KR20110044901A - 무선 통신 네트워크에서의 다운링크 투명 중계를 가능하게 하는 방법 - Google Patents

무선 통신 네트워크에서의 다운링크 투명 중계를 가능하게 하는 방법 Download PDF

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KR20110044901A
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Abstract

무선 통신 네트워크에서의 다운링크 투명 중계를 가능하게 하는 방법 및 장치가 기술되어 있다. 무선 통신 네트워크에서, 기지국 및 이동국은, 필요에 따라, 중계국을 통해 서로 통신을 할 수 있다. 투명 중계는 기지국과 이동국 사이의 중계 통신을 가능하게 할 수 있지만, 이동국이 중계국을 인식하지 못한다. 그러나, 중계국의 비연속적 전송으로 인해, 다운링크 투명 중계 동안 채널 품질 측정 및 채널 추정 열화가 일어날 수 있다. 일부 양태에 따르면, 기지국은 이동국을, 다운링크 투명 중계를 위해 전용 파일럿 신호를 이용하는 전송 모드로 스케줄링할 수 있고, 중계국은 기지국과 동일한 채널 자원을 통해 데이터 및 전용 파일럿 신호를 전송할 수 있다. 일부 양태에 따르면, 중계국은 기지국에 의해 전송된 공용 파일럿 신호를 널링시킬 수 있다.

Description

무선 통신 네트워크에서의 다운링크 투명 중계를 가능하게 하는 방법{ENABLING DOWNLINK TRANSPARENT RELAY IN A WIRELESS COMMUNICATIONS NETWORK}
관련 출원의 상호 참조
본 특허 출원은 2008년 8월 12일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/088,183호를 기초로 우선권을 주장하며, 이 출원은 그 전체 내용이 참조 문헌으로서 본 명세서에 포함된다.
본 발명의 분야
본 출원은 일반적으로 무선 통신 기술에 관한 것이며, 상세하게는 무선 통신 네트워크에서 다운링크 투명 중계를 가능하게 하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
무선 통신 네트워크에서, 기지국 및 이동국은, 필요에 따라, 중계국을 통해 서로 통신을 할 수 있다. 중계국은 기지국과 셀 경계 이동국 간의 통신을 수신 및 전송함으로써 무선 통신 네트워크의 서비스 범위를 확장하도록 설계되어 있다. 예를 들어, 중계국은 기지국으로부터 전송된 신호를 수신하고, 이어서 그 신호를 이동국으로 전송할 수 있으며, 따라서 기지국과 이동국 간의 전송의 SNR(Signal to Noise Ratio)을 향상시킬 수 있다. 중계국 및 기지국은 동일한 채널 자원을 통해 동일한 데이터 및 파일럿 신호를 이동국으로 전송할 수 있다. 예를 들어, HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest) 프로세스의 일부로서, 중계국은 셀 경계 이동국으로의 HARQ 재전송을 위해 SNR을 증가시키는 데 사용될 수 있다.
중계 통신이 투명이거나 비투명일 수 있다. 투명 중계의 경우, 이동국은 중계국의 존재를 인식하지 못할 수 있고, 중계국의 도입에도 불구하고 계속하여 정상적으로 거동해야만 한다. 이동국에 대한 중계 기능을 가능하게 하도록 새로운 시그널링 메커니즘 또는 채널을 도입할 필요없이 무선 네트워크에서 투명 중계가 사용될 수 있다. 중계를 가능하게 하기 위해 부가의 시그널링 메커니즘 또는 채널을 이용하도록 구성되어 있지 않은 이동국을 본 명세서에서 "레거시 이동국"이라고 할 수도 있다. 따라서, 투명 중계는 레거시 이동국과 역호환(backwards compatible)될 수 있다. 이와 달리, 비투명 중계는 이동국과의 중계 통신을 가능하게 하도록 시그널링 메커니즘 또는 채널과 같은 부가의 기능을 사용할 수 있다. 따라서, 비투명 중계는 레거시 이동국과 역호환되지 않을 수 있다. 유사하게, 투명 중계를 구현하는 특징 또는 메커니즘을 포함하지 않는 무선 통신 표준을 본 명세서에서 레거시 표준이라고 할 수도 있다.
LTE(Long Term Evolution)은 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에 의해 개발된 이동 무선 통신 표준이다. LTE-A(LTE-Advanced)는 LTE 표준화의 개선이다. 투명 중계 및 비투명 중계 둘다가 LTE-A 시스템에서 지원될 수 있다. LTE-A 표준은 구형(레거시) LTE 시스템과의 역호환성을 제공할 수 있다. 레거시 LTE 이동국 및 LTE-A 이동국 둘다에 대해 서비스 범위를 확장시키기 위해 투명 중계가 적용될 수 있다. 중계의 도입이 이동국에 투명한 다수의 투명 중계 시나리오가, 그 전체 내용이 참조 문헌으로서 본 명세서에 포함된, R1-082517, Nortel, "Transparent relay for LTE-A FDD", TSG-RAN1 Meeting #53bis, Warsaw, Poland, June 2008에 기술되어 있다. LTE 및 LTE-A에 관련된 문서가 <http://www.3gpp.org/article/lte>에서 입수가능하며, 참조 문헌으로서 본 명세서에 포함된다.
본 발명의 양태에 관련되어 있을 수 있는 LTE- A에서의 중계에 관계된 일부 3GPP TSG-RAN1 회의 문서는 R1-082327, Samsung, "Application of network coding in LTE-advanced relay", TSG-RAN1 Meeting #53bis, Warsaw, Poland, June 2008; R1-082397, Panasonic, "Discussion on the various types of Relays", TSG-RAN1 Meeting #54, Warsaw, Poland, June 2008; and R1-082470, Ericsson, "Self backhauling and lower layer relaying", TSG-RAN1 Meeting #53bis, Warsaw, Poland, June 2008이며, 이들 문서 각각의 전체 내용이 참조 문헌으로서 본 명세서에 포함된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 중계국이 데이터, 전용 파일럿 신호, 및 공용 파일럿 신호를 기지국으로부터 수신하는 단계, 중계국이 공용 파일럿 신호를 널링(nulling)시키는 단계, 및 중계국이 데이터 및 전용 파일럿 신호를 이동국으로 전송하는 단계를 포함하는 무선 통신 시스템에서의 중계 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 데이터, 전용 파일럿 신호, 및 공용 파일럿 신호를 기지국으로부터 수신하는 모듈, 공용 파일럿 신호를 널링시키는 모듈, 및 데이터 및 전용 파일럿 신호를 이동국으로 전송하는 모듈을 포함하는 중계국 내의 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 기지국, 중계국, 및 이동국을 포함하는 무선 중계 기반 통신 네트워크가 제공되며, 중계국은 데이터, 전용 파일럿 신호, 및 공용 파일럿 신호를 기지국으로부터 수신하고, 중계국은 공용 파일럿 신호를 널링시키며, 기지국 및 중계국은 동일한 채널 자원을 통해 데이터 및 전용 파일럿 신호를 이동국으로 전송한다.
본 발명의 구체적인 실시예에 대한 이하의 설명을 살펴보면, 본 발명의 다른 양태 및 특징이 당업자에게 명백하게 될 것이다.
이제부터 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대해 더 상세히 설명할 것이다.
도 1은 셀룰러 통신 시스템의 블록도이다.
도 2는 일부 실시예를 구현하는 데 사용될 수 있는 예시적인 기지국의 블록도이다.
도 3은 일부 실시예를 구현하는 데 사용될 수 있는 예시적인 이동국의 블록도이다.
도 4는 일부 실시예를 구현하는 데 사용될 수 있는 예시적인 중계국의 블록도이다.
도 5는 일부 실시예를 구현하는 데 사용될 수 있는 예시적인 OFDM 송신기 구조의 논리적 분석의 블록도이다.
도 6은 일부 실시예를 구현하는 데 사용될 수 있는 예시적인 OFDM 수신기 구조의 논리적 분석의 블록도이다.
도 7a는 일부 실시예를 구현하는 데 사용될 수 있는 예시적인 SC-FDMA 송신기의 논리적 분석의 블록도이다.
도 7b는 일부 실시예를 구현하는 데 사용될 수 있는 예시적인 SC-FDMA 수신기의 논리적 분석의 블록도이다.
도 8는 예시적인 다운링크 투명 중계 프로세스를 나타낸 도면이다.
도 9는 일부 양태에 따른 무선 통신 시스템에서 중계를 가능하게 하는 단계들을 나타낸 흐름도이다.
도 10은 일부 양태에 따른 무선 통신 시스템에서 중계를 가능하게 하는 단계들을 나타낸 흐름도이다.
