KR101225928B1 - 무선 통신 시스템에서 전송 파워 제어 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

무선통신 시스템에서 전송 파워 제어 방법 및 장치가 제공된다. 무선 장치는 복수의 전송 모드 중 하나의 전송 모드를 선택하고, 상기 선택된 전송 모드를 기반으로 전송 파워를 결정한다. 무선 장치는 상기 전송 파워를 이용하여 상향링크 채널을 전송한다.

Description

무선 통신 시스템에서 전송 파워 제어 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMIT POWER IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 통신 시스템에서 전송 파워 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
3GPP(3rd Generation Partnership Project) TS(Technical Specification) 릴리이즈(Release) 8을 기반으로 하는 LTE(long term evolution)는 유력한 차세대 이동통신 표준이다.
3GPP TS 36.211 V8.5.0 (2008-12) "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Channels and Modulation (Release 8)"에 개시된 바와 같이, LTE에서 물리채널은 데이터 채널인 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)와 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel) 및 제어채널인 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)과 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)로 나눌 수 있다.
하향링크 제어채널인 PDCCH는 단말의 PDSCH 수신을 위한 하향링크 그랜트(grant)와 단말의 PUSCH 전송을 위한 상향링크 그랜트를 나른다. 상향링크 제어채널인 PUCCH는 상향링크 제어신호, 예를 들어, HARQ(hybrid automatic repeat request)를 위한 ACK(positive-acknowledgement)/NACK(negative-acknowledgement) 신호, 하향링크 채널 상태를 나타내는 CQI(channel quality indicator), 상향링크 전송을 위한 무선 자원 할당을 요청하는 SR(scheduling request) 등을 나른다.
보다 높은 데이터 레이트(data rate)를 보장하기 위해 다중 안테나를 사용하는 기법이 도입되고 있다.
전송 다이버시티나 공간 다중화를 통해 다중 안테나 전송은 싱글 안테나 전송에 비해 더 높은 링크 성능을 얻을 수 있다.
기존 3GPP LTE에서는 상향링크 전송에 다중 안테나를 고려하지 않고 있다. 하지만, 차세대 통신 시스템이 다중 안테나를 도입함에 따라 상향링크 전송 파워도 다중 안테나 전송을 고려할 필요가 있다..
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 다중 안테나 전송을 위한 상향링크 전송 파워 제어 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
일 양태에 있어서, 무선통신 시스템에서 전송 파워 제어 방법은 복수의 전송 모드 중 하나의 전송 모드를 선택하고, 상기 선택된 전송 모드를 기반으로 전송 파워를 결정하고, 및 상기 전송 파워를 이용하여 상향링크 채널을 전송하는 것을 포함한다.
복수의 전송 모드는 다중 안테나 전송 모드 및 싱글 안테나 전송 모드를 포함할 수 있다.
상기 복수의 전송 모드는 전송 안테나의 개수에 따라 결정될 수 있다.
상기 상향링크 채널은 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel) 또는 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)일 수 있다.
상기 선택된 전송 모드를 기반으로 전송 파워를 결정하는 단계는 상기 상향링크 채널을 위한 전송 파워에 상기 선택된 전송 모드에 대응하는 전송 파워 조절값을 더하는 것을 포함할 수 있다.
상기 상향링크 채널에 할당된 자원을 기반으로 상기 복수의 전송 모드 중 하나의 전송 모드가 선택될 수 있다.
상기 상향링크 채널에 할당된 자원의 개수가 1 보다 크면 다중 안테나 전송 모드가 선택되고, 상기 상향링크 채널에 할당된 자원의 개수가 1 이면 싱글 안테나 전송 모드가 선택될 수 있다.
상기 상향링크 채널에 할당된 자원은 하향링크 제어채널의 전송에 사용되는 자원을 기반으로 획득될 수 있다.
다른 양태에 있어서, 무선 장치는 복수의 안테나, 상기 전송 파워를 이용하여 상기 복수의 안테나를 통해 상향링크 채널을 전송하는 송수신기, 및 복수의 전송 모드 중 하나의 전송 모드를 선택하고, 상기 선택된 전송 모드를 기반으로 상기 전송 파워를 결정하는 전송 파워 제어부를 포함한다.
단말이 전송 모드를 스위칭할 때, 전송 파워를 조절할 수 있도록 하여 링크 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 무선통신 시스템을 나타낸다.
도 2는 3GPP LTE에서 무선 프레임의 구조를 나타낸다.
도 3은 3GPP LTE에서 하향링크 서브프레임의 구조를 나타낸다.
도 4는 PDCCH의 자원 맵핑의 예를 나타낸다.
도 5는 PDCCH의 모니터링을 나타낸 예시도이다.
도 6은 3GPP LTE에서 상향링크 서브프레임의 일 예를 나타낸다.
도 7은 3GPP LTE에서 노멀 CP에서 PUCCH 포맷 1를 나타낸다.
도 8은 3GPP LTE에서 확장 CP에서 PUCCH 포맷 1를 나타낸다.
도 9는 HARQ 수행의 일 예를 나타낸다.
도 10은 다중 안테나를 통한 ACK/NACK 신호의 전송의 일 예를 나타낸다.
도 11은 복수의 자원 결정 방법을 나타낸다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전송 파워 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 실시예가 구현되는 무선 장치를 나타낸 블록도이다.
도 1은 무선통신 시스템을 나타낸다. 무선통신 시스템(10)는 적어도 하나의 기지국(11; Base Station, BS)을 포함한다. 각 기지국(11)은 특정한 지리적 영역(일반적으로 셀이라고 함)(15a, 15b, 15c)에 대해 통신 서비스를 제공한다. 셀은 다시 다수의 영역(섹터라고 함)으로 나누어질 수 있다.
