 수 있다. 시퀀스 그룹 번호 u 및 그룹 내 기본 시퀀스 번호 v는 각각 반정적(semi-static)으로 변하거나, 슬롯마다 변할 수 있다. 시퀀스 그룹 번호 u가 슬롯마다 변하는 것을 그룹 홉핑(group hopping)이라 하고, 그룹 내 기본 시퀀스 번호 v가 슬롯마다 변하는 것을 시퀀스 홉핑(sequece hopping)이라 한다. 그룹 홉핑 여부 및 시퀀스 홉핑 여부 각각은 물리 계층(physical layer)의 상위 계층(higher layer)에 의해 설정될 수 있다. 예를 들어, 상위 계층은 단말과 네트워크 간에 무선 자원을 제어하는 역할을 수행하는 RRC(Radio Resource Control)일 수 있다.

시퀀스 그룹 번호 u는 다음 수학식과 같이 결정될 수 있다.

여기서, f_gh(n_s)는 그룹 홉핑 패턴이고, n_s는 무선 프레임 내 슬롯 번호이고, f_ss는 시퀀스 쉬프트 패턴이다. 이때, 17개의 다른 홉핑 패턴과 30개의 다른 시퀀스 쉬프트 패턴이 존재한다.

그룹 홉핑이 설정되지 않은 경우, 그룹 홉핑 패턴 f_gh(n_s)는 0이다. 그룹 홉핑이 설정된 경우, 그룹 홉핑 패턴 f_gh(n_s)는 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.

여기서, c(n)은 PN 시퀀스이다. c(n)은 길이-31의 골드 시퀀스에 의해 정의될 수 있다. 다음 수학식은 시퀀스 c(n)의 예를 나타낸다.

여기서, N_C=1600이고, x₁(i)은 제1 m-시퀀스이고, x₂(i)는 제2 m-시퀀스이다. 예를 들어, 제1 m-시퀀스는 매 무선 프레임마다 x₁(0)=1, x₁(n)=0(n=1,2,...,30)으로 초기화(initialization)될 수 있다. 또, 제2 m-시퀀스는 매 무선 프레임마다 셀 ID(identity)에 따라 초기화(initialization)될 수 있다. 다음 수학식은 제2 m-시퀀스의 초기화의 예이다.

여기서, N_{cell_ID}는 셀 ID이다.

시퀀스 쉬프트 패턴 f_ss는 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.

여기서, d ∈ {0,1,...,29}는 그룹 할당 파라미터이다. 그룹 할당 파라미터 d는 RRC와 같은 상위 계층에 의해 설정될 수 있다. 그룹 할당 파라미터는 셀 내 모든 단말에 공통되는 공용(common) 파라미터일 수 있다.

다음, 그룹 내 기본 시퀀스 번호 v에 대해 설명한다. 하나의 자원블록이 12 부반송파를 포함한다고 할 때, 기본 시퀀스의 길이 M이 72 미만인 경우, 각 그룹은 하나의 기본 시퀀스(v=0)만을 포함한다. 이 경우, 시퀀스 홉핑이 적용되지 않는다.

하나의 자원블록이 12 부반송파를 포함한다고 할 때, 기본 시퀀스의 길이 M 이 72 이상인 경우, 각 그룹은 2 기본 시퀀스(v=0,1)들을 포함한다. 이 경우, 그룹 홉핑이 설정되지 않고 시퀀스 홉핑이 설정된 경우, 그룹 내 기본 시퀀스 번호 v가 슬롯마다 변하는 시퀀스 홉핑이 수행될 수 있다. 시퀀스 홉핑이 수행되지 않는 경우, 그룹 내 기본 시퀀스 번호 v는 0으로 고정될 수 있다.

시퀀스 홉핑이 수행될 때, 그룹 내 기본 시퀀스 번호 v는 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.

여기서, c(n)은 PN 시퀀스로 수학식 7과 같을 수 있다. 예를 들어, 제1 m-시퀀스는 매 무선 프레임마다 x₁(0)=1, x₁(n)=0(n=1,2,...,30)으로 초기화(initialization)될 수 있다. 또, 제2 m-시퀀스는 매 무선 프레임마다 셀 ID(identity) 및 시퀀스 쉬프트 패턴 f_ss에 따라 초기화(initialization)될 수 있다. 다음 수학식은 제2 m-시퀀스의 초기화의 예이다.

기본 시퀀스 r_u,v(n)을 다음 수학식과 같이 순환 쉬프트시켜 순환 쉬프트된 시퀀스 r_u,v(n, Ics)을 생성할 수 있다.

여기서, 2πIcs/12는 CS 양이고, Ics는 CS 양을 나타내는 CS 인덱스이다(0≤Ics＜12, Ics는 정수).

CS 인덱스 Ics는 셀 특정(cell-specific) CS 파라미터, 단말 특정(UE-specific) CS 파라미터 및 홉핑 CS 파라미터에 따라 결정될 수 있다. 셀 특정 CS 파라미터는 셀 마다 다른 값을 가지나 셀 내 모든 단말에 공통된다. 단말 특정 CS 파라미터는 셀 내 단말마다 다른 값을 갖을 수 있다. 홉핑 CS 파라미터는 슬롯마다 다른 값을 갖을 수 있다. 따라서, CS 인덱스는 슬롯마다 변할 수 있다. CS 인덱스가 슬롯마다 변하여 CS 양이 변하는 것을 CS 양의 슬롯 레벨 홉핑이라 한다.

CS 인덱스 Ics는 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.

여기서, Ia는 셀 특정 CS 파라미터에 의해 결정되고, Ib는 단말 특정 CS 파라미터이고, I(n_s)는 홉핑 CS 파라미터이다.

