KR20180007648A - 무선 셀룰라 통신 시스템에서 랜덤액세스 프리앰블 송수신 방법 및 장치 - Google Patents

무선 셀룰라 통신 시스템에서 랜덤액세스 프리앰블 송수신 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 개시는 4G 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 통신 시스템을 IoT 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스 (예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다. 본 발명은 6GHz 이상의 주파수 대역에서 지향성 빔 기반으로 랜덤 액세스 동작을 수행하는 방법 및 장치에 대해 개시한다.

Description

무선 셀룰라 통신 시스템에서 랜덤액세스 프리앰블 송수신 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMISSION AND RECEPTION OF RANDOM ACCESS PREAMBLE IN WIRELSS CELLULAR COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선통신 시스템에 대한 것으로서, 보다 구체적으로 차세대 이동통신 시스템에서 단말이 네트워크에 초기 접속하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다. 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다. 또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다. 이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE (Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다. IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.
이에, 5G 통신 시스템을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 5G 통신 기술이 빔 포밍, MIMO, 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud RAN)가 적용되는 것도 5G 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.
최근 New Radio Communication System(이하 NR)에서는 사용자의 다양한 요구 사항 및 서비스를 만족시키기 위해 하나의 시스템에서 서로 다른 송수신 기법, 송수신 파라메터를 갖는 다양한 서비스를 제공할 수 있어야 하며, 향후 호환성(Forward compatibility)를 고려하여 추가되는 서비스가 현재 시스템에 의해 제한되는 제약사항이 발생하지 않도록 설계하는 것이 중요하다. NR에서는 데이터 전송 속도를 높이기 위한 방법으로, 6GHz 이상의 주파수 대역에 존재하는 넓은 주파수 대역을 사용하여 신호를 전송하는 방법이 고려되고 있으며, 이 때 6GHz 이상의 주파수 대역에서 지향성 빔 기반으로 랜덤 액세스 동작을 효과적으로 수행하는 방법 및 장치가 필요하다.
본 발명의 목적은 6GHz 이상의 주파수 대역에서 지향성 빔 기반으로 랜덤 액세스 동작을 수행하는 방법 및 장치에 대해 제안하는 것이다.
또한 본 발명의 또다른 목적은 5G향 통신서비스를 위한 데이터 송수신을 제공하는 방법과 그에 따른 장치를 제공하고, 특히 상기 5G beyond 미래 서비스를 위한 향후 호환성을 제공하기 위한 자원을 할당하고 그에 따른 단말의 데이터 송수신 방법과 그에 따른 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 또다른 목적은 시간연속적 기준신호 (Time-contiguous reference signal)을 전송하는 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 무선 통신 시스템에서 제어 신호 처리 방법에 있어서, 기지국으로부터 전송되는 제1 제어 신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 제1 제어 신호를 처리하는 단계; 및 상기 처리에 기반하여 생성된 제2 제어 신호를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, Dynamic TDD를 지원하는 통신 시스템에서 적절히 랜덤 액세스 과정을 수행할 수 있는 방법을 제공함으로써, 단말은 Dynamic TDD를 사용함으로서 주파수 효율을 증대시키는 동시에 효율적으로 유휴 상태의 단말을 위한 랜덤 액세스 과정을 효과적으로 수행할 수 있다. 또한 상술한 바와 같이 6GHz이상의 주파수 대역과 같이 커버리지 확보를 위해 빔 기반의 데이터 송수신을 지원하는 시스템에서 단말의 상태정보를 알지 못하는 단말을 위해 빔 기반으로 랜덤 액세스 과정을 수행될 수 있다.
또한 본 발명의 또다른 실시예에 따르면 5G향 통신서비스를 위한 데이터 송수신을 제공하는 방법과 그에 따른 장치가 제공된다. 특히 상기 5G beyond 미래 서비스를 위한 향후 호환성을 제공하기 위한 자원을 할당하고 그에 따른 단말의 데이터 송수신 방법과 그에 따른 장치를 제공된다.
또한 본 발명의 또다른 실시예에 따르면 시간연속적 기준신호 (Time-contiguous reference signal)을 전송하는 방법을 제공함으로써, 고주파 및 저주파 대역에서 동작하는 5G 무선 통신 시스템의 채널 추정이 효과적으로 수행될 수 있도록 한다.
도 1a는 본 발명에서 고려하는 랜덤 액세스를 상세히 기술하기 위해 종래 LTE에서 단말과 기지국의 랜덤 액세스 흐름을 도시한 도면이다.
도면 1b는 NR 시스템에서 고려되고 있는 시간 영역에서의 전송 자원의 구조를 나타내는 도면이다.
도면 1c는 LTE에서 단말이 랜덤액세스 프리앰블을 전송하기 위해 기지국이 설정하는 랜덤액세스 프리앰블 전송자원의 설정 방법을 도시하는 도면이다.
도면 1d는 NR 시스템에서 고려되는 지향성 빔(Beam)기반의 전송에 대한 예를 도시하는 도면이다.
도면 1e는 기지국이 하향링크 서브프레임으로 동기 신호, 방송 채널을 전송하기 위해 기지국의 전송빔에 대한 빔 스윕핑 하는 일 예를 도시하는 도면이다.
도면 1f는 기지국이 상향링크 서브프레임에서 단말이 전송하는 랜덤액세스 프리앰블 을 수신하기 위해 기지국 수신빔의 빔 스윕핑하는 일 예를 도시하는 도면이다.
도 1g는 본 발명의 실시예에 따라 NR 시스템에서 고려하는 단말이 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 흐름도를 보여주는 도면이다.
도 1h는 본 발명의 실시예에 따라 NR 시스템에서 고려하는 단말이 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 또 다른 흐름도를 보여주는 도면이다.
도면 1i는 본 발명의 실시예에 따라 NR 시스템이 지향성 빔을 사용한 신호 전송 및 수신을 수행할 경우, 기지국과 단말간의 랜덤액세스 프리앰블을 전송하는 흐름도를 보여주는 도면이다.
도 1j와 1k는 본 발명의 상기 실시 예들을 수행하기 위한 단말과 기지국의 장치를 나타내는 도면이다.
도 2a는 LTE 시스템에서 시간-주파수영역의 기본 구조를 도시한 도면이다.
도 2b는 5G 서비스들이 하나의 시스템에서 다중화되어 전송되는 예를 도시한 도면이다.
도 2c는 본 발명이 적용되는 통신 시스템의 제 1실시예를 도시하는 도면이다.
도 2d는 본 발명이 적용되는 통신 시스템의 제 2실시예를 도시하는 도면이다.
도 2e는 본 발명에서 해결하고자 하는 상황들을 도시하는 도면이다.
도 2f는 본 발명의 제 2-1 실시예를 도시하는 도면이다.
도 2g는 본 발명의 제 2-1실시예에 따른 기지국, 단말 절차를 도시한 도면이다.
도 2h는 본 발명의 제 2-2실시예를 도시하는 도면이다.
도 2i는 본 발명의 제 2-2실시예에 따른 기지국, 단말 절차를 도시한 도면이다.
도 2j는 본 발명의 제 2-3실시예에 따른 기지국, 단말 절차를 도시한 도면이다.
도 2k는 본 발명에 따른 기지국 장치를 도시한 도면이다.
도 2l은 본 발명에 따른 단말 장치를 도시한 도면이다.
도 3a는 종래 기술에 따른 LTE 또는 LTE-A 시스템의 하향링크 시간-주파수영역 전송 구조를 나타낸 도면이다.
도 3b는 종래 기술에 따른 LTE 또는 LTE-A 시스템의 상향링크 시간-주파수영역 전송 구조를 나타낸 도면이다.