단말(12; User Equipment, UE)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(mobile station), MT(mobile terminal), UT(user terminal), SS(subscriber station), 무선기기(wireless device), PDA(personal digital assistant), 무선 모뎀(wireless modem), 휴대기기(handheld device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
기지국(11)은 일반적으로 단말(12)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
이하에서 하향링크(downlink)는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 전송기는 기지국의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 전송기는 단말의 일부분일 수 있고, 수신기는 기지국의 일부분일 수 있다.
도 2는 3GPP LTE에서 무선 프레임의 구조를 나타낸다. 이는 3GPP TS 36.211 V8.5.0 (2008-12) "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Channels and Modulation (Release 8)"의 6절을 참조할 수 있다. 무선 프레임(radio frame)은 0~9의 인덱스가 매겨진 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 하나의 서브프레임은 2개의 슬롯(slot)으로 구성된다. 하나의 서브 프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)이라 하고, 예를 들어 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms 일 수 있다.
하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심벌을 포함할 수 있다. OFDM 심벌은 3GPP LTE가 하향링크에서 OFDMA(orthogonal frequency division multiple access)를 사용하므로, 시간 영역에서 하나의 심벌 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것에 불과할 뿐, 다중 접속 방식이나 명칭에 제한을 두는 것은 아니다. 예를 들어, OFDM 심벌은 SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 심벌, 심벌 구간 등 다른 명칭으로 불릴 수 있다.
하나의 슬롯은 7 OFDM 심벌을 포함하는 것을 예시적으로 기술하나, CP(Cylcic Prefix)의 길이에 따라 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심벌의 수는 바뀔 수 있다. 3GPP TS 36.211 V8.5.0 (2008-12)에 의하면, 노멀 CP에서 1 서브프레임은 7 OFDM 심벌을 포함하고, 확장(extended) CP에서 1 서브프레임은 6 OFDM 심벌을 포함한다.
자원블록(resource block)은 자원 할당 단위로, 하나의 슬롯에서 복수의 부반송파를 포함한다. 예를 들어, 하나의 슬롯이 시간 영역에서 7 OFDM 심벌을 포함하고, 자원블록은 주파수 영역에서 12 부반송파를 포함한다면, 하나의 자원블록은 7×12개의 자원요소(resource element)를 포함할 수 있다.
PSS(Primary Synchronization Signal)은 첫번째 슬롯(첫번째 서브프레임(인덱스 0인 서브프레임)의 첫번째 슬롯)과 11번째 슬롯(여섯번째 서브프레임(인덱스 5인 서브프레임)의 첫번째 슬롯)의 마지막 OFDM 심벌에 전송된다. PSS는 OFDM 심벌 동기 또는 슬롯 동기를 얻기 위해 사용되고, 물리적 셀 ID(identity)와 연관되어 있다. PSC(Primary Synchronization code)는 PSS에 사용되는 시퀀스이며, 3GPP LTE는 3개의 PSC가 있다. 셀 ID에 따라 3개의 PSC 중 하나를 PSS로 전송한다. 첫번째 슬롯과 11번째 슬롯의 마지막 OFDM 심벌 각각에는 동일한 PSC를 사용한다.
SSS(Secondary Synchronization Signal)은 제1 SSS와 제2 SSS를 포함한다. 제1 SSS와 제2 SSS는 PSS가 전송되는 OFDM 심벌에 인접한 OFDM 심벌에서 전송된다. SSS는 프레임 동기를 얻기 위해 사용된다. SSS는 PSS와 더불어 셀 ID를 획득하는데 사용된다. 제1 SSS와 제2 SSS는 서로 다른 SSC(Secondary Synchronization Code)를 사용한다. 제1 SSS와 제2 SSS가 각각 31개의 부반송파를 포함한다고 할 때, 길이 31인 2개의 SSC 시퀀스 각각이 제1 SSS와 제2 SSS에 사용된다.
PBCH(Physical Broadcast Channel)은 첫번째 서브프레임의 두번째 슬롯의 앞선 4개의 OFDM 심벌에서 전송된다. PBCH는 단말이 기지국과 통신하는데 필수적인 시스템 정보를 나르며, PBCH를 통해 전송되는 시스템 정보를 MIB(master information block)라 한다. 이와 비교하여, PDCCH(physical downlink control channel)를 통해 전송되는 시스템 정보를 SIB(system information block)라 한다.
3GPP TS 36.211 V8.5.0 (2008-12)에 개시된 바와 같이, LTE는 물리채널을 데이터 채널인 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)와 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel) 및 제어채널인 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)과 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)로 나눈다. 또한, 하향링크 제어채널로 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel)와 PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel)이 있다.
도 3은 3GPP LTE에서 하향링크 서브프레임의 구조를 나타낸다. 서브 프레임은 시간 영역에서 제어영역(control region)과 데이터영역(data region)으로 나누어진다. 제어영역은 서브프레임내의 첫번째 슬롯의 앞선 최대 3 OFDM 심벌을 포함하나, 제어영역에 포함되는 OFDM 심벌의 개수는 바뀔 수 있다. 제어영역에는 PDCCH가 할당되고, 데이터영역에는 PDSCH가 할당된다.
PDCCH를 통해 전송되는 제어정보를 하향링크 제어정보(downlink control information, DCI)라고 한다. DCI는 PDSCH의 자원 할당(이를 하향링크 그랜트라고도 한다), PUSCH의 자원 할당(이를 상향링크 그랜트라고도 한다), 임의의 UE 그룹내 개별 UE들에 대한 전송 파워 제어 명령의 집합 및/또는 VoIP(Voice over Internet Protocol)의 활성화를 포함할 수 있다.
서브프레임의 첫번째 OFDM 심벌에서 전송되는 PCFICH는 서브프레임내에서 제어채널들의 전송에 사용되는 OFDM 심벌의 수(즉, 제어영역의 크기)에 관한 정보를 나른다.