도 11은 일부 양태에 따른 이동국으로의 다운링크 중계 전송에 사용될 수 있는 기지국의 예시적인 LTE 자원 블록 구조를 나타낸 도면이다.
도 12는 일부 양태에 따른 이동국으로의 다운링크 비중계 전송에 사용될 수 있는 기지국의 예시적인 LTE 자원 블록 구조를 나타낸 도면이다.
도 13은 일부 양태에 따른 이동국으로의 다운링크 중계 전송에 사용될 수 있는 중계국의 예시적인 LTE 자원 블록 구조를 나타낸 도면이다.
도 14는 일부 양태에 따른 이동국으로의 다운링크 비중계 전송에 사용될 수 있는 중계국의 예시적인 LTE 자원 블록 구조를 나타낸 도면이다.
도 15는 일부 양태에 따른 투명 중계에서 CQI를 보고하는 단계들을 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 개념들이 다양한 통신 시스템에서 사용될 수 있지만, 일부 실시예에서, 이들 개념이 특히 LTE 표준, 상세하게는 LTE-A 표준에 적용가능할 수 있다.
본 명세서에 기술된 실시예를 구현하는 데 사용될 수 있는 통신 시스템의 하나의 구체적인 예에 대해 도 1 내지 도 7을 참조하여 기술한다. 무선 통신 시스템에서 구현될 수 있는 다운링크 투명 중계 프로세스의 예에 대해 도 8을 참조하여 기술한다. 다운링크 투명 중계를 가능하게 하는 방법 및 장치의 양태 및 실시예에 대해 도 9 내지 도 15를 참조하여 기술한다.
"기지국"이라는 용어는, 무선국과 같이, 영역에 서비스 범위를 제공하는 임의의 액세스 포인트를 말할 수 있다. 이동국은 또한, 예를 들어, 사용자 장비, 이동 단말, 사용자 단말, 가입자 단말 및 통신 장치라고도 흔히 말해진다. "이동국"이라는 용어는 임의의 수신 장치(고정형 또는 이동형)를 말할 수 있다.
도 1은 대응하는 BS(base station, 기지국)(14)에 의해 서비스 제공되는 다수의 셀(12) 내에서의 무선 통신을 제어하는 BSC(base station controller, 기지국 제어기)(10)를 나타낸 것이다. 일부 구성에서, 각각의 셀은 다수의 섹터(13) 또는 구역(도시 생략)으로 추가로 분할된다. 일반적으로, 각각의 기지국(14)은 OFDM을 사용하여 대응하는 기지국(14)과 연관된 셀(12) 내에 있는 이동 및/또는 무선 단말(16)과의 통신을 용이하게 한다. 이동 단말(16)이 기지국(14)와 관련하여 이동하면 채널 조건에 상당한 변동이 생긴다. 예시된 바와 같이, 기지국(14) 및 이동 단말(16)은 통신에 공간 다이버시티를 제공하기 위해 다수의 안테나를 포함할 수 있다. 일부 구성에서, 중계국(15)은 기지국(14)과 무선 단말(16) 간의 통신을 지원할 수 있다. 무선 단말(16)은 임의의 셀(12), 섹터(13), 구역(도시 생략), 기지국(14) 또는 중계국(15)으로부터 다른 셀(12), 섹터(13), 구역(도시 생략), 기지국(14) 또는 중계기(15)로 핸드오프(18)될 수 있다. 일부 구성에서, 기지국(14)은 백홀 네트워크(backhaul network)(11)를 통해 서로 그리고 다른 네트워크(예컨대, 코어 네트워크 또는 인터넷: 둘다 도시되지 않음)와 통신한다. 일부 구성에서, 기지국 제어기(10)가 필요하지 않다.
도 2를 참조하면, 기지국(14)의 예가 도시되어 있다. 기지국(14)은 일반적으로 제어 시스템(20), 기저대역 프로세서(22), 송신 회로(24), 수신 회로(26), 다수의 안테나(28), 및 네트워크 인터페이스(30)를 포함한다. 수신 회로(26)는 이동 단말(16)(도 3에 도시됨) 및 중계국(15)(도 4에 도시됨)에 의해 제공되는 하나 이상의 원격 송신기로부터 정보를 가지는 무선 주파수 신호를 수신한다. 저잡음 증폭기 및 필터(도시 생략)가 협동하여, 처리를 위해 신호로부터 광대역 간섭을 증폭하여 제거할 수 있다. 하향 변환 및 디지털화 회로(도시 생략)는 이어서 필터링된 수신 신호를 중간 또는 기저대역 주파수 신호로 하향 변환하고, 이 신호는 이어서 하나 이상의 디지털 스트림으로 디지털화될 것이다.
기저대역 프로세서(22)는 디지털화된 수신 신호를 처리하여 수신 신호로 전달되는 정보 또는 데이터 비트를 추출한다. 이 처리는 통상적으로 복조, 디코딩, 및 오류 정정 동작을 포함한다. 그에 따라, 기저대역 프로세서(22)는 일반적으로 하나 이상의 디지털 신호 처리기(DSP) 또는 ASIC(application-specific integrated circuit)에 구현된다. 수신된 정보는 이어서 네트워크 인터페이스(30)를 통해 무선 네트워크를 거쳐 송신되거나 기지국(14)에 의해 서비스되는 다른 이동 단말(16)로 직접 또는 중계기(15)의 도움을 받아 전송된다.
송신측에서, 기저대역 프로세서(22)는 음성, 데이터 또는 제어 정보를 나타낼 수 있는 디지털화된 데이터를 제어 시스템(20)의 제어 하에서 네트워크 인터페이스(30)로부터 수신하고, 전송을 위해 데이터를 인코딩한다. 인코딩된 데이터는 송신 회로(24)로 출력되고, 송신 회로에서 원하는 송신 주파수 또는 주파수들을 가지는 하나 이상의 반송파 신호에 의해 변조된다. 전력 증폭기(도시 생략)는 변조된 반송파 신호를 전송에 적절한 레벨로 증폭하고 정합 회로망(도시 생략)을 통해 변조된 반송파 신호를 안테나(28)로 전달할 것이다. 변조 및 처리 상세에 대해서는 이하에서 더 상세히 기술한다.
도 3을 참조하면, 이동 단말(16)의 예가 도시되어 있다. 기지국(14)과 유사하게, 이동 단말(16)은 제어 시스템(32), 기저대역 프로세서(34), 송신 회로(36), 수신 회로(38), 다수의 안테나(40), 및 네트워크 인터페이스 회로(42)를 포함할 것이다. 수신 회로(38)는 하나 이상의 기지국(14) 및 중계기(15)로부터 정보를 가지는 무선 주파수 신호를 수신한다. 저잡음 증폭기 및 필터(도시 생략)가 협동하여, 처리를 위해 신호로부터 광대역 간섭을 증폭하여 제거할 수 있다. 하향 변환 및 디지털화 회로(도시 생략)는 이어서 필터링된 수신 신호를 중간 또는 기저대역 주파수 신호로 하향 변환하고, 이 신호는 이어서 하나 이상의 디지털 스트림으로 디지털화된다.
기저대역 프로세서(34)는 디지털화된 수신 신호를 처리하여 수신 신호로 전달되는 정보 또는 데이터 비트를 추출한다. 이 처리는 통상적으로 복조, 디코딩, 및 오류 정정 동작을 포함한다. 기저대역 프로세서(34)는 일반적으로 하나 이상의 디지털 신호 처리기(DSP) 또는 ASIC(application-specific integrated circuit)에 구현된다.
전송의 경우, 기저대역 프로세서(34)는 제어 시스템(32)으로부터 음성, 비디오, 데이터 또는 제어 정보를 나타낼 수 있는 디지털화된 데이터를 수신하고, 전송을 위해 인코딩한다. 인코딩된 데이터는 송신 회로(36)로 출력되고, 송신 회로에서 원하는 송신 주파수 또는 주파수들에 있는 하나 이상의 반송파 신호를 변조하기 위해 변조기에 의해 사용된다. 전력 증폭기(도시 생략)는 변조된 반송파 신호를 전송에 적절한 레벨로 증폭하고 정합 회로망(도시 생략)을 통해 변조된 반송파 신호를 안테나(40)로 전달할 것이다. 이동 단말과 기지국 간에 직접 또는 중계국을 통해 신호를 전송하는 데 당업자가 이용할 수 있는 다양한 변조 및 처리 기술이 사용된다.
