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特表2023-525703OFDMベースの圧縮データ拡散送信方法及び装置
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-06-19
(54)【発明の名称】OFDMベースの圧縮データ拡散送信方法及び装置
(51)【国際特許分類】
   H04L 27/26 20060101AFI20230612BHJP
   H04B 1/7113 20110101ALI20230612BHJP
【FI】
H04L27/26 113
H04B1/7113
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022566710
(86)(22)【出願日】2021-05-13
(85)【翻訳文提出日】2022-11-01
(86)【国際出願番号】 KR2021006023
(87)【国際公開番号】W WO2021230685
(87)【国際公開日】2021-11-18
(31)【優先権主張番号】10-2020-0058585
(32)【優先日】2020-05-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(31)【優先権主張番号】10-2021-0041130
(32)【優先日】2021-03-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】503447036
【氏名又は名称】サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 達彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(74)【代理人】
【識別番号】100154922
【弁理士】
【氏名又は名称】崔 允辰
(72)【発明者】
【氏名】ヒョンジュ・ジ
(72)【発明者】
【氏名】フンドン・ノ
(72)【発明者】
【氏名】ユンソン・キム
(57)【要約】
本開示は、4Gシステム以後のより高いデータ伝送率を支援するための5G通信システムをIoT技術と融合する通信技法及びそのシステムに関する。本開示は、5G通信技術及びIoT関連技術に基づいて知能型サービス(例えば、スマートホーム、スマートビル、スマートシティ、スマートカー或いはコネクテッドカー、ヘルスケア、デジタル教育、小売業、保安及び安全関連サービスなど)に適用可能である。本開示の通信システムの送信機の方法は、受信機に信号送信のための設定情報を送信し、信号送信のためのリソースを確認し、前記受信機に前記リソースを指示するスケジューリング情報を送信し、前記設定情報に相応するように送信信号を圧縮信号に変換し、前記圧縮信号を多次元に拡散させ、前記スケジューリング情報に相応する前記リソースに前記拡散された圧縮信号の一部をマップし、前記拡散された圧縮信号を変換してOFDM(orthogonal frequency-division multiplexing)信号を生成し、前記受信機に前記生成されたOFDM信号を送信することを特徴とする。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
通信システムの送信機の方法であって、
受信機に信号送信のための設定情報を送信するステップと、
信号送信のためのリソースを確認し、前記受信機に前記リソースを指示するスケジューリング情報を送信するステップと、
前記設定情報に相応するように送信信号を圧縮信号に変換するステップと、
前記圧縮信号を多次元に拡散させるステップと、
前記スケジューリング情報に相応する前記リソースに前記拡散された圧縮信号の一部をマップするステップと、
前記拡散された圧縮信号を変換してOFDM(orthogonal frequency-division multiplexing)信号を生成し、前記受信機に前記生成されたOFDM信号を送信するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項2】
前記設定情報は、遅延-ドップラードメイン設定又は希少マッピング規則に関連した情報のうち少なくとも一つを含み、又は
前記スケジューリング情報は、前記送信信号を送信する周波数帯域に関する情報を含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記設定情報に相応するように送信信号を圧縮信号に変換するステップは、前記送信信号に含まれる送信情報をそれぞれ該当する希少ベクトル(sparse vector)にマップするステップをさらに含み、又は
前記圧縮信号を多次元に拡散させるステップは、
前記希少ベクトルを遅延-ドップラードメインにマップするステップと、
前記マップされた希少ベクトルを時間-周波数帯域に拡散させるステップとをさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項4】
前記希少ベクトルを遅延-ドップラードメインにマップするステップは、
遅延-ドップラードメインを構成するリソースブロックに希少ベクトルの各ビットをマップするステップをさらに含むことを特徴とする、請求項3に記載の方法。
【請求項5】
通信システムの受信機の方法であって、
送信機から信号受信のための設定情報を受信するステップと、
前記送信機から前記信号受信のためのスケジューリング情報を受信するステップと、
前記設定情報とスケジューリング情報に基づいて受信信号を復元するステップと、
前記復元された受信信号の圧縮を解除して送信情報を取得するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項6】
前記設定情報は、遅延-ドップラードメイン設定又は希少マッピング規則に関連した情報のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする、請求項5に記載の方法。
【請求項7】
前記受信信号を復元するステップは、
前記受信信号を遅延-ドップラードメイン信号に変換するステップと、
前記遅延-ドップラードメイン信号の各リソースブロック当たりの存在有無を確認して前記受信信号を復元するステップとを含むことを特徴とする、請求項5に記載の方法。
【請求項8】
前記送信情報を取得するステップは、前記復元された受信信号に希少デマッピング(sparse demapping)を適用して行われることを特徴とする、請求項5に記載の方法。
【請求項9】
通信システムの送信機であって、
送受信部と、
受信機に信号送信のための設定情報を送信し、信号送信のためのリソースを確認し、前記受信機に前記リソースを指示するスケジューリング情報を送信し、前記設定情報に相応するように送信信号を圧縮信号に変換し、前記圧縮信号を多次元に拡散させ、前記スケジューリング情報に相応する前記リソースに前記拡散された圧縮信号の一部をマップし、前記拡散された圧縮信号を変換してOFDM(orthogonal frequency-division multiplexing)信号を生成し、前記受信機に前記生成されたOFDM信号を送信するように制御する制御部とを含むことを特徴とする送信機。
【請求項10】
前記設定情報は、遅延-ドップラードメイン設定又は希少マッピング規則に関連した情報のうち少なくとも一つを含み、又は
前記スケジューリング情報は、前記送信信号を送信する周波数帯域に関する情報を含むことを特徴とする、請求項9に記載の送信機。
【請求項11】
前記制御部は、前記送信信号に含まれる送信情報をそれぞれ該当する希少ベクトル(sparse vector)にマップするようにさらに制御し、又は前記希少ベクトルを遅延-ドップラードメインにマップし、前記マップされた希少ベクトルを時間-周波数帯域に拡散させるようにさらに制御することを特徴とする、請求項9に記載の送信機。
【請求項12】
前記制御部は、遅延-ドップラードメインを構成するリソースブロックに希少ベクトルの各ビットをマップするようにさらに制御することを特徴とする、請求項9に記載の送信機。
【請求項13】
通信システムの受信機であって、
送受信部と、
送信機から信号受信のための設定情報を受信し、前記送信機から前記信号受信のためのスケジューリング情報を受信し、前記設定情報とスケジューリング情報に基づいて受信信号を復元し、前記復元された受信信号の圧縮を解除して送信情報を取得するように制御する制御部とを含むことを特徴とする受信機。
【請求項14】
前記設定情報は、遅延-ドップラードメイン設定又は希少マッピング規則に関連した情報のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする、請求項13に記載の受信機。
【請求項15】
