이동 통신 시스템에서 상향 링크 제어 채널 전송 방법 및장치 document_id A220623033751

본 발명은 이동 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 상향링크 제어 채널을 전송하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 최근 이동 통신 시스템에서 단말로부터 기지국으로의 전송 링크인 상향 링크에서 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)방식을 적용하는 기술이 논의되고 있다. 도 1은 종래 기술에 따라 SC-FDMA을 주파수 영역(frequency domain)에서 구현하는 송신기의 내부 구성 블록도이다. 도 1 을 참조하면, 채널 부호화기(Channel Encoder)(101)는 소정의 정보 비트(information bits)열을 입력받아 소정의 채널 부호화 과정 수행하여 출력한다.. 상기 채널 부호화기(101)로는 블록 부호화기(block encoder), 길쌈 부호화기(Convolutional encoder), 터보 부호화기(Turbo encoder) 또는 LDPC(Low Density Parity Check) 부호화기 등이 사용될 수 있다. 채널 인터리버(102)는 상기 채널 부호화기(101)로부터 출력되는 신호를 입력받아 소정의 채널 인터리빙을 수행하여 출력한다.. 한편, 상기 도 1에는 생략되었으나, 상기 채널 부호화기(101) 및 채널 인터리버(102) 사이에 반복기 및 천공기로 구성되는 레이트 매칭 블록이 존재할 수도 있다. 변조기(Modulator)(103)는 상기 채널 인터리버(102)로부터 출력된 신호를 입력받아, QPSK, 8PSK, 16 QAM 등의 변조 과정을 수행한다. 상기 변조기(103)의 출력 신호에는 상관 이득기(Relative Gain)(104)에 의해 미리 정해져 있는 일정한 규칙에 따라 각 물리 계층 채널에 상응하는 이득이 곱해진다. 직/병렬 변환기(Serial to Parallel)(105)는 상기 상관 이득기(104)로부터 출력되는 직렬 신호를 병렬 신호로 변환시켜 출력한다. 상기 직/병렬 변환기(105)의 출력은 고속 푸리에 변환기(Fast Fourier Transform : 이하 FFT라 기재함)(106)에 의해 변환된다. 부반송파 매퍼(sub-carrier Mapper)(107)는 고속 푸리에 변환된 신호를 미리 정해진 규칙에 따라 부반송파(sub-carrier)들에 매핑하는데, 상기 단말의 신호가 특정 주파수 만을 점유하도록 하는 한다. 역 고속 푸리에 변환기(Inverse Fast Fourier Transform: 이하 IFFT라 기재함)(108)는 상기 부반송파 매퍼(107)로부터 출력된 신호를 변환한 후, 병/직렬 변환기(Parallel to Serial)(109)에서 병렬 신호를 직렬 신호로 변환하여 출력한다. CP 부가기(CP Adder)(110)는 상기 병/직렬 변환기(109)로부터 출력되는 신호를 소정의 규칙에 따라 CP(Cyclic Prefix)를 부가하면, 기저 대역 필터(Baseband Filter)(111)를 거쳐 최종 기저 대역 신호 s(t)가 생성된다. 도 2는 통상의 SC-FDMA를 주파수 영역(frequency domain)에서 구현하는 수신기의 내부 구성 블록도이다. 상기 도 2를 참조하면, 수신 신호 r(t)는 기저 대역 필터(Baseband Filter)(201)를 거쳐 출력되는데,. 통상 상기 기저 대역 필터(201)는 상기 도 1의 기저 대역 필터(111)와 상응하여 짝을 이루게 된다. 