PHICH는 상향링크 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)에 대한 ACK(Acknowledgement)/NACK(Not-Acknowledgement) 신호를 나른다. 즉, 단말이 전송한 상향링크 데이터에 대한 ACK/NACK 신호는 PHICH 상으로 전송된다.
도 4는 PDCCH의 자원 맵핑의 예를 나타낸다. 이는 3GPP TS 36.211 V8.5.0 (2008-12)의 6.8절을 참조할 수 있다. R0은 제1 안테나의 기준신호, R1은 제2 안테나의 기준신호, R2는 제3 안테나의 기준신호, R3는 제4 안테나의 기준신호를 나타낸다.
서브프레임내의 제어영역은 복수의 CCE(control channel element)를 포함한다. CCE는 무선채널의 상태에 따른 부호화율을 PDCCH에게 제공하기 위해 사용되는 논리적 할당 단위로, 복수의 REG(resource element group)에 대응된다. CCE의 수와 CCE들에 의해 제공되는 부호화율의 연관 관계에 따라 PDCCH의 포맷 및 가능한 PDCCH의 비트수가 결정된다.
하나의 REG(도면에서는 쿼드러플릿(quadruplet)으로 표시)는 4개의 RE를 포함하고, 하나의 CCE는 9개의 REG를 포함한다. 하나의 PDCCH를 구성하기 위해 {1, 2, 4, 8}개의 CCE를 사용할 수 있으며, 집합 {1, 2, 4, 8} 내의 요소 각각을 CCE 집합 레벨(aggregation level)이라 한다.
하나 또는 그 이상의 CCE로 구성된 제어채널은 REG 단위의 인터리빙을 수행하고, 셀 ID(identifier)에 기반한 순환 쉬프트(cyclic shift)가 수행된 후에 물리적 자원에 매핑된다.
도 5는 PDCCH의 모니터링을 나타낸 예시도이다. 이는 3GPP TS 36.213 V8.5.0 (2008-12)의 9절을 참조할 수 있다. 3GPP LTE에서는 PDCCH의 검출을 위해 블라인드 디코딩을 사용한다. 블라인드 디코딩은 수신되는 PDCCH(이를 후보(candidtae) PDCCH라 함)의 CRC에 원하는 식별자를 디마스킹하여, CRC 오류를 체크하여 해당 PDCCH가 자신의 제어채널인지 아닌지를 확인하는 방식이다. 단말은 자신의 PDCCH가 제어영역내에서 어느 위치에서 어떤 CCE 집합 레벨이나 DCI 포맷을 사용하여 전송되는지 알지 못한다.
하나의 서브프레임내에서 복수의 PDCCH가 전송될 수 있다. 단말은 매 서브프레임마다 복수의 PDCCH들을 모니터링한다. 여기서, 모니터링이란 단말이 모니터링되는 PDCCH 포맷에 따라 PDCCH의 디코딩을 시도하는 것을 말한다.
3GPP LTE에서는 블라인드 디코딩으로 인한 부담을 줄이기 위해, 검색 공간(search space)을 사용한다. 검색 공간은 PDCCH를 위한 CCE의 모니터링 집합(monitoring set)이라 할 수 있다. 단말은 해당되는 검색 공간내에서 PDCCH를 모니터링한다.
검색 공간은 공용 검색 공간(common search space)과 단말 특정 검색 공간(UE-specific search space)로 나뉜다. 공용 검색 공간은 공용 제어정보를 갖는 PDCCH를 검색하는 공간으로 CCE 인덱스 0~15까지 16개 CCE로 구성되고, {4, 8}의 CCE 집합 레벨을 갖는 PDCCH을 지원한다. 단말 특정 검색 공간은 {1, 2, 4, 8}의 CCE 집합 레벨을 갖는 PDCCH을 지원한다.
이제 3GPP LTE에서 PUCCH를 통한 ACK/NACK 신호의 전송에 대해 기술한다.
도 6은 3GPP LTE에서 상향링크 서브프레임의 일 예를 나타낸다. 상향링크 서브프레임은 상향링크 제어정보를 나르는 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)가 할당되는 제어영역과 상향링크 데이터를 나르는 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)가 할당되는 데이터 영역으로 나눌 수 있다. 하나의 단말에 대한 PUCCH는 서브프레임에서 자원블록 쌍(pair)으로 할당된다. 자원블록 쌍에 속하는 자원블록들은 제1 슬롯과 제2 슬롯 각각에서 서로 다른 부반송파를 차지한다. m은 서브프레임 내에서 PUCCH에 할당된 자원블록 쌍의 논리적인 주파수 영역 위치를 나타내는 위치 인덱스이다. 동일한 m 값을 갖는 자원블록이 2개의 슬롯에서 서로 다른 부반송파를 차지하고 있음을 보이고 있다.
3GPP TS 36.211 V8.5.0 (2008-12)에 의하면, PUCCH는 다중 포맷을 지원한다. PUCCH 포맷에 종속된 변조 방식(modulation scheme)에 따라 서브프레임당 서로 다른 비트 수를 갖는 PUCCH를 사용할 수 있다.
다음 표 1은 PUCCH 포맷에 따른 변조 방식 및 서브프레임당 비트 수의 예를 나타낸다.
PUCCH Format Modulation Scheme Number of Bits per subframe
1 N/A N/A
1a BPSK 1
1b QPSK 2
2 QPSK 20
2a QPSK+BPSK 21
2b QPSK+BPSK 22
PUCCH 포맷 1은 SR(Scheduling Request)의 전송에 사용되고, PUCCH 포맷 1a/1b는 HARQ를 위한 ACK/NACK 신호의 전송에 사용되고, PUCCH 포맷 2는 CQI의 전송에 사용되고, PUCCH 포맷 2a/2b는 CQI 및 ACK/NACK 신호의 동시(simultaneous) 전송에 사용된다. 서브프레임에서 ACK/NACK 신호만을 전송할 때 PUCCH 포맷 1a/1b이 사용되고, SR이 단독으로 전송될 때, PUCCH 포맷 1이 사용된다. SR과 ACK/NACK을 동시에 전송할 때에는 PUCCH 포맷 1이 사용되고, SR에 할당된 자원에 ACK/NACK 신호를 변조하여 전송한다.