셀 특정 CS 파라미터는 RRC와 같은 상위 계층에 의해 설정될 수 있다. 다음 표는 셀 특정 CS 파라미터에 의해 결정되는 Ia의 예를 나타낸다.

단말 특정 CS 파라미터 Ib는 상향링크 그랜트의 CS 필드에 의해 지시될 수 있다. 만일, 데이터 전송을 위한 무선 자원 스케줄링 방식이 지속적 스케줄링 방식 또는 반지속적 스케줄링 방식인 경우, 데이터 전송에 대응하는 상향링크 그랜트가 없는 경우, 단말 특정 CS 파라미터 Ib는 0으로 할 수 있다.

다음 표는 CS 필드에 의해 결정되는 단말 특정 CS 파라미터 Ib의 예를 나타낸다.

홉핑 CS 파라미터 I(n_s)는 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있따.

여기서, c(n)은 PN 시퀀스이고, N_symb은 슬롯이 포함하는 OFDM 심벌의 개수이다. PN 시퀀스 c(n)은 수학식 7과 같을 수 있다. 예를 들어, 제1 m-시퀀스는 매 무선 프레임마다 x₁(0)=1, x₁(n)=0(n=1,2,...,30)으로 초기화(initialization)될 수 있다. 또, 제2 m-시퀀스는 매 무선 프레임마다 셀 ID(identity) 및 시퀀스 쉬프트 패턴 f_ss에 따라 초기화(initialization)될 수 있다. 제2 m-시퀀스의 초기화는 수학식 11과 같을 수 있다.

이와 같이, 생성된 복소수 요소들로 구성된 참조신호 시퀀스는 서브프레임 내 참조신호 심벌의 부반송파들에 맵핑된다.

채널 추정 성능이 좋아야 무선 통신의 신뢰도(reliability)를 높일 수 있다. 참조신호는 시간 영역으로 코히어런트 타임(coherent time)을 고려하고, 주파수 영역으로는 코히어런트 대역폭(coherent bandwidth)을 고려하여 할당되어야 한다. 코히어런트 타임은 도플러 확산(Doppler spread)에 반비례한다. 코히어런트 타임을 이용하여 채널이 시간 선택적 채널(time selective channel)인지, 시간 플랫 채널(time flat channel)인지 판단할 수 있다. 일반적으로, 단말이 고속으로 이동하는 경우, 무선 통신 환경은 시간 선택적 채널이 된다. 예를 들어, 단말이 100 km/h(kilometers per hour) 이상의 속도로 이동하는 경우, 고속이라 할 수 있다. 시간 선택적 채널의 경우, 시간 영역으로 참조신호가 더 많이 사용되는 것이 채널 추정 성능을 향상시킬 수 있다. 코히어런트 대역폭은 지연 확산(delay spread)에 반비례한다. 코히어런트 대역폭을 이용하여 채널이 주파수 선택적 채널(frequency selective channel)인지, 주파수 플랫 채널(frequency flat channel)인지 판단할 수 있다. 예를 들어, 주파수 선택적 채널의 경우, 주파수 영역으로 참조신호가 많이 사용되어야 채널 추정 성능을 향상시킬 수 있다.

그런데, 3GPP LTE에서의 상향링크를 위한 참조신호 구조(도 6 및 도 7 참조)는 시간 영역에서 참조신호 오버헤드가 낮다. 따라서, 시간 선택적 채널에서 채널 추정 성능이 열화될 수 있다. 또한, 채널 추정 성능의 열화는 MIMO 시스템에서 더욱 민감한 문제이다. 특히, 공간 다중화(spatial multiplexing) 기법(scheme)으로 데이터를 전송하는 경우, 채널 추정 성능 열화는 심각한 문제가 될 수 있다. 그러나, 단순히 시간 영역에서 참조신호 오버헤드를 증가시킬 경우 채널 추정 성능 이득이 높아질 수 있으나, 데이터의 전송량이 감소되는 문제가 있다. 데이터 전송량 감소는 링크 처리율 손실(link throughput loss)을 초래한다. 따라서, 채널 추정 성능과 링크 처리율 손실 간에 트레이드오프(trade-off)를 고려하여 최적으로 참조신호를 할당하는 방법이 필요하다.

이하, 데이터가 전송되는 무선 자원은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심벌을 포함하고, 주파수 영역에서 복수의 부반송파를 포함하는 것으로 가정한다. 그리고, 무선 자원 중 고정된 위치의 OFDM 심벌을 통해서 참조신호가 전송된다. 이하, 채널 추정 성능을 높이기 위해, 무선 자원에서 시간 영역 또는 주파수 영역으로 추가적 으로 삽입되는 참조신호를 비컨(beacon) 참조신호라고 한다. 비컨 참조신호에는 지금까지 설명된 참조신호와 관련된 내용이 모두 적용될 수 있다. 이하, 하나의 자원요소를 통해 전송되는 비컨 참조신호에 대응되는 값을 비컨 참조신호 요소(beacon RS element)라 한다. 비컨 참조신호 요소는 DFT부에 입력되기 전 값이거나, DFT부로부터 출력된 복소수 값일 수 있다.

이하, 도 6 및 도 7의 무선 자원 구조를 기본으로 하여 비컨 참조신호 삽입 방법을 설명한다. 설명의 편의를 위해 서브프레임 내 OFDM 심벌을 통해 사운딩 참조신호가 전송되는 경우를 생략할 수 있으나, 사운딩 참조신호가 전송되는 경우에도 이하에서 설명되는 비컨 참조신호 삽입 방법이 그대로 적용될 수 있다. 또는, 서브프레임 내 OFDM 심벌을 통해 사운딩 참조신호가 전송되는 경우를 도시할 수 있으나, 상기 OFDM 심벌을 통해 사운딩 참조신호가 전송되지 않고 데이터가 전송되는 경우에도 이하에서 설명되는 비컨 참조신호 삽입 방법이 그대로 적용될 수 있다.