도 3c는 종래 기술에 따른 LTE 또는 LTE-A 시스템에서 하향링크로 스케줄링 할 수 있는 최소 단위인 1 RB의 무선자원을 나타낸 도면이다.
도 3d는 본 발명의 제3-1실시예에 따른 시간연속적 기준신호의 구조 및 시간-주파수영역에서의 위치를 나타낸 도면이다.
도 3e는 본 발명의 제3-1실시예에 따른 시간연속적 기준신호의 구조 및 시간-주파수영역에서의 위치의 구체적인 사용예를 나타낸 도면이다.
도 3f는 본 발명의 제3-2실시예에 따른 시간연속적 기준신호를 통해 단말에게 orthogonal한 전송 레이어를 할당하는 방법의 예시를 나타낸 도면이다.
도 3g는 본 발명의 제3-2실시예에 따른 시간연속적 기준신호를 다수로 설정하는 방법의 예시를 나타낸 도면이다.
도 3h는 본 발명의 제3-3실시예에 따른 시간연속적 기준신호를 사용하는 단말 동작의 예시를 나타낸 도면이다.
도 3i는 본 발명의 실시예들에 따른 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
도 3j는 본 발명의 실시예들에 따른 기지국의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세히 설명한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
<제1실시예>
5세대 셀룰러 통신 시스템(5th Generation Cellular Communication System) 또는 New Radio Communication System(이하 NR)에서는 사용자의 다양한 요구 사항 및 서비스를 만족시키기 위해 하나의 시스템에서 서로 다른 송수신 기법, 송수신 파라메터를 갖는 다양한 서비스를 제공할 수 있어야 하며, 향후 호환성(Forward compatibility)를 고려하여 추가되는 서비스가 현재 시스템에 의해 제한되는 제약사항이 발생하지 않도록 설계하는 것이 중요하다. 또한, NR에서는 기존의 LTE(Long Term Evolution)보다 주파수 효율을 증대시키고 스케줄링의 자유도를 증대시키기 위해 동적 시분할 이중 통신(Dynamic TDD)을 사용하는 것을 고려하고 있다. 기존 LTE에서는 하나의 주파수 자원에서 상향 링크(Uplink)와 하향 링크(Downlink)를 운영하도록 상향링크로 사용할 서브프레임과 하향링크로 사용할 서브프레임이 미리 설정된 다음 이에 따라 상, 하향링크가 전환되는 반면, NR 시스템에서는 셀 내 단말의 분포 및 송수신 데이터 요구량에 기반하여 스케줄링에 따라 기지국이 특정 서브프레임을 상향링크 또는 하향링크로 사용할지 결정할 수 있다. 즉, Dynamic TDD에서는 하향링크 서브프레임과 상향링크 서브프레임의 전환은 서브프레임 단위로 동적으로 결정될 수 있다. 반면, 기지국이 셀 내의 유휴 상태(IDLE STATE) 단말들의 제어 및 관리를 위해서는 동기 신호, 시스템 정보를 포함하는 방송 채널을 단말들에게 주기적으로 전송해야 하고, 또한 시스템에 접속하려는 단말로부터 초기 접속 요청 신호를 수신하기 위해 주기적인 상향링크 자원을 예약해 놓아야 한다. 본 발명에서는 단말이 초기 접속 요청을 위해 처음으로 전송하는 신호를 랜덤액세스 프리앰블이라고 명칭하고 이와 관련된 동작을 상세히 설명하도록 한다. 기지국이 셀 내 단말들을 효율적으로 제어 및 관리 하기 위해서는 동기 신호, 방송 채널은 주기적으로 전송되어야 하며, 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하기 위한 상향링크 자원 역시 주기적으로 설정되어야 한다. 하지만 상기에서 기술하였듯이, Dynamic TDD에서는 단말의 분포 및 송수신 데이터 요구량에 따라 특정 서브프레임을 상향링크로 사용할지 또는 하향링크로 사용할지 결정함으로서 주파수 효율이 증대하기 때문에 유휴 상태 단말을 위한 주기적인 신호 전송 및 수신은 Dynamic TDD의 효율을 감소시킬 수 있다.
따라서 본 발명에서는 Dynamic TDD를 지원하는 NR에서 Dynamic TDD의 주파수 효율을 감소시키지 않으면서 랜덤 액세스 동작을 수행하는 방법 및 장치에 대해 제안한다.
또한 NR에서는 기존 LTE 보다 증가된 데이터 전송 속도를 지원하는 것을 목표로 한다. NR에서 데이터 전송 속도를 높이기 위한 방법으로, 6GHz 이상의 주파수 대역에 존재하는 넓은 주파수 대역을 사용하여 신호를 전송하는 방법이 고려되고 있다. 즉, 28GHz 대역, 또는 60GHz 대역과 같이 millimeter wave(이하 mmWave)대역을 사용하여 전송률을 증대하는 것을 고려하고 있다. mmWave를 위해 고려되는 주파수 대역은 거리당 신호 감쇄 크기가 상대적으로 크기 때문에 커버리지 확보를 위해서는 다중 안테나를 사용하여 생성된 지향성 빔(directional beam)기반의 전송이 요구된다. 지향성 빔 기반 전송은 빔이 형성되지 않은 위치에서는 신호를 송신 또는 수신 하기 어려운 문제가 발생한다. 기지국과 연결 상태의 단말(CONNECTED STATE)의 경우 기지국이 단말의 상태 정보에 따라 적절한 지향성 빔을 형성하여 단말과 통신이 가능하지만, 유휴 상태의 단말의 경우에는 기지국이 단말의 상태 정보를 알 수 없기 때문에 빔을 형성할 수 없는 문제가 발생할 수 있다. 일 예로, 초기 접속을 원하는 유휴 상태의 단말에게 기지국의 수신 빔이 적절히 형성되지 않았다면, 단말이 전송하는 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국이 놓치는 문제가 발생할 수 있다.
따라서 본 발명에서는 6GHz 이상의 주파수 대역에서 지향성 빔 기반으로 랜덤 액세스 동작을 수행하는 방법 및 장치에 대해 제안한다.
무선 통신 시스템은 초기의 음성 위주의 서비스를 제공하던 것에서 벗어나 예를 들어, 3GPP의 HSPA(High Speed Packet Access), LTE(Long Term Evolution 혹은 E-UTRA (Evolved Universal Terrestrial Radio Access)), LTE-Advanced (LTE-A), LTE-Pro, 3GPP2의 HRPD(High Rate Packet Data), UMB(Ultra Mobile Broadband), 및 IEEE의 802.16e 등의 통신 표준과 같이 고속, 고품질의 패킷 데이터 서비스를 제공하는 광대역 무선 통신 시스템으로 발전하고 있다.
상기 광대역 무선 통신 시스템의 대표적인 예로, LTE 시스템에서는 하향링크(Downlink; DL)에서는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식을 채용하고 있고, 상향링크(Uplink; UL)에서는 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 방식을 채용하고 있다. 상향링크는 단말(UE(User Equipment) 혹은 MS(Mobile Station))이 기지국(eNode B, 혹은 base station(BS))으로 데이터 혹은 제어신호를 전송하는 무선링크를 뜻하고, 하향링크는 기지국이 단말로 데이터 혹은 제어신호를 전송하는 무선링크를 뜻한다. 상기와 같은 다중 접속 방식은, 통상 각 사용자 별로 데이터 혹은 제어정보를 실어 보낼 시간-주파수 자원을 서로 겹치지 않도록, 즉 직교성 (Orthogonality)이 성립하도록, 할당 및 운용함으로써 각 사용자의 데이터 혹은 제어정보를 구분한다.