모든 PUCCH 포맷은 각 OFDM 심벌에서 시퀀스의 순환 쉬프트(cylic shift, CS)를 사용한다. 순환 쉬프트된 시퀀스는 기본 시퀀스(base sequence)를 특정 CS 양(cyclic shift amount) 만큼 순환 쉬프트시켜 생성된다. 특정 CS 양은 순환 쉬프트 인덱스(CS index)에 의해 지시된다.
기본 시퀀스 ru(n)를 정의한 일 예는 다음 식과 같다.
Figure 112010058023799-pat00001
여기서, u는 원시 인덱스(root index), n은 요소 인덱스로 0≤n≤N-1, N은 기본 시퀀스의 길이이다. b(n)은 3GPP TS 36.211 V8.5.0 (2008-12)에서 정의되고 있다.
시퀀스의 길이는 시퀀스에 포함되는 요소(element)의 개수와 같다. u는 셀 ID(identifier), 무선 프레임 내 슬롯 번호 등에 의해 정해질 수 있다. 기본시퀀스가 주파수 영역에서 하나의 자원블록에 맵핑된다고 할 때, 하나의 자원블록이 12 부반송파를 포함하므로 기본 시퀀스의 길이 N은 12가 된다. 다른 원시 인덱스에 따라 다른 기본 시퀀스가 정의된다.
기본 시퀀스 r(n)을 다음 수학식과 같이 순환 쉬프트시켜 순환 쉬프트된 시퀀스 r(n, Ics)을 생성할 수 있다.
Figure 112010058023799-pat00002
여기서, Ics는 CS 양을 나타내는 순환 쉬프트 인덱스이다(0≤Ics≤N-1).
이하에서 기본 시퀀스의 가용(available) 순환 쉬프트 인덱스는 CS 간격(CS interval)에 따라 기본 시퀀스로부터 얻을 수(derive) 있는 순환 쉬프트 인덱스를 말한다. 예를 들어, 기본 시퀀스의 길이가 12이고, CS 간격이 1이라면, 기본 시퀀스의 가용 순환 쉬프트 인덱스의 총 개수는 12가 된다. 또는, 기본 시퀀스의 길이가 12이고, CS 간격이 2이라면, 기본 시퀀스의 가용 순환 쉬프트 인덱스의 총 수는 6이 된다.
이제, PUCCH 포맷 1/1a/1b(이하, 이들을 총칭하여 PUCCH 포맷 1로 함)에서의 HARQ ACK/NACK 신호의 전송에 대해 기술한다.
도 7은 3GPP LTE에서 노멀 CP에서 PUCCH 포맷 1를 나타내고, 도 8은 3GPP LTE에서 확장 CP에서 PUCCH 포맷 1를 나타낸다. 노멀 CP와 확장 CP는 슬롯 당 포함되는 OFDM 심벌의 갯수가 달라, 기준신호(RS)의 위치와 개수가 다를 뿐, ACK/NACK 전송의 구조는 동일하다.
1비트 ACK/NACK 신호를 BPSK(Binary Phase Shift Keying) 변조하거나 2비트 ACK/NACK 신호를 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 변조하여 변조 심벌 d(0)가 생성된다.
노멀 CP 또는 확장 CP에서 하나의 슬롯에 ACK/NACK 신호의 전송을 위해 5개의 OFDM 심벌이 있으므로, 하나의 서브프레임에는 ACK/NACK 신호의 전송을 위해 총 10개의 OFDM 심벌이 있다. 변조 심벌 d(0)은 순환 쉬프트된 시퀀스 r(n,Ics)로 확산된다. 서브프레임에서 (i+1)번째 OFDM 심벌에 대응하는 일차원 확산된 시퀀스를 m(i)라 할 때,
{m(0), m(1),..., m(9)} = {d(0)r(n,Ics), d(0)r(n,Ics), ..., d(0)r(n,Ics)}
로 나타낼 수 있다.
단말 용량을 증가시키기 위해, 일차원 확산된 시퀀스는 직교 시퀀스를 이용하여 확산될 수 있다. 확산 계수(spreading factor) K=4인 직교 시퀀스 wi(k) (i는 시퀀스 인덱스, 0≤k≤K-1)로 다음과 같은 시퀀스를 사용한다.
Index (i) [ wi(0), wi(1), wi(2), wi(3) ]
0 [ +1, +1, +1, +1 ]
1 [ +1, -1, +1, -1 ]
2 [ +1, -1, -1, +1 ]
확산 계수 K=3인 직교 시퀀스 wi(k) (i는 시퀀스 인덱스, 0≤k≤K-1)로 다음과 같은 시퀀스를 사용한다.
Index (i) [ wi(0), wi(1), wi(2) ]
0 [ +1, +1, +1 ]
1 [ +1, ej2 π/3, ej4 π/3 ]
2 [ +1, ej4 π/3, ej2 π/3 ]
슬롯마다 다른 확산 계수를 사용할 수 있다. 3GPP LTE에서는 SRS(sounding reference signal)의 전송을 위해 서브프레임 내의 마지막 OFDM 심볼을 사용한다. 이때, PUCCH는 제1 슬롯은 확산 계수 K=4를 사용하고, 제2 슬롯은 확산 계수 K=3을 사용한다.