OFDM 변조에서, 전송 대역은 다수의 직교 반송파로 분할된다. 각각의 반송파는 전송될 디지털 데이터에 따라 변조된다. OFDM이 전송 대역을 다수의 반송파로 분할하기 때문에, 반송파당 대역폭이 감소되고 반송파당 변조 시간이 증가된다. 다수의 반송파가 병렬로 전송되기 때문에, 임의의 주어진 반송파에서의 디지털 데이터 또는 심볼에 대한 전송 속도는 하나의 반송파가 사용될 때보다 느리다.
OFDM 변조는 전송될 정보에 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 수행하는 것을 이용한다. 복조의 경우, 수신 신호에 FFT(Fast Fourier Transform)를 수행하면 전송된 정보가 복원된다. 실제로는, IFFT 및 FFT가 각각 IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform) 및 DFT(Discrete Fourier Transform)를 수행하는 디지털 신호 처리에 의해 제공된다. 따라서, OFDM 변조를 특징지우는 특징은 전송 채널 내의 다수의 대역에 대해 직교 반송파가 발생된다는 것이다. 변조된 신호는 비교적 낮은 전송 속도를 가지고 그 각자의 대역 내에 들어갈 수 있는 디지털 신호이다. 개개의 반송파가 디지털 신호에 의해 직접 변조되지 않는다. 그 대신에, 모든 반송파가 IFFT 처리에 의해 한꺼번에 변조된다.
동작을 설명하면, OFDM은 바람직하게는 적어도 기지국(14)으로부터 이동 단말(16)로의 다운링크 전송에 사용된다. 각각의 기지국(14)은 "n"개의 송신 안테나(28)(n >=1)를 구비하고 있으며, 각각의 이동 단말(16)은 "m"개의 수신 안테나(40)(m>=1)를 구비하고 있다. 유의할 것은, 각자의 안테나가 적절한 듀플렉서 또는 스위치를 사용하여 수신 및 전송을 위해 사용될 수 있고 명확함을 위해서만 그렇게 표시되어 있다는 것이다.
중계국(15)이 사용될 때, OFDM은 바람직하게는 기지국(14)으로부터 중계기(15)로의 그리고 중계국(15)으로부터 이동 단말(16)으로의 다운링크 전송에 사용된다.
도 4를 참조하면, 중계국(15)의 예가 도시되어 있다. 기지국(14) 및 이동 단말(16)과 유사하게, 중계국(15)은 제어 시스템(132), 기저대역 프로세서(134), 송신 회로(136), 수신 회로(138), 다수의 안테나(130), 및 중계 회로(142)를 포함할 것이다. 중계 회로(142)는 중계기(15)가 기지국(14)과 이동 단말(16) 사이의 통신을 지원할 수 있게 한다. 수신 회로(138)는 하나 이상의 기지국(14) 및 이동 단말(16)로부터 정보를 가지는 무선 주파수 신호를 수신한다. 저잡음 증폭기 및 필터(도시 생략)가 협동하여, 처리를 위해 신호로부터 광대역 간섭을 증폭하여 제거할 수 있다. 하향 변환 및 디지털화 회로(도시 생략)는 이어서 필터링된 수신 신호를 중간 또는 기저대역 주파수 신호로 하향 변환하고, 이 신호는 이어서 하나 이상의 디지털 스트림으로 디지털화된다.
기저대역 프로세서(134)는 디지털화된 수신 신호를 처리하여 수신 신호로 전달되는 정보 또는 데이터 비트를 추출한다. 이 처리는 통상적으로 복조, 디코딩, 및 오류 정정 동작을 포함한다. 기저대역 프로세서(134)는 일반적으로 하나 이상의 디지털 신호 처리기(DSP) 또는 ASIC(application-specific integrated circuit)에 구현된다.
전송의 경우, 기저대역 프로세서(134)는 제어 시스템(132)으로부터 음성, 비디오, 데이터 또는 제어 정보를 나타낼 수 있는 디지털화된 데이터를 수신하고, 전송을 위해 인코딩한다. 인코딩된 데이터는 송신 회로(136)로 출력되고, 송신 회로에서 원하는 송신 주파수 또는 주파수들에 있는 하나 이상의 반송파 신호를 변조하기 위해 변조기에 의해 사용된다. 전력 증폭기(도시 생략)는 변조된 반송파 신호를 전송에 적절한 레벨로 증폭하고 정합 회로망(도시 생략)을 통해 변조된 반송파 신호를 안테나(130)로 전달할 것이다. 상기한 바와 같이, 이동 단말과 기지국 간에 직접 또는 중계국을 통해 신호를 전송하는 데 당업자가 이용할 수 있는 다양한 변조 및 처리 기술이 사용된다.
도 5를 참조하여, 논리적 OFDM 전송 구조에 대해 기술할 것이다. 먼저, 기지국 제어기(10)는 다양한 이동 단말(16)로 전송될 데이터를 기지국(14)으로 직접 또는 중계국(15)의 도움을 받아 송신할 것이다. 기지국(14)은 이동 단말과 연관된 CQI(channel quality indicator)를 사용하여 전송을 위한 데이터를 스케줄링하는 것은 물론 스케줄링된 데이터를 전송하기에 적절한 코딩 및 변조를 선택할 수 있다. CQI는 이동 단말(16)로부터 직접 온 것이거나, 이동 단말(16)에 의해 제공된 정보에 기초하여 기지국(14)에서 결정될 수 있다. 어느 경우라도, 각각의 이동 단말(16)에 대한 CQI는 OFDM 주파수 대역에 걸쳐 채널 진폭(또는 응답)이 변하는 정도의 함수이다.
비트 스트림인 스케줄링 데이터(44)는 데이터 스크램블링 논리(46)를 사용하여 데이터와 연관된 피크 대 평균 전력비(peak-to-average power ratio)를 감소시키는 방식으로 스크램블된다. 스크램블된 데이터에 대한 CRC(cyclic redundancy check)가 결정되고 CRC 추가 논리(48)를 사용하여 스크램블된 데이터에 첨부된다. 그 다음에, 데이터에 효과적으로 중복성을 부가하여 이동 단말(16)에서의 복원 및 오류 정정을 용이하게 하도록 채널 인코더 논리(50)를 사용하여 채널 코딩이 수행된다. 다시, 특정의 이동 단말(16)에 대한 채널 코딩은 CQI에 기초한다. 일부 구현예에서, 채널 인코더 논리(50)는 기지의 터보 인코딩 기법을 사용한다. 인코딩된 데이터는 이어서 인코딩과 연관된 데이터 확장을 보상하기 위해 레이트 매칭 논리(rate matching logic)(52)에 의해 처리된다.
비트 인터리버 논리(54)는 연속적인 데이터 비트의 손실을 최소화하기 위해 인코딩된 데이터 내의 비트를 체계적으로 재정렬한다. 얻어진 데이터 비트는, 매핑 논리(56)에 의해, 선택된 기저대역 변조에 따라 체계적으로 대응하는 심볼에 매핑된다. 바람직하게는, QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 또는 QPSK(Quadrature Phase Shift Key) 변조가 사용된다. 변조도가 바람직하게는 특정의 이동 단말에 대한 CQI에 기초하여 선택된다. 심볼 인터리버 논리(58)를 사용하여 주파수 선택적 페이딩에 의해 야기되는 주기적인 데이터 손실에 대한 전송된 신호의 면역성을 추가적으로 보강하기 위해 심볼이 체계적으로 재정렬될 수 있다.
이 시점에서, 비트 그룹이 진폭 및 위상 성상(constellation)에서의 위치를 나타내는 심볼에 매핑되었다. 공간 다이버시티가 요망될 때, 이어서 전송된 신호를 간섭에 더 내성을 갖고 이동 단말(16)에서 더 쉽게 디코딩되도록 만드는 방식으로 심볼을 수정하는 STC(space-time block code) 인코더 논리(60)에 의해 심볼 블록이 처리된다. STC 인코더 논리(60)는 들어오는 심볼을 처리하고 기지국(14)의 송신 안테나(28)의 수에 대응하는 "n"개의 출력을 제공할 것이다. 도 5와 관련하여 상기한 바와 같은 제어 시스템(20) 및/또는 기저대역 프로세서(22)는 STC 인코딩을 제어하는 매핑 제어 신호를 제공할 것이다. 이 시점에서, "n"개의 출력에 대한 심볼이 전송될 데이터를 나타내고 이동 단말(16)에 의해 복원될 수 있는 것으로 가정한다.