LTE 이후의 향후 통신 시스템으로서, 즉, NR 시스템은 기존의 LTE, LTE-A(Advanced) 또는 LTE-Pro가 지원하는 데이터 전송 속도보다 더욱 증가된 데이터 전송 속도를 제공하는 것이 요구된다. 예로써, NR 시스템에서는 하나의 기지국 관점으로 하향링크에서는 20Gbps의 최대 전송 속도(peak data rate), 상향링크에서는 10Gbps의 최대 전송 속도를 제공할 수 있어야 한다. 또한 NR 시스템은 최대 전송 속도를 제공하는 동시에, 증가된 단말의 실제 체감 전송 속도(User perceived data rate)를 제공해야 한다.
이와 같은 NR 시스템의 요구 사항을 만족시키기 위해, 더욱 향상된 다중 입력 다중 출력 (Multi Input Multi Output: MIMO) 전송 기술을 포함하여 다양한 송수신 기술의 향상을 요구한다. 또한 현재의 LTE가 사용하는 2GHz 대역에서 최대 20MHz 전송대역폭을 사용하여 신호를 전송하는 반면에 NR 시스템은 3~6GHz 또는 6GHz 이상의 주파수 대역에서 20MHz 보다 넓은 주파수 대역폭을 사용함으로써 NR 시스템에서 요구하는 데이터 전송 속도를 만족시킬 수 있다. 마지막으로 주파수 효율을 증대시키기 위한 방법으로, 셀 내의 단말 분포와 데이터 요구량에 따라 상향링크와 하향링크의 송수신 시간을 조절하는 Dynamic TDD를 적용할 수 있다.
Dynamic TDD는 셀 내의 단말의 분포, 단말의 데이터 송수신 요구 양에 기반하여 기지국이 적절히 상향링크를 위한 서브프레임과 하향링크를 위한 서브프레임을 결정하여 상, 하향링크 서브프레임을 전환할 수 있다. 기존 LTE의 TDD는 준정적 시분할 이중 통신 (Semi- static TDD)로서 상향링크로 사용될 서브프레임과 하향링크로 사용될 서브프레임의 패턴이 미리 설정되고 이에 따라 상, 하향링크가 전환된다. 따라서 기존 LTE TDD의 경우 데이터 트래픽의 변화에 따라 상, 하향 링크 시간 점유를 쉽게 조절하기 어렵기 때문에 주파수 효율이 감소할 수 있다는 문제가 있다. 반면에 상기에서 설명한 Dynamic TDD의 경우, 셀 내의 데이터 트래픽 변화에 따라 기지국이 쉽게 상, 하향 링크 전환을 할 수 있기 때문에 주파수 효율을 극대화시킬 수 있다. 하지만, 기지국이 셀 내에 존재하는 유휴 상태(IDLE STATE)의 단말들을 효율적으로 제어 및 관리하기 위해서는 동기 신호, 방송채널은 단말들에게 주기적으로 전송되어야 하며, 또한 시스템에 접속하려고 하는 단말로부터 주기적으로 랜덤 액세스 프리앰블을 수신해야 한다. 하지만, Dynamic TDD를 운영하는 동시에 주기적으로 동기신호나 방송채널의 전송 및 랜덤 액세스 프리앰블 수신을 하는 경우, Dynamic TDD의 주파수 효율이 감소할 수 있다. 즉, 기지국은 유휴상태의 단말들을 위해 동기 신호나 방송 채널을 주기적으로 전송할 경우, 동기 신호나 시스템 정보를 전송하는 서브프레임은 데이터 트래픽 상황과 관계없이 항상 하향링크로 고정해야 한다. 유사하게, 기지국이 초기 접속을 시도하는 유휴 상태의 단말로부터 랜덤 액세스 프리앰블을 주기적으로 수신하기 위해서는 특정 주기마다 서브프레임을 주기적으로 상향링크로 고정해야 한다. 데이터 트래픽 상황과 관계없이 특정 서브프레임을 상향링크 또는 하향링크로 고정시키는 경우, 기지국의 주파수 효율을 감소할 수 있는 문제가 발생할 수 있다.
따라서 본 발명에서는 Dynamic TDD를 지원하는 통신 시스템에서 적절히 랜덤 액세스 과정을 수행할 수 있는 방법을 제공함으로써, Dynamic TDD를 사용함으로써 주파수 효율을 증대시키는 동시에 효율적으로 유휴 상태의 단말을 위한 랜덤 액세스 과정을 수행하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목표로 한다.
도 1a는 본 발명에서 고려하는 랜덤 액세스를 상세히 기술하기 위해 종래 LTE에서 단말과 기지국의 랜덤 액세스 흐름을 도시한 도면이다.
도 1a에서 기지국(1a-001)은 셀 내의 존재하는 유휴 상태 또는 연결 상태에 있는 단말(1a-002)의 동기화 및 시스템 정보 전송을 위해 동기 신호 및 방송 채널을 전송(1a-003)한다. 단말(1a-003)은 기지국이 전송하는 동기 신호를 기반으로 기지국과 시간 및 주파수 동기를 맞추고, 기지국의 셀 번호(Cell Identity)를 검출할 수 있다. 동기 신호는 LTE에서 사용하는 주 동기신호(Primary Synchronization Signal: 이하 PSS)와 부 동기신호(Secondary Synchronization Signal: 이하 SSS)로 구성될 수도 있으며, 또는 추가의 동기신호 조합으로도 구성될 수 있다. 방송 채널은 기지국 및 셀에 접속하기 위해 필요한 시스템 정보를 전송하는데 사용될 수 있다. 시스템 정보의 예로서, 단말의 랜덤 액세스에 필요한 정보가 포함될 수 있다. 단말(1a-002)은 동기 신호 및 방송 채널을 수신하고, 기지국(1a-001)에 랜덤 액세스 프리앰블을 전송(1a-004)할 수 있다. 기존 LTE에서 단말(1a-002)은 방송 채널로부터 얻은 랜덤 액세스 프리앰블의 시간 및 주파수 전송 자원 정보와 프리앰블 정보를 기반으로 해서 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 랜덤 액세스 프리앰블의 시간 및 주파수 전송 자원은 일정 주기 간격으로 존재하여 단말은 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하기로 결정하면 이후에 존재하는 랜덤 액세스 프리앰블 전송 자원에서 프리앰블을 전송할 수 있다. 기지국(1a-001)은 자신이 설정한 랜덤 액세스 프리앰블 전송 자원에서 단말들이 전송한 랜덤 액세스 프리앰블의 검출을 시도한다. 보통 랜덤 액세스 프리앰블은 시간, 주파수, 코드로 구분될 수 있으며, LTE에서는 단말마다 상이한 코드 시퀀스를 전송함으로서 단말을 구분할 수 있다. 기지국(1a-001)이 특정 코드 시퀀스를 포함하는 랜덤 액세스 프리앰블을 검출하면, 이에 대한 응답을 랜덤 액세스 응답 전송(1a-005)를 통해 해당 단말에게 전송한다. 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한 단말(1a-002)은 프리앰블 전송 후 일정한 시간 구간 동안 랜덤 액세스 응답의 수신을 시도하게 된다. 랜덤 액세스 응답에는 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한 단말이 상향링크로 데이터를 전송하기 위한 리소스 할당 정보, 상향링크 타이밍 제어 정보, 상향링크 전력 제어 정보 등의 정보를 포함한다. 랜덤 액세스 응답을 수신한 단말(1a-002)는 랜덤 액세스 응답에 포함된 상향링크 리소스 할당 정보에 따라 Layer2/Layer3 메시지 정보를 기지국에 전송(1a-006)할 수 있다. 단말은 Layer2/Layer3 메시지 정보를 기지국에 전송(1a-006) 할 때, 랜덤 액세스 응답에서 얻은 정보를 이용할 수 있다. 기지국은 Layer2/Layer3 메시지를 수신하면 이에 대한 응답으로 충돌 해결 메시지를 전송(1a-007)한다. 충돌 해결 메시지는 랜덤 액세스 과정에서 발생할 수 있는 충돌을 해결하기 위해 전송된다. 즉, 랜덤 액세스 프리앰블 전송(1a-004) 과정에서 복수의 단말이 동일한 코드 시퀀스를 사용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한 경우에는 복수의 단말이 동일한 상향링크 리소스에서 Layer2/Layer3 메시지를 전송하기 때문에 충돌이 발생할 수 있다. 따라서 충돌 해결 메시지(1a-007)은 복수의 단말로부터 전송된 Layer2/Layer3 메시지 중에서 제대로 수신된 Layer2/Layer3 메시지에 포함된 고유 식별자로 스크램블링 되어 전송되므로 기지국이 선택한 단말만이 충돌 해결 메시지를 전송할 수 있다.