따라서, 임의의 직교 시퀀스 인덱스 i가 주어질 때, 2차원 확산된 시퀀스 s(0), s(1),..., s(9)는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
{s(0), s(1),..., s(9)}={wi(0)m(0), wi(1)m(1), wi(2)m(2), wi(3)m(3), wi(4)m(4), wi(0)m(5), wi(1)m(7), wi(2)m(8), wi(3)m(9)}
순환 쉬프트 인덱스 Ics는 무선 프레임 내 슬롯 번호(ns) 및/또는 슬롯 내 심벌 인덱스(ℓ)에 따라 달라질 수 있다. 최초의 순환 쉬프트 인덱스를 0으로 하고, OFDM 심벌마다 순환 쉬프트 인덱스의 값이 하나씩 증가한다고 할 때, 도 7 및 8에 나타난 바와 같이,
{s(0), s(1),..., s(9)} = {wi(0)d(0)r(n,0), wi(1)d(1)r(n,1), ..., wi(3)d(9)r(n,9)}
로 나타낼 수 있다.
2차원 확산된 시퀀스들 {s(0), s(1),..., s(9)}는 IFFT가 수행된 후, 대응하는 자원블록을 통해 전송된다. 이로써, ACK/NACK 신호가 PUCCH 상으로 전송되는 것이다.
직교 시퀀스 인덱스 i, 순환 쉬프트 인덱스 Ics 및 자원 블록 인덱스 m은 PUCCH를 구성하기 위해 필요한 파라미터이자, PUCCH(또는 단말)을 구분하는 데 사용되는 자원이다. 가용 순환 쉬프트의 개수가 12이고, 가용한 직교 시퀀스 인덱스의 개수가 3이라면, 총 36개의 단말에 대한 PUCCH가 하나의 자원블록에 다중화될 수 있다.
3GPP LTE에서는 단말이 PUCCH를 구성하기 위한 상기 3개의 파라미터를 획득하기 위해, 자원 인덱스 n(1) PUUCH를 정의한다. 자원 인덱스 n(1) PUUCH = nCCE+N(1) PUUCH로 정의되는 데, nCCE는 대응하는 DCI(즉, ACK/NACK 신호에 대응하는 하향링크 데이터의 수신에 사용된 하향링크 자원 할당)의 전송에 사용되는 첫번째 CCE의 번호이고, N(1) PUUCH는 기지국이 단말에게 상위계층 메시지로 알려주는 파라미터이다.
결과적으로, PUCCH의 전송에 사용되는 자원은 대응하는 PDCCH의 자원에 종속하여 묵시적으로(implicitly) 결정된다고 할 수 있다. 왜냐하면, 기지국은 단말이 ACK/NACK 신호를 위한 PUCCH의 전송에 사용되는 자원을 별도로 알려주지 않고, 하향링크 데이터의 전송에 사용되는 PDCCH에 사용되는 자원을 통해 간접적으로 알려주기 때문이다.
도 9는 HARQ 수행의 일 예를 나타낸다. 단말은 PDCCH를 모니터링하여, n 번째 서브프레임에서 하향링크 그랜트가 포함된 PDCCH(501)를 수신한다. 단말은 하향링크 그랜트에 의해 지시되는 PDSCH(502)를 통해 하향링크 전송 블록(transport block)을 수신한다.
단말은 n+4번째 서브프레임에서 PUCCH(511) 상으로 상기 하향링크 전송 블록에 대한 ACK/NACK 신호를 전송한다. ACK/NACK 신호는 상기 하향링크 전송 블록이 성공적으로 디코딩되면 ACK 신호가 되고, 상기 하향링크 전송 블록의 디코딩에 실패하면 NACK 신호가 된다. 기지국은 NACK 신호가 수신되면, ACK 신호가 수신되거나 최대 재전송 횟수까지 상기 하향링크 전송 블록의 재전송를 수행할 수 있다.
PUCCH(511)를 구성하기 위해, 단말은 PDCCH(501)의 자원 할당을 이용한다. 즉, PDCCH(501)의 전송에 사용되는 가장 낮은 CCE 인덱스가 nCCE가 되고, n(1) PUUCH = nCCE+N(1) PUUCH와 같이 자원 인덱스를 결정하는 것이다.
이제 3GPP TS 36.213 V8.5.0 (2008-12)의 5절을 참조하여, 3GPP LTE에서 상향링크 전송 파워에 대해 기술한다.
서브프레임 i에서 PUSCH 전송을 위한 전송 파워 PPUSCH는 다음과 같이 정의된다.
Figure 112010058023799-pat00003
여기서, PCMAX는 설정된 단말 전송 파워, MPUSCH(i)는 RB 단위의 PUSCH 자원 할당의 대역폭이다. PO _ PUSCH(j)는 j=0 과 1일 때 상위계층에서 주어지는 셀 특정 요소 PO_NOMINAL_PUSCH(j)와 단말 특정 요소 PO _ UE _ PUSCH(j)의 합으로 구성되는 파라미터이다. α(j)는 상위계층에 주어지는 파라미터이다. PL은 단말에 의해 계산되는 하향링크 경로 손실 추정이다. ΔTF(i)는 단말 특정 파라미터이다. f(i)는 TPC(transmit power control) 명령으로부터 획득되는 단말 특정 값이다.
서브프레임 i에서 PUCCH 전송을 위한 전송 파워 PPUCCH는 다음과 같이 정의된다.
Figure 112010058023799-pat00004
여기서, PCMAX와 PL은 식 3과 동일하고, PO _ PUCCH(j)는 상위계층에서 주어지는 셀 특정 요소 PO _ NOMINAL _ PUCCH(j)와 단말 특정 요소 PO _ UE _ PUCCH(j)의 합으로 구성되는 파라미터이다. h(nCQI, nHARQ)는 PUCCH 포맷에 종속하는 값이다. ΔF_ PUCCH(F)는 상위계층에 의해 주어지는 파라미터이다. g(i)는 TPC 명령으로부터 획득되는 단말 특정 값이다.
이제 상향링크 다중 안테나 전송에 대해 기술한다.
도 10은 다중 안테나를 통한 ACK/NACK 신호의 전송의 일 예를 나타낸다.
