송신장치 및 송신방법 document_id A220623068245

IMT-2000(International Mobile Telecommunications-2000)으로 대표되는 제3세대 통신 방식에서는 하향링크에서 5MHz의 주파수대역을 이용하여 2Mbps 이상의 정보 전송 레이트를 실현하고 있다. IMT-2000에서는 싱글 캐리어 방식의 광대역 부호 분할 다중 접속(W-CDMA: Wideband-CDMA) 방식이 채용되고 있다. 또한, 고속 하향 링크 패킷 접속(HSDPA: High Speed Downlink Packet Access)은, 적응 변복조 및 부호화(AMC: Adaptive Modulation and channel Coding) 방식, MAC 레이어(layer)에서의 패킷의 자동 재송 요구(ARQ:Automatic Repeat Request) 방식, 고속 패킷 스케줄링(fast packet scheduling) 등을 채용함으로써, 전송 레이트(transmission rate)의 고속화와 고품질화를 도모하고 있다. AMC에 대해서는 예를 들면 비특허문헌 1에 기재되어 있다. 또, ARQ에 대해서는 예를 들면 비특허문헌 2에 기재되어 있다. 도 1은 AMC 방식을 설명하기 위한 개념도이다. 일반적으로, 기지국으로부터의 송신전력이 일정하다고 하면, 기지국(10)(base station)에 가까운 단말(11)(terminal)은 기지국(10)으로부터 먼 단말(12)보다도 큰 전력으로 신호를 수신할 수 있음이 예상된다. 따라서, 단말(11)에 대한 채널 상태가 좋다는 것이 추정되므로, 변조다치수(變調多値數) 및 부호화율(coding rate)에 큰 값이 채용된다. 이에 대해, 단말(12)은 단말(11)보다도 작은 전력으로 신호를 수신할 수밖에 없다. 따라서, 단말(12)에 대한 채널 상태는 좋지 않다는 것이 예상되므로, 변조다치수 및 부호화율에 작은 값이 채용된다. 도 2는 변조방식(변조다치수)과 채널 부호화율의 조합 예를 나타낸다. 도표 중에서 맨 오른쪽 열은, 변조방식(M)이 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)방식이고 채널 부호화율(R)이 1/3일 때의 비트 레이트를 1로 한 경우의 상대적인 비트 레이트를 나타낸다. 예를 들면, M=QPSK, R=1/2이면, 1.5배의 비트 레이트가 얻어진다. 일반적으로, 비트 레이트가 커지면 수신한 신호의 신뢰도는 낮아지는 경향이 있다. 채널 상태를 나타내는 양과, 변조방식 및 부호화율과의 조합(MCS 번호)은, 도시된 바와 같이 테이블로 미리 정해져 있으며, 채널 상태에 따라 적절한 MCS(Modulation and Coding Scheme) 번호가 적절히 선택된다. 도시된 예에서는 비트 레이트가 커질수록 큰 MCS 번호가 되도록 번호가 붙여져 있다. 채널 상태를 나타내는 양은 일반적으로는 채널 상태 정보(CQI: Channel Quality Indicator)로서 관리된다. 채널 상태 정보 CQI는, 예를 들면 희망신호와 비 희망신호의 전력비로 표현되어도 좋으며, 전형적으로는 수신신호의 SIR(Signal to Interference power Ratio)이나 SINR 등으로 표현되어도 좋다. 도 3은 ARQ(더 정확하게는 하이브리드 ARQ) 방식을 설명하기 위한 개념도이다. 하이브리드 ARQ 방식은, 오류 검출(CRC: Cyclic Redundancy Check) 결과에 따라 패킷의 재송을 요구하는 ARQ방식과, 오류 정정을 수행하는 오류 정정 부호화(또는 채널 부호화라고도 함) 방식과의 조합에 의한 기술이다. 도시된 바와 같이, 송신 데이터 계열에 CRC 비트가 부가되고(S1), 그것은 오류 정정 부호화(S2)된 후에 송신된다. 이 신호가 수신되면 오류 정정 복호화(채널 복호라고도 함)가 수행되고(S3), 오류 검출이 수행된다(S4). 오류가 검출되면 그 패킷의 재송이 송신측에 요구된다(S5). 도 4에 나타낸 바와 같이, 재송을 어떻게 수행하는지에 대해서는 몇 가지 방법이 있다. 도 4(a)에 도시된 방법에서는 송신측으로부터 수신측에 패킷 P1이 송신되고, 수신측에서 오류가 검출되면, 패킷 P1은 파기되며 재송이 요구된다. 