도면 1a에서 기술한 바와 같이 동기 신호 및 방송 채널은 기지국으로부터 주기적으로 전송되며, 또한 기지국은 단말이 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 위한 자원을 주기적으로 설정할 수 있다.
도면 1b는 NR 시스템에서 고려되고 있는 시간 영역에서의 전송 자원의 구조를 나타내는 도면이다.
도 1b에서 시간 영역 전송 자원의 구조는 고정된 전송 시간 구간(Transmit Time Interval: TTI)(1b-001) 단위로 구성된다. 고정된 전송 시간 구간(1b-001)은 복수개의 OFDM 심볼로 구성될 수 있다. 또한 전송 시간 구간(1b-001)은 하향링크 전송을 위한 시간 구간과 상향링크 전송을 위한 시간 구간을 포함할 수 있다. 상세하게 하향링크 전송을 위한 시간 구간은 하향링크 제어 채널을 전송하기 위한 시간 구간(1b-101, 1b-401, 1b-501)과, 하향링크 데이터 채널(1b-102, 1b-201, 1b-301, 1b-402)을 전송하기 위한 시간 구간을 포함할 수 있으며, 상향링크 전송을 위한 시간 구간은 상향링크 제어 채널을 전송하기 위한 시간 구간(1b-404)과 상향링크 데이터 채널(1b-503, 1b-602, 1b-702)을 전송하기 위한 시간 구간을 포함할 수 있다. 또한 전송 시간 구간(1b-001)은 하향링크에서 상향링크로 전환을 위한 스위칭 시간을 확보하기 위한 보호 구간(1b-302, 1b-403, 1b502)을 포함할 수 있다. 도 1b에 도시된 바와 같이 NR 시스템은 전송 시간 구간(1b-001)내에서 다양한 길이의 하향링크 제어 채널, 하향링크 데이터 채널, 상향링크 제어 채널, 상향링크 데이터 채널을 갖는 전송 자원 구조(1b-100, 1b-200, 1b-300, 1b-400, 1b-500, 1b-600, 1b-700)를 가질 수 있으며 각각의 채널은 시간 길이에 해당하는 복수개의 OFDM 심볼로 구성될 수 있다. 1b-100의 전송 자원 구조는 하향링크 제어 채널(1b-101)과 하향링크 데이터 채널(1b-102)로 구성될 수 있다. 1b-200의 전송 자원 구조는 하향링크 데이터 채널(1b-201)로만 구성될 수 있다. 1b-300의 전송 자원 구조는 하향링크 데이터 채널(1b-301)과 보호구간(1b-302)로 구성될 수 있다. 1b-400의 전송 자원 구조는 하향링크 제어 채널(1b-401), 하향링크 데이터 채널(1b-402), 보호구간(1b-403) 및 상향링크 제어 채널(1b-404)로 구성될 수 있다. 1b-500의 전송 자원 구조는 하향링크 제어 채널(1b-501), 보호구간(1b-502) 및 상향링크 데이터 채널(1b-503)로 구성될 수 있다. 1b-600의 전송 자원 구조는 보호구간(1b-601), 상향링크 데이터 채널(1b-602)로 구성될 수 있다. 마지막으로, 1b-700의 전송 자원 구조는 상향링크 데이터 채널(1b-701)로만 구성될 수 있다. 본 발명에서는 도 1b에서 도시한 전송 자원 구조를 사용하여 제안된 기술을 설명하지만, 1b에 따른 전송 구조에 본 발명을 제한하지는 않으며 다양한 조합의 상향링크 채널 및 하향링크 채널의 조합에 대해서도 적용될 수 있음을 알려둔다.
NR 시스템을 주파수 분할 이중통신(Frequency Division Duplexing:이하 FDD)과 TDD에 따라 상기의 도면 1b에서 기술한 전송 자원 구조를 조합하여 사용할 수 있다. FDD의 경우에는 하향링크 주파수에서는 상기의 도면 1b에서 기술한 전송 자원 구조 중 1b-100, 1b-200가 사용될 수 있으며, 상향링크 주파수에서는 상기의 도면 1b에서 기술한 전송 자원 구조 증1b-600, 1b-700 등 이 사용될 수 있다. 반면 TDD의 경우에는 1b에 도시한 모든 전송 자원 구조가 사용될 수 있는다. 본 발명에서 고려하는 Dynamic TDD에서는 송수신 데이터 전송 트래픽에 따라 상기의 모든 전송 자원 구조를 서브프레임 단위로 결정하여 데이터를 송신하거나 수신 할 수 있다.
도면 1c는 LTE에서 단말이 랜덤액세스 프리앰블을 전송하기 위해 기지국이 설정하는 랜덤액세스 프리앰블 전송자원의 설정 방법을 도시하는 도면이다.
도 1c에서 시간-주파수 자원(1c-001)은 FDD시스템에서는 상향링크 주파수 자원을 나타낼 수 있으며, TDD 시스템에서는 상향링크 시간 자원을 의미할 수 있다. 시간 주파수 자원의 가로축(1c-003)은 시간 축을 의미하며, 세로축(1c-002)는 주파수 축을 의미한다. 기지국은 상향링크로 단말이 신호를 전송할 수 있는 시간-주파수 자원(1c-001)상에서 주기적으로 프리앰블을 전송할 수 있는 전송자원(1c-004)를 설정할 수 있다. 따라서 프리앰블 전송자원은 상향링크 시간 및 주파수 자원(1c-001)상에서 특정한 주기(1c-005)간격으로 나타날 수 있다. 도면 1c에서와 같이 랜덤 액세스 프리앰블 전송자원(1c-004)이 특정한 주기(1c-005)를 갖는 경우, 또는 특정한 서브프레임을 항상 랜덤액세스 프리앰블 전송자원을 포함하는 서브프레임을 설정할 경우에는 항상 해당 서브프레임을 상향링크로 설정해야 한다. 종래 LTE의 FDD 시스템은 상향링크와 하향링크가 주파수로 구분되어 항상 상향링크 주파수 자원이 존재하므로 특정 서브프레임을 랜덤액세스 프리앰블을 전송하기 위한 자원을 설정하여도 문제가 발생하지 않는다. 또한 LTE에서의 TDD 시스템도 하향링크 전송을 위한 서브프레임과 상향링크 전송을 위한 서브프레임이 미리 결정되어 있기 때문에 랜덤액세스 프리앰블을 전송하기 위한 서브프레임을 상향링크 전송을 위한 서브프레임 중에서 설정하면 문제가 발생하지 않는다. 하지만, NR 시스템에서 Dynamic TDD를 운영할 경우에는, 주파수 효율을 최대화하기 위해 기지국이 셀 내 단말의 상, 하향링크 데이터 트래픽 상황에 따라 동적으로 상, 하향링크 전송을 위한 서브프레임을 전환할 경우, 종래와 같이 미리 특정 서브프레임을 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 위한 서브프레임으로 설정하기 어려운 문제가 발생한다. 랜덤 액세스 프리앰블은 셀 내의 유휴 단말이 시스템에 접속하기 위해 기지국에 전송하는 신호로, 보통 기지국은 셀 내에 얼마나 많은 유휴 단말이 존재하는지 정확하게 알기 어려운 점이 있다. 이러한 점을 고려했을때, 데이터 트래픽 상황을 무시하고 특정 서브프레임을 랜덤액세스 프리앰블 전송을 위한 서브프레임으로 설정하는 하는 경우, 주파수 효율이 감소하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 더욱 효율적으로 랜덤액세스 프리앰블 전송을 위한 자원을 설정하는 방법이 필요하다.
