이동통신 시스템에서 제어 정보의 송수신 장치 및 방법 document_id A220623034496

일반적으로 이동통신 시스템은 사용자에게 활동성을 보장하면서 통신을 제공하기 위해 개발되었다. 이러한 이동통신 시스템은 기술의 급속한 발달로 인하여 음성 통신뿐 아니라 고속의 데이터 통신을 제공할 수 있는 형태로 발전하고 있다. 최근 이동통신 시스템에서는 무선 채널에서 고속 데이터 전송에 유용한 방식으로 직교 주파수 분할 다중접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access : 이하 "OFDMA"이라 함) 방식, 혹은 이와 비슷한 방식으로 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속(Single Carrier - Frequency Division Multiple Access : 이하 "SC-FDMA"이라 함)방식이 활발하게 연구되고 있다. 현재 비동기 셀룰러 이동통신 표준 단체인 3GPP(3rd Gerneration Partnership Project) 에서는 차세대 이동통신 시스템인 LTE (Long Term Evolution) 혹은 E-UTRA (Evolved Universal Terrestrial Radio Access) 시스템을 상기 다중 접속 방식 기반으로 연구 중이다. 상기와 같은 다중 접속 방식은, 통상 각 사용자 별로 데이터 혹은 제어 정보를 실어 보낼 시간-주파수 자원을 서로 겹치지 않도록, 즉 직교성(Orthogonality)이 성립하도록, 할당 및 운용함으로써 각 사용자의 데이터 혹은 제어 정보를 구분한다. 제어 채널의 경우 추가적으로 코드 자원을 할당하여 각 사용자의 제어 정보를 구분할 수 있다. LTE 시스템에서 상향링크 제어 정보는, 하향링크 데이터 전송에 대한 성공적인 수신여부를 응답하기 위한 신호인 ACK(Acknowledgement)/NACK(Negative ACK) 피드백 정보, 하향링크 채널상태를 피드백하기 위한 CQI(Channel Quality Indication) 정보, 다중 입출력 안테나(MIMO; Multiple Input Multiple Output) 운용에 필요한 피드백 정보, 또는 상기 ACK/NACK, CQI, MIMO 피드백 정보의 조합 등이 있다. 상기 ACK/NACK 정보는 일반적으로 1-비트로 구성되는데, 수신 성능 향상 및 셀 커버리지(Cell coverage)의 확대를 위해 여러 번 반복(Repetition) 전송 된다. 또한 MIMO가 적용되는 시스템에서는 MIMO 코드워드별로 ACK/NACK 정보가 전송된다. 일반적으로 상기 CQI 정보는 채널 상태를 표현하기 위해 복수 개의 비트로 구성되고, 수신 성능 향상 및 셀 커버리지(Cell coverage) 확대를 위해 채널 부호화되어 전송된다. 상기 CQI 정보에 대한 채널 부호화 방법으로는 블록 코딩 혹은 컨벌루셔널 코딩 방식 등이 가능하다. 상기 CQI와 같이 복수 개의 비트로 구성되는 제어 정보의 경우, 제어 정보를 구성하는 비트 위치별로 오류정정 능력을 다르게 채널 부호화 함으로써 중요 비트에 대해 수신 신뢰도를 높이는 방법이 가능하다. 예를 들어, HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 시스템에서는 5비트로 구성되는 CQI 정보를 (20, 5) 블록 코딩으로 채널 부호화 하되 최상위 비트(MSB: Most Significant Bit)의 1 비트에 대해서 강하게 채널 부호화 하는 방법을 적용하고 있다. LTE 시스템에서 상향링크 제어 정보는 데이터 전송의 유무에 따라 전송 형식이 구분된다. 상향링크로 데이터 및 제어 정보를 동시에 전송할 경우에 상기 데이터와 제어 정보를 시분할 다중화(TDM : Time Division Multiplexing)하여 데이터 전송용으로 할당받은 시간-주파수 리소스에 매핑하여 전송한다. 반면에 데이터 전송없이 제어 정보만을 전송할 경우에는, 특정 할당된 주파수 대역을 제어 정보 전송용으로 사용한다. 