이 예에서, 기지국(14)이 2개의 안테나(28)(n=2)를 갖고 STC 인코더 논리(60)가 2개의 출력 심볼 스트림을 제공하는 것으로 가정한다. 따라서, STC 인코더 논리(60)에 의해 출력되는 각각의 심볼 스트림은 이해의 편의상 개별적으로 나타내어져 있는 대응하는 IFFT 프로세서(62)로 보내진다. 당업자라면 하나 이상의 프로세서가 단독으로 또는 본 명세서에 기술된 다른 처리와 함께 이러한 디지털 신호 처리를 제공하는 데 사용될 수 있다는 것을 잘 알 것이다. IFFT 프로세서(62)는 바람직하게는 역푸리에 변환을 제공하도록 각자의 심볼을 처리할 것이다. IFFT 프로세서(62)의 출력은 시간 영역에서의 심볼을 제공한다. 시간 영역 심볼은 프리픽스별 삽입(prefix by prefix insertion) 논리(64)와 연관되어 있는 프레임으로 그룹화된다. 각각의 얻어진 신호는 대응하는 디지털 상향-변환(DUC, digital up-conversion) 및 디지털-아날로그(D/A, digital-to-analog) 변환 회로(66)를 통해 디지털 영역에서 중간 주파수로 상향-변환되고 아날로그 신호로 변환된다. 얻어진 (아날로그) 신호는 이어서 RF 회로(68) 및 안테나(28)를 통해 동시에 원하는 RF 주파수로 변조되고, 증폭되며, 전송된다. 유의할 것은, 의도된 이동 단말(16)이 알고 있는 파일럿 신호가 부반송파들 간에 분산되어 있다는 것이다. 이하에서 상세히 기술되는 이동 단말(16)은 채널 추정을 위해 파일럿 신호를 사용할 것이다.
이제부터 도 6을 참조하여 이동 단말(16)이 전송된 신호를 기지국(14)로부터 직접 또는 중계기(15)의 도움을 받아 수신하는 것에 대해 설명한다. 전송된 신호가 이동 단말(16)의 각각의 안테나(40)에 도착할 때, 각자의 신호가 대응하는 RF 회로(70)에 의해 복조되고 증폭된다. 간결함과 명확함을 위해, 2개의 수신 경로 중 하나만이 상세히 기술되고 예시된다. 아날로그-디지털(A/D) 변환기 및 하향-변환 회로(72)는 디지털 처리를 위해 아날로그 신호를 디지털화하고 하향 변환한다. 얻어진 디지털화된 신호는 수신 신호 레벨에 기초하여 RF 회로(70) 내의 증폭기의 이득을 제어하기 위해 자동 이득 제어 회로(AGC)(74)에 의해 사용될 수 있다.
먼저, 디지털화된 신호가 동기화 논리(76)에 제공되고, 동기화 논리(76)는 몇개의 OFDM 심볼을 버퍼링하고 2개의 연속적인 OFDM 심볼 간의 자기-상관을 계산하는 개략 동기화 논리(78)를 포함한다. 상관 결과의 최대값에 대응하는 얻어진 시간 인덱스는 미세 동기화 검색 창(fine synchronization search window)을 결정하고, 이 검색 창은 헤더에 기초하여 정밀한 프레이밍 시작 위치를 결정하기 위해 미세 동기화 논리(80)에 의해 사용된다. 미세 동기화 논리(80)의 출력은 프레임 정렬 논리(84)에 의한 프레임 획득을 용이하게 한다. 차후의 FFT 처리가 시간 영역으로부터 주파수 영역으로의 정확한 변환을 제공하도록 적절한 프레이밍 정렬이 중요하다. 미세 동기화 알고리즘은 헤더에 의해 전달되는 수신된 파일럿 신호와 기지의 파일럿 데이터의 로컬 사본 간의 상관에 기초한다. 프레임 정렬 획득이 행해지면, OFDM 심볼의 프리픽스가 프리픽스 제거 논리(86)에 의해 제거되고, 얻어진 샘플이 송신기 및 수신기에서의 정합되지 않은 국부 발진기에 의해 야기되는 시스템 주파수 오프셋을 보상하는 주파수 오프셋 정정 논리(88)로 보내진다. 바람직하게는, 동기화 논리(76)는, 헤더에 기초하여 전송된 신호에 대한 이러한 효과를 추정하고 그 추정을 정정 논리(88)에 제공하여 OFDM 심볼을 적절히 처리하는 데 도움을 주는 주파수 오프셋 및 클록 추정 논리(82)를 포함한다.
이 시점에서, 시간 영역에서의 OFDM 심볼은 FFT 처리 논리(90)를 사용하여 주파수 영역으로 변환될 준비가 된다. 그 결과 주파수 영역 심볼이 얻어지며, 이 주파수 영역 심볼이 처리 논리(92)로 보내진다. 처리 논리(92)는 분산 파일럿 추출 논리(94)를 사용하여 분산된 파일럿 신호를 추출하고, 채널 추정 논리(96)를 사용하여 추출된 파일럿 신호에 기초하여 채널 추정치를 결정하며, 채널 재구성 논리(98)를 사용하여 모든 부반송파에 대한 채널 응답을 제공한다. 각각의 부반송파에 대한 채널 응답을 결정하기 위해, 파일럿 신호는 기본적으로 시간 및 주파수 둘다에서 기지의 패턴으로 OFDM 부반송파들에 걸쳐 데이터 심볼들 간에 분산되는 다수의 파일럿 심볼이다. 계속하여 도 6에서, 처리 논리는 수신된 파일럿 심볼을 소정의 때에 소정의 부반송파에서 예상되는 파일럿 심볼과 비교하여 파일럿 심볼을 전송한 부반송파에 대한 채널 응답을 결정한다. 파일럿 심볼이 제공되지 않은 나머지 부반송파의 전부는 아니지만 그 대부분에 대한 채널 응답을 추정하기 위해 이 결과가 보간된다. 실제의 보간된 채널 응답이 OFDM 채널 내의 부반송파의 전부는 아니지만 그 대부분에 대한 채널 응답을 포함하는 전체적인 채널 응답을 추정하는 데 사용된다.
각각의 수신 경로에 대한 채널 응답으로부터 도출되는 주파수 영역 심볼 및 채널 재구성 정보는 양 수신 경로에 대한 STC 디코딩을 제공하여 전송된 심볼을 복원하는 STC 디코더(100)에 제공된다. 채널 재구성 정보는 각자의 주파수 영역 심볼을 처리할 때 전송 채널의 효과를 제거하기에 충분한 등화 정보를 STC 디코더(100)에 제공한다.
복원된 심볼은 송신기의 심볼 인터리버 논리(58)에 대응하는 심볼 디인터리버 논리(102)를 사용하여 순서대로 다시 배치된다. 디인터리빙된 심볼은 이어서 디매핑 논리(104)를 사용하여 대응하는 비트스트림으로 복조되거나 디매핑된다. 비트는 이어서 송신기 구조의 비트 인터리버 논리(54)에 대응하는 비트 디인터리버 논리(106)를 사용하여 디인터리빙된다. 디인터리빙된 비트는 이어서 레이트 디매칭 논리(rate de-matching logic)(108)에 의해 처리되고, 초기 스크램블된 데이터 및 CRC 체크섬을 복원하기 위해 채널 디코더 논리(110)에 제공된다. 따라서, CRC 논리(112)는 CRC 체크섬을 제거하고, 종래의 방식으로 스크램블된 데이터를 검사하며, 이를 디스크램블링 논리(114)에 제공하여 기지의 기지국 디스크램블링 코드를 사용하여 원래 전송된 데이터(116)를 복원한다.
데이터(116)를 복원하는 것과 병렬로, CQI 또는 적어도 기지국(14)에서 CQI를 생성하기에 충분한 정보가 결정되고 기지국(14)으로 전송된다. 상기한 바와 같이, CQI는 반송파-간섭 비(carrier-to-interference ratio, CR)는 물론, OFDM 주파수 대역에서의 다양한 부반송파에 걸쳐 채널 응답이 변하는 정도의 함수일 수 있다. 이 실시예에서, 정보를 전송하는 데 사용되는 OFDM 주파수 대역에서의 각각의 부반송파에 대한 채널 이득이 서로에 대해 비교되어, OFDM 주파수 대역에 걸쳐 채널 이득이 변하는 정도를 결정한다. 변동의 정도를 측정하는 데 다수의 기법이 이용가능하지만, 하나의 기법은 데이터를 전송하는 데 사용되는 OFDM 주파수 대역에 걸쳐 각각의 부반송파에 대한 채널 이득의 표준 편차를 계산하는 것이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 본 출원의 일 실시예에 따른 SISO(Single-In Single-Out) 구성에 대한 예시적인 SC-FDMA(Single-Carrier Frequency Division Multiple Access) 송신기(700) 및 수신기(750)가 예시로서 제공되어 있다. SISO에서, 이동국은 하나의 안테나에서 송신을 하고 기지국 및/또는 중계국은 하나의 안테나에서 수신을 한다. 도 7a 및 도 7b는 LTE SC-FDMA 업링크에 대해 송신기 및 수신기에서 필요한 기본적인 신호 처리 단계를 나타내고 있다. 일부 실시예에서, SC-FDMA이 사용된다. SC-FDMA는 3GPP LTE 광대역 무선 4G 공중 인터페이스 표준 등의 업링크에 대해 도입된 변조 및 다중 접속 방식이다. SC-FDMA는 DFT 프리-코딩된 OFDMA 방식으로 볼 수 있거나, SC(single carrier) 다중 접속 방식으로 볼 수 있다. SC-FDMA 및 OFDMA의 전체적인 송수신기 처리에서 몇가지 유사점이 있다.