NR 시스템에서 단말의 초기 접속을 하는데 있어, 빔(Beam)에 대한 고려가 필요하다. 상기에서 기술하였듯이, NR에서는 증가된 데이터 전송 속도를 제공하기 위해 6GHz 이상의 주파수에서 넓은 주파수 대역을 사용하여 신호를 전송하는 방법을 고려하고 있다. 6GHz 이상의 주파수 대역은 6GHz 이하 주파수 대역과 비교했을 때, 거리당 신호 감쇄가 상대적으로 크기 때문에 동일 커버리지를 유지하기 위해서는 다중안테나를 사용한 빔 기반의 신호 송수신 방법이 요구된다.
도면 1d는 NR 시스템에서 고려되는 지향성 빔(Beam)기반의 전송에 대한 예를 도시하는 도면이다.
도 1d에서 하나의 셀을 관장하는 기지국(1d-001)은 셀 내에 있는 단말 1d-002, 1d-003, 1d-004과 통신을 수행할 수 있다. 기지국(1d-001)이 커버하는 영역 1d-005는 전방향 빔(omni beam)을 사용하였을 때 기지국(1d-001)이 단말과 통신할 수 있는 최대 커버리지를 나타낸다. 도 1d에서 도시한 바와 같이, 기지국(1d-001)이 지향성 빔(Directional Beam)이 아닌 전방향 빔을 사용하였을 경우에는 거리에 따른 경로감쇄에 따라 커버리지가 감소할 수 있다. 일 예로 도면 1d에서 단말 1d-002, 1d-003은 기지국(1d-001)과 전방향 빔으로 통신이 가능하지만, 단말 1d-004의 경우에는 경로감쇄가 상대적으로 커서 기지국(1d-001)과 전방향 빔으로 통신이 불가능하다. 이와 같은 단말을 위해 기지국은 지향성 빔(1d-006)을 사용하여 커버리지를 향상시킬 수 있다. 하지만, 지향성 빔은 커버리지는 향상시킬 수 있지만, 전방향 빔과 비교했을 때 빔 폭(Beam width)가 좁기 때문에 단말과 기지국 사이에 빔의 방향이 정확히 일치 하지 않는 경우에는 통신이 어려운 문제가 있다. 일 예로 도면 1d에서 단말 1d-004를 향해 형성된 빔 1d-006은 단말 1d-002, 1d-003을 향하지 않기 때문에, 단말 1d-002, 1d-003은 빔 1d-006을 사용하여 기지국(1d-001)과 통신이 어렵다.
빔 기반의 신호 송수신은 기지국과 연결 상태에 있는 단말의 경우 기지국이 전송하는 채널 상태 정보 측정을 위한 기준신호(Reference signal)을 사용하여 측정된 채널 상태 정보(Channel State Information)을 기지국에 전송하기 때문에, 기지국은 해당 단말에 대한 빔을 적절히 형성하여 신호를 전송할 수 있다 하지만, 셀 내에서 기지국과 접속하지 않은 유휴 단말의 경우에는 단말이 채널 상태 정보를 기지국에 전송할 방법이 어렵기 때문에 기지국은 유휴 단말에게 빔을 형성할 수 없는 문제가 있다. 상기의 예의 경우, 유휴 단말이 동기화 및 시스템 초기 접속을 위해 필요한 신호인 동기 신호, 방송 채널, 그리고 단말이 초기 접속을 위해 전송하는 랜덤액세스 프리앰블의 커버리지가 줄어드는 문제가 발생할 수 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해 종래의 기술은 기지국이 동기 신호, 방송 채널 등을 빔 기반으로 전송하되, 빔 방향의 불일치에 대한 문제를 해결하기 위해 시간에 따라 빔을 다른 방향으로 형성하여 전송하는 빔 스윕핑(Beam Sweeping) 기술이 고려되고 있다. 또한 기지국이 단말이 전송하는 랜덤액세스 프리앰블을 수신하기 위해서 특정 프리앰블 전송자원 시간 동안마다 빔을 바꿔가며 수신하는 방법이 고려되고 있다.
도면 1e는 기지국이 하향링크 서브프레임으로 동기 신호, 방송 채널을 전송하기 위해 기지국의 전송빔에 대한 빔 스윕핑 하는 일 예를 도시하는 도면이다.
도 1e에서 복수의 하향링크 서브프레임(1e-001~1e-005)은 하나의 빔(1e-006~1e-010)을 사용하여 전송될 수 있다. 이때 전송에 사용되는 빔(1e-006~1e-010)은 특정 방향을 향해 형성된 지향성 빔이다. 상기에서 설명하였듯이, 지향성 빔은 빔이 맞지 않는 방향에 있는 단말이 신호를 수신할 수 없는 문제를 해결하기 위해 복수의 하향링크 서브프레임(1e-001~1e-005)동안 셀이 모든 방향을 커버할 수 있도록 서브프레임 별로 다른 방향으로 형성된 빔을 사용하여 신호를 전송할 수 있다. 도 1e에서는 연속적인 하향링크 서브프레임 동안 동기 신호 및 방송 채널을 모든 방향으로 전송하기 위해 빔을 각 서브프레임마다 시계방향으로 돌려가며 신호를 전송하는 예를 보여준다.
도면 1f는 기지국이 상향링크 서브프레임에서 단말이 전송하는 랜덤액세스 프리앰블 을 수신하기 위해 기지국 수신빔의 빔 스윕핑하는 일 예를 도시하는 도면이다.
도 1f에서 복수의 상향링크 서브프레임(1f-001~1f-005)은 하나의 빔(1f-006~1f-010)을 사용하여 수신될 수 있다. 이 때 상향링크 수신에 사용되는 빔(1f-006~1f-010)은 특정 방향을 향해 형성된 지향성 빔이다. 상기에서 설명하였듯이, 지향성 빔은 빔이 맞지 않는 방향에 있는 단말이 신호를 전송하더라도 기지국은 해당 신호를 수신할 수 없는 문제가 있으며 이를 해결하기 위해 복수의 상향링크 서브프레임(1f-001~1f-005)동안 셀이 모든 방향을 커버할 수 있도록 서브프레임 별로 다른 방향으로 형성된 빔을 사용하여 신호를 수신할 수 있다. 도 1f에서는 연속적인 상향링크 서브프레임 동안 랜덤 액세스 프리앰블을 모든 방향에서 수신하기 위해 빔을 각 서브프레임마다 시계방향으로 돌려가며 신호를 수신하는 예를 보여준다.