前記制御部は、前記受信信号を遅延-ドップラードメイン信号に変換し、前記遅延-ドップラードメイン信号の各リソースブロック当たりの存在有無を確認して前記受信信号を復元するようにさらに制御し、又は前記送信情報を取得するために、前記復元された受信信号に希少デマッピング(sparse demapping)を適用することを特徴とする、請求項13に記載の受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、無線通信システムにおいて信号を処理する技術に関し、より具体的には、OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)ベースシステムにおいてデータ伝送して信号を送信する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【0002】
4G通信システムの商用化の以来、増加の一途にある無線データトラフィック需要を満たすために、改善された5G通信システム又はpre-5G通信システムを開発するための努力がなされている。このような理由で、5G通信システム又はpre-5G通信システムは4Gネットワーク以後(Beyond 4G Network)通信システム又はLTE(long term evolution)システム以後(Post LTE)システムと呼ばれている。高いデータ伝送率を達成するために、5G通信システムは、超高周波(mmWave)帯域(例えば、60ギガ(80GHz)帯域のような)での具現が考慮されている。超高周波帯域での電波の経路損失緩和及び電波の伝達距離増加のために、5G通信システムでは、ビームフォーミング(beamforming)、巨大配列多重入出力(massive MIMO)、全次元多重入出力(Full Dimensional MIMO:FD-MIMO)、アレイアンテナ(array antenna)、アナログビーム形成(analog beam-forming)、及び大規模アンテナ(large scale antenna)技術が論議されている。また、システムのネットワーク改善のために、5G通信システムでは、進化した小型セル、改善された小型セル(advanced small cell)、クラウド無線アクセスネットワーク(cloud radio access network:cloud RAN)、超高密度ネットワーク(ultra-dense network)、機器間通信(Device to Device communication:D2D)、無線バックホール(wireless backhaul)、移動ネットワーク(moving network)、協力通信(cooperative communication)、CoMP(Coordinated Multi-Points)、及び受信干渉除去(interference cancellation)などの技術開発がなされている。その他にも、5Gシステムでは、進歩したコーディング変調(Advanced Coding Modulation:ACM)方式であるFQAM(Hybrid FSK and QAM Modulation)及びSWSC(Sliding Window Superposition Coding)と、進歩した接続技術であるFBMC(Filter Bank Multi Carrier)、NOMA(non-orthogonal multiple access)、及びSCMA(sparse code multiple access)などが開発されている。
【0003】
一方、インターネットは、人間が情報を生成して消費する人間中心の連結網から、物などの分散された構成要素の間で情報をやり取りして処理するIoT(Internet of Things、物のインターネット)網へと進化しつつある。クラウドサーバーなどとの連結を用いたビッグデータ(Big data)処理技術などがIoT技術に結合したIoE(Internet of Everything)技術も台頭している。IoTを具現するためには、センシング技術、有無線通信及びネットワークインフラ、サービスインターフェース技術、及び保安技術のような技術要素が要求され、最近では物間の連結のためのセンサーネットワーク(sensor network)、物の通信(Machine to Machine,M2M)、MTC(Machine Type Communication)などの技術が研究されている。IoT環境では、連結された物間で生成されたデータを収集、分析して人間の生活に新しい価値を創出する知能型IT(Internet Technology)サービスを提供することが可能である。IoTは、既存のIT(information technology)技術と様々な産業との融合及び複合によってスマートホーム、スマートビル、スマートシティ、スマートカー又はコネクテッドカー、スマートグリッド、ヘルスケア、スマート家電、先端医療サービスなどの分野に応用可能である。
【0004】
そこで、5G通信システム(5世代通信システム又はNR(New Radio))をIoT網に適用するための様々な試みらがなされている。例えば、センサーネットワーク(sensor network)、物の通信(Machine to Machine,M2M)、MTC(Machine Type Communication)などの技術が、5G通信技術であるビームフォーミング、MIMO及びアレイアンテナなどの技法によって具現されている。前述したビッグデータ処理技術としてクラウド無線アクセスネットワーク(cloud RAN)が適用されることも、3eG技術及びIoT技術の融合の一例であるといえよう。
【0005】
また、将来の通信システムでは、より高いデータ伝送率を具現するために、超高周波帯域で信号を送信する方法が研究されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の開示は、超高周波又はテラヘルツ波の帯域のように送信機と受信機の内部雑音が大きいシステムにおいて雑音に強靭なデータ送信方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記のような問題点を解決するための本発明は、無線通信システムの送信機の方法であって、受信機に信号送信のための設定情報を送信する段階と、前記設定情報に相応するように送信信号を圧縮信号に変換する段階と、圧縮信号を多次元に拡散する段階と、スケジューリング情報によって時間及び周波数で拡散された信号の一部をマップする段階と、他の信号と多重化してOFDM信号を生成し、該生成されたOFDM信号を送信する段階を含むことをその特徴とする。
【0008】
また、前記方法は、前記受信機からチャネル情報フィードバックによってドップラー拡散又はチャネル拡散の程度又はそれに相応するプロファイル情報を伝達するか或いは送信機が認知するようにする段階をさらに含むことをその特徴とする。
【0009】
また、無線通信システムの受信機の方法であって、送信機から信号受信のための設定情報を受信する段階と、送信機から信号受信のためのスケジューリング情報を受信する段階と、前記設定情報とスケジューリング情報に基づいて受信信号を復元する段階と、復元された信号から圧縮を解除して送信情報を取得する段階を含むことをその特徴とする。
【0010】
また、無線通信システムの送信機であって、送受信部と、及び、受信機に信号送信のための設定情報を送信し、前記設定情報に基づいて送信信号を生成し、前記受信機に信号割り当てリソースを指示するリソース割り当て情報を含む制御情報を送信し、送信しようとする変調シンボルに多次元拡散を適用した送信信号を生成し、前記受信機に前記生成された送信信号を前記信号割り当てリソースで送信するように制御する、前記送受信部と連結された制御部を含むことを特徴とする。
【0011】
また、無線通信システムの受信機であって、送受信部と、及び、送信機から信号送信のための設定情報を受信し、前記設定情報に基づいて送信信号生成のための信号処理のためのサンプルを記憶し、前記送信機から信号割り当てリソースを指示するリソース割り当て情報を含む制御情報を受信し、前記送信機から前記信号割り当てリソースで受信信号を受信し、前記受信信号において圧縮されたデータ情報を復元する、前記送受信部と連結された制御部を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本開示の一実施例によれば、送信データを圧縮し、これを多次元に拡散して送信することによって、内部雑音が多いシステムにおいて信号復元能力に優れ、特に、拡散された信号の一部のみを送信しても効果的な信号復元が可能であるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0013】
図1】5Gシステムのデータ又は制御チャネルが送信される無線リソース領域である時間-周波数領域の基本構造を示す図である。
図2】5Gシステムのフレーム、サブフレーム及びスロットの構造を示す図である。