재송 요구에 따라 송신측은 패킷 P1과 동일한 내용의 패킷(P2로 나타냄)을 재송한다. 도 4(b)에 도시된 방법에서는 송신측으로부터 수신측에 패킷 P1이 송신되고, 수신측에서 오류가 검출되어도, 패킷 P1은 파기되지 않고 유지된다. 재송 요구에 따라 송신측은 패킷 P1과 동일한 내용의 패킷(P2로 나타냄)을 재송한다. 수신측은 이전에 수신한 패킷과 이번에 수신한 패킷을 합성하여 패킷 P3를 생성한다. 패킷 P3는 패킷 P1의 내용이 2배의 전력으로 송신된 것에 상당하므로 복조 정밀도(demodulation accuracy)가 향상한다. 도 4(c)에 도시된 방법에서도 송신측으로부터 수신측에 패킷 P1이 송신되고, 수신측에서 오류가 검출되어도, 패킷 P1은 파기되지 않고 유지된다. 재송 요구에 따라 송신측은 패킷 P1에 어떤 연산을 실시함으로써 도출되는 리던던시 데이터(redundancy data)를 패킷 P2로서 송신한다. 예를 들어, 패킷 P1을 부호화함으로써 P1, P1', P1'', ...과 같은 복수의 계열이 도출된다고 하자. 어떠한 계열이 도출될지는, '펑크추어 패턴(puncture pattern)'으로서 사전에 정해져 있으며, 사용되는 부호화의 알고리즘에 따라 다르다. 도시된 예에서 송신측은 재송 요구를 수신하면 P1'을 패킷 P2로서 송신한다. 수신측은 이전에 수신한 패킷과 이번에 수신한 패킷을 합성하여 패킷 P3를 생성한다. 패킷 P3에서는 리던던시(redundancy)가 증가하였으므로 복조 정밀도는 보다 확실한 것이 된다. 예를 들어, 패킷 P1의 부호화율이 1/2이었다면, 패킷 P3의 부호화율은 1/4이 되므로, 보다 신뢰도(reliability)가 높아진다. 단, 부호화 알고리즘이 무엇이며, 어떠한 리던던시 데이터가 송신되는지(펑크추어 패턴) 등의 정보를 수신측이 미리 알고 있을 것이 요구된다. 고속 패킷 스케줄링 방식은, 하향링크에서의 주파수 이용효율을 높이고자 하는 기술이다. 이동통신 환경에서는 이동국(유저) 및 기지국 간의 채널 상태가 시간과 함께 변화한다. 이 경우, 채널 상태가 나쁜 유저에게 많은 데이터를 송신하려고 해도 스루풋(throughput)을 향상시키는 것이 곤란한 반면, 채널 상태가 좋은 유저에 대해서는 스루풋을 높일 수 있다. 이러한 관점에서, 채널 상태의 좋고 나쁨을 유저마다 판별하고, 채널 상태가 좋은 유저에게 우선적으로 공유 데이터 패킷(shared data packet)을 할당함으로써, 주파수의 이용효율을 높일 수 있다. 도 5는 고속 패킷 스케줄링 방식을 설명하기 위한 개념도를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 각 타임 슬롯(time slot)에서 채널 상태(channel condition)가 좋은 유저(SINR이 큰 값에 관련된 유저)에게 공유 데이터 패킷이 할당된다. 또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 공유 데이터 패킷의 할당에 있어서, 복수의 부호를 이용하고, 1개의 타임슬롯(프레임) 내에서 수신처가 다른 유저인 데이터가 다중화되어도 좋다. 도시된 예에서는, 부호 #1~#8이 이용되고, 5개의 프레임 중 제3 프레임에서, 유저 #1과 유저 #2에 대한 2종류의 데이터가 다중화되어 있다. 비특허문헌 1: T.Ue,S.Aampei,N.Morinaga and K.Hamaguchi,"Symbol Rate and Modulation Level-Controlled Adaptive Modulation/TDMA/TDD System for High-Bit-Rate Wireless Data Transmission",IEEE Trans.VT,pp.1134-1147,vol.47,No.4, Nov.1998 비특허문헌 2: S.Lin,Costello,Jr.and M.Miller,"Automatic-Repeat-Request Error Control Schemes",IEEE Communication Magazine,vol.12,No.12,pp.5-17,Dec.1984