상기와 같이 빔 스윕핑을 사용하여 기지국이 모든 방향이 존재하는 유휴 단말에 대해 동기 신호 및 방송 정보를 전송하고 랜덤액세스 프리앰블을 수신하는 방법에 대해서 설명하였다. 하지만 상기에서 설명한 바와 같이 특정 서브프레임을 랜덤 액세스 프리앰블 수신을 위해 특정 방향으로 수신 빔을 형성하였을 때 주파수 효율이 감소하는 문제가 발생할 수 있다. 6GHz 이상의 주파수 대역에서는 단말의 복잡도 및 구현을 고려했을 때 하나의 시간에서는 특정 방향으로 하나의 빔만을 형성할 수 있다. 즉, 서로 다른 위치에 있는 단말에 대해서 기지국이 두 개의 빔으로 신호를 전송하거나 수신하는 것은 높은 복잡도를 요구하기 때문에 하나의 서브프레임은 한 방향으로 향하는 전송 빔 또는 수신 빔을 형성하게 된다. 이와 같은 경우, 기지국이 랜덤액세스 프리앰블을 수신하기 위해 특정 방향으로 수신 빔을 형성하는 경우, 그 방향으로 사용자가 존재하지 않는 경우에는 랜덤액세스 프리앰블을 수신하기 위한 자원 외에 다른 단말을 위한 데이터 스케줄링이 어려운 문제가 발생하게 된다. 이와 같은 경우 상향링크 주파수 자원의 낭비로 인해 주파수 효율이 감소하는 문제가 발생하게 된다.
따라서 본 발명에서는 Dynamic TDD에서 유휴상태에 있는 단말이 전송하는 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하기 위해 특정 서브프레임을 항상 상향링크 서브프레임으로 고정함으로써 발생하는 주파수 효율 감소를 최소화 하면서 동시에 효율적인 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 위한 자원을 설정하는 방법을 제안하고자 한다.
또한, 본 발명에서는 지향성 빔 기반의 송수신 시스템에서 유휴 상태 단말의 초기 접속을 지원하기 위해 단말이 전송하는 랜덤액세스 프리앰블을 수신하기 위해 기지국 수신 빔 스윕핑을 수행하는 경우, 특정 서브프레임을 항상 특정 수신 빔으로 고정하였을 때 발생할 수 있는 주파수 효율 감소를 최소화 하면서 동시에 효율적인 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 위한 자원을 설정하는 방법을 제안하고자 한다.
본 발명의 실시예는 Dynamic TDD에서 유휴상태에 있는 단말이 전송하는 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하기 위해 특정 서브프레임을 항상 상향링크 서브프레임으로 고정함으로써 발생하는 주파수 효율 감소를 최소화하면서 동시에 효율적인 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 위한 자원을 설정하는 방법을 제안한다.
또한, 본 발명에서는 지향성 빔 기반의 송수신 시스템에서 유휴 상태 단말의 초기 접속을 지원하기 위해 단말이 전송하는 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하기 위해 기지국 수신 빔 스윕핑을 수행하는 경우, 특정 서브프레임을 항상 특정 수신 빔으로 고정하였을 대 발생할 수 있는 주파수 효율 감소를 최소화 하면서 동시에 효율적인 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 위한 자원을 설정하는 방법을 제안하고자 한다.
도 1g는 본 발명의 실시예에 따라 NR 시스템에서 고려하는 단말이 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 흐름도를 보여주는 도면이다.
도 1g에서 기지국(1g-001)은 셀 내에 존재하는 단말(1g-002)을 위해 동기 신호(1g-003)를 주기적으로 전송할 수 있다. 기지국(1g-001)은 동기 신호(1g-003)를 전송하는데 있어 전방향 빔을 사용하거나 지향성 빔을 사용하여 전송할 수 있다. 일반적으로 6GHz 이하의 주파수 대역에서는 전방향 빔을 사용하여 동기 신호(1g-003)를 전송하는 것이 바람직하며, 6GHz 이상의 주파수 대역에서는 지향성 빔을 사용하여 동기 신호(1g-003)를 전송하는 것이 바람직하나 본 발명에서는 특정 주파수 대역에 대해서 사용하는 빔 종류에 대해서 관계없이 본 실시예를 적용할 수 있다. 동기 신호의 경우, 동기 신호 검출에 대한 단말의 복잡도와 기지국 운영을 고려했을 때, 고정된 하향링크 서브프레임에서 동기 신호(1g-003)를 전송하는 것으로 가정한다. 또한 지향성 빔을 사용하여 동기 신호(1g-003)를 전송하는 경우에도, 특정 하향링크 서브프레임에 특정 방향으로 형성된 지향성 빔을 사용하여 동기 신호(1g-003)를 전송하는 것을 가정한다. TDD의 경우, 일반적으로 하향링크 데이터 트래픽이 상향링크 데이터 트래픽보다 많기 때문에 하향링크 동기신호의 경우 상기와 같이 고정된 서브프레임에 고정된 빔으로 전송하는 경우에도 주파수 효율 감소는 적다고 가정할 수 있다. 단말(1g-002)은 기지국(1g-001)이 전송한 동기 신호에 대해 시간 및 주파수 동기를 수행하고 셀 탐색(1g-004)을 통해 셀 번호를 얻는다.
기지국(1g-001)은 두 번째 단계에서 셀 내의 단말(1g-002)을 위해 방송 채널(1g-005)을 주기적으로 전송한다. 기지국(1g-001)은 방송 채널(1g-005)를 전송하는데 있어 전방향 빔을 사용하거나 지향성 빔을 사용하여 전송할 수 있다. 상기의 동기 신호(1g-003)와 유사하게 일반적으로 6GHz 이하의 주파수 대역에서는 전방향 빔을 사용하여 방송 채널(1g-005)를 전송하는 것이 바람직하며, 6GHz 이상의 주파수 대역에서는 지향성 빔을 사용하여 방송 채널(1g-005)를 전송하는 것이 바람직하다. 하지만 본 발명에서는 특정 주파수 대역에 대해서 사용하는 빔 종류에 대해서 관계없이 본 실시예를 적용할 수 있다. 방송 채널(1g-005)도 동기 신호(1g-003)와 같이 전송되는 것이 바람직하기 때문에 고정된 하향링크 서브프레임에서 방송 채널(1g-005)를 전송하는 것으로 가정한다. 또한 지향성 빔을 사용하여 방송 채널(1g-005)를 전송하는 경우에도, 특정 하향링크 서브프레임에 특정 방향으로 형성된 지향성 빔을 사용하여 방송 채널(1g-005)를 전송하는 것을 가정한다. 단말(1g-002)는 기지국(1g-001)이 전송하는 방송 채널(1g-005)를 수신하여 NR 시스템과 관련된 시스템 정보를 습득(1g-006)할 수 있다. 단말(1g-002)가 습득한 시스템 정보에는 단말이 랜덤액세스를 수행하는 것과 관련된 정보를 포함한다. 이 때 랜덤액세스 관련된 시스템 정보는 다음과 같은 정보를 포함할 수 있다.