図3】本発明で提案するd-D領域のリソースグリッドの一例を示す図である。
図4】本発明で提案するt-fドメインへの拡散の一例を示す図である。
図5】本発明で提案するt-fドメインリソースの割り当ての一例を示す図である。
図6】本発明で提案する送信機の送信動作を示す図である。
図7】本発明で提案する受信機の受信動作を示す図である。
図8】提案する発明の一例による性能を示す図である。
図9】提案する発明の一例による性能を示す他の図である。
図10】提案する発明の一例による性能を示す他の図である。
図11】提案する発明の一例による性能を示す他の図である。
図12】提案する発明の一例による性能を示す他の図である。
図13】本開示の一実施例に係る送信機の構造を示すブロック図である。
図14】本開示の一実施例に係る受信機の構造を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本開示の実施例を、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【0015】
実施例の説明において、本開示の属する技術の分野に十分に知られており、本開示と直接に関連していない技術内容については、説明を省略する。これは、不要な説明を省略することによって本開示の要旨をぼやかすことなくより明確に伝達するためである。
【0016】
同様の理由で、添付の図面において一部の構成要素は誇張、省略又は概略して示されている。また、各構成要素の大きさは実際の大きさを全的に反映するものではない。各図において、同一又は対応する構成要素には同一の参照番号を付与した。
【0017】
本開示の利点及び特徴、並びにそれらを達成する方法は、添付の図面と共に詳細に後述されている実施例を参照すれば明確になるであろう。ただし、本開示は、以下に説明される実施例に限定されるものではなく、他の様々な形態として具現されてもよく、単に本開示の実施例は、本開示を完全にさせ、本開示の属する技術の分野における通常の知識を有する者に発明の範ちゅうを完全に知らせるために提供されるものであり、本開示は請求項の範ちゅうによって定義されるだけである。明細書全体を通じて同一の参照符号は同一の構成要素を示す。
【0018】
このとき、処理流れ図の各ブロックと流れ図の組合せは、コンピュータプログラムインストラクションによって実行可能であることが理解できよう。これらのコンピュータプログラムインストラクションは、汎用コンピュータ、特殊用コンピュータ又はその他プログラム可能なデータプロセシング装備のプロセッサに搭載され得るので、コンピュータ又はその他プログラム可能なデータプロセシング装備のプロセッサによって行われるそれらのインストラクションが、流れ図のブロックにおいて説明された機能を果たす手段を生成する。これらのコンピュータプログラムインストラクションは、特定方式で機能を具現するためにコンピュータ又はその他プログラム可能なデータプロセシング装備を指向できるコンピュータ利用可能又はコンピュータ可読メモリに記憶されることも可能なので、そのコンピュータ利用可能又はコンピュータ可読メモリに記憶されたインストラクションは、流れ図のブロックで説明された機能を果たすインストラクション手段を組み込む製造品目を生産することも可能である。コンピュータプログラムインストラクションはコンピュータ又はその他プログラム可能なデータプロセシング装備上に搭載されることも可能なので、コンピュータ又はその他プログラム可能なデータプロセシング装備上で一連の動作段階が行われてコンピュータで実行されるプロセスを生成してコンピュータ又はその他プログラム可能なデータプロセシング装備を実行させるインストラクションは、流れ図のブロックで説明された機能を実行するための段階を提供することも可能である。
【0019】
また、各ブロックは、特定の論理的機能を実行するための一つ以上の実行可能なインストラクションを含むモジュール、セグメント又はコードの一部を表すことができる。また、いくつかの代替実行例では、ブロックで言及された機能が順序を外れて発生することも可能であることに注目しなければならない。例えば、連続して示されている2つのブロックは、事実では実質的に同時に行われることも可能であり、又はそれらのブロックがしばしば該当する機能によって逆順で行われることも可能である。
【0020】
このとき、本実施例で使われる「~部」という用語は、ソフトウェア又はFPGA(Field Programmable Gate Array)又はASIC(Application Specific Integrated Circuit)のようなハードウェア構成要素を意味し、「~部」はいずれかの役割を担う。ただし、「~部」はソフトウェア又はハードウェアに限定される意味ではない。「~部」は、アドレシング可能な記憶媒体に存在するように構成されてもよく、1つ又はそれ以上のプロセッサを再生させるように構成されてもよい。したがって、一部の実施例によれば、「~部」はソフトウェア構成要素、客体指向ソフトウェア構成要素、クラス構成要素及びタスク構成要素のような構成要素と、プロセス、関数、属性、プロシージャ、サブルーチン、プログラムコードのセグメント、ドライバー、ファームウェア、マイクロコード、回路、データ、データベース、データ構造、テーブル、アレイ、及び変数を含む。構成要素と「~部」から提供される機能は、より小さい数の構成要素及び「~部」として結合するか、追加の構成要素と「~部」にさらに分離されてよい。のみならず、構成要素及び「~部」は、デバイス又は保安マルチメディアカード内の1つ又はそれ以上のCPUを再生させるように具現されてもよい。また、一部の実施例によれば、「~部」は一つ以上のプロセッサを含むこともできる。
【0021】
以下、添付の図面を参照して、本技術的思想の動作原理を詳細に説明する。下記の本技術的思想の説明において、関連する公知機能又は構成に関する具体的な説明が、本発明の要旨を却って曖昧にし得ると判断される場合には、その詳細な説明を省略するものとする。そして、後述される用語は、本発明での機能を考慮して定義された用語であり、それらはユーザ、運用者の意図又は慣例などによって変わってもよい。したがって、その定義は本明細書全般にわたる内容に基づいて下されるべきであろう。
【0022】
以下、基地局は端末のリソース割り当てを行う主体であり、gNode B、eNode B、Node B、BS(Base Station)、無線接続ユニット、基地局制御器、又はネットワーク上のノードのうち少なくとも一つであってよい。端末は、UE(User Equipment)、MS(Mobile Station)、セルラーフォン、スマートフォン、コンピュータ、又は通信機能を有し得るマルチメディアシステムを含むことができる。勿論、それらの例示に限定されるものではない。以下、本開示は、無線通信システムにおいて端末が基地局から放送情報を受信するための技術について説明する。本開示は、4G(4th generation)システム以後のより高いデータ伝送率を支援するための5G(5th generation)通信システムをIoT(Internet of Things、物のインターネット)技術と融合する通信技法及びそのシステムに関する。本開示は、5G通信技術及びIoT関連技術に基づいて知能型サービス(例えば、スマートホーム、スマートビル、スマートシティ、スマートカー又はコネクテッドカー、ヘルスケア、デジタル教育、小売業、保安及び安全関連サービスなど)に適用されてよい。
【0023】
以下、説明において使われる放送情報を指す用語、制御情報を指す用語、通信カバレッジ(coverage)に関連する用語、状態変化を指す用語(例えば、イベント(event))、網客体(network entity)を指す用語、メッセージを指す用語、装置の構成要素を指す用語などは、説明の便宜のために例示されたものである。したがって、本開示が後述の用語に限定されるものではなく、同等な技術的意味を有する他の用語が使われてもよい。
【0024】
以下、説明の便宜のために、3GPP((登録商標)3rd generation partnership project)LTE又はNR規格で定義している用語及び名称が一部使われてもよい。ただし、本発明が上記の用語及び名称によって限定されるものではなく、他の規格にしたがうシステムにも同一に適用されてよい。
【0025】
無線通信システムは、初期の音声中心のサービスを提供することから脱皮し、例えば、3GPP(登録商標)のHSPA(High Speed Packet Access)、LTE(又は、E-UTRA(Evolved Universal Terrestrial Radio Access))、LTE-Advanced(LTE-A)、LTE-Pro、3GPP(登録商標)2のHRPD(High Rate Packet Data)、UMB(Ultra Mobile Broadband)、及びIEEEの1102.16eなどの通信標準のように、高速、高品質のパケットデータサービスを提供する広帯域無線通信システムへと発展している。