현재까지 표준회의에서 논의된 바에 따르면 상기 제어 정보만을 전송하기 위한 물리채널을 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)로 정의하고, 상기 PUCCH는 상기 할당된 특정 주파수 대역에 매핑된다. 도 1은 현재 3GPP LTE 시스템에서 상향링크로 제어 정보 전송을 위한 물리채널인 PUCCH의 전송구조를 도시한 도면이다. 이하 도 1을 참조하여 상기 PUCCH의 구체적인 전송 구조를 설명하고자 한다. 도 1에서 가로축은 시간 영역(Time Domain)을 나타내며, 세로축은 주파수 영역(Frequency Domain)을 나타낸다. 시간 영역의 범위는 1 서브프레임(102)이며, 주파수 영역의 범위는 시스템 전송 대역폭(110)이다. 상향링크의 기본 전송 단위인 서브프레임(102)은 1ms 의 길이를 갖고, 하나의 서브프레임은 각각 0.5ms 길이인 2개의 슬롯들(104, 106)로 구성된다. 각 슬롯(104, 106)은 다수의 SC-FDMA 심벌들(111~123, 131~143)로 구성된다. 도 1에서는 하나의 슬롯이 7개의 SC-FDMA 심벌들로 구성되는 예를 도시하였다. 주파수 영역의 가장 작은 단위는 서브 캐리어이며, 자원 할당의 기본 단위는 리소스 블록(Resource Block : 이하 "RB"라 칭함)(108, 109)이다. 상기 RB들(108, 109)은 다수 개의 서브 캐리어들 및 다수 개의 SC-FDMA 심벌들로 구성된다. 여기에서는 12개의 서브 캐리어들 및 2 슬롯을 구성하는 14개의 SC-FDMA 심벌들이 하나의 RB를 구성하는 예를 들어 도시하였다. 도 1을 참조하면, 상기 PUCCH가 매핑되는 주파수 대역은 시스템 전송 대역(110)의 양쪽 끝단에 해당하는 RB인 참조번호 108 또는 참조번호 109에 해당한다. 상기 PUCCH는 한 서브프레임 동안 주파수 다이버시티를 증가시키기 위해 주파수 도약(frequency hopping)을 적용할 수 있는데, 이때 슬롯 단위의 도약이 가능하다. 이를 도 1을 참조하여 살펴보기로 한다. 제어 정보 #1은 첫 번째 슬롯(104)에서 사전 할당된 주파수 대역(108)을 통해 전송되다가, 두 번째 슬롯(106)에서는 주파수 도약이 되어 다른 사전 할당된 주파수 대역(109)을 통해 전송된다. 반면에 제어 정보 #2는 첫 번째 슬롯(104)에서 사전 할당된 주파수 대역(109)을 통해 전송되다가, 두 번째 슬롯(106)에서는 주파수 도약이 되어 다른 사전 할당된 주파수 대역(108)을 통해 전송된다. 도 1에서는 한 서브프레임(102) 내에서 SC-FDMA 심벌, 참조번호 111, 113, 114, 115, 117, 138, 140, 141, 142, 144 혹은 참조번호 131, 133, 134, 135, 137, 118, 120, 121, 122, 124에는 제어 정보가 전송되고, SC-FDMA 심벌, 참조번호 112, 116, 139, 143 혹은 참조번호 132, 136, 119, 123 에는 파일롯(Pilot, Reference signal(RS)로 통칭되기도 함)이 전송되는 예를 나타낸다. 상기 파일롯은 미리 약속된 시퀀스로 구성되어, 수신단에서 코히런트 복조(coherent demodulation)를 위한 채널 추정에 사용된다. 상기 제어 정보 전송용 SC-FDMA 심벌 개수와 RS 전송용 SC-FDMA 심벌 개수, 그리고 서브프레임 내에서의 해당 위치는 일례를 나타낸 것으로서 전송하고자 하는 제어 정보의 종류 혹은 시스템 운용에 따라 변경될 수 있다. 상기와 같이 동작하는 LTE 시스템에서 PUCCH를 통해서 제어 정보를 전송하는 경우, 상기 제어 정보에 대한 수신 신뢰도를 높이기 위한 구체적인 전송 방법을 정의할 필요가 있다. 그러나 현재까지는 LTE 시스템에서 PUCCH를 통해서 제어 정보를 전송하는 경우, 상기 제어 정보에 대한 수신 신뢰도를 높이기 위한 구체적인 방법이 제안되어 있지 않다.