- 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스 정보
- 랜덤 액세스 프리앰블 포맷
- 랜덤 액세스 전력 제어 정보
- 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 위한 시간 및 주파수 자원 정보
이후 시스템에 초기 접속하고자 하는 단말(1g-002)는 상기의 방송 정보에서 습득한 랜덤 액세스 관련 정보 중에 랜덤 엑세스 프리앰블 전송을 위한 시간 및 주파수 자원 정보를 바탕으로 어떤 서브프레임에서 랜덤 액세스 프리앰블을 전송해야 하는지 결정한다. 이후, 단말(1g-002)는 기지국(1g-001)로부터 랜덤 액세스 프리앰블 전송 자원을 전송하도록 설정된 서브프레임(1g-007)에서 하향링크 제어 채널(1g-008)을 수신한다. 이 때, 수신된 하향링크 제어 채널(1g-008)에 랜덤액세스 프리앰블 전송 지시자가 미포함 된 경우에는 단말(1g-002)는 해당 서브프레임이 미리 설정된 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 위한 서브프레임이라고 설정된 경우라도 해당 서브프레임에서 랜덤액세스 프리앰블을 전송하지 않는다. 이후, 단말(1g-002)는 다음 랜덤 액세스 프리앰블 전송 자원 자원을 전송하도록 설정된 다른 서브프레임(1g-009)에서 하향링크 제어 채널(1g-010)을 수신한다. 수신된 하향링크 제어 채널(1g-010)에서 랜덤 액세스 프리앰블 전송 지시자가 포함되었고, 해당 지시자가 프리앰블을 전송하도록 지시하는 경우에는 단말(1g-002)는 해당 서브프레임에서 랜덤 액세스 프리앰블을 전송(1g-011)할 수 있다. 이때 단말이 랜덤액세스 프리앰블을 전송하는 주파수 자원은 시스템 정보를 통해 미리 설정된 주파수 자원에서 전송할 수 있다.
상기의 도면 1g에서 예시한 본 실시예는 아래와 같이 상세한 방법으로 구체화 될 수 있다.
본 실시예에 따른 방법 1은 도 1g와 같이 랜덤 액세스 프리앰블 전송 동작을 위해 기지국은 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 위해 미리 설정된 서브프레임이 하향링크 제어 채널을 전송할 수 있는 전송 자원 구조(1b-400, 1b-500) 일 경우에 해당 하향링크 제어 채널에서 단말이 랜덤 엑세스 프리앰블을 전송할 수 있도록 지시하는 지시자를 전송할 수 있다. 단말은 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 위해 미리 설정된 서브프레임에서 랜덤 엑세스 프리앰블을 전송할 수 있도록 지시하는 지시자를 검출하도록 시도한다. 단말은 하향링크 제어 채널에서 해당 지시자를 검출하고, 해당 지시자가 프리앰블을 전송하도록 지시하는 경우 해당 서브프레임에 포함된 상향링크 제어 채널을 위한 자원(1b-404)이나, 상향링크 데이터 채널을 위한 자원(1b-503)에서 설정된 포맷에 따라 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 상향링크 제어 채널을 위한 자원(1b-404)이나, 상향링크 데이터 채널을 위한 자원(1b-503)이 미리 설정된 포맷으로 랜덤액세스 프리앰블을 전송하기 위해 시간 구간이 짧은 경우에는 단말은 랜덤액세스 프리앰블을 전송하지 않는다. 또한, 도 1b의 전송 자원 구조의 조합에 따라 상향링크가 하나의 전송 시간 구간(1b-001)보다 긴 경우에는 보다 큰 랜덤 액세스 프리앰블 포맷 전송도 가능하다. 만약 하향링크 제어 채널에서 해당 지시자를 검출하지 못하거나, 검출된 지시자가 프리앰블을 전송하지 않도록 지시하는 경우 단말은 해당 서브프레임에서 프리앰블을 전송하지 않는다. 상기의 방법 1을 위해서 하향링크 제어 채널은 랜덤 액세스 프리앰블 전송 지시자를 포함할 수 있으며, 이는 별도의 구조를 갖는 하향링크 제어 채널로 이루어질 수도 있으며, 현재 LTE에서 공통 검색 공간(common search space)을 통해 하향링크 제어 정보(Downlink Control Information)와 같은 포맷으로 전송될 수 도 있다.
본 실시예에 따른 방법 2는 도 1g와 같이 랜덤 액세스 프리앰블 전송 동작을 위해 기지국은 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 위해 미리 설정된 서브프레임이 하향링크 제어 채널을 전송할 수 있는 전송 자원 구조(1b-400, 1b-500)일 경우에 해당 하향링크 제어 채널에서 단말이 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있도록 지시하는 지시자를 전송할 수 있다. 이때 기지국은 추가적으로 현재 서브프레임으로부터 임의의 서브프레임 이후에 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하도록 지시하는 추가적인 전송 타이밍 필드를 추가할 수 있다. 단말은 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 위해 미리 설정된 서브프레임에서 랜덤 엑세스 프리앰블을 전송할 수 있도록 지시하는 지시자와 전송 타이밍 필드를 검출하도록 시도한다. 단말은 해당 랜덤 액세스 프리앰블 전송 지시자가 프리앰블 전송을 지시하는 경우, 그 서브프레임의 끝으로부터 전송 타이밍 필드에서 지시하는 서브프레임 수만큼 동안 기다렸다가 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 일 예로 전송 타이밍 필드에 2 서브프레임이 지시되었다면, 단말은 해당 하향링크 제어 채널을 수신한 서브프레임의 끝으로부터 두개의 서브프레임 이후에 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 상향링크 제어 채널을 위한 자원(1b-404)이나, 상향링크 데이터 채널을 위한 자원(1b-503)이 미리 설정된 포맷으로 랜덤액세스 프리앰블을 전송하기 위해 시간 구간이 짧은 경우에는 단말은 랜덤액세스 프리앰블을 전송하지 않는다. 또한, 도 1b의 전송 자원 구조의 조합에 따라 상향링크가 하나의 전송 시간 구간(1b-001)보다 긴 경우에는 보다 큰 랜덤 액세스 프리앰블 포맷 전송도 가능하다. 만약 하향링크 제어 채널에서 해당 지시자를 검출하지 못하거나, 검출된 지시자가 프리앰블을 전송하지 않도록 지시하는 경우 단말은 해당 서브프레임에서 프리앰블을 전송하지 않는다. 상기의 방법 2을 위해서 하향링크 제어 채널은 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있도록 지시하는 지시자와 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있는 서브프레임을 지시하는 전송 타이밍 필드를 포함할 수 있으며, 이는 별도의 구조를 갖는 하향링크 제어 채널로 이루어질 수도 있으며, 현재 LTE에서 공통 검색 공간(common search space)을 통해 하향링크 제어 정보(Downlink Control Information)와 같은 포맷으로 전송될 수 도 있다.