【0026】
広帯域無線通信システムの代表例であるLTEシステムにおいて、下りリンク(downlink,DL)ではOFDM(orthogonal frequency division multiplexing)方式を採用しており、上りリンク(uplink,UL)ではSC-FDMA(single carrier frequency division multiple access)方式を採用している。上りリンクは、端末が基地局にデータ又は制御信号を送信する無線リンクを意味し、下りリンクは、基地局が端末にデータ又は制御信号を送信する無線リンクを意味する。前記のような多重接続方式は、各ユーザ別にデータ又は制御情報を送信する時間-周波数リソースが互いに重ならないように、すなわち直交性(orthogonality)が成立するように、割り当て及び運用されることにより、各ユーザのデータ又は制御情報を区分している。
【0027】
LTE以後の将来通信システム、すなわち、5G通信システムは、ユーザ及びサービスプロバイダーなどの様々な要求事項を自由に反映できるものでなければならず、様々な要求事項を満たすサービスが支援される必要がある。5G通信システムのために考慮されるサービスとしては、増加したモバイル広帯域通信(Enhanced Mobile BroadBand,eMBB)、大規模機械型通信(massive Machine Type Communication,mMTC)、超信頼低遅延通信(Ultra Reliability Low Latency Communciation,URLLC)などがある。
【0028】
一部の実施例によれば、eMBBは、既存のLTE、LTE-A又はLTE-Proが支援するデータ伝送速度よりも一層向上したデータ伝送速度を提供することを目標とする。例えば、5G通信システムにおいてeMBBは、一つの基地局観点で、下りリンクでは20Gbps最大伝送速度(peak data rate)、上りリンクでは10Gbpsの最大伝送速度を提供できる必要がある。同時に、増加した端末の実際体感伝送速度(User perceived data rate)を提供しなければならない。このような要求事項を満たすために、より向上した多重入力多重出力(Multi Input Multi Output:MIMO)伝送技術を含めて送受信技術の向上を要求する。また、現在のLTEが用いる2GHz帯域の代わりに、3~6GHz又は6GHz以上の周波数帯域で20MHzよりも広い周波数帯域幅を用いることにより、5G通信システムで要求するデータ伝送速度を満たすことができる。
【0029】
同時に、5G通信システムにおいて物のインターネット(Internet of Thing:IoT)のような応用サービスを支援するためにmMTCが考慮されている。mMTCは、効率的に物のインターネットを提供するために、セル内で大規模端末の接続支援、端末のカバレッジ向上、向上したバッテリー時間、端末の費用減少などが要求されることがある。物のインターネットは、様々なセンサー及び様々な機器に取り付けられて通信機能を提供するので、セル内で多数の端末(例えば、1,000,000端末/km)を支援できる必要がある。また、mMTCを支援する端末は、サービスの特性の上、建物の地下のようにセルがカバーできない陰影地域に位置する可能性が高いので、5G通信システムで提供する他のサービスに比べてより広いカバレッジを要求することがある。mMTCを支援する端末は低値の端末で構成される必要があり、端末のバッテリーを交換し難いため、非常に長いバッテリー寿命(battery life time)が要求されることがある。
【0030】
最後に、URLLCでは、特定の目的(mission-critical)で用いられるセルラーベース無線通信サービスとして、ロボット(Robot)又は機械装置(Machinery)に対する遠隔制御(remote control)、産業自動化(industrial automation)、無人飛行装置(Unmaned Aerial Vehicle)、遠隔健康制御(Remote health care)、緊急状況アラート(emergency alert)などに用いられるサービスとして、超低遅延及び超信頼度を提供する通信を提供しなければならない。例えば、URLLCを支援するサービスは、0.5ミリ秒よりも小さい無線接続遅延時間(Air interface latency)を満たさなければならず、同時に10-5以下のパケット誤り率(Packet Error Rate)の要求事項を有する。したがって、URLLCを支援するサービスのために5Gシステムは他のサービスよりも小さい送信時間区間(Transmit Time Interval:TTI)を提供しなければならず、同時に周波数帯域で広いリソースを割り当てるべき設計事項が要求される。ただし、前述したmMTC、URLLC、eMBBは、互いに異なるサービス類型の一例にすぎず、これらの例に、本開示の適用対象となるサービス類型が限定されるものではない。
【0031】
上に前述した5G通信システムにおいて考慮されるサービスは、一つのフレームワーク(Framework)ベースで互いに融合して提供される必要がある。すなわち、効率的なリソース管理及び制御のために、各サービスが独立に運営されるよりは、一つのシステムに統合して制御され送信されることが好ましい。
【0032】
以下、5Gシステムのフレーム構造について、図面を参照してより具体的に説明する。
【0033】
図1は、5Gシステムのデータ又は制御チャネルが送信される無線リソース領域である時間-周波数領域の基本構造を示す図である。
【0034】
図1を参照すると、図1で、横軸は時間領域を、縦軸は周波数領域を表す。時間及び周波数領域においてリソースの基本単位はリソース要素(resource element,RE)(100)であり、時間軸で1 OFDMシンボル(110)及び周波数軸で1副搬送波(subcarrier)(120)と定義されてよい。周波数領域において
【数1】
(例えば、12)個の連続したREは、1つのリソースブロック(resource block,RB)(130)を構成できる。
【0035】
図2は、5Gシステムのフレーム、サブフレーム及びスロットの構造を示す図である。
【0036】
図2を参照すると、図2には、フレーム(frame)(200)、サブフレーム(210)、スロット(slot)(220)の構造の一例が示されている。1フレーム(200)は10msと定義されてよい。1サブフレーム(210)は1msと定義されてよく、1フレーム(200)は総10個のサブフレーム(210)で構成されてよい。1スロット(220,230)は、14個のOFDMシンボルと定義されてよい(すなわち1スロット当たりのシンボル数
【数2】
1サブフレーム(210)は、1個又は複数個のスロット(220,230)で構成されてよく、1サブフレーム(210)当たりのスロット(220,230)の個数は、副搬送波間隔に対する設定値μ(240,250)によって異なってよい。
【0037】
図2の一例では、副搬送波間隔設定値としてμ=0(240)である場合とμ=1(250)である場合が示されている。μ=0(240)の場合に、1サブフレーム210は1個のスロット2220で構成されてよく、μ=1(250)の場合に、1サブフレーム(210)は2個のスロット(230)で構成されてよい。すなわち、副搬送波間隔に対する設定値μによって1サブフレーム当たりのスロット数
【数3】
が変わってよく、これによって1フレーム当たりのスロット数
【数4】
が変わってよい。各副搬送波間隔設定μによる
【数5】
は、下記の表1のように定義されてよい。
【0038】
【表1】
【0039】
NRにおいて、1個のコンポーネントキャリア(component carrier,CC)又はサービングセル(serving cell)は、最大で250個以上のRBで構成されてよい。したがって、端末がLTEシステムにおけるように常に全サービングセル帯域幅(serving cell bandwidth)で信号を受信する場合には端末のパワー消耗が深刻になってしまい、これを解決するために、基地局は端末に一つ以上の帯域幅部分(bandwidth part,BWP)を設定し、端末がセル(cell)内信号受信領域を変更できるように支援できる。NRにおいて、基地局は、CORESET #0(又は、common search space,CSS)の帯域幅である初期帯域幅(initial BWP)をMIB(master information block)によって端末に設定できる。その後、基地局は、RRC(radio resource control)シグナリングによって端末の第1帯域幅(first BWP)を設定し、今後、下りリンク制御情報(downlink control information,DCI)によって指示可能な少なくとも一つのBWP設定情報を通知できる。その後、基地局は、DCIを用いてBWP IDを公知することにより、端末がいかなる帯域を使用するかを指示することができる。仮に端末が特定時間が経過するまでも現在割り当てられたBWPでDCIを受信できないと、端末は、基本帯域幅(default BWP)に回帰してDCI受信を試みることができる。