도 7a는 DFT 논리(702), 부반송파 매핑 논리(704), OFDMA 송신 회로(706), RF 회로(708), 및 송신 안테나(710)를 포함하는 SC-FDMA 송신기(700)를 나타내고 있다. 도 7b는 IDFT 논리(758), 부반송파 매핑 논리(756), OFDMA 수신 회로(754), RF 회로(752), 및 수신 안테나(760)를 포함하는 SC-FDMA 수신기(750)를 나타내고 있다. OFDMA와 SC-FDMA 사이의 공통적인 측면이 OFDMA 송신 회로(706) 및 OFDMA 수신 회로(758)에 나타내어져 있는데, 그 이유는 이들이 본 명세서를 살펴보면 당업자에게는 명백할 것이기 때문이다.
SC-FDMA는 변조된 심볼의 DFT 프리-코딩 및 변조된 심볼의 대응하는 IDFT로 인해 OFDMA와 명백히 다르다. 이 프리-코딩으로 인해, SC-FDMA 부반송파는 OFDMA 부반송파의 경우에서와 같이 독립적으로 변조되지 않는다. 그 결과, SC-FDMA 신호의 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)이 OFDMA 신호의 PAPR보다 낮다. 낮은 PAPR은 송신 전력 효율의 점에서 이동국에 아주 유익하다.
도 1 내지 도 7b는 본 명세서에 기술된 실시예를 구현하는 데 사용될 수 있는 무선 통신 네트워크의 하나의 구체적인 예를 제공한다. 본 명세서에 기술된 실시예가, 구체적인 예와 다르지만 본 명세서에 기술된 실시예의 구현에 따른 방식으로 동작하는 구조를 가지는 통신 네트워크에서 구현될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.
무선 통신 네트워크에서의 다운링크 투명 중계의 경우, 중계국의 도입에 상관없이 이동국의 거동이 그대로 유지될 수 있다. 중계가 일어나고 있는 이동국에 경고하기 위해 특별한 시그널링이 필요하지 않을 수 있다. 또한, 중계국은 동일한 대역에서 동시에 신호를 전송 및 수신하지 않을 수 있다. 중계국은 기지국으로부터 신호를 수신하고 이동국으로 신호를 전송한다. 이동국이 동일한 대역에서 동시에 신호를 수신 및 전송하지 않을 수 있기 때문에, 중계국은 한 때에 기지국으로부터 신호를 수신하고 다른 때에 이동국으로 신호를 전송할 수 있다. 따라서, 중계국의 이동국으로의 전송이 비연속적일 수 있다.
데이터 및 파일럿 신호 둘다가 중계국을 통해 기지국과 이동국 사이에서 전송될 수 있다. 파일럿 신호가, 그 중에서도 특히, 채널 품질 측정 및/또는 채널 추정을 위해, 기지국에 의해 전송되고 이동국에 의해 사용될 수 있다. 링크 적응을 위해 채널 품질 측정이 사용될 수 있다. 예를 들어, 기지국은 보고된 채널 품질에 기초하여 이동국에 대한 변조 및 코딩 방식을 결정할 수 있다. 채널 추정은 이동국이 수신된 전송을 디코딩하는 데 도움을 줄 수 있다.
파일럿 신호는 MBSFN(Multi-Media Broadcast Single Frequency Network)이거나, 셀에 고유하거나, 이동국에 고유한 것일 수 있다. MBSFN 파일럿 신호는 서비스 영역 내의 모든 기지국에 의해 전송될 수 있다. 이후부터 "공용 파일럿 신호"라고 하는, 셀에 고유한 파일럿 신호는 셀 내의 기지국에 의해 전송되고, 셀 내의 모든 이동국에 의해 사용될 수 있다. 공용 파일럿 신호는 시간에서 다운링크 동안에 기지국에 의해 연속적으로 브로드캐스트될 수 있고, 주파수에서 매끄러운 채널 변동을 제공할 수 있다. 이후부터 "전용 파일럿 신호"라고 하는, 이동국에 고유한 파일럿 신호는 기지국에 의해 특정의 이동국으로 전송된다.
도 8은 다운링크 투명 중계가 무선 통신 시스템에서 어떻게 구현될 수 있는지의 예를 나타낸 도면이다. 도 8에 예시된 예는 HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest) 프로세스의 일부로서 다운링크 투명 중계를 나타낸 것으로서, 다운링크 동안 중계국에 의한 비연속적인 전송을 나타내고 있다. HARQ 수행은 무선 시스템에서 사용될 수 있는 오류-제어 방법이며, 초기 전송이 성공하지 못한 경우 이동국으로 재전송하는 것을 포함할 수 있다.
도 8은 기지국(BS)(802), 중계국(RS)(804), 및 이동국(MS)(806)을 나타내고 있다. 기지국(802)은 제1 시각에 제1 주파수를 통해(F1/T1) 파일럿 신호는 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)를 통해, 데이터는 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)를 통해 중계국(804) 및 이동국(806)으로 전송한다. 중계국(804)은 F1/T1에서 PDCCH를 리스닝(listen)하고 F1/T1에서 PDSCH를 수신한다. 기지국(802) 및 중계국(804)은 제2 시각에 제2 주파수를 통해(F2/T2) 이동국(806)으로부터 ACK(Acknowledge) 또는 NACK(Negative Acknowledge)이 있는지 리스닝한다. NACK가 수신되면, 중계국(804) 및 기지국(802) 각각은 제3 시각에 제1 주파수를 통해(F1/T3) 기지국(802)에 의해 이전에 전송되었던 올바르게 디코딩된 데이터 및 파일럿 신호를 이동국으로 각각 전송한다. 기지국(802) 및 중계국(804)은 HARQ 재전송 프로세스의 일부와 동일한 채널 자원을 통해(F1/T3) 동일한 데이터 및 파일럿 신호를 전송한다.
본 발명의 실시예는 투명 중계 예, 즉 도 8에 도시된 HARQ 프로세스로 제한되지 않는다. 중계국은, 기지국으로부터 이동국으로의 초기 전송으로부터 신호를 수신하기보다는, 중계국으로만의 별도의 전송에서 기지국으로부터 데이터 및 파일럿 신호를 수신할 수 있는 경우가 있을 수 있다. 중계국으로의 별도의 전송은 더 많은 백홀 통신을 필요로 할 수 있다.
중계국이 데이터 및 파일럿 신호를 수신하는 프로세스와 상관없이, 중계국 및 기지국은, 도 8에 T3로 나타낸 바와 같이, 나중에 동일한 채널 자원을 통해 데이터 및 파일럿 신호를 이동국으로 전송할 수 있다. 기지국 및 중계국의 동시적인 동시-전송(co-transmission)이 이동국에 투명해야만 한다. 투명 중계에서는, 중계국으로부터 이동국으로의 신호가 기지국으로부터의 신호와 결합될 수 있는 부가적인 다중-경로로서 이동국에 의해 효과적으로 처리될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 중계국은 이동국으로 비연속적으로 전송할 수 있다. 이와 달리, 기지국은 이동국으로 연속적으로 전송할 수 있다. 따라서, 이동국은, 중계국의 존재를 알지 못한 채로, 연속적인 전송을 가정할 수 있고, 모든 비MBSFN 서브-프레임에서 "정상적인" 유니캐스트 데이터 디코딩을 수행할 수 있다. 중계국으로부터 이동국으로의 데이터 및 파일럿 신호의 비연속적인 전송은 이동국에 의해 행해지는 채널 추정 및 채널 품질 측정의 정확도에 영향을 줄 수 있다.