상기 기저 대역 필터(201)의 출력은 CP 제거기(CP remover)(202)로 입력되어 소정의 규칙에 의해 CP 부분이 제거되어 출력된 후, 직/병렬 변환기(203)로 입력되어 병렬 신호로 변환된다. 상기 직/병렬 변환기(203)의 출력은 FFT 변환기(204)에서 FFT 변환된 후, 서브 캐리어 디매퍼(demapper)(205)로 입력된다. 상기 서브 캐리어 디매퍼(205)는 도 1의 서브 캐리어 매퍼(107)에서 매핑된 서브 캐리어들을 추출하여 출력한다. 상기 추출된 서브 캐리어들은 채널 등화기(206)로 입력되어 소정의 채널 등화 과정을 거치게 된다. 상기 채널 등화 과정에는 다양한 방법이 존재할 수 있으나, 상기 채널 등화 방법은 본 발명의 요지에 해당하지 않으므로 여기서는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 상기 채널 등화기(206)의 출력은 IFFT(207) 을 거친 후, 병/직렬 변환기(208)로 입력되어 직렬 신호로 변환된다. 상기 직렬 신호는, 복조기(Demodulator)(209)로 입력되어 16QAM, 8PSK, QPSK 등에 해당하는 소정의 복조 과정을 거치게 된다. 상기 복조기(209)의 출력은 채널 디인터리버(Channel Deinterleaver)(210)로 입력되어 소정의 디인터리빙 과정을 거친 후, 채널 역부호화기(Channel Decoder)(211)로 입력되어 소정의 채널 역부호화 과정을 거쳐 최종 정보가 검출된다. 도 3은 종래 기술에 따라 SC-FDMA 방식을 사용하는 시스템에서 제어 채널을 전송하는 방식을 설명하기 위한 도면이다. 도 3에서 가로 축은 시간 축, 세로 축은 주파수 축을 나타낸다. 참조 부호 301에 해당하는 하나의 SC-FDMA 심볼은 상기 도 1에서 설명한 동작에 따라 생성된 심볼, 즉, CP가 붙여진 하나의 심볼로써 통상의 OFDM 시스템에서 OFDM심볼에 해당한다. 상기 SC-FDMA 심볼(301)을 SC-FDMA 블록이라고 칭하기도 한다. 참조 부호 302는 하나의 서브 프레임을 나타낸다. 상기 서브 프레임(302)은 하나의 데이터 혹은 제어 정보의 패킷이 전송되는 시간 단위로 1 ms에 해당한다. 상기 서브 프레임(302)은 14 개의 SC-FDMA 심볼(301)로 구성된다. 참조 부호 303에 해당하는하나의 슬롯은 상기 서브 프레임(302)의 절반에 해당하는 0.5ms 로, 7 개의 SC-FDMA 심볼(301)로 구성된다. 참조 부호 304 에 해당하는 하나의 서브 대역은 주파수 축 상에서 자원 할당의 기본 단위로, 상기 시스템에서 12 개의 부반송파로 구성된다. 도 3에서 상기 시스템은 N 개의 서브 대역으로 구성되어 있다. 참조 부호 305 내지 308은 제어 정보가 전송되는 구체적인 방법을 도시하고 있다. 상기 제어 정보는 CQI(Channel Quality Indicator), ACK/NACK 등과 같은 정보가 해당된다 . 상기 참조 부호 305 내지 308은 상기 제어 정보를 전송하는 데 주파수, 코드, 시간 등의 자원이 어떻게 사용되는지를 보여준다. 상기 참조 부호305 이 도시하는 바는 제어 채널 인덱스(control channel ID) 0 번은 첫 번째 슬롯의 7 개의 SC-FDMA 심볼에 해당하는 시간 자원을 사용하고, ZC(Zadoff-Chue) 시퀀스 offset 0 번의 코드 자원을 사용하고, 서브 대역 0에 해당하는 주파수 자원을 사용하여 전송되고 있음을 나타낸다. 