ACK/NACK 신호의 전송에 사용되는 시간, 주파수, 코드 자원을 ACK/NACK 자원 또는 PUCCH 자원이라 한다. 전술한 바와 같이, ACK/NACK 신호를 PUCCH 상으로 전송하기 위해 필요한 ACK/NACK 자원의 인덱스(ACK/NACK 자원 인덱스 또는 PUCCH 인덱스라 함)는 직교 시퀀스 인덱스 i, 순환 쉬프트 인덱스 Ics, 자원 블록 인덱스 m 및 상기 3개의 인덱스를 구하기 위한 인덱스 중 적어도 어느 하나로 표현될 수 있다. ACK/NACK 자원은 직교 시퀀스, 순환 쉬프트, 자원 블록 및 이들의 조합 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
설명을 명확히 하기 위해, ACK/NACK 자원 인덱스를 전술한 자원 인덱스 n(1) PUUCH로 예시적으로 기술하나, ACK/NACK 자원의 구성이나 표현에 제한이 있는 것은 아니다.
ACK/NACK 신호의 변조 심벌 s1는 제1 ACK/NACK 자원을 이용하여 제1 안테나(601)를 통해 전송되고, 제2 ACK/NACK 자원을 이용하여 제2 안테나(602)를 통해 전송된다.
제1 ACK/NACK 자원 인덱스로부터 제1 직교 시퀀스 인덱스 i1, 제1 순환 쉬프트 인덱스 Ics1 및 제1 자원 블록 인덱스 m1를 구하여, 이를 통해 제1 PUCCH를 구성한다. 제2 ACK/NACK 자원 인덱스로부터 제2 직교 시퀀스 인덱스 i2, 제2 순환 쉬프트 인덱스 Ics2 및 제2 자원 블록 인덱스 m2를 구하여, 이를 통해 제2 PUCCH를 구성한다. 변조 심벌 s1는 제1 PUCCH 상으로 제1 안테나(601)를 통해 전송되고, 또한 제2 PUCCH 상으로 제2 안테나(602)를 통해 전송된다.
결과적으로, 동일한 ACK/NACK 신호가 서로 다른 자원을 이용하여 서로 다른 안테나를 통해 전송됨으로써, 전송 다이버시티 이득(transmit diversity gain)을 얻을 수 있다.
기존 3GPP LTE에서, 싱글 안테나만 지원하므로 하나의 ACK/NACK 자원은 PDCCH의 전송에 사용되는 자원으로부터 결정된다. 즉, PDCCH의 전송에 사용되는 가장 낮은 CCE 인덱스로부터 하나의 자원 인덱스, 즉 ACK/NACK 자원의 인덱스가 결정된다.
하지만, 도 10의 예에 의하면, 2개의 ACK/NACK 자원이 필요하다. 이는 다중 안테나 전송을 위해서는 복수의 ACK/NACK 자원이 필요함을 의미한다.
도 11은 복수의 자원 결정 방법을 나타낸다. 이는 제1 ACK/NACK 자원은 기존 3GPP LTE와 동일하게 결정된다고 하고, 제2 ACK/NACK 자원을 가장 낮은 CCE 인덱스의 다음 CCE 인덱스를 기반으로 결정하는 것이다.
CCE 인덱스들 중 하향링크 그랜트에 대한 PDCCH의 전송에 사용되는 CCE 인덱스 5가 가장 낮은 인덱스라고 가정한다. 만약, CCE 집합 레벨 L=1 이면, 제1 ACK/NACK 자원 인덱스(P1)는 기존과 마찬가지로 가장 낮은 CCE 인덱스 5를 기반으로 구하고, 제2 ACK/NACK 자원 인덱스(P2)는 다음 인덱스 6을 기반으로 구한다. CCE 집합 레벨 L=2, 4, 8 인 경우도 마찬가지이다.
만일 가장 낮은 CCE 인덱스의 다음 CCE 인덱스가 NCCE-1 보다 크면, 순환 쉬프트되어 다음 CCE 인덱스를 0으로 할 수 있다. NCCE 는 전체 CCE 의 개수이다.
제1 및 제2 ACK/NACK 자원 인덱스가 CCE 집합 레벨에 상관없이 P1=nCCE+N(1) PUUCH, P2=(nCCE+1)+N(1) PUUCH과 같이 정의되는 것이다.
여기서는, 가장 낮은 CCE 인덱스의 다음 인덱스를 기반으로 제2 ACK/NACK 자원 인덱스(P2)를 구하고 있으나, 보다 일반적으로 P2=(nCCE+b)+N(1) PUUCH와 같이 구할 수 있다. 'b'는 임의의 정수이다.
이제 제안되는 상향링크 전송 파워 제어에 대해 기술한다.
무선 장치가 다중 안테나 전송을 지원하더라도, 항상 다중 안테나 전송을 사용할 수 있는 것은 아니다. 자원의 비할당 등의 이유로 무선 장치는 다중 안테나 전송과 싱글 안테나 전송 간을 동적으로 스위칭할 수 있어야 한다.
도 11의 예에서, CCE 인덱스 6이 다른 단말에 할당된다면, 단말은 제1 ACK/NACK 자원만을 획득하고 제2 ACK/NACK 자원을 획득할 수 없다. 하나의 ACK/NACK 자원만이 획득되면 단말은 하나의 ACK/NACK 자원을 이용하여 하나의 안테나를 통해 ACK/NACK 신호를 전송할 수 있다. 즉, 2개의 안테나를 이용한 다중 안테나 전송에서 싱글 안테나 전송으로 스위칭되는 것이다.
전송 모드가 스위칭될 때, 전송 파워를 효율적으로 제어하지 못하면 링크 성능이 악화될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전송 파워 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
단말은 복수의 전송 모드 중 하나의 전송 모드(transmit mode)를 선택한다(S120). 전송 모드는 다중 안테나 또는 싱글 안테나를 이용한 단말의 상향링크 전송 모드를 나타낸다.