또, 설명의 편의를 위해 서브프레임 내 제1 슬롯과 제2 슬롯에서 주파수 홉핑이 수행되지 않는다고 가정한다. 그러나, 서브프레임 내 제1 슬롯과 제2 슬롯에서 주파수 홉핑이 수행되는 경우에도 이하에서 설명되는 비컨 참조신호 삽입 방법이 그대로 적용될 수 있다. 다만, 주파수 홉핑이 수행되는 경우, 각 슬롯에 삽입된 참조신호 간에 내삽법(interpolation)을 통한 채널 추정은 불가능하다.

비컨 참조신호는 서브프레임 내 적어도 하나 이상의 OFDM 심벌에 삽입될 수 있다. 이하, 비컨 참조신호가 서브프레임 내 하나의 OFDM 심벌에 삽입되는 경우와 2개의 OFDM 심벌에 삽입되는 경우를 예로 설명한다.

첫째, 비컨 참조신호는 서브프레임 내 하나의 OFDM 심벌에 삽입될 수 있다.

도 16은 노멀 CP의 경우, 비컨 참조신호가 삽입된 무선 자원의 제 1 예를 나타낸다. 비컨 참조신호는 서브프레임 내 심벌 인덱스가 6인 OFDM 심벌에 삽입된다.

도 17은 노멀 CP의 경우, 비컨 참조신호가 삽입된 무선 자원의 제 2 예를 나타낸다. 비컨 참조신호는 서브프레임 내 심벌 인덱스가 7인 OFDM 심벌에 삽입된다.

도 18은 확장된 CP의 경우, 비컨 참조신호가 삽입된 무선 자원의 제 1 예를 나타낸다. 비컨 참조신호는 서브프레임 내 심벌 인덱스가 5인 OFDM 심벌에 삽입된다.

도 16 내지 18은 비컨 참조신호 구조의 예시일 뿐, 서브프레임 내 비컨 참조신호가 삽입되는 OFDM 심벌의 위치를 제한하는 것은 아니다. 서브프레임마다 서브프레임 내 비컨 참조신호가 삽입되는 OFDM 심벌의 위치가 변경될 수 있다. 또는, 복수의 서브프레임 동안은 서브프레임 내 비컨 참조신호가 삽입되는 OFDM 심벌의 위치가 동일할 수 있다. 또는, 무선 프레임 동안 서브프레임 내 비컨 참조신호가 삽입되는 OFDM 심벌의 위치가 동일할 수 있다. 복수의 서브프레임 또는 무선 프레임 동안 서브프레임 내 비컨 참조신호가 삽입되는 OFDM 심벌의 위치가 동일한 경우, 비컨 참조신호 간 등간격이 유지될 수 있다.

둘째, 비컨 참조신호는 서브프레임 내 2 OFDM 심벌에 삽입될 수 있다.

도 19는 노멀 CP의 경우, 비컨 참조신호가 삽입된 무선 자원의 제 3 예를 나타낸다. 비컨 참조신호는 서브프레임 내 심벌 인덱스가 0 및 13인 OFDM 심벌에 삽입된다.

도 20은 노멀 CP의 경우, 비컨 참조신호가 삽입된 무선 자원의 제 4 예를 나타낸다. 비컨 참조신호는 서브프레임 내 심벌 인덱스가 0 및 6인 OFDM 심벌에 삽입된다. 심벌 인덱스가 13인 OFDM 심벌을 통해서는 사운딩 참조신호가 전송된다.

도 21은 노멀 CP의 경우, 비컨 참조신호가 삽입된 무선 자원의 제 5 예를 나타낸다. 비컨 참조신호는 서브프레임 내 심벌 인덱스가 0 및 7인 OFDM 심벌에 삽입된다. 심벌 인덱스가 13인 OFDM 심벌을 통해서는 사운딩 참조신호가 전송된다.

도 22는 확장된 CP의 경우, 비컨 참조신호가 삽입된 무선 자원의 제 2 예를 나타낸다. 비컨 참조신호는 서브프레임 내 심벌 인덱스가 5 및 11인 OFDM 심벌에 삽입된다.

도 23은 확장된 CP의 경우, 비컨 참조신호가 삽입된 무선 자원의 제 3 예를 나타낸다. 비컨 참조신호는 서브프레임 내 심벌 인덱스가 4 및 6인 OFDM 심벌에 삽입된다. 심벌 인덱스가 11인 OFDM 심벌을 통해서는 사운딩 참조신호가 전송된다.

도 24는 확장된 CP의 경우, 비컨 참조신호가 삽입된 무선 자원의 제 4 예를 나타낸다. 비컨 참조신호는 서브프레임 내 심벌 인덱스가 5 및 10인 OFDM 심벌에 삽입된다. 심벌 인덱스가 11인 OFDM 심벌을 통해서는 사운딩 참조신호가 전송된다.

이제, 무선 자원에 비컨 참조신호의 삽입 방법을 구체적으로 설명한다. 비컨 참조신호는 시간 영역에서 삽입되거나, 주파수 영역에서 삽입될 수 있다.

먼저, 시간 영역에서의 비컨 참조신호 삽입 방법을 설명한다. DFT에 입력되는 심벌들은 시간 영역의 심벌들이다. 따라서, DFT부에 입력되는 심벌들에 비컨 참조신호를 삽입할 수 있다.