【0040】
次に、5Gシステムにおける下りリンク制御情報(DCI)について具体的に説明する。
【0041】
5Gシステムにおいて、上りリンクデータ(又は、物理上りリンクデータチャネル(physical uplink shared channel,PUSCH))又は下りリンクデータ(又は、物理下りリンクデータチャネル(physical downlink shared channel,PDSCH))に対するスケジューリング情報は、DCIによって基地局から端末に伝達される。端末はPUSCH又はPDSCHに対して、代替策(fallback)用DCIフォーマットと非代替策(non-fallback)用DCIフォーマットをモニタリング(monitoring)できる。代替策DCIフォーマットは、基地局と端末間であらかじめ定義された固定されたフィールドで構成されてよく、非代替策用DCIフォーマットは設定可能なフィールドを含むことができる。
【0042】
前記DCIは、チャネルコーディング及び変調過程を経て物理下りリンク制御チャネルであるPDCCH(physical downlink control channel)で送信されてよい。DCIメッセージペイロード(payload)にはCRC(cyclic redundancy check)が付着し、CRCは、端末の身元に該当するRNTI(radio network temporary identifier)でスクランブリング(scrambling)される。DCIメッセージの目的、例えば、端末特定(UE-specific)のデータ伝送、電力制御命令又はランダムアクセス応答などによって互いに異なるRNTIが用いられる。すなわち、RNTIは明示的に送信されず、CRC計算過程に含まれて送信される。PDCCH上で送信されるDCIメッセージを受信すると、端末は、割り当てられたRNTIを用いてCRCを確認し、CRC確認結果が正しいと、端末は当該メッセージが前記端末に送信されたものであることが分かる。
【0043】
DCIフォーマット1_0は、PDSCHをスケジュールする代替策DCIとして用いられてよく、このとき、CRCはC-RNTIでスクランブルされてよい。C-RNTIでCRCがスクランブルされたDCIフォーマット1_0は、例えば、下表2の情報を含むことができる。
【0044】
【表2】
【0045】
DCIフォーマット1_1は、PDSCHをスケジュールする非代替策DCIとして用いられてよく、このとき、CRCはC-RNTIでスクランブルされてよい。C-RNTIでCRCがスクランブルされたDCIフォーマット1_1は、例えば、下表3の情報を含むことができる。
【0046】
【表3】
【0047】
5Gシステムおいて、OFDM信号の送信過程を見れば、エンコードされたシンボル(encoded symbol,又は、エンコードされたビット)は、変調(modulation)によって変調シンボル(modulated symbol)に変換され、変調されたシンボルM個が集まって直列信号-並列信号変換器(serial-to-parallel,S/P)で並列信号に転換される。転換されたM個のシンボルは、所望の副搬送波の位置にマップされ、その後、IFFT(inverse fast Fourier transform)が適用されてOFDM信号に変換される。変換された時間サンプル(time sample)は、並列-直列変換(parallel-to-serial,P/S)によって直列時間サンプルに変換され、循環前置(cyclic prefix)が連接した後にデジタル-アナログ変換器(digital-to-analog converter,DAC)及びRF(radio frequency)を経て信号が発生する。このようなOFDM信号は、低い周波数帯域から高い周波数帯域に至って送信可能である。しかし、高い周波数帯域が用いられる場合に、高いサンプリング速度、広い帯域幅、低いハードウェア効率性によって非常に高い電力消費を必要とするため、受信機は常に活性した状態(active state)を維持することができず、データを受信する時に少しの間だけ起床することができる。受信機が性能低下を最小化しながら非常に短い時間間隔内に起床して、データを受信し処理するには、受信機信号処理を始める前に十分の付加情報が存在しなければならない。既存のセルラー通信システムにおいてリソースの一部(一般に、20%以上)は、時間、周波数又は/及びドップラー同期化及び復調に必要なチャネル情報の取得を支援するためにパイロット信号(pilot signal)の送受信に用いられる。
【0048】
このような高い周波数帯域で短い時間の間に信号を処理する時に発生するボトルネックの現象は次の通りである。まず、RF装置で発生する内部ノイズによって位相の変化が発生する位相ノイズ(phase noise)が発生するが、これは受信機の深刻な性能低下を招く。すなわち、信号送受信に用いられる周波数帯域が格段に高い時に、同一量のパイロット信号のためのリソースを用いて同一レベルの受信正確度を達成することは格段に難しい。このために必要なオーバーヘッドを最小化しながら、上記のようなノイズによって損傷した信号から所望のデータチャネル情報を得る方法が必要である。
【0049】
下記において、“d”はチャネルの遅延(delay)ドメインを、“D”はチャネルのドップラー(Doppler)ドメインを、“t”はチャネルの時間ドメインを、“f”はチャネルの周波数ドメインを意味する。“d-D”は、遅延とドップラーの2次元ドメインを意味し、“t-f”は、時間と周波数の2次元ドメインを意味する。
【0050】
本発明で提案する方法によれば、送信機は、d-Dリソースグリッド(すなわち、N×Nの2次元グリッド)においてシンボルマッピングを適用し、実際に、データパケットはOFDMベース多重キャリア信号のようにt-fリソースグリッド(すなわち、N×Nの2次元グリッド)を用いて送信する。このために、送信機と受信機は送受信機間のチャネルの2次統計(2nd order statistics)、すなわち、ドップラー拡散(Doppler spread)L(シンボル単位)及び遅延拡散(delay spread)L(サンプル単位)に関する情報を取得するために、受信機又は送信機がチャネル及び/又は信号(例えば、チャネル状態情報基準信号(channel state information reference signal,CSI-RS)、同期信号(synchronization signal)など)に基づいて取得したチャネル情報を送信機又は受信機にフィードバックするか、それに相応するチャネル情報を取得可能なチャネル及び信号(サウンディング基準信号(sounding reference signal,SRSなど)を用いて取得する。これにより、d-D領域で使用可能な2次元リソースの数は、N×N=N/L×N/Lの通りである。
【0051】
図3は、d-D領域のリソースグリッドの一例を示す図である。d-Dドメインは、遅延を指示するNd(307)個のブロックリソースとドップラーを指示するN(303)個のブロックリソースで構成された2次元グリッド(301)で表現されてよい。2次元グリッド内の一つのブロック(311)は、Lの長さを有する305とLの長さを有する309の2次元のd-Dドメインリソースに均等に分割されたものである。このような分割は、チャネルの時間遅延とドップラー拡散の程度によって行われてよく、分割に関する情報は、設計された端末の最大許容遅延と移動速度に基づいて基地局によって決定され、上位層信号であらかじめ設定されてよく、又は送信機と受信機間のSRSやCSI-RSを用いたチャネル推定及びチャネルに対するフィードバックによって把握されたチャネルに基づいて設定され、上位層信号で指示する方法のうち少なくとも一つを含むことができる。このように分割されたリソースとして、p(1)からp(N,N)までのブロックリソースが構成されてよい。
【0052】
本発明で提案する方法は、次の通りである。送信機は、送信シンボル(又は、送信情報)をまず希少マッピング(sparse mapping)によって2進情報に変換する。ここで、2進情報は0又は1の値を意味し、希少マッピングは、含む1の個数が非常に少ない変換されたベクトルを用いるマッピングを意味する。希少マッピングには様々な方法が存在するが、一例として、変換ベクトルの特定位置を1に変換する方法が用いられてよい。例えば、2ビットの送信シンボルを4ビットの希少ベクトルに変換する方法により、00は1000、01は0100、10は0010、11は0001に変換することが可能である。ここで、変換された希少ベクトルにはそれぞれ含まれた1の個数が1個であるので、希少性Kは1と表現される。