이동국에 의한 채널 품질 측정 및 채널 추정은 통상적으로 다운링크에서 수신되는 공용 파일럿 신호에 기초할 수 있다. 중계국은 채널 추정을 위해 공용 파일럿 신호를 사용할 수 있고, 이동국에 의한 기지국과 중계국의 결합된 채널의 채널 추정을 가능하게 하도록, 보통 이동국으로 공용 파일럿 신호를 전송할 수 있다. 따라서, 공용 파일럿 신호에 기초한 채널 품질 측정은 중계국이 이동국으로 전송을 하고 있는지 여부에 따라 달라질 수 있다. 채널 품질 측정이 중계국이 이동국으로 전송을 하고 있는지 여부와 무관한 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 다운링크 투명 중계 동안에, 이동국은, 중계국의 존재를 알지 못한 채로, 중계국이 전송을 하고 있는 서브-프레임 동안에 공용 파일럿 신호에 기초하여 채널 품질을 측정할 수 있다. 따라서, 채널 품질 측정이 영향을 받을 수 있다.
게다가, 이동국은 보통 서브-프레임 사이의 채널 추정을 보간할 수 있다. 그러나, 다운링크 투명 중계 동안, 서브-프레임들 사이의 보간은 바람직하지 않을 수 있는데, 그 이유는 이동국에 의해 추정되는 채널이 중계국이 전송을 하고 있는지 여부에 의존할 수 있기 때문이다. 따라서, 이동국에서의 결합된 채널(중계국으로부터 이동국으로와 기지국으로부터 이동국으로)은 중계국의 비연속적 전송으로 인해 서브-프레임마다 다를 수 있다. 기지국만이 이동국으로 전송하는 경우의 서브-프레임과 기지국과 중계국 둘다가 이동국으로 전송하는 경우의 서브-프레임 사이의 채널 추정의 보간은 좋지 않은 보간을 가져올 수 있다. 그러나, 중계 통신이 행해지고 있다는 것을 이동국이 모르고 있을 수 있기 때문에, 다운링크 투명 중계 동안 채널 추정 보간이 수행될 수 있으며, 따라서 채널 추정 성능이 열화될 수 있다.
따라서, 다운링크 투명 중계 동안 중계국이 이동국으로 비연속적인 전송을 하는 것으로 인해 일어날 수 있는 채널 품질 측정 및 채널 추정 열화를 피할 수 있는 다운링크 투명 중계 방법을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
다운링크 중계국 전송을 갖는 전송 시간 슬롯과 다운링크 중계국 전송을 갖지 않는 전송 시간 슬롯을 구별하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 레거시 무선 통신 표준에서, 중계국이 이동국으로 데이터를 전송하고 있는 서브-프레임을 표시하는 시그널링 채널 또는 메커니즘이 없을 수 있다.
이제부터, 다운링크 투명 중계 방법 및 장치의 양태 및 실시예에 대해 도 9 내지 도 15를 참조하여 기술할 것이다.
도 9는 일부 양태에 따른 무선 통신 시스템에서 중계를 위한 단계들을 나타낸 흐름도이다. 도 9에 도시된 모든 단계들이 수행되는 것이 발명의 양태에 필수적인 것은 아니며, 소정 양태는 도시된 것보다 더 적은 수의 단계를 포함할 수 있다. 단계(902)에서, 기지국은 이동국에 대해 전용 파일럿 신호를 이용하는 전송 모드를 스케줄링한다. 기지국은, 다운링크 투명 중계 이전에 또는 그 시작 시에, 이동국을 전용 파일럿 전송 모드로 스케줄링할 수 있다. 단계(904)에서, 기지국은 데이터, 전용 파일럿 신호 및 공용 파일럿 신호를 중계국 및 이동국으로 전송한다. 단계(904)는, 도 8에서 T1으로 나타낸 바와 같이, HARQ 프로세스의 일부로서 수행될 수 있다. 그러나, 본 발명의 양태가 HARQ 프로세스로 제한되지 않으며, 중계국이, 중계국으로만의 별도의 전송에서, 기지국으로부터 데이터 및 파일럿 신호를 수신할 수 있는 것도 가능하다.
단계(906)에서, 중계국은 공용 파일럿 신호를 널링한다. 단계[908(a)] 및 단계[908(b)]는 동시에 수행될 수 있다. 단계[908(a)]에서, 기지국은 데이터, 전용 파일럿 신호 및 공용 파일럿 신호를 이동국으로 재전송한다. 단계[908(b)]에서, 중계국은 데이터 및 전용 파일럿 신호를 이동국으로 전송한다. 기지국 및 중계국은 동일한 채널 자원을 통해 데이터 및 전용 파일럿 신호를 이동국으로 전송할 수 있다. 중계국 및 기지국이 동일한 주파수를 통해 동시에 이동국으로 전송하도록, 채널 자원은 시간 자원 및 주파수 자원 둘다를 포함할 수 있다. 적어도 단계[908(a)] 및 단계[908(b)]는, 도 8에서 T3로 나타낸 바와 같이, 다운링크 투명 중계에서 HARQ 재전송의 일부로서 수행될 수 있지만, 본 발명의 양태가 HARQ 프로세스로 제한되지 않는다.
단계(910)에서, 이동국은 기지국으로부터 수신된 공용 파일럿 신호에 기초하여 채널 품질을 측정한다. 중계국이 공용 파일럿 신호를 이동국으로 전송하지 않기 때문에, 이동국에 의해 수신된 공용 파일럿 신호는 기지국에 의해서만 전송되었을 수 있다. 따라서, 이동국에서 측정되는 채널 품질은 중계국이 전송을 하고 있는지 여부와 무관할 수 있으며, 따라서 채널 품질 측정 열화가 방지될 수 있다.
단계(912)에서, 이동국은 기지국 및 중계국으로부터 수신된 전용 파일럿 신호에 기초하여 채널 추정을 수행하고, 전용 파일럿을 포함하는 서브-프레임 동안만 채널 추정을 수행한다. 전용 파일럿 전송 모드로 스케줄링될 때, 이동국은 전용 파일럿 신호에만 기초하여 채널 추정을 수행할 수 있다. 전용 파일럿 신호는 이동국으로의 전송의 각각의 서브-프레임에 자기-제약(self-constrained)될 것이다. 또한, 이동국은, 전용 파일럿 전송 모드로 스케줄링될 때, 서로 다른 서브-프레임 사이에서 보간을 하지 않을 수 있다. 따라서, 이동국에 대해 전용 파일럿 전송 모드를 스케줄링함으로써, 중계 다운링크 동안, 이동국은 전용 파일럿 신호를 포함하는 서브-프레임 동안에만 채널 추정을 수행할 수 있으며, 그로써 가능하게는 채널 추정 열화를 방지할 수 있다.
앞서 살펴본 바와 같이, LTE 통신 네트워크에서 다운링크 투명 중계가 구현될 수 있다. LTE 네트워크에서, 서비스 범위를 제공하는 액세스 포인트는 기지국이라기 보다는 NodeB(base node, 베이스 노드) 또는 eNB(evolved base node)라고 할 수 있으며, 이동국은 UE(user equipment, 사용자 장비)라고 할 수 있고, 중계국은 NodeR(relay node, 릴레이 노드)이라고 할 수 있으며, 기준 신호가 파일럿 신호와 동일한 기능을 수행할 수 있다. 당업자라면 잘 알 수 있는 바와 같이, 본 명세서에서 기지국, 중계국, 이동국 및 파일럿 신호라고 하는 것은 LTE 통신 네트워크에서 각각 베이스 노드, 릴레이 노드, 사용자 장비, 및 기준 신호를 말하는 것일 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예가 LTE 통신 네트워크로 제한되지 않으며, 다른 표준을 사용하여 동작하도록 구성된 무선 통신 네트워크에서 구현될 수 있다.
일부 실시예는 LTE-Advanced를 비롯한 LTE Release 8 표준에 대한 개선안과 관련하여 사용될 수 있다. LTE Release 8 규격에 따르면, 이하의 전송 모드가 상위 레벨 시그널링을 통해 각각의 이동국에 대해 반정적으로(semi-statically) 구성될 수 있다:
1. 단일-안테나 포트; 포트 0;
2. 송신 다이버시티;
3. 개루프 공간 멀티플렉싱;
4. 폐루프 공간 멀티플렉싱;
5. 다중-사용자 MIMO;
6. 폐루프 랭크-1 프리-코딩; 및
7. 단일-안테나 포트; 포트 5.
이상의 모드에서, "포트"라는 용어는 특정의 실제 안테나를 말하는 것일 수 있거나, "포트 5"의 경우에, 빔형성에 사용되는 다수의 안테나를 말하는 것일 수 있다. 보통, 전송 모드의 선택은 기지국 및 이동국의 안테나 구성, 채널 조건, 전송 속도, 트래픽 유형 등에 의해 결정될 수 있다. 모드 1 내지 모드 6은 다운링크에서 공용 파일럿 신호를 이용한다. 그러나, 모드 7은 전용 파일럿 신호를 이용한다.