도 25는 비컨 참조신호 요소가 삽입된 DFT부에 입력되는 심벌들의 예를 나타낸다. 여기서, DFT부는 전송기의 데이터 처리부에 포함될 수 있다.

도 25를 참조하면, DFT부에 M개의 심벌들(z(0), z(1),..., z(M-1))이 입력된다. 여기서, M은 데이터 전송을 위해 할당받은 무선 자원이 주파수 영역에서 포함하는 부반송파의 개수일 수 있다. 예를 들어, 하나의 자원블록이 12 부반송파를 포함하고, 데이터 전송을 위해 N개의 자원블록을 할당받은 경우, M은 12×N일 수 있다. M개의 심벌들 중 하나의 심벌(z(m))에 비컨 참조신호 요소가 삽입된다. 비컨 참조신호 요소는 M개의 심벌들 중 가운데에 위치시킬 수 있다.

다음 수학식은 비컨 참조신호 요소가 삽입되는 심벌의 위치의 예를 나타낸다.

DFT부에 입력되는 M개의 심벌들 중 비컨 참조신호 요소의 삽입에는 천공(puncturing) 또는 레이트 매칭(rate matching)이 이용될 수 있다.

다음 표는 천공 및 레이트 매칭 각각의 경우에 대한 참조신호 요소의 삽입의 예를 나타낸다.

여기서, d(n)은 DFT부에 입력되는 심벌에 대응하는 데이터 요소이고, b(k)는 z(m)에 삽입되는 비컨 참조신호 요소이다. 천공의 경우, 비컨 참조신호 요소가 삽입되는 위치에 대응하는 데이터 요소(d(m))가 천공되고, 비컨 참조신호 요소가 삽입된다. 레이트 매칭의 경우, 비컨 참조신호 요소가 삽입되는 위치를 제외한 심벌에 데이터 요소를 맵핑한다.

DFT부는 입력되는 M개의 심벌들에 DFT를 수행하여 복소수 심벌들을 출력하고, 부반송파 맵퍼는 복소수 심벌들을 주파수 영역의 각 부반송파에 맵핑시킨다. IFFT부는 입력되는 심벌에 대해 IFFT를 수행하여 시간 영역 신호를 출력한다. 상기 시간 영역 신호는 데이터 및 비컨 참조신호를 나른다.

도 25에서는 DFT부에 입력되는 심벌들 중 하나의 비컨 참조신호 요소를 삽입하는 경우의 예를 도시한 것이나, 이는 삽입되는 비컨 참조신호 요소의 개수를 제한하는 것은 아니다.

이하, DFT부에 입력되는 심벌들 중에 삽입되는 비컨 참조신호 요소의 다양한 예를 설명한다. 설명의 편의를 위해, DFT부에 입력되는 심벌의 개수는 12로 한다. 이는 하나의 자원블록이 12 부반송파를 포함하고, 데이터 전송을 위해 1개의 자원블록을 할당받은 경우라 할 수 있다. 이하, 참조신호 밀도(RS density, RSD)는 비컨 참조신호 요소가 삽입되는 정도를 의미한다. 참조신호 밀도는 DFT부에 입력되는 심벌의 개수에 대한 삽입되는 비컨 참조신호 요소의 비로 정의할 수 있다.

다음 표는 참조신호 밀도(RSD)에 따라 비컨 참조신호 요소가 등간격으로 삽입되는 경우의 예를 나타낸다. 이는 채널의 랜덤 프로세스(random process)가 고려된 것이다.

여기서, 'b'는 비컨 참조신호 요소이고, 빈칸에는 데이터 요소가 삽입된다. 예를 들어, 참조신호 밀도가 2/12인 경우, 비컨 참조신호 요소는 z(3) 및 z(7)에 삽입될 수 있다.

다음 표는 참조신호 밀도(RSD)에 따라 비컨 참조신호 요소가 랜덤하게 삽입되는 경우의 예를 나타낸다.

다만, 이는 비컨 참조신호 요소 삽입의 예시일뿐, 비컨 참조신호 요소가 삽입되는 위치를 제한하는 것은 아니다.

비컨 참조신호는 표 6 및 7에서 나태난 경우뿐 아니라, 임의의 위치에 삽입될 수 있다. 또, 비컨 참조신호는 DFT부에 입력되는 심벌들 모두에 삽입될 수 있다(RSD=1).

DFT부에 입력되는 심벌들에 삽입되는 비컨 참조신호 요소가 2개 이상인 경우, 비컨 참조신호 요소들 사이는 다음과 같은 경우가 가능하다. (1) 비컨 참조신호 요소들이 떨어져 있는 경우, (2) 비컨 참조신호 요소들이 인접한 경우, (3) 비컨 참조신호 요소들이 중간에 위치한 경우, (4) 비컨 참조신호 요소들이 양 끝에 위치한 경우. 또, (1)과 (3)의 경우의 조합과 같이, 각 경우를 다양하게 조합할 수 있다.

다음 표는 (1) 비컨 참조신호 요소들이 떨어져 있는 경우 및 (3) 비컨 참조신호 요소들이 중간에 위치한 경우의 예를 나타낸다.

다음 표는 (1) 비컨 참조신호 요소들이 떨어져 있는 경우 및 (4) 비컨 참조신호 요소들이 양 끝에 위치한 경우의 예를 나타낸다.

다음 표는 (2) 비컨 참조신호 요소들이 인접한 경우 및 (3) 비컨 참조신호 요소들이 중간에 위치한 경우의 예를 나타낸다.

