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통신 시스템에서 피드백 정보 송수신 장치 및 방법 document_id A220623049032

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의약학
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문맥 (context)
차세대 통신 시스템은 이동국(MS: Mobile Station, 이하 'MS'라 칭하기로 한다)들에게 고속의 대용량 데이터 송수신이 가능한 서비스들을 제공하기 위한 형태로 발전해가고 있다. 상기 차세대 통신 시스템에서의 가장 근본적인 문제는 채널(channel)을 통하여 얼마나 효율적이고 신뢰성 있게(reliably) 데이터를 전송할 수 있느냐 하는 것이다. 최근에 활발하게 연구되고 있는 차세대 통신 시스템에서는 초기의 음성 위주의 서비스를 벗어나 영상, 무선 데이터 등의 다양한 정보를 처리하고 전송할 수 있는 고속 통신 시스템이 요구된다. 따라서 상기 시스템에 적절한 채널 부호화 방식을 사용하여 시스템의 효율을 높이는 것이 필수적이다. 또한 상기 차세대 통신 시스템에서 송신기, 일 예로 기지국(BS: Base Station, 이하 'BS'라 칭하기로 한다)이 MS로 데이터를 전송할 경우, 채널의 상황에 따라 잡음, 간섭 및 페이딩(fading) 등으로 인한 불가피한 오류가 발생하며 정보의 손실이 발생할 수 있다. 일반적으로 이러한 정보의 손실을 감소시키기 위해 채널의 성격에 따라 다양한 오류 제어 방식(error-control scheme)들을 이용하여 상기 시스템의 신뢰도를 높인다. 이러한 오류 제어 방식들 중에 가장 대표적인 방식에는 하이브리드 자동 반복 요구(HARQ : Hybrid Automatic Repeat reQuest, 이하 'HARQ'라 칭하기로 한다) 방식이 있다. 상기 차세대 통신 시스템에서 HARQ 방식을 적용함에 따라, 상기MS는 상기 BS로부터 수신한 데이터에 대해 오류 발생 여부를 검사하고, 상기 검사 결과를 상기 BS로 피드백(feedback) 한다. 일 예로, 상기 BS는 상기 MS로 데이터를 전송한다. 상기 MS는 상기 데이터를 수신하고, 상기 데이터의 오류 여부를 검사한다. 그런 다음, 상기 MS는 상기 검사 결과에 상응하여 상기 BS로 제어 정보, 즉, 피드백 메시지를 전송한다. 여기서 상기 피드백 메시지는 ACK(ACKnowledgement, 이하 'ACK'이라 칭하기로 한다) 메시지 또는 NACK(Negative ACKnowledgement, 이하 'NACK'이라 칭하기로 한다) 메시지를 의미한다. 즉, 상기 MS는 상기 데이터가 정상적으로 수신되었으면, 상기 MS는 상기 BS로 상기 데이터의 정상적인 수신을 알리는 ACK 메시지를 전송한다. 한편, 상기 데이터가 정상적으로 수신되지 못하였으면, 상기 MS는 상기 BS로 상기 데이터의 비정상적인 수신을 알리는 NACK 메시지를 전송한다. 상술한 바와 같이, 상기 차세대 통신 시스템에는 상기 MS가 상기 BS로 전송하는 피드백 메시지, 즉, ACK/NACK 정보와 같은 제어 정보를 전송하기 위한 별도의 물리적 채널(physical channel)이 존재한다. 이 때, 상기 ACK 정보 또는 NACK 정보를 전송하기 위한 정보량은 1비트(bit)이지만 상기 차세대 통신 시스템에서 데이터의 오류 여부를 나타내기 위한 매우 중요한 정보이다. 그럼 여기서 하기 수학식들을 참조하여 일반적인 통신 시스템에서 ACK/NACK 메시지를 송수신하기 위한 방법을 설명하기로 한다. 첫번째로, 상기 MS가 ACK/NACK 메시지를 전송하기 위한 주파수-시간축 자원이 3X3개의 부반송파 묶음 3개가 할당되었을 경우, 하기 수학식 1을 통해 상기 MS가 상기 BS로부터 수신한 데이터의 오류 여부를 송신하기 위한 ACK/NACK 메시지, 즉 전송 심벌 내에 삽입될 엘리먼트들을 계산한다. 상기 수학식 1에 나타낸 바와 같이, 상기 는 n 번째 피드백 채널, 즉 ACK/NACK 채널의 k번째 부반송파의 전송 심벌을 나타낸다. 또한 상기 은 n번째 ACK/NACK 채널의 k번째 변조 심벌을 나타낸다. 상기 n은 ACK/NACK 채널의 인덱스를 나타낸다. 먼저, 상기 MS는 상기 BS로부터 데이터를 수신하면, 상기 데이터의 오류 여부를 검사하고, 상기 오류 여부에 상응하는 피드백 메시지, ACK 메시지 또는 NACK 메시지 중 어느 하나의 메시지를 상기 수학식 1과 같은 형태를 이용하여 상기 BS로 송신한다. 이 때, 상기 수학식 1에서 k가 9에서 26일 경우의 위상 변화인 , 는 생략되어 전송될 수도 있다. 이 때, 상기 MS 의 변조기에서는 ACK을 나타내는 0 또는 NACK을 나타내는 1 중 어느 하나의 변조 패턴을 선택하여 변조 한다. 이는 하기 표 1과 같이 나타낼 수 있다. 