일부 양태에 따르면, 다운링크 투명 중계의 경우, 기지국은, 안테나 구성 또는 임의의 다른 채널 조건에 상관없이, 투명 중계 통신이 행해지게 될 이동국에 대해 LTE 전송 모드 7을 스케줄링할 수 있다. 전용 파일럿 신호가 이동국에 고유한 것이기 때문에, 기지국과 비중계 통신을 하고 있는 이동국은 통상의 기준(즉, 기지국 및 이동국의 안테나 구성, 채널 조건, 전송 속도, 트래픽 유형 등)에 기초하여 상기한 7개의 LTE Release 8 전송 모드 중 임의의 모드에 할당될 수 있다.
일부 양태에 따르면, 기지국 및 중계국은 빔형성을 위한 프리-코딩 행렬을 이동국에 대해 스케줄링된 데이터 및 전용 파일럿 신호 둘다에 적용한다. 중계국은 기지국과 동일한 채널 자원을 통해 프리-코딩된 데이터 및 전용 파일럿 신호를 전송한다. 중계국은 기지국에 의해 사용된 것과 동일하거나 유사한 프리-코딩 행렬을 사용할 수 있다. 중계국에 의한 프리-코딩은 이동국에 투명할 수 있다. 이동국은 이어서, 전용 파일럿 신호의 도움을 받아, 스케줄링된 데이터를 디코딩할 것이다.
도 10은 일부 양태에 따른 무선 통신 시스템에서 중계를 위한 단계들을 나타낸 흐름도이다. 도 10에 도시된 모든 단계들이 수행되는 것이 발명의 양태에 필수적인 것은 아니며, 소정 양태는 도시된 것보다 더 적은 수의 단계를 포함할 수 있다. 단계(1002)에서, 기지국은 이동국에 대해 LTE 전송 모드 7과 같은 전용 파일럿 전송 모드를 스케줄링한다. 기지국은, 다운링크 투명 중계 통신 이전에 또는 그 시작 시에, 이동국을 전용 파일럿 전송 모드로 스케줄링할 수 있다. 단계(1004)에서, 기지국은 데이터, 전용 파일럿 신호 및 공용 파일럿 신호를 중계국 및 이동국으로 전송한다. 단계(1004)는, 도 8에서 T1으로 나타낸 바와 같이, HARQ 프로세스의 일부로서 수행될 수 있다. 그러나, 본 발명의 양태가 HARQ 프로세스로 제한되지 않으며, 중계국이, 중계국으로만의 별도의 전송에서, 기지국으로부터 데이터 및 파일럿 신호를 수신할 수 있는 것도 가능하다.
단계(1006)에서, 중계국은 공용 파일럿 신호를 널링한다. 단계(1008)에서, 기지국 및 중계국 각각은 프리-코딩 행렬을 데이터 및 전용 파일럿 신호에 적용한다. 중계국은 기지국과 동일하거나 유사한 프리-코딩 행렬을 적용할 수 있지만, 일부 시나리오에서, 중계국에 의해 사용되는 프리-코딩 행렬은 기지국에 의해 사용되는 프리-코딩 행렬과 다를 수 있다. 단계[1010(a)] 및 단계[1010(b)]는 동시에 수행될 수 있다. 단계[1010(a)]에서, 기지국은 프리-코딩된 데이터, 프리-코딩된 전용 파일럿 신호 및 공용 파일럿 신호를 이동국으로 재전송한다. 단계[1010(b)]에서, 중계국은 프리-코딩된 데이터 및 프리-코딩된 전용 파일럿 신호를 이동국으로 전송한다. 기지국 및 중계국은 기지국과 동일한 채널 자원을 통해 데이터 및 전용 파일럿 신호를 전송할 수 있다. 적어도 단계[1010(a)] 및 단계[1010(b)]는, 도 8에서 T3로 나타낸 바와 같이, 다운링크 투명 중계에서 HARQ 재전송의 일부로서 수행될 수 있지만, 본 발명의 양태가 HARQ 프로세스로 제한되지 않는다.
단계(1012)에서, 이동국은 기지국으로부터 수신된 공용 파일럿 신호에 기초하여 채널 품질을 측정한다. 단계(1014)에서, 이동국은 기지국 및 중계국으로부터 수신된 전용 파일럿 신호에 기초하여 채널 추정을 수행하고, 전용 파일럿을 포함하는 서브-프레임 동안만 채널 추정을 수행한다. 기지국 및 중계국에 의해 동일한 프리-코딩 행렬이 사용되는 경우, 전용 파일럿 신호가 사용될 때, 기지국에 의해 적용되는 프리-코딩 처리가 이동국에 투명할 수 있다.
HARQ 성능을 향상시키기 위해, 일부 실시예에 따르면, 기지국 및 중계국 전송에 의해 사용되는 프리-코딩 행렬이 서로 다른 HARQ 재전송에 대해 다양한 서로 다른 프리-코딩 행렬 간에 교번할 수 있다. 이러한 교번하는 거동을 프리-코딩 호핑(pre-coding hopping)이라고 할 수 있다. 프리-코딩 호핑이 서로 다른 재전송에 적용될 수 있고, 호핑 패턴이 사전-정의될 수 있다.
일부 실시예에서, 전용 파일럿 신호 및 공용 파일럿 신호는 서로 간섭하지 않을 수 있다. 이용가능한 채널 시간 및 주파수 자원이 자원 블록(resource block)으로 분할될 수 있고, 이 자원 블록은 자원 요소(resource element)로 추가적으로 분할될 수 있다. 일부 양태에 따르면, 간섭을 피하기 위해, 전용 파일럿 신호가 기지국에 의해 전송되는 공용 파일럿 신호에 의해 점유된 자원 요소를 통해 전송되어서는 안 된다.
도 11 내지 도 14는 기지국 및 중계국 둘다에 대한 다운링크 투명 중계 통신의 LTE 자원 블록 구조의 예를 나타낸 것이다. 도 11 내지 도 14에서의 LTE 자원 블록은 공용 파일럿 신호와 전용 파일럿 신호 간의 간섭을 방지하기 위해 자원 블록이 어떻게 구조화될 수 있는지의 예를 나타낸 것이다. 당업자라면 잘 알 수 있는 바와 같이, 공용 기준 신호 및 전용 기준 신호는, 본 명세서에 기술된 바와 같이, 각각 공용 파일럿 및 전용 파일럿과 동일한 기능을 수행할 수 있다.
도 11은 일부 양태에 따른 기지국으로부터 이동국으로의 다운링크 중계 전송에 사용될 수 있는 기지국의 예시적인 LTE 자원 블록 구조를 나타낸 도면이다. 도 11은 자원 요소로 분할되어 있는 시간 자원과 주파수 자원으로 이루어져 있는 자원 블록(1100)을 나타낸 것이다. 기지국은 최대 4개의 실제 안테나를 사용하여, 도 11에서 도면부호 설명에 나타낸 바와 같이, 자원 요소(1102)를 통해 공용 기준 신호를 전송한다. 기지국은, 도 11에서 도면부호 설명에 나타낸 바와 같이, 자원 요소(1104)를 통해 이동국에 대한 전용 기준 신호를 전송한다. 전용 기준 신호 자원 요소(1104)는, 본 명세서에 기술한 바와 같이, LTE 전송 모드 7의 포트 5 전송을 나타내기 위해, 문자 "R5"로 표시되어 있다. 도 11의 예에서 알 수 있는 바와 같이, 공용 및 전용 기준 신호가 서로 다른 자원 요소를 통해 전송된다.
도 12는 일부 양태에 따른 기지국으로부터 이동국으로의 다운링크 비중계 전송에 사용될 수 있는 기지국의 예시적인 LTE 자원 블록 구조를 나타낸 도면이다. 도 12는 자원 요소로 분할되어 있는 시간 자원과 주파수 자원으로 이루어져 있는 자원 블록(1200)을 나타낸 것이다. 기지국은 최대 4개의 실제 안테나를 사용하여, 도 12에서 도면부호 설명에 나타낸 바와 같이, 자원 요소(1202)를 통해 공용 기준 신호를 전송한다. 자원 블록(1200)에서 전용 기준 신호를 전송하도록 지정된 자원 요소가 없는데, 그 이유는 도 12에서 비중계 이동국이 전용 기준 신호 전송 모드로 스케줄링되어 있지 않기 때문이다.