다음 표는 (2) 비컨 참조신호 요소들이 인접한 경우 및 (4) 비컨 참조신호 요소들이 양 끝에 위치한 경우의 예를 나타낸다.

이제, 주파수 영역에서의 비컨 참조신호 삽입 방법을 설명한다. DFT부로부터 출력되는 복소수 심벌들은 주파수 영역의 심벌들이다. 따라서, 부반송파 맵퍼가 주파수 영역의 심벌들을 부반송파에 맵핑 시 비컨 참조신호를 삽입할 수 있다.

도 26은 부반송파 맵퍼에 의해 삽입된 비컨 참조신호 요소의 예를 나타낸다. 여기서, 부반송파 맵퍼는 전송기의 데이터 처리부에 포함될 수 있다.

도 26을 참조하면, 부반송파 맵퍼에 의해 M개의 비컨 참조신호 요소 및 데이터 요소들이 자원요소들(Z(0), Z(1),..., Z(M-1))에 맵핑된다. Z(0), Z(1),..., Z(M-1)는 데이터 전송을 위해 할당받은 무선 자원에 포함된다. 여기서, M은 데이터 전송을 위해 할당받은 무선 자원이 주파수 영역에서 포함하는 부반송파의 개수일 수 있다. 예를 들어, 하나의 자원블록이 12 부반송파를 포함하고, 데이터 전송을 위해 N개의 자원블록을 할당받은 경우, M은 12×N일 수 있다. M개의 자원요소들 중 하나의 자원요소(Z(m))에 비컨 참조신호 요소가 삽입된다. 비컨 참조신호 요소는 M개의 자원요소들 중 가운데에 위치시킬 수 있다. 비컨 참조신호 요소가 삽입되는 자원요소의 위치는 수학식 15와 같을 수 있다.

M개의 자원요소들 중 비컨 참조신호 요소의 삽입에는 천공 또는 레이트 매칭이 이용될 수 있다.

여기서, D(n)은 DFT부로부터 출력되는 복소수 심벌이고, B(k)는 Z(m)에 삽입되는 비컨 참조신호 요소이다. 천공의 경우, DFT부로부터 D(0)부터 D(M-1)까지 M개의 복소수 심벌들이 출력된다. 이 경우, DFT 사이즈는 M이다. 상기 M개의 복소수 심벌들 중 D(m)이 천공되고, 비컨 참조신호 요소(B(k))가 삽입된다. 레이트 매칭의 경우, DFT부로부터 D(0)부터 D(M-2)까지 M-1개의 복소수 심벌들이 출력된다. 이 경우, DFT 사이즈는 M-1이다. M-1개의 복소수 심벌들은 Z(m)을 제외한 자원요소에 차례로 맵핑된다. 데이터 전송을 위해 할당받은 무선 자원을 제외한 자원요소에는 0이 삽입된다.

도 26에서는 하나의 OFDM 심벌의 주파수 영역에서 하나의 비컨 참조신호 요소를 삽입하는 경우의 예를 도시한 것이나, 이는 삽입되는 비컨 참조신호 요소의 개수를 제한하는 것은 아니다.

이하, 자원요소들 중에 삽입되는 비컨 참조신호 요소의 다양한 예를 설명한다. 설명의 편의를 위해, 자원요소의 개수는 12로 한다. 이는 하나의 자원블록이 12 부반송파를 포함하고, 데이터 전송을 위해 1개의 자원블록을 할당받은 경우라 할 수 있다. 참조신호 밀도는 데이터 전송을 위해 할당되는 무선 자원이 주파수 영역에서 포함하는 부반송파의 개수에 대한 삽입되는 비컨 참조신호 요소의 비라 할 수 있다.

다음 표는 참조신호 밀도(RSD)에 따라 비컨 참조신호 요소가 삽입되는 경우의 예를 나타낸다.

또, 비컨 참조신호 요소는 자원요소들 모두에 삽입될 수 있다(RSD=1).

지금까지 1 OFDM 심벌에서 시간 영역 또는 주파수 영역으로 비컨 참조신호가 삽입되는 방법을 설명하였다. 2 이상의 OFDM 심벌에 비컨 참조신호가 삽입될 수 있다. 이 경우, 지금까지 설명한 시간 영역 또는 주파수 영역으로 비컨 참조신호 삽입 방법은 OFDM 심벌 레벨에서 시간 축과 같이 결합될 수 있다.

이하, 서브프레임 내 모든 OFDM 심벌에 주파수 영역으로 비컨 참조신호를 삽입하는 경우를 설명한다. 설명의 편의를 위해, 하나의 자원블록이 12 부반송파를 포함하고, 데이터 전송을 위해 1개의 자원블록을 할당받은 경우를 가정한다.

비컨 참조신호가 삽입되는 시간 영역의 위치 및 주파수 영역의 위치는 고정될 수 있다. 도 27 및 28은 비컨 참조신호가 삽입되는 위치가 고정되는 경우의 예이다.

도 27은 비컨 참조신호가 삽입된 무선 자원의 제 1 예를 나타낸다.

도 27을 참조하면, 서브프레임 내 참조신호가 전송되는 OFDM 심벌을 제외한 모든 OFDM 심벌마다 하나의 비컨 참조신호 요소가 삽입된다. 비컨 참조신호 요소들의 주파수 영역에서의 위치는 동일하다. 참조신호 밀도는 1/12이다.

도 28은 비컨 참조신호가 삽입된 무선 자원의 제 2 예를 나타낸다. 참조신호 밀도는 1/2이다.