상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 상기MS는 상기 BS가 송신한 데이터가 정상적으로 수신되었을 경우, 패턴 '0'을 나타내는 전송 심벌을 상기 BS로 송신한다. 한편, 상기 MS는 상기 BS가 송신한 데이터가 비정상적으로 수신되었을 경우, 패턴 '1'을 나타내는 전송 심벌을 상기 BS로 송신한다. 여기서 상기 전송심벌은 3x3개 이므로 9개의 엘리먼트를 포함한다. 상기 수학식 1과 같은 형태의 변조 심벌을 이용한 피드백 메시지를 수신한 BS의 복조기에서는 상기 3X3 부반송파 묶음 3개 각각에 대해 상기 변조 패턴에 대한 상관값의 절대값 제곱을 계산한다. 그런 다음, 상기 변조 패턴에 상응하여 계산한 절대값 제곱의 합을 각각 계산하고, 이 중 최대값을 갖는 변조 패턴이 상기 MS가 선택하여 전송한 변조 패턴임을 인지한다. 일 예로 상기 BS가 계산한 최대값이 변조 패턴 '0'을 지시한다면, 상기 BS는 상기 MS가 상기 데이터를 정상적으로 수신하였음을 나타내는 ACK 메시지를 전송했음을 인지하게 되는 것이다. 반면, 상기 BS가 계산한 최대값이 변조 패턴 '1'을 지시한다면, 상기 BS는 상기 MS가 상기 데이터를 비정상적으로 수신하였음을 나타내는 NACK 메시지를 전송했음을 인지하게 되는 것이다. 두번째로, 상기 MS가 ACK/NACK 메시지를 전송하기 위한 주파수-시간축 자원이 3x3개의 부반송파 묶음 3개가 할당되었을 경우, 하기 수학식 2를 통해 상기 MS가 상기 BS로부터 수신한 데이터의 오류 여부를 송신하기 위한 ACK/NACK 메시지의 변조 심벌 내에 삽입될 엘리먼트들을 계산한다. 상기 수학식 2에 나타낸 바와 같이, 상기 P0, P1, P2, P3는 QPSK 변조심벌을 나타낸다. 먼저, 상기 MS는 상기 BS로부터 데이터를 수신하면, 상기 데이터의 오류 여부를 검사하고, 상기 오류 여부에 상응하는 피드백 메시지, 즉, ACK 메시지 또는 NACK 메시지 중 어느 하나의 메시지를 상기 수학식 2와 같은 형태를 이용하여 상기 BS로 송신한다. 이 때, 상기 MS의 변조기에서는 ACK을 나타내는 0 또는 NACK을 나타내는 1 중 어느 하나의 변조 패턴을 선택하여 변조 한다. 이는 하기 표 2와 같이 나타낼 수 있다. 상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 상기MS는 상기 BS가 송신한 데이터가 정상적으로 수신되었음을 인지한 경우, 패턴, 일 예로 ACK 비트 '0'을 나타내는 전송심벌을 상기 BS로 송신한다. 이 때, 상기 ACK 비트 '0'을 나타내는 전송 심벌은 하기 표 3에 나타낸 벡터 인덱스 중에서 '0, 0, 0'을 선택하여 전송한다. 한편, 상기 MS는 상기 BS가 송신한 데이터가 비정상적으로 수신되었음을 인지한 경우, 패턴, 일 예로 ACK 비트 '1'을 나타내는 전송심벌을 상기 BS로 송신한다. 이 때, 상기 ACK 비트 '1'을 나타내는 전송 심벌은 하기 표 3에 나타낸 벡터 인덱스 중에서 '4, 7, 2'를 선택하여 전송한다. 상기 수학식 2와 같은 형태의 변조 심벌을 이용한 피드백 메시지를 수신한 BS의 복조기에서는 상기 3x3 부반송파 묶음 3개 각각에 대해 상기 변조 패턴에 대한 상관값의 절대값 제곱을 계산한다. 그런 다음, 상기 변조 패턴에 상응하여 계산한 절대값 제곱의 합을 각각 계산하고, 이 중 최대값을 갖는 변조 패턴이 상기 MS가 선택하여 전송한 변조 패턴임을 인지한다. 일 예로 상기 BS가 계산한 최대값이 변조 패턴 '0'을 지시한다면, 상기 BS는 상기 MS가 상기 데이터를 정상적으로 수신하였음을 나타내는 ACK 메시지를 전송했음을 인지하게 되는 것이다. 한편, 상기 BS가 계산한 최대값이 변조 패턴 '1'을 지시한다면, 상기 BS는 상기 MS가 상기 데이터를 비정상적으로 수신하였음을 나타내는 NACK 메시지를 전송했음을 인지하게 되는 것이다. 상술한 바와 같이, 상기 ACK/NACK 정보를 포함한 피드백 메시지를 전송하기 위해서 종래에는 직교 변조(Orthogonal Modulation) 방식을 사용하였다. 상기 직교 변조 방식을 이용하여 상기 피드백 메시지를 전송하였기 때문에 따로 생성한 변조 패턴을 사용하고, 전송 심볼도 9-PSK 심볼들을 사용하거나, 또는 복잡한 특정 부호 워드(Code Word)를 생성하여 사용하였다. 즉, 상기 MS가 상기 피드백 메시지, 즉 ACK/NACK 메시지를 송신하기 위해서는 상기와 같은 복잡한 과정들이 요구되어졌다. 따라서, 상기 ACK/NACK 메시지를 수신하는 BS 또한 복잡한 수신 과정이 요구되어진다.
지시문 (instruction)
주어진 원문을 읽고 필요한 정보를 파악하여, 원문에 근거해 질문에 답하라.
질문 (question)
기지국(BS)의 복조기에서 3x3 부반송파 묶음 각각에 대해 변조 패턴에 대한 상관값의 절대값 제곱을 계산한 후, 어떤 과정을 통해 MS가 전송한 변조 패턴을 인지하는가?
추론 과정 (compact_reasoning)
  1. 1과제 해석task_interpretation