【0053】
その後、変換されたベクトルはd-Dリソースグリッドにマップされ、t-fドメインの信号に変換される。その後、スケジューリングによって変換されたt-fドメインの信号の一部が選択され、OFDM信号に送信される。
【0054】
受信機は、まず、OFDMシンボルを受信してd-Dドメインの信号に変換する。受信機は、CS(compressed sensing)ベースの受信アルゴリズムを用い、受信機はCSエネルギー感知を用いて所望の2進信号を復旧するために、各d-Dブロックリソースに対してd-Dドメイン信号の情報の有無を確認することができる。復旧された2進信号は希少デマッピング(sparse demapping)によって元来のシンボルに変換される。
【0055】
次に、提案する送信方法をより詳細に説明する。遅延-ドップラードメインで送信される2進送信ベクトル(すなわち、一つ以上の送信シンボル)をsとすれば、希少ベクトルpは関数f(s;b;M;K)によって取得されてよい。すなわち、各2進送信ベクトルsに該当する各bビットのストリーム(stream)は、希少性Kを有するマッパー(mapper)によってM次元希少ベクトル(ここで、例えば、M=bN/N、Nはsの長さ)にマップされる。結果的に、d-Dドメインで最大リソースの数は、N×Nブロックであり、データ(0又は1)は各ブロックにマップされる。したがって、マップされたpは、次のような希少行列Pと表現できる。
【0056】
【数6】
【0057】
ここで、1LDxLdは、L/2とL/2番目の値は1であり、残りは0である行列を意味する。希少行列Pをt-fドメインに拡散させると、2次元の送信信号Xを次の式2で生成できる。
【0058】
【数7】
【0059】
ここで、AoBは、AとB行列間のアダマール(Hadamard)積を意味する。FNFは、大きさがNであるフーリエ(Fourier)変換行列を、Φはt-fドメインにおいてm個の列を選択する選択行列を意味し、Φ’は、d-DドメインにΦを置換した行列である。Φは、周波数帯域を選択する役割を担い、送信機はΦを用いてユーザマルチプレクシング(user multiplexing)又は/及び隣接チャネル間の潜在的な干渉管理のための保護帯域を構成するために周波数ドメインにおいて追加の圧縮を行う。
【0060】
上の手順を用いれば、sベクトル送信に総2段階の圧縮が適用され、1番目の圧縮はd-Dドメインにおいて希少圧縮であり、2番目の圧縮はt-fドメインにおける周波数帯域マッピングによる圧縮に該当する。
【0061】
図4は、本発明で提案するt-fドメインへの拡散の一例を示す図である。すなわち、図4のように、図3で構成されたpブロックは、時間403と周波数405の2次元に拡散される。ここで、t-fドメインへの変換はFFTの大きさ分だけ行われるので、全pブロックの情報は2次元のリソース401に均一に拡散される。しかし、実際にこの情報を全て送信することは通信システムにおいて不可能であり得る。通信システムでは特定周波数リソースを用いて信号を送信することが、他のユーザとの多重化及び/又は保護帯域の構成のために必要となる。
【0062】
図5は、本発明で提案するt-fドメインリソースの割り当ての一例を示す図である。拡散されたpブロックの情報は、実際には図5のように時間503及び周波数505の帯域において一部の領域507で送信される。この時、前述した1番目の圧縮(d-Dドメインの希少圧縮)において上位層信号やあらかじめ定められた規則によってその方法が決定され、2度目の圧縮(t-fドメインの一部の領域で信号送信)において送信機は制御チャネル又は上位層信号を用いて、信号が送信される周波数帯域の位置、長さを受信機に伝達する。具体的には、1番目の圧縮のための情報としては、L及び/又はLの長さ、N及び/又はNの個数、N及び/又はNの個数、希少ベクトルの長さ、希少マッピングの方法又は規則、希少性Kなどに関する情報のうち少なくとも一つが含まれてよい。また、2番目の圧縮のための情報としては、信号が送信される周波数帯域、副搬送波の位置、あらかじめ決定されたり設定された単位で表現される周波数リソース及び/又は時間リソース、時間シンボルの位置に関する情報が含まれてよい。
【0063】
このように送信された信号は、チャネルを経て受信機に受信され、これをベクトルで表現するとき、シンボルnでの受信ベクトルyは式3のように表現されてよい。
【0064】
【数8】
【0065】
ここで、Gはチャネル行列を意味し、xはX行列のn番目の行ベクトルを意味し、zは加算的白色ガウスノイズ(additive white Gaussian noise)を意味するノイズベクトルである。ここで、チャネル行列Gは、次の式4のように分解が可能である。
【0066】
【数9】
【0067】
ここで、Λ行列は、周波数チャネル値を対角(diagonal)形態で表現したものである。すなわち、周波数チャネルベクトルがhのとき、
【数10】
に該当し、したがって、式4を式3に適用すれば、次の式5の通りである。
【0068】
【数11】
【0069】
d-Dドメインに圧縮した信号はN個のシンボルに送信されるので、N個のシンボルを集めた行列
【数12】
は、次の式6のように表現されてよい。
【0070】
【数13】
【0071】
これは、受信された信号をd-Dドメインに変換したものである。Uは、
【数14】
のd-Dチャネル応答に該当し、
【数15】
に該当する。式6は簡単に式7で表現されてよい。
【0072】
【数16】
【0073】
ここで、CSアルゴリズムを用いて受信信号を復元するために式7を副行列(submatrix)の形態で分離するが、これを適用すれば式8となる。
【0074】
【数17】
【0075】
ここで、変換記号は、下式9のような変換を意味する。
【0076】
【数18】
【0077】
最終的に、変換された式9は、次のように表現できる。
【0078】
【数19】
【0079】
Gは、d-Dドメインチャネル応答であり、Gは、t-fとd-Dドメイン間の2次元循環相関属性によって全てのd-Dドメインのリソースブロックに対して同一に表される。受信機側では、式10に対して各リソースブロック別にエネルギーが最も高い順にリソースブロックを選択できる。これを数式で表現すれば次の式11の通りである。
【0080】
【数20】
【0081】
P行列は0と1で構成されるので、受信機の動作はd-Dチャネルを用いて1がマップされたリソースブロックのエネルギーを感知することと同一である。したがって、パイロット信号を使用しなくとも、受信機は全チャネルのエネルギーが受信されるd-D領域を観察して送信信号を復旧することができる。また、1つのデータシンボルがt-fドメインの特定リソースにマップされずに複数のt-fリソースに分散されているので、位相ノイズによって発生する干渉に対してより堅固(robust)になり得る。受信した信号は、d-Dドメインで希少ベクトルを用いたチャネルインパルス応答の2次元コンボリューションと同一である。結果的に、d-Dドメインリソースグリッドの特定リソースブロックに信号が存在するか否かによって情報が伝達される。
【0082】
図6は、本発明で提案する送信機の送信動作を示す図である。図6を参照すると、送信機は、本発明で提案する方法の圧縮送信のための設定情報を設定し、これを上位層信号を用いて受信機に伝達する(601)。圧縮送信のための設定情報としては、L及び/又はLの長さ、N及び/又はNの個数、N及び/又はNの個数、希少ベクトルの長さ、希少マッピングの方法又は規則、希少性Kなどに関する情報のうち少なくとも一つが含まれてよく、前記情報の一部はあらかじめ決定されており、伝達されなくてもよい。その後、送信機は、具体的なスケジューリング情報、特に周波数軸で割り当て情報を決定し、前記情報を制御チャネル又は上位層シグナリングで受信機に送信する(603)。前記スケジューリング情報には、前述したような2番目の圧縮のための情報である、本願発明で提案する方法で変換された信号が送信される周波数帯域リソース及び/又は時間リソースに関する情報などが含まれてよい。
【0083】
その後、送信機は、前述した方法で送信信号を希少ベクトルに変換し(605)、これを、あらかじめ構成されたd-Dドメインのブロックリソースにマップする(607)。送信機は、前述した方法でマップされた信号はt-fドメインの信号に変換し(609)、これを603段階で決定された周波数割り当てなどのスケジューリング情報に基づいてt-fドメインのリソースに割り当てる(又は、マップする)(611)。この時、送信機は、変換された信号を他の信号と多重化できる。その後、送信機は、前記変換された信号をOFDM信号に変換して受信機に送信する(613)。
【0084】