비컨 참조신호가 삽입되는 시간 영역의 위치 및 주파수 영역의 위치가 가변될 수도 있다. 이때, 비컨 참조신호가 무선 자원에 삽입되는 위치는 미리 결정된 위치이거나, 랜덤한 위치일 수 있다. 미리 결정된 비컨 참조신호의 삽입 위치의 예로 스태거된(staggered) 위치가 있다.

도 29는 비컨 참조신호가 삽입된 무선 자원의 제 3 예를 나타낸다. 이는 비컨 참조신호의 삽입 위치가 스태거된 경우의 예이다. 참조신호 밀도는 1/12이다.

이외에도 참조신호 밀도에 따라 다양한 패턴으로 비컨 참조신호가 무선 자원에 삽입될 수 있다.

지금까지 1개의 자원블록에 비컨 참조신호를 삽입하는 방법에 대해 설명하였으나, 참조신호 밀도에 따라 복수의 자원블록에 비컨 참조신호가 삽입될 수 있다. 데이터가 전송되는 무선 자원은 주파수 영역에서 연속된 자원블록이거나, 불연속적인(non-contiguous) 자원블록일 수 있다. 불연속적인 자원블록의 경우, 분리된(separated) 자원블록별로 참조신호 밀도에 따라 비컨 참조신호가 삽입될 수 있다. 또는, 데이터가 전송되는 무선 자원은 하나 이상의 자원블록 클러스터일 수 있다. 이 경우, 다중 접속 방식은 클러스터된 SC-FDMA, N×SC-FDMA, OFDMA 등이 사용될 수 있다. 자원블록 클러스터는 하나의 서브블록이 맵핑되는 하나 이상의 자원블록일 수 있다. 자원블록 클러스터가 포함하는 자원블록의 개수는 자원블록 클러스터별로 동일하거나 다를 수 있다. 자원블록 클러스터별 또는 자원블록 클러스터 전체에 대해 참조신호 밀도에 따라 비컨 참조신호가 삽입될 수 있다.

비컨 참조신호는 공용 참조신호(common RS)이거나, 전용 참조신호(dedicated RS)일 수 있다.

공용 참조신호는 셀 내 모든 단말에게 동일한 셀 공통(cell-common) 참조신호이거나 셀별 또는 셀 ID별로 서로 다른 셀 특정(cell-specific) 참조신호일 수 있다. 비컨 참조신호가 공용 참조신호인 경우, 전체 전송 대역폭에 대해 참조신호 밀도에 따라 비컨 참조신호가 삽입될 수 있다. 공용 참조신호의 경우, 스트림의 개수에 상관없이 항상 전송 안테나의 개수만큼 공용 참조신호가 전송된다. 공용 참조신호는 전송 안테나마다 독립적인 참조신호를 갖는다. 즉, 전송 안테나마다 서로 직교 하거나, 서로 상관도(correlation)가 낮은 공용 참조신호가 전송된다.

전용 참조신호는 셀 내 단말 또는 단말 그룹마다 서로 다를 수 있는 단말 특정(UE-specific) 참조신호이다. 비컨 참조신호가 전용 참조신호인 경우, 단말이 데이터 전송을 위해 할당받은 무선 자원에서 참조신호 밀도에 따라 비컨 참조신호가 삽입될 수 있다. 전용 참조신호의 경우, 스트림의 개수만큼의 전용 참조신호가 전송된다. 비컨 참조신호는 프리코딩될 수도 있고, 프리코딩되지 않을 수도 있다.

도 30은 비컨 참조신호 삽입 방법의 예를 나타낸 순서도이다.

도 30을 참조하면, 전송기는 비컨 참조신호 삽입 여부를 결정한다(S210). 비컨 참조신호 삽입이 결정된 경우, 전송기는 참조신호 밀도를 결정한다(S220). 전송기는 참조신호 밀도에 따라 데이터가 전송되는 무선 자원에 비컨 참조신호를 삽입한다(S230).

비컨 참조신호 삽입 여부 및/또는 참조신호 밀도는 명시적으로(explicitly) 설정될 수 있다. 예를 들어, 전송기가 단말의 일부분인 경우, 기지국이 단말에게 비컨 참조신호 삽입 여부 및/또는 참조신호 밀도를 지시할 수 있다. 이때, 비컨 참조신호 삽입 여부 및/또는 참조신호 밀도는 RRC와 같은 상위 계층에 의해 설정될 수 있다. 비컨 참조신호 삽입 여부 및/또는 참조신호 밀도는 셀 내 모든 단말에게 공통되거나, 단말마다 다르게 설정될 수 있다. 또는, 비컨 참조신호 삽입 여부 및/또는 참조신호 밀도는 기지국과 단말 사이의 규약을 통해 사전에 미리 결정될 수도 있다. 아니면, 통신 환경과 연계하여 내재적으로(implicitly) 비컨 참조신호 삽입 여부 및/또는 참조신호 밀도가 설정될 수도 있다.

비컨 참조신호 삽입 여부 및/또는 참조신호 밀도는 채널 환경, 전송 안테나 기법 등에 따라 설정될 수 있다. 예를 들어, 높은 도플러 환경인 고속 환경에서는 비컨 참조신호를 삽입하고, 저속 환경에서는 비컨 참조신호를 삽입하지 않는다. 또는, 고속 환경에서는 비컨 참조신호의 참조신호 밀도를 증가시키고, 저속 환경에서는 비컨 참조신호의 참조신호 밀도를 감소시킬 수 있다. 다른 예로, 채널 추정 성능이 민감한 전송 안테나 기법의 경우, 비컨 참조신호를 삽입하거나, 참조신호 밀도를 증가시킨다. 채널 추정 성능이 민감한 전송 안테나 기법의 예로는 MIMO(multiple input multiple output) 기법 중 공간 다중화(spatial multiplexing) 기법이 있다. 채널 추정 성능이 민감하지 않은 전송 안테나 기법의 경우, 비컨 참조신호를 삽입하지 않거나, 참조신호 밀도를 감소시킨다. 채널 추정 성능이 민감하지 않은 전송 안테나 기법의 예로는 싱글 안테나(single antenna) 전송 기법, 트랜스패어런트(transparent) 전송 다이버시티(transmit diversity) 기법 등이 있다.