    기지국(BS) 복조기가 변조 패턴을 인지하는 구체적인 작동 방식을 묻는 질문이다.

  2. 2정보 추출information_extraction

    복조기가 상관값의 절대값 제곱을 계산한 이후의 동작 단계를 추출한다.

    • 상기 3X3 부반송파 묶음 3개 각각에 대해 상기 변조 패턴에 대한 상관값의 절대값 제곱을 계산한다.
  3. 3근거 선택evidence_selection

    계산된 값들을 어떻게 처리하여 최종 결정을 내리는지 확인한다.

    • 그런 다음, 상기 변조 패턴에 상응하여 계산한 절대값 제곱의 합을 각각 계산하고, 이 중 최대값을 갖는 변조 패턴이 상기 MS가 선택하여 전송한 변조 패턴임을 인지한다.
  4. 4논리 통합logical_integration

    상관값의 절대값 제곱 계산 -> 변조 패턴별 합산 -> 최대값 확인 -> 패턴 인지 순으로 논리적 흐름을 구성한다.

  5. 5결론 도출conclusion_formulation

    변조 패턴에 상응하는 절대값 제곱의 합을 각각 계산하고, 그중 최대값을 갖는 패턴을 MS가 선택한 패턴으로 판단한다는 결론을 도출한다.

    • 상기 변조 패턴에 상응하여 계산한 절대값 제곱의 합을 각각 계산하고, 이 중 최대값을 갖는 변조 패턴이 상기 MS가 선택하여 전송한 변조 패턴임을 인지한다.
  6. 6답변 생성answer_generation

    질문에 대해 단계별 작동 방식을 기술하여 답변을 작성한다.

    • 변조 패턴에 상응하여 계산한 절대값 제곱의 합을 각각 계산하고, 이 중 최대값을 갖는 변조 패턴이 상기 MS가 선택하여 전송한 변조 패턴임을 인지한다.
최종 답변 (final_answer)
BS의 복조기는 각 3x3 부반송파 묶음에 대해 변조 패턴에 대한 상관값의 절대값 제곱을 계산한 후, 해당 변조 패턴에 상응하여 계산된 절대값 제곱의 합을 각각 계산한다. 그 후, 이 합계 중 최대값을 갖는 변조 패턴이 MS가 선택하여 전송한 변조 패턴임을 인지한다.
핵심 해석 (core_interpretation)
기지국(BS)의 복조기는 3x3 부반송파 묶음 각각에 대해 변조 패턴의 상관값 절대값 제곱의 합을 각각 계산한 후, 그 중 최대값을 갖는 변조 패턴을 MS가 선택하여 전송한 변조 패턴으로 인지한다.