다중 안테나를 이용한 전송은 다중 안테나 전송 모드라 하고, 싱글 안테나를 통한 이용한 전송은 싱글 안테나 전송 모드라 한다. 다중 안테나 전송은 사용되는 안테나의 수에 따라 구분될 수 있다. 예를 들어, 4개의 안테나가 지원된다면, 단말은 2 이상의 안테나를 사용하는 다중 안테나 전송 모드와 하나의 안테나를 사용하는 싱글 안테나 전송 모드를 동적으로 스위칭할 수 있다. 다중 안테나 전송은 안테나의 수가 각각 2, 3, 4일 때 서로 다른 전송 모드가 될 수 있다.
단말은 기지국으로부터 지시에 의해 전송 모드를 결정할 수 있다. 기지국이 다중 안테나 전송 모드 또는 싱글 안테나 전송 모드를 상위계층 메시지 또는 PDCCH 를 통해 단말에게 알려줄 수 있다.
단말은 상향링크 전송에 할당된 자원(예, PUCCH 자원)을 기반으로 전송 모드를 결정할 수 있다. 단말에 할당된 PUCCH 자원의 개수가 1보다 크면 다중 안테나 전송 모드로 결정하고, PUCCH 자원의 개수가 1개이면 싱글 안테나 전송 모드로 결정할 수 있다.
단말은 상기 선택된 전송 모드를 기반으로 상향링크 채널의 전송 파워를 결정한다(S1220). 전송 파워는 전송 모드에 따른 전송 파워 오프셋 Δ(M)을 기반으로 결정될 수 있다. M은 전송 모드를 나타낸다.
예를 들어, M=1은 싱글 안테나 전송 모드, M=2는 2개의 안테나(또는 2개의 자원)을 이용한 다중 안테나 전송 모드, M=3은 3개의 안테나(또는 3개의 자원)을 이용한 다중 안테나 전송 모드, M=4는 4개의 안테나(또는 4개의 자원)을 이용한 다중 안테나 전송 모드라 하자. 단말은 선택된 전송 모드에 따라 Δ(1), Δ(2), Δ(3) 및 Δ(4) 중 하나의 전송 파워 오프셋을 결정한다.
단말은 전송 모드에 따라 전송 파워 오프셋 Δ(M)를 결정하고, 이를 상향링크 채널의 전송 파워에 더할 수 있다.
전송 모드를 고려할 때, 식 3의 PUSCH 전송을 위한 전송 파워 PPUSCH는 다음과 같이 변경될 수 있다.
Figure 112010058023799-pat00005
또한, 식 4의 PUCCH 전송을 위한 전송 파워 PPUCCH는 다음과 같이 변경될 수 있다.
Figure 112010058023799-pat00006
상기 식의 변형은 예제에 불과하고, 당업자라면 다양한 변경이 가능할 것이다. 예를 들어, 전송 파워 오프셋 Δ(M)은 전송 파워의 계산에 사용되는 단말 특정 파라미터(예, ΔTF(i), f(i), ΔF_ PUCCH(F), g(i))에 포함될 수 있다.
단말은 상기 전송 파워를 이용하여 상향링크 채널을 전송한다(S1230). 2개의 안테나와 2개의 PUCCH 자원을 이용하여 ACK/NACK 신호가 전송될 때, 도 10의 구조와 같이 ACK/NACK 신호가 전송될 수 있다.
단말이 다중 안테나 전송 모드에서 싱글 안테나 전송 모드로 스위칭할 때, 단말이 다중 안테나 전송과 동일한 전송 파워를 유지하면서 싱글 안테나 전송을 수행하는 것은 링크 성능을 악화시킬 수 있다.
예를 들어, 2개의 PUCCH 자원을 할당받은 단말이 2개의 안테나를 통해 다중 안테나 전송 모드로 ACK/NACK 신호를 전송한다고 하자. 각 전송 안테나의 전송 파워는 X dBm이라 하자. 이때, 전체 전송 파워는 X+3 dBm이 된다.
어떤 이유로, 단말이 하나의 PUCCH 자원을 할당받았을 때, 싱글 안테나 전송 모드로 스위칭할 수 있다. 이때, 전송 파워도 기존과 X dBm을 유지하면, 링크 성능이 저하될 수 있다. 기존 전송 파워 X dBm는 전송 다이버시티 이득을 고려하여 설계된 것인데, 싱글 안테나 전송에서는 전송 다이버시티 이득이 손실되기 때문이다.
그러므로, 제안된 방법에서는 전송 모드에 따라 단말이 상향링크 채널의 전송 파워를 조절할 수 있도록 한다.
사용되는 안테나의 수가 작을수록 더 큰 전송 파워 오프셋 Δ(M)이 설정될 수 있다. 예를 들어, Δ(2)=0 이고, Δ(1)=K (K는 양의 정수)로 설정될 수 있다.
전송 파워 오프셋 Δ(M)은 미리 정의될 수 있다.
기지국은 전송 파워 오프셋 Δ(M)을 구하기 위한 정보를 단말에게 알려줄 수 있다. 기지국은 각 전송 모드에 따른 전송 파워 오프셋을 알려줄 수 있고, 또는 하나의 전송 모드의 전송 파워 오프셋과 나머지 전송 모드의 전송 파워 오프셋간의 차이를 알려줄 수 있다. 상기 정보는 시스템 정보, RRC 메시지, MAC 메시지 또는 PDCCH를 통해 전송될 수 있다.
전송 파워 오프셋 Δ(M)은 PUCCH 포맷에 따라 달리 주어질 수 있다. PUCCH 포맷에 따라 전송 다이버시티 이득이 달라져, 전송 파워의 보상값이 달라질 수 있기 때문이다.