도 31은 비컨 참조신호를 이용한 HARQ 수행 방법의 예를 나타낸 흐름도이다.

도 31을 참조하면, 기지국(BS)은 단말(UE)에게 상향링크 그랜트를 전송한다(S310). 단말은 상향링크 그랜트가 지시하는 무선 자원을 통해 기지국에게 데이터를 전송한다(S320). 이때, 참조신호 밀도는 0(RSD=0)으로, 무선 자원에 비컨 참조신호가 삽입되지 않는다. 기지국은 데이터에 대한 수신에 실패한 것으로 가정한다. 기지국은 단말에게 데이터에 대한 NACK을 전송한다(S330). 단말은 기지국에게 데이터를 재전송한다(S340). 데이터 재전송을 위해, 기지국은 단말에게 데이터 재전송을 위한 상향링크 그랜트를 전송할 수 있다. 이때, 참조신호 밀도는 1/12(RSD=1/12)로, 무선 자원에 비컨 참조신호를 삽입한다. 기지국은 단말에게 NACK을 전송한다(S350). 단말은 기지국에게 데이터를 재전송한다(S360). 이때, 참조신호 밀도는 2/12(RSD=2/12)로, 무선 자원에 비컨 참조신호를 삽입한다. 기지국은 단말에게 NACK을 전송한다(S370). 단말은 기지국에게 데이터를 재전송한다(S380). 이때, 참조신호 밀도는 3/12(RSD=3/12)으로, 무선 자원에 비컨 참조신호를 삽입한다. 즉, 데이터의 초기 전송 시에는 비컨 참조신호를 삽입하지 않고, 데이터의 재전송 횟수가 증가함에 따라 참조신호 밀도를 증가시킨다.

이와 같이, 단말은 데이터 재전송의 경우에 비컨 참조신호를 삽입할 수 있다. 또, 데이터 재전송 횟수가 증가할 때마다 참조신호 밀도를 재전송 횟수에 따라 증가시킬 수 있다.

수신기에서 데이터의 수신이 실패하는 환경은 트래픽(traffic) 자체가 낮아 에러(error) 발생률이 높거나, 채널 추정 성능이 좋지 않을 수 있다. 데이터를 재전송하는 경우, 수신기는 이전에 수신된 데이터와 재전송된 데이터를 결합(combining)하여 SNR(signal-to-noise ratio) 이득을 얻고, 데이터 통신의 신뢰도를 획득할 수 있다. 반면, 참조신호 구조가 고정된 경우, 매 재전송 시마다 수신기에서 채널 추정 성능에 대한 SRN은 고정될 수 있다. 따라서, 재전송 시 비컨 참조신호를 삽입하여, 수신기에서의 채널 추정 성능을 높일 수 있다. 이를 통해, 트래픽 성능을 개선시키고, 데이터 통신의 신뢰도를 획득할 수 있다.

도 32는 본 발명의 실시예에 따른 참조신호 전송 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 32를 참조하면, 단말은 데이터 및 비컨 참조신호 요소에 대한 OFDM 심벌을 생성한다(S410). 단말은 기지국으로 생성된 OFDM 심벌을 전송한다(S420).

데이터 및 비컨 참조신호 요소에 대한 OFDM 심벌은 다음 두 가지 방법으로 생성될 수 있다. 첫째, 단말은 데이터에 대한 변조 심벌 및 비컨 참조신호 요소로 구성된 심벌들에 DFT를 수행하여 복소수 심벌들을 출력하고, 상기 복소수 심벌들을 데이터 전송을 위해 할당된 부반송파들에 맵핑하고, IFFT를 수행하여 OFDM 심벌을 생성할 수 있다. 둘째, 단말은 데이터에 대한 변조 심벌에 DFT를 수행하여 복수의 복소수 심벌을 출력하고, 복수의 복소수 심벌 및 비컨 참조신호 요소를 데이터 전송을 위해 할당된 부반송파들에 맵핑하고, IFFT를 수행하여 OFDM 심벌을 생성할 수 있다.

이와 같이, 비컨 참조신호는 시간 영역 또는 주파수 영역 상에서 적어도 하나 이상 삽입될 수 있다. 이때, 비컨 참조신호의 삽입은 비컨 참조신호가 삽입될 위치에 대응하는 데이터를 천공하는 방법이 이용될 수 있다. 또는, 비컨 참조신호를 삽입할 위치에는 데이터를 맵핑하지 않는 방법을 이용할 수 잇다. 구체적으로, 비컨 참조신호 요소가 맵핑되는 부반송파에 대응하는 복소수 심벌은 천공되거나, 비컨 참조신호 요소가 맵핑되는 부반송파를 제외한 부반송파들에 복수의 복소수 심벌이 맵핑될 수 있다.

데이터 및 상기 비컨 참조신호 요소의 비율은 참조신호 밀도에 따라 결정될 수 있다. 참조신호 밀도는 채널 환경, 전송 안테나 기법 또는 데이터의 재전송 횟수에 따라 결정될 수 있다.