또한, 상기 참조 부호 308이 도시하는 바는 상기 제어 채널 인덱스(control channel ID) 0 번은 두 번째 슬롯의 7 개의 SC-FDMA 심볼에 해당하는 시간 자원을 사용하고, ZC(Zadoff-Chue) 시퀀스 offset 0 번의 코드 자원을 사용하고, 서브 대역 N-1에 해당하는 주파수 자원을 사용하여 전송되고 있음을 나타낸다. 상기와 같이 슬롯 경계에서 서브 대역을 바꾸어 주는 것은 주파수 다이버시티를 얻기 위함이다. 상기에서 ZC(Zadoff-Chue) 시퀀스 offset 이란, 하나의 코드 자원을 가리킨다. 즉, ZC(Zadoff-Chue) 시퀀스는 주어진 하나의 ZC(Zadoff-Chue) 시퀀스와 그 오프셋(offset)을 달리하여 순환 쉬프트(cyclic shift)함으로써 생성되는 시퀀스간에는 서로 직교하는 성질이 존재하고, 이를 통해 복수 개의 코드(시퀀스)를 생성할 수 있다. 따라서, 오프셋(offset)값을 달리한다는 의미는 서로 다른 코드를 사용한다는 뜻이 될 수 있다. 상기 도 3에서 참조 부호 305 ~ 308 가 도시하는 바를 설명하기 위해 한 가지 예를 더 들면, 참조 부호 306에서 제어 채널 인덱스(control channel ID) 7 번은 첫 번째 슬롯의 7 개의 SC-FDMA 심볼에 해당하는 시간 자원을 사용하고, ZC(Zadoff-Chue) 시퀀스 offset 2 번의 코드 자원을 사용하고, 서브 대역 1에 해당하는 주파수 자원을 사용하여 전송되고, 참조 부호 307에서 제어 채널 인덱스(control channel ID) 7 번은 두 번째 슬롯의 7개의 SC-FDMA 심볼에 해당하는 시간 자원을 사용하고, ZC(Zadoff-Chue) 시퀀스 offset 2 번의 코드 자원을 사용하고, 서브 대역 N-2에 해당하는 주파수 자원을 사용하여 전송된다. 상기 도 3의 참조 부호 305 내지 308에서 도시하는 바와 같은 방법으로 복수 개의 단말로부터 제어 정보가 전송되는 것이다. 예를 들어, 단말 1 은 제어 채널 인덱스 1 번을 통해 자신의 제어 정보를 전송하고, 단말 2 은 제어 채널 인덱스 2 번을 통해 자신의 제어 정보를 전송하는 등의 방식으로 상향 링크로 제어 정보들이 전송되는 것이다. 한편, 상기와 같은 방식에서 보면 서로 다른 제어 채널들은 서로 직교하는 자원을 사용하고 있음을 알 수 있다. 즉, 서로 다른 시간 자원, 주파수 자원, 코드 자원을 사용하고 상기 코드들 간에는 서로 직교하는 성질이 존재하므로, 결과적으로 이상적인 환경에서는 제어 채널들 상호간에 간섭이 존재하지 않게 된다. 하지만, 실제로 무선 채널 환경에서 존재하는 다중 경로(multi-path), 도플러(Doppler)등으로 인해 상기 직교 성질은 완전하지 않게 되므로, 제어 채널들 상호간에 간섭이 발생하게 된다. 또한, 서로 다른 셀들 간에 사용되는 시간 및 코드 자원 간에는 직교성이 만족되지 않는 것이 일반적이므로, 이 또한 간섭 발생의 원인이 된다. 한편, 상기 도 3에서 설명한 방식은 상술한 바와 같이 제어 채널 간에 혹은 인접된 셀들 간에 서로 간섭이 발생하는 환경에서, 그 로드가 어느 한 서브 대역에 집중될 경우 비효율성의 문제점이 존재한다. 예를 들어, 특정 서브 프레임에서 제어 채널 0 ~ 5는 모두 전송되지만, 제어 채널 6 ~ 11 중에서는 제어 채널 6 번만이 전송된다고 가정하자. 이 경우, 제어 채널 6 번은 코드간 간섭의 측면에서는 다른 제어 채널로부터 간섭이 전혀 존재하기 않지만, 제어 채널 0 ~ 5는 서로 간에 간섭을 주게 된다. 일반적으로 상기와 같은 로드의 특정 서브 대역에의 집중 현상은 막을 수 없지만, 이러한 문제점이 두 번째 슬롯에서도 동일하게 발생한다는 문제점이 있다.