図7は、本発明で提案する受信機の受信動作を示す図である。図7を参照すると、受信機は、送信機から上位層信号によって希少ベクトル圧縮又はマッピング規則、d-Dドメインのリソース構成情報などの圧縮送信のための設定情報を受信する(701)。圧縮送信のための設定情報としては、L及び/又はLの長さ、N及び/又はNの個数、N及び/又はNの個数、希少ベクトルの長さ、希少マッピングの方法又は規則、希少性Kなどに関する情報のうち少なくとも一つが含まれてよく、これらの情報のうち一部はあらかじめ決定されており、伝達されなくてもよい。その後、受信機は、上位層信号又は制御チャネルを介して実際t-fドメインでのスケジューリング情報(すなわち、OFDM信号割り当て情報)を受信する(703)。前記スケジューリング情報は、前述したような2番目の圧縮のための情報である、本願発明で提案する方法で変換された信号が送信される周波数帯域リソース及び/又は時間リソースに関する情報などが含まれてよい。受信機は、703段階で受信されたスケジューリング情報によってOFDM信号を受信する。その後、受信機は、原信号を復元するために、本発明で提案するような信号処理を経てd-Dドメインリソースブロック別にエネルギーの大きさを測定する方法を用いて、送信されたd-Dドメインの希少ベクトルを復元でき、復元された希少ベクトルに希少ベクトル逆マッピング(sparse vector demapping)によって原信号を復元できる。
【0085】
図8は、提案する発明の一例による性能を示す図である。図8は、データ伝送に用いるシンボルの長さを可変する場合の性能を示す図である。
【0086】
図8では、信号を送信するシンボルの数Nを20、40、60、及び80個使用する場合に、それぞれのPER(packet error rate)性能を信号対雑音比(signal-to-noise ratio,SNR)によって示した。これは、送信に用いられるd-Dドメインリソースブロックの大きさは一定であるが、ブロックを構成するLの長さを異ならせて送信する場合を意味する。この結果から、一定のドップラー拡散によってd-Dドメインにおいてブロック間干渉の影響を観察することができる。図8によれば、それぞれ、SNR=-6.5及び-9dBでN=60と80を使用すれば、0.001 PERが達成できることが見られる。一方、Nが20~40程度と小さいと、SNRが高くなっても性能が低下し、PERが良くならない。これは、d-Dドメインで発生するリソースブロック間干渉によってエラーが発生するためであり、これはt-fドメインのシンボル間干渉と類似な現象である。すなわち、本発明で提案された方法を効果的に行うには、このような干渉を避けるためにチャネルのドップラー拡散統計に基づいてd-Dドメインブロックリソース(L、Lの大きさ)を適切に構成することが重要である。そのために、送信機及び受信機は、本発明で提案される発明を行う前にチャネル状態を取得することができる。
【0087】
図9は、提案する発明の一例による性能を示す他の図である。図9は、様々なドップラー速度において周波数帯域の大きさを変更する場合の性能を示す図である。
【0088】
図9では、本発明で提案された技術が、周波数軸においてドップラー周波数(f)と周波数軸における圧縮率m(%)にどれくらい敏感であるかが示されている。図9の結果に見られるように、ドップラー周波数に対して適切なドップラードメインブロック距離Lを設定する場合に、帯域幅の約40%だけの周波数リソースを用いて送信しても0.1PER(セルラーネットワークにおいて一般のデータ伝送要求事項)を達成できるということが分かる。ドップラー周波数をさらに減らすと(端末の速度が小さくなると)、帯域幅の約10%の副搬送波だけを用いてもデータ伝送要求事項を達成できることが分かる。したがって、提案された方法は、高いレベルの周波数領域圧縮が可能であることを示す。
【0089】
図10は、提案する発明の一例による性能を示す他の図である。図10は、希少マッピングの程度と送信に使用した時間シンボルの大きさを変更する場合の性能を示す図である。
【0090】
図10では、信号を送信する時間シンボルの数Nが変更される場合に、d-D領域の希少性によるPER性能結果が示されている。ここで、希少性比率αは希少性を比較するために用いられ、これは、全てのM個のブロック間で実際に送信に用いられるブロック数を意味する。Nが非常に大きければ(例えば、N=80)、α>0.5であっても0.1PERを達成できるが、Nが小さいほど、PERはより希少性比率αに敏感である。例えば、N=40である場合には、信号が100個中の1個又は2個のブロックにのみ送信されても0.01PERを達成することができない。
【0091】
図11は、提案する発明の一例による性能を示す他の図である。図11は、様々なチャネル状況で提案する方法の性能を示す図である。
【0092】
図11では、最大遅延拡散(Dmax)及びチャネルのタップ数(Ntap)のようなチャネル特性によるPER性能がSNRによって示されている。例えば、Ntapは20であり、Dmaxは70であり、20個のタップは70個のタップにわたって均一に無作為に分布し、周波数領域において高い選択性を有するチャネルを生成した。Ntapが同一のDmaxを維持しながら減少すると、タップ間の平均遅延間隔が増加し、結局、チャネルの選択性がさらに増加することが観察される。一方、Dmaxが減少すると、チャネルの選択性が減少する。結果的に、チャネルの選択性が増加することにより0.01PER地点で受信に必要なSNRは2dB減少するが、t-fドメインチャネル変更の影響は少ないということが分かる。これは、提案する方法が、t-fドメインによって追加された位相ノイズに鈍感であるということを意味する。
【0093】
図12は、提案する発明の第5実施例に係る性能を示す図である。図12は、既存の様々な技法との性能を比較したものである。
【0094】
図12は、本発明に係るM-PVS(multi-dimensional sparse vector compression)によるPER性能を、OFDM[1]、SVC[22]及びPL-SVC[3]([1]Zaidi,Ali,et al.“5G Physical Layer:principles,models and technology components,”Academic Press,2018[2]H.Ji et al.,“Sparse Vector Coding of Control Channel for Ultra-Reliable and Low Latency Communications,”IEEE Trans. Wireless Commun.,2017[3]H.Ji,et al.,“Pilot-Less Sparse Vector Coding for Short Packet Transmission,”IEEE Commun.Lett.,vol.8,no.4,2019.)のような既存技術と比較したものである。OFDM方式は信号を送信するために用いられるリソースの30%を2次元パイロット信号送信のためのオーバーヘッドとして使用する。SVC(sparse vector coding)の場合、デコーディングのためにパイロットシンボルが必要であるのに、パイロットシンボル無しに送信されるため、SVCとPL-SVC(pilot-less sparse vector coding)に用いられるリソースが同一である。その結果、パイロットシンボル無しではSVCを効率的にデコードできず、SVCの性能が最も低い。PL-SVCの場合、デコーディングアルゴリズムの主要仮定は、チャネル係数がデータ伝送区間においてほぼ一定であるということである。したがって、高いSNRにおいてもドップラーによるチャネル変更のため、性能低下が観察される。OFDMに比べて本発明で提案する方法(M-SVC)は、OFDMに比べてスペクトル効率性が低いが、t-fドメインのパイロット信号によるオーバーヘッド無しに、結果的にチャネル推定無しでより良いPER性能を得ることができる。これは、周波数帯域リソースが非常に大きいmmWave又はテラヘルツスペクトルを用いたデータネットワークのような、スペクトル効率性に比べてエネルギー効率性がより重要なシステムに非常に有用である。また、提案したM-SVCによる各実行段階は、ハードウェアの追加無しで送受信機のソフトウェアを用いて高速処理が可能である。
【0095】
上述した実施例を実行するための端末と基地局の送受信部、メモリ、及びプロセッサがそれぞれ、図13及び図14に示されている。
【0096】
図13は、本開示の一実施例に係る送信機の構造を示すブロック図である。前記送信機は基地局又は端末であってよい。
【0097】
図13を参照すると、送信機は、データ信号発生器1300、多重化器1310、制御信号発生器1320、RF信号発生器1330及びメモリ/制御部1340を含むことができる。ただし、送信機の構成要素が前述した例に限定されるものではなく、例えば、端末は、前述した構成要素よりも多い構成要素を含んでもよく、より少ない構成要素を含んでもよい。のみならが、データ信号発生器1300、多重化器1310、制御信号発生器1320、RF信号発生器1330及びメモリ/制御部1340が一つのチップ(Chip)の形態で具現されてもよい。