도 13은 일부 양태에 따른 중계국으로부터 이동국으로의 다운링크 중계 전송에 사용될 수 있는 중계국의 예시적인 LTE 자원 블록 구조를 나타낸 도면이다. 도 13은 자원 요소로 분할되어 있는 시간 자원과 주파수 자원으로 이루어져 있는 자원 블록(1300)을 나타낸 것이다. 중계국은, 도 13에서 도면부호 설명에 나타낸 바와 같이, 자원 요소(1302)를 통해 전용 기준 신호를 전송한다. 전용 기준 신호 자원 요소(1304)는, 본 명세서에 기술한 바와 같이, LTE 전송 모드 7의 포트 5 전송을 나타내기 위해, 문자 "R5"로 표시되어 있다. 자원 블록(1300) 기준 신호에 공용 기준 신호를 전송하는 자원 요소가 없는데, 그 이유는 중계국이 기지국에서 공용 기준 신호를 전송하는 데 사용되는 자원 요소를 널링하기 때문이다.
도 14는 일부 양태에 따른 다운링크 비중계 통신에 사용될 수 있는 중계국의 예시적인 LTE 자원 블록 구조를 나타낸 도면이다. 도 14는 자원 요소로 분할되어 있는 시간 자원과 주파수 자원으로 이루어져 있는 자원 블록(1400)을 나타낸 것이다. 도 14의 예에서 이동국으로의 비중계 전송이 행해진다. 따라서, 모든 자원 요소(1402)는, 도 14에서 도면부호 설명에 나타낸 바와 같이, 중계국에 의해 널링된다.
도 11 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 공용 기준 신호 및 전용 기준 신호가 서로 다른 자원 요소를 통해 전송될 수 있기 때문에, 기지국 및 중계국으로부터의 전용 기준 신호의 전송이 기지국에 의해 전송되는 공용 기준 신호에 어떤 영향도 주지 않을 수 있다.
무선 통신 시스템에서, 기지국은, 기지국과 이동국 간의 데이터 채널의 품질에 기초하여, 변조 및 코딩 방식(Modulation and Coding Scheme, MCS) 선택 및 이동국 스케줄링에 관한 결정을 할 수 있다. 이동국은 채널 품질에 관한 정보를 측정하고, 이 정보를 CQI로서 기지국에 피드백한다. 상기한 바와 같이, 채널 품질은 공용 파일럿 신호에 기초하여 측정될 수 있다. CQI 피드백은 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)를 사용하여 주기적으로 또는 비주기적으로 보고될 수 있다. CQI 보고 모드는 기지국에 의해 선택되고 RRC(Radio Resource Control)를 통해 대상 이동국으로 시그널링될 수 있다. RRC는 무선 시스템 구성 정보를 전송할 수 있는 상위 레벨 제어이고, 데이터 또는 파일럿 신호보다 덜 빈번히 전송될 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 기지국은 투명한 중계를 이용하는 이동국에 대해 비주기적인 CQI 보고를 선택한다. 비주기적인 CQI 보고가 바람직할 수 있는데, 그 이유는 중계국이 PUSCH를 통해 기지국으로 비주기적으로 전송할 수 있기 때문이다.
도 15는 일부 양태에 따른 투명 중계에서 CQI를 보고하는 단계들을 나타낸 흐름도이다. 단계(1502)에서, 기지국은 이동국에 대한 CQI 보고 모드를 선택하고, 상기 CQI 보고 모드는 PUSCH를 사용하는 비주기적인 보고이다. 단계(1504)에서, CQI 보고 모드는 RRC를 통해 이동국으로 시그널링된다.
기술된 바는 본 발명의 원리의 적용을 예시한 것에 불과하다. 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 당업자에 의해 다른 구성 및 방법이 구현될 수 있다.

Claims (20)

  1. 무선 통신 시스템에서의 중계 방법으로서,
    중계국이 데이터, 전용 파일럿 신호, 및 공용 파일럿 신호를 기지국으로부터 수신하는 단계;
    상기 중계국이 상기 공용 파일럿 신호를 널링(nulling)시키는 단계; 및
    상기 중계국이 상기 데이터 및 상기 전용 파일럿 신호를 이동국으로 전송하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기지국이 상기 데이터, 상기 전용 파일럿 신호 및 상기 공용 파일럿 신호를 상기 이동국으로 전송하는 단계를 더 포함하고,
    상기 기지국 및 상기 중계국은 동일한 채널 자원을 통해 상기 데이터 및 전용 파일럿 신호를 전송하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 이동국이 상기 기지국으로부터 수신된 공용 파일럿 신호에 기초하여 채널 품질을 측정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동국이 상기 기지국 및 상기 중계국으로부터 수신된 전용 파일럿 신호에 기초하여 채널 추정을 수행하는 단계를 더 포함하고, 상기 이동국은 상기 전용 파일럿 신호를 포함하는 서브-프레임 동안만 채널 추정을 수행하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기지국, 상기 이동국 및 상기 중계국 각각은 LTE 표준을 이용하여 동작하도록 구성되어 있는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 기지국이 상기 이동국에 대해 전용 파일럿 신호를 이용하는 LTE 전송 모드를 스케줄링하는 단계를 더 포함하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 LTE 전송 모드는 LTE 전송 모드 7인 방법.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중계국 및 상기 이동국은 상기 기지국에 의해 전송되는 공용 파일럿 신호에 의해 점유되지 않은 자원 요소를 통해 상기 전용 파일럿 신호를 전송하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 중계국이 상기 공용 파일럿 신호를 널링시키는 단계는 상기 중계국이 상기 기지국에 의해 전송되는 공용 파일럿 신호에 의해 점유되는 자원 요소를 널링시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중계 방법은 HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest) 프로세스의 일부인 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기지국 및 상기 중계국 각각은 프리-코딩된 행렬을 사용하여 상기 데이터 및 상기 전용 파일럿 신호를 프리-코딩하는 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기지국은 상기 이동국에 대한 CQI(channel quality indicator) 보고 모드를 선택하고, 상기 CQI는 채널 품질 측정에 기초하며;
    상기 기지국에 의해 선택된 상기 보고 모드는 물리 업링크 공유 채널을 사용하는 비주기적인 보고이며;
    상기 보고 모드는 무선 자원 제어를 통해 상기 이동국에 시그널링되는 방법.
  13. 중계국 내의 장치로서,
    데이터, 전용 파일럿 신호, 및 공용 파일럿 신호를 기지국으로부터 수신하는 모듈;
    상기 공용 파일럿 신호를 널링시키는 모듈; 및
    상기 데이터 및 상기 전용 파일럿 신호를 이동국으로 전송하는 모듈
    을 포함하는 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 중계국은 LTE 표준을 이용하여 동작하도록 구성되어 있는 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 전송하는 모듈은 상기 전용 파일럿 신호를 이용하는 LTE 전송 모드로 스케줄링되어 있는 이동국으로 전송하도록 구성되어 있는 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 LTE 전송 모드는 LTE 전송 모드 7인 장치.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전송하는 모듈은 상기 기지국에 의해 전송되는 공용 파일럿 신호에 의해 점유되지 않은 자원 요소를 통해 상기 전용 파일럿 신호를 전송하도록 구성되어 있고,
    상기 공용 파일럿 신호를 널링시키는 모듈은 상기 기지국에 의해 전송되는 공용 파일럿 신호에 의해 점유되는 자원 요소를 널링시키도록 구성되어 있는 장치.
  18. 무선 중계 기반 통신 네트워크로서,
    기지국;
    중계국; 및
    이동국
    을 포함하고,
    상기 중계국은 데이터, 전용 파일럿 신호, 및 공용 파일럿 신호를 상기 기지국으로부터 수신하고,
    상기 중계국은 상기 공용 파일럿 신호를 널링시키며,
    상기 기지국 및 상기 중계국은 동일한 채널 자원을 통해 상기 데이터 및 전용 파일럿 신호를 상기 이동국으로 전송하는 무선 중계 기반 통신 네트워크.
  19. 제18항에 있어서, 상기 이동국은 상기 기지국으로부터 수신된 공용 파일럿 신호에 기초하여 채널 품질을 측정하고,
    상기 이동국은 상기 기지국 및 상기 중계국으로부터 수신된 전용 파일럿 신호에 기초하여 채널 추정을 수행하며,
    상기 이동국은 상기 전용 파일럿 신호를 포함하는 서브-프레임 동안만 채널 추정을 수행하는 무선 중계 기반 통신 네트워크.
  20. 제19항에 있어서, 상기 기지국, 상기 이동국 및 상기 중계국 각각은 LTE 표준을 이용하여 동작하도록 구성되어 있고,
    상기 기지국은 상기 이동국에 대해 전용 파일럿 신호를 이용하는 LTE 전송 모드를 스케줄링하는 무선 중계 기반 통신 네트워크.
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