도 13은 본 발명의 실시예가 구현되는 무선 장치를 나타낸 블록도이다. 이는 단말의 일부일 수 있다.
무선 장치(1300)는 데이터 프로세서(1310), 전송 파워 제어부(1320), 송수신기(1330) 및 복수의 안테나(1340)를 포함한다.
데이터 프로세서(1310)는 트래픽 데이터 및/또는 제어신호(예, CQI, ACK/NACK)의 인코딩/디코딩 및 변조/복조를 구현한다.
전송 파워 제어부(1320)는 상향링크 채널의 전송 파워를 제어한다. 도 12의 실시예에 나타난 바와 같이, 전송 파워 제어부(1320)는 전송 모드를 결정하고, 상기 전송 모드를 기반으로 상향링크 채널의 전송 파워를 결정할 수 있다.
송수신기(1330)는 트래픽 데이터 및/또는 제어신호를 상기 전송 파워를 이용하여 상향링크 채널 상으로 하나 또는 그 이상의 안테나(1340)를 통해 전송한다.
데이터 프로세서(1310), 전송 파워 제어부(1320) 및 송수신기(1330)는 하나의 프로세서, 칩셋 또는 논리 회로로 구현될 수 있다.
안테나는 안테나 포트라고도 하며, 물리적 안테나 또는 논리적 안테나일 수 있다. 하나의 논리적 안테나는 하나 또는 그 이상의 물리적 안테나를 포함할 수 있다.
상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (14)

  1. 무선 통신 시스템에서 상향링크 제어 채널을 전송하는 방법에 있어서,
    단말이 제1 안테나 포트를 위한 제1 PUCCH(physical uplink control channel) 자원 및 제2 안테나 포트를 위한 제2 PUCCH 자원을 결정하고,
    상기 단말이 상향링크 전송 파워를 기반으로 상기 제1 및 제2 PUCCH 자원을 이용하여 상기 제1 및 제2 안테나 포트를 통해 PUCCH를 전송하는 것을 포함하되,
    서브프레임 i에서 상기 상향링크 전송 파워 PPUCCH(i)는 다음과 같이 결정되는 전송 방법.
    Figure 112012090879516-pat00020

    여기서, PCMAX(i)는 서브프레임 i에서 설정된 단말 전송 파워,
    PO_PUCCH, h(nCQI, nHARQ), ΔF_PUCCH(F)는 파라미터,
    PL 은 단말이 계산한 하향링크 경로 손실 추정,
    g(i) 는 단말 특정 값,
    Δ(M)은 상기 제1 및 제2 안테나 포트로 상기 PUCCH가 전송될 때 파워오프셋.
  2. 제 1 항에서, 하나의 안테나 포트로 상기 PUCCH가 전송될 때 Δ(M)=0 인 전송 방법.
  3. 제 1 항에서, Δ(M) 값들의 리스트는 PUCCH 포맷에 따라 기지국이 제공하는 전송 방법.
  4. 제 3 항에서, 상기 PUCCH 포맷은 다음 표
    Figure 112012090879516-pat00022

    와 같이 정의되는 전송 방법.
  5. 제 1 항에서, 상기 PUCCH는 스케줄링 요청, HARQ(hybrid automatic repeat request)를 위한 ACK/NACK 및 CQI(channel quality indicator) 중 적어도 어느 하나를 나르는 전송 방법.
  6. 제 1 항에서, 기지국으로부터 전송 모드에 관한 정보를 수신하는 것을 더 포함하되, 상기 전송 모드는 상기 PUCCH가 하나의 안테나 포트로 전송되는지 또는 2개의 안테나 포트로 전송되는지 여부를 지시하는 전송 방법.
  7. 무선 통신 시스템에서 단말에 있어서,
    제1 안테나 포트;
    제2 안테나 포트;
    상기 제1 안테나 포트를 위한 제1 PUCCH(physical uplink control channel) 자원 및 상기 제2 안테나 포트를 위한 제2 PUCCH 자원을 결정하고, 상향링크 전송 파워를 기반으로 상기 제1 및 제2 PUCCH 자원을 이용하여 상기 제1 및 제2 안테나 포트를 통해 PUCCH를 전송하는 송수신기; 및
    서브프레임 i에서 상기 상향링크 전송 파워 PPUCCH(i)를 다음과 같이 결정하는 전송 파워 제어기를 포함하는 단말.
    Figure 112012090879516-pat00021

    여기서, PCMAX(i)는 서브프레임 i에서 설정된 단말 전송 파워,
    PO_PUCCH, h(nCQI, nHARQ), ΔF_PUCCH(F)는 파라미터,
    PL 은 단말이 계산한 하향링크 경로 손실 추정,
    g(i) 는 단말 특정 값,
    Δ(M)은 상기 제1 및 제2 안테나 포트로 상기 PUCCH가 전송될 때 파워오프셋.
  8. 제 7 항에서, 하나의 안테나 포트로 상기 PUCCH가 전송될 때 Δ(M)=0 인 단말.
  9. 제 7 항에서, Δ(M) 값들의 리스트는 PUCCH 포맷에 따라 기지국이 제공하는 단말.
  10. 제 9 항에서, 상기 PUCCH 포맷은 다음 표
    Figure 112012090879516-pat00023

    와 같이 정의되는 단말.
  11. 제 7 항에서, 상기 PUCCH는 스케줄링 요청, HARQ(hybrid automatic repeat request)를 위한 ACK/NACK 및 CQI(channel quality indicator) 중 적어도 어느 하나를 나르는 단말.
  12. 제 7 항에서, 상기 송수신기는 기지국으로부터 전송 모드에 관한 정보를 수신하되, 상기 전송 모드는 상기 PUCCH가 하나의 안테나 포트로 전송되는지 또는 2개의 안테나 포트로 전송되는지 여부를 지시하는 단말.
  13. 삭제
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