이와 같이, 무선 통신 시스템에서 채널 추정 성능을 높일 수 있는 참조신호 전송 방법을 제공한다. 도플러 효과에 의한 채널 변화를 탐지(tracking)하여 비컨 참조신호가 삽입될 수 있다. 또, 채널 환경이나 에러율에 따라 적응적으로 비컨 참조신호의 참조신호 밀도가 변할 수 있다. 이를 통해, 채널 추정 성능을 높일 수 있고, 무선 통신의 신뢰도를 높일 수 있다. 따라서, 전체 시스템 성능을 향상시킬 수 있다.

지금까지 상향링크 데이터 전송을 기준으로 설명하였으나, 지금까지 설명한 내용은 하향링크 데이터 전송에도 그대로 적용될 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 3GPP LTE에서 무선 프레임의 구조를 나타낸다.

도 3은 3GPP LTE에서 하나의 상향링크 슬롯에 대한 자원 그리드를 나타낸 예시도이다.

도 5는 데이터 전송 방법의 예를 나타낸 흐름도이다.

도 8은 전송기 구조의 일 예를 나타낸 블록도이다.

도 9는 데이터 처리부 구조의 일 예를 나타낸 블록도이다.

도 12는 데이터 처리부 구조의 다른 예를 나타낸 블록도이다.

도 13은 데이터 처리부 구조의 또 다른 예를 나타낸 블록도이다.

도 14는 데이터 처리부 구조의 또 다른 예를 나타낸 블록도이다.

도 15는 참조신호 처리부의 예를 나타내는 블록도이다.

도 16은 노멀 CP의 경우, 비컨 참조신호가 삽입된 무선 자원의 제 1 예를 나타낸다.

도 17은 노멀 CP의 경우, 비컨 참조신호가 삽입된 무선 자원의 제 2 예를 나타낸다.

도 18은 확장된 CP의 경우, 비컨 참조신호가 삽입된 무선 자원의 제 1 예를 나타낸다.

도 19는 노멀 CP의 경우, 비컨 참조신호가 삽입된 무선 자원의 제 3 예를 나타낸다.

도 20은 노멀 CP의 경우, 비컨 참조신호가 삽입된 무선 자원의 제 4 예를 나타낸다.

도 21은 노멀 CP의 경우, 비컨 참조신호가 삽입된 무선 자원의 제 5 예를 나타낸다.

도 22는 확장된 CP의 경우, 비컨 참조신호가 삽입된 무선 자원의 제 2 예를 나타낸다.

도 23은 확장된 CP의 경우, 비컨 참조신호가 삽입된 무선 자원의 제 3 예를 나타낸다.

도 24는 확장된 CP의 경우, 비컨 참조신호가 삽입된 무선 자원의 제 4 예를 나타낸다.

도 25는 비컨 참조신호 요소가 삽입된 DFT부에 입력되는 심벌들의 예를 나타낸다.

도 26은 부반송파 맵퍼에 의해 삽입된 비컨 참조신호 요소의 예를 나타낸다.

도 28은 비컨 참조신호가 삽입된 무선 자원의 제 2 예를 나타낸다.

Claims

무선 통신 시스템에서 단말에 의해 수행되는 참조신호 전송 방법에 있어서,

데이터 및 참조신호 요소에 대한 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심벌을 생성하는 단계; 및

상기 OFDM 심벌을 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 OFDM 심벌을 생성하는 단계는

상기 데이터에 대한 변조 심벌 및 상기 참조신호 요소로 구성된 심벌들에 DFT(Discrete Fourier Transform)를 수행하여 복소수 심벌들을 출력하는 단계; 및

상기 복소수 심벌들을 데이터 전송을 위해 할당된 부반송파들에 맵핑하고, IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 수행하여 상기 OFDM 심벌을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 OFDM 심벌을 생성하는 단계는

상기 데이터에 대한 변조 심벌에 DFT를 수행하여 복수의 복소수 심벌을 출력하는 단계; 및

상기 복수의 복소수 심벌 및 상기 참조신호 요소를 데이터 전송을 위해 할당된 부반송파들에 맵핑하고, IFFT를 수행하여 상기 OFDM 심벌을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 참조신호 요소가 맵핑되는 부반송파에 대응하는 복소수 심벌은 천공되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 부반송파들 중 상기 참조신호 요소가 맵핑되는 부반송파를 제외한 부반송파들에 상기 복수의 복소수 심벌이 맵핑되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 데이터 및 상기 참조신호 요소의 비율은 참조신호 밀도에 따라 결정되는 것을 특징으로 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 참조신호 밀도는 채널 환경에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 참조신호 밀도는 전송 안테나 기법에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 참조신호 밀도는 상기 데이터의 재전송 횟수에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
무선 신호를 전송하는 RF(radio frequency)부; 및

상기 RF부와 연결되어,

데이터 및 참조신호 요소에 대한 OFDM 심벌을 생성하고,

상기 OFDM 심벌을 전송하는 데이터 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
제 10 항에 있어서,

상기 데이터 처리부는

상기 데이터에 대한 변조 심벌 및 상기 참조신호 요소로 구성된 심벌들에 DFT를 수행하여 복소수 심벌들을 출력하는 DFT부; 및

상기 복소수 심벌들을 데이터 전송을 위해 할당된 부반송파들에 맵핑하고, IFFT를 수행하여 상기 OFDM 심벌을 생성하는 IFFT부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
제 10 항에 있어서,

상기 데이터 처리부는

상기 데이터에 대한 변조 심벌에 DFT를 수행하여 복소수 심벌을 출력하는 DFT부; 및

상기 복소수 심벌 및 상기 참조신호 요소를 데이터 전송을 위해 할당된 부반송파들에 맵핑하고, IFFT를 수행하여 상기 OFDM 심벌을 생성하는 IFFT부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.