【0098】
本開示の一実施例によれば、データ信号発生器1300は、送信シンボルを変調して送信サンプルを生成する装置である。制御信号発生器1320は、制御情報を変調して送信サンプルを生成する装置である。多重化器1310は、生成されたデータと制御信号を多重化する装置である。RF信号発生器1330は、デジタル信号をアナログ信号に変換し、RF信号にアップコンバート(up-converting)し、発生させた信号をアンテナに送信する装置を意味し、上述した信号は、制御情報とデータを含むことができる。また、前記RF信号発生器1330は、送信器、送受信器などと呼ぶことができる。
【0099】
本開示の一実施例によれば、メモリ/制御部1340は、基地局の動作に必要なプログラム及びデータを記憶することができる。また、メモリ/制御部1340は、送信機が送信する信号に含まれた制御情報又はデータを記憶することができる。メモリ/制御部1340は、ロム(ROM)、ラム(RAM)、ハードディスク、CD-ROM及びDVDなどのような記憶媒体又は記憶媒体の組合せで構成されてよい。また、メモリ/制御部1340は、複数個のメモリとプロセッサで構成されてよい。本開示の一実施例によれば、メモリ/制御部1340は、速いデータ処理のための情報、データ及びプログラムを記憶することができる。また、前記多重化器1310、制御信号発生器1320、データ信号発生器1300で行われる動作は、メモリ/制御部1340で行われることも可能である。
【0100】
本開示の一実施例によれば、メモリ/制御部1340は、上述した本開示の実施例によって送信機の動作にしたがう一連の過程を制御することができる。
【0101】
図14は、本開示の一実施例に係る受信機の構造を示すブロック図である。前記受信機は、端末又は基地局であってよい。
【0102】
図14を参照すると、端末は、RF信号受信部1440、データ信号受信器1400、逆多重化器1410、制御信号受信器1420及びメモリ/制御部1440を含むことができる。ただし、端末の構成要素が前述した例に限定されるものではなく、例えば、端末は、前述した構成要素よりも多い構成要素を含んでもよく、より少ない構成要素を含んでもよい。のみならず、RF信号受信部1430、データ信号受信器1400、逆多重化器1410、制御信号受信器1420及びメモリ/制御部1440が一つのチップ(Chip)の形態で具現されてもよい。
【0103】
本開示の一実施例によれば、RF信号受信器1430は、送信機の信号を受信することができる。上述した信号は、制御情報とデータを含むことができる。そのために、RF信号受信器1430は、受信される信号の周波数をダウンコンバート及び増幅するRF受信器などで構成されてよい。また前記RF信号受信器1430は、受信器、送受信器などと呼ぶことができる。また、受信された信号は、逆多重化器1410を介して、制御チャネルは制御信号受信器1420に、データチャネルはデータ信号受信器1400にそれぞれ伝達され、制御チャネルから、復元された命令に基づいてメモリ/制御部1440にとってデータ信号を復元できる。
【0104】
本開示の一実施例によれば、メモリ/制御部1440は、受信機の動作に必要なプログラム及びデータを記憶することができる。また、メモリ/制御部1440は、送信機が送信した信号に含まれた制御情報又はデータを記憶することができる。メモリ/制御部1440は、ロム(ROM)、ラム(RAM)、ハードディスク、CD-ROM及びDVDなどのような記憶媒体又は記憶媒体の組合せで構成されてよい。また、メモリ/制御部1440は、複数個のメモリで構成されてよい。本開示の一実施例によれば、メモリ/制御部1440は、データ信号処理を速くするための情報、データ及びそのためのプログラムを記憶することができる。また、前記逆多重化器1410、制御信号受信器1420、データ信号受信器1400で行われる動作は、メモリ/制御部1440で行われることも可能である。
【0105】
本開示の一実施例によれば、メモリ/制御部1440は、上述した本開示の実施例によって基地局が動作し得るように一連の過程を制御できる。
【0106】
本開示の請求項又は明細書に記載された実施例による方法は、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアとの組合せの形態で具現(implemented)されてよい。
【0107】
ソフトウェアとして具現する場合に、一つ以上のプログラム(ソフトウェアモジュール)を記憶するコンピュータ可読記憶媒体又はコンピュータプログラム製品が提供されてよい。コンピュータ可読記憶媒体又はコンピュータプログラム製品に記憶される一つ以上のプログラムは、電子装置(device)内の一つ以上のプロセッサによって実行可能に構成される(configured for execution)。一つ以上のプログラムは、電子装置にとって本開示の請求項又は明細書に記載の実施例による方法を実行するようにする命令語(instructions)を含む。
【0108】
このようなプログラム(ソフトウェアモジュール、ソフトウェア)は、ランダムアクセスメモリ(random access memory)、フラッシュ(flash)メモリを含む不揮発性(non-volatile)メモリ、ロム(ROM:Read Only Memory)、電気的削除可能プログラム可能ロム(EEPROM:Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)、磁気ディスク記憶装置(magnetic disc storage device)、コンパクトディスクロム(CD-ROM:Compact Disc-ROM)、デジタル多目的ディスク(DVDs:Digital Versatile Discs)又は他の形態の光学記憶装置、マグネチックカセット(magnetic cassette)に記憶されてよい。又は、それらの一部又は全部の組合せで構成されたメモリに記憶されてよい。また、それぞれの構成メモリは複数個含まれてもよい。
【0109】
また、プログラムは、インターネット(Internet)、イントラネット(Intranet)、LAN(Local Area Network)、WLAN(Wide LAN)、又はSAN(Storage Area Network)のような通信ネットワーク、又はこれらの組合せで構成された通信ネットワークを通じて接近(access)できる取り付け可能な(attachable)記憶装置(storage device)に記憶されてよい。このような記憶装置は、外部ポートを通じて、本開示の実施例を行う装置に接続することができる。また、通信ネットワーク上の別個の記憶装置が、本開示の実施例を行う装置に接続することもできる。
【0110】
上述した本開示の具体的な実施例において、本開示に含まれる構成要素は、提示された具体的な実施例によって単数又は複数で表現されている。ただし、単数又は複数の表現は、説明の便宜のために、提示した状況に応じて適宜選択されたものであり、本開示が単数又は複数の構成要素に限定されるものではなく、複数で表現された構成要素であっても単数で構成されてよく、単数で表現された構成要素であっても複数で構成されてよい。
【0111】
一方、本明細書及び図面に開示された本開示の実施例は、本開示の技術内容を容易に説明し、本開示の理解を助けるために特定例を提示しただけで、本開示の範囲を限定するためのものではない。すなわち、本開示の技術的思想に基づく他の変形例も実施可能であるということは、本開示の属する技術の分野における通常の知識を有する者に明らかであろう。また、上記の各実施例は必要によって互いに組み合わせられて運用されてもよい。例えば、本開示の一つの実施例と他の実施例の一部分が互いに組み合わせられて基地局と端末が運用されてもよい。また、本開示の実施例は、他の通信システムでも適用可能であり、実施例の技術的思想に基づく他の変形例も実施可能であろう。例えば、実施例はLTEシステム、5G又はNRシステムなどにも適用されてよい。
【符号の説明】
【0112】
1300 データ信号発生器
1310 多重化器
1320 制御信号発生器
1330 RF信号発生器
1340 メモリ/制御部
1400 データ信号受信器
1410 逆多重化器
1420 制御信号受信器
1430 RF信号受信器
1440 メモリ/制御部
図1
図2
図3
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図5
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図9
図10
図11
図12
図13
図14
【国際調査報告】