본 실시예에 따른 방법 3은 도 1g와 같이 랜덤 액세스 프리앰블 전송 동작을 위해 기지국은 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 위해 미리 설정된 서브프레임이 하향링크 제어 채널을 전송할 수 있는 전송 자원 구조(1b-400, 1b-500) 일 경우에 해당 하향링크 제어 채널에서 유휴 단말이 현재 서브프레임의 전송 자원 구조를 알 수 있는 전송 자원 구조 지시자를 전송할 수 있다. 단말은 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 위해 미리 설정된 서브프레임에서 현재 서브프레임의 전송 자원 구조를 알 수 있는 전송 자원 구조 지시자를 검출하도록 시도한다. 전송 자원 구조 지시자는 도면 1b에서 도시한 다양한 전송 자원 구조 중 현재 서브프레임이 어떤 전송 자원 구조를 사용하는지 알려주는 지시자이다. 단말은 하향링크 제어 채널에서 해당 지시자를 검출하고, 해당 지시자를 통해 해당 서브프레임이 상향링크 제어 채널을 위한 자원(1b-404)이나, 상향링크 데이터 채널을 위한 자원(1b-503) 포함하는 경우, 단말은 해당 서브프레임에 포함된 상향링크 제어 채널을 위한 자원(1b-404)이나, 상향링크 데이터 채널을 위한 자원(1b-503)에서 설정된 포맷에 따라 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 상향링크 제어 채널을 위한 자원(1b-404)이나, 상향링크 데이터 채널을 위한 자원(1b-503)이 미리 설정된 포맷으로 랜덤액세스 프리앰블을 전송하기 위해 시간 구간이 짧은 경우에는 단말은 랜덤액세스 프리앰블을 전송하지 않는다. 만약 하향링크 제어 채널에서 해당 지시자를 검출하지 못하거나, 검출된 지시자가 해당 서브프레임이 해당 서브프래임이 상향링크 제어 채널을 위한 자원(1b-404)이나, 상향링크 데이터 채널을 위한 자원(1b-503) 포함하지 않는다고 지시하는 경우 단말은 해당 서브프레임에서 프리앰블을 전송하지 않는다. 상기의 방법 3을 위해서 하향링크 제어 채널은 해당 서브프레임의 전송 자원 구조 지시자를 포함할 수 있으며, 이는 별도의 구조를 갖는 하향링크 제어 채널로 이루어질 수도 있으며, 현재 LTE에서 공통 검색 공간(common search space)을 통해 하향링크 제어 정보(Downlink Control Information)와 같은 포맷으로 전송될 수 도 있다.
본 실시예에 따른 방법 4는 도 1g와 같이 랜덤 액세스 프리앰블 전송 동작을 위해 기지국은 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 위해 미리 설정된 서브프레임이 상향링크 채널만 포함하는 전송 자원 구조(1b-600, 1b-700)일 경우에는, 단말은 하향링크 제어 채널 수신과 관계없이 해당 서브프레임에서 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 여기서 도 1b의 전송 자원 구조의 조합에 따라 상향링크가 하나의 전송 시간 구간(1b-001)보다 긴 경우에는 보다 큰 랜덤 액세스 프리앰블 포맷 전송도 가능하다.
상기 본 실시예에 따른 방법 1,2,3,4는 랜덤 액세스를 위한 시스템 정보가 방송 채널을 통해 미리 전송되는 것을 기반하여 동작하도록 한다. 즉, 랜덤 액세스를 위한 시스템 정보에서 미리 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 위한 시간 및 주파수 자원이 미리 설정되고, 해당 서브프레임에서 하향링크 제어 채널에 포함된 지시자 또는 해당 서브프레임이 어떤 전송 자원 구조로 구성되어 있는지에 따라 단말이 랜덤액세스 프리앰블을 전송하는 방법에 대해 제안하였다.
하기 실시예에서는 랜덤 액세스를 위한 시스템 정보에 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 위한 시간 및 주파수 자원에 대한 설정없이 단말이 동작하는 방법에 대해 제안한다.
도 1h는 본 발명의 실시예에 따라 NR 시스템에서 고려하는 단말이 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 또 다른 흐름도를 보여주는 도면이다.
도 1h에서 기지국(1h-001)은 셀 내에 존재하는 단말(1h-002)을 위해 동기 신호(1h-003)를 주기적으로 전송할 수 있다. 기지국(1h-001)은 동기 신호(1h-003)를 전송하는데 있어 전방향 빔을 사용하거나 지향성 빔을 사용하여 전송할 수 있다. 일반적으로 6GHz 이하의 주파수 대역에서는 전방향 빔을 사용하여 동기 신호(1h-003)를 전송하는 것이 바람직하며, 6GHz 이상의 주파수 대역에서는 지향성 빔을 사용하여 동기 신호(1h-003)를 전송하는 것이 바람직하나 본 발명에서는 특정 주파수 대역에 대해서 사용하는 빔 종류에 대해서 관계없이 본 실시예를 적용할 수 있다. 동기 신호의 경우, 동기 신호 검출에 대한 단말의 복잡도와 기지국 운영을 고려했을 때, 고정된 하향링크 서브프레임에서 동기 신호(1h-003)를 전송하는 것으로 가정한다. 또한 지향성 빔을 사용하여 동기 신호(1h-003)를 전송하는 경우에도, 특정 하향링크 서브프레임에 특정 방향으로 형성된 지향성 빔을 사용하여 동기 신호(1h-003)를 전송하는 것을 가정한다. TDD의 경우, 일반적으로 하향링크 데이터 트래픽이 상향링크 데이터 트래픽보다 많기 때문에 하향링크 동기신호의 경우 상기와 같이 고정된 서브프레임에 고정된 빔으로 전송하는 경우에도 주파수 효율 감소는 적다고 가정할 수 있다. 단말(1h-002)은 기지국(1h-001)이 전송한 동기 신호에 대해 시간 및 주파수 동기를 수행하고 셀 탐색(1h-004)을 통해 셀 번호를 얻는다.
기지국(1h-001)은 두 번째 단계에서 셀 내의 단말(1h-002)을 위해 방송 채널(1h-005)을 주기적으로 전송한다. 기지국(1h-001)은 방송 채널(1h-005)를 전송하는데 있어 전방향 빔을 사용하거나 지향성 빔을 사용하여 전송할 수 있다. 상기의 동기 신호(1h-003)와 유사하게 일반적으로 6GHz 이하의 주파수 대역에서는 전방향 빔을 사용하여 방송 채널(1h-005)를 전송하는 것이 바람직하며, 6GHz 이상의 주파수 대역에서는 지향성 빔을 사용하여 방송 채널(1h-005)를 전송하는 것이 바람직하다. 하지만 본 발명에서는 특정 주파수 대역에 대해서 사용하는 빔 종류에 대해서 관계없이 본 실시예를 적용할 수 있다. 방송 채널(1h-005)도 동기 신호(1h-003)와 같이 전송되는 것이 바람직하기 때문에 고정된 하향링크 서브프레임에서 방송 채널(1h-005)를 전송하는 것으로 가정한다. 또한 지향성 빔을 사용하여 방송 채널(1h-005)를 전송하는 경우에도, 특정 하향링크 서브프레임에 특정 방향으로 형성된 지향성 빔을 사용하여 방송 채널(1h-005)를 전송하는 것을 가정한다. 단말(1h-002)는 기지국(1h-001)이 전송하는 방송 채널(1h-005)를 수신하여 NR 시스템과 관련된 시스템 정보를 습득(1h-006)할 수 있다. 단말(1h-002)가 습득한 시스템 정보에는 단말이 랜덤액세스를 수행하는 것과 관련된 정보를 포함한다. 이 때 랜덤액세스 관련된 시스템 정보는 다음과 같은 정보를 포함할 수 있다.
- 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스 정보
- 랜덤 액세스 프리앰블 포맷
- 랜덤 액세스 전력 제어 정보
도면 1g에서 설명하는 흐름과 달리 랜덤액세스와 관련된 시스템 정보에 프리앰블 전송을 위한 시간 자원에 대한 정보는 설정되지 않는다. 즉, 어떤 서브프레임에서 랜덤액세스 프리앰블을 전송해야 되는지에 설정되지 않는다. 이후 시스템에 초기 접속하고자 하는 단말(1h-002)는 하향링크 제어 채널(1h-007)을 수신한다. 이 때, 수신된 하향링크 제어 채널(1h-007)에 랜덤액세스 프리앰블 전송 지시자가 미포함 된 경우에는 단말(1h-002)는 해당 서브프레임에서 랜덤액세스 프리앰블을 전송하지 않는다. 이후, 단말(1h-002)는 다른 서브프레임에서 하향링크 제어 채널(1g-008)을 수신한다. 수신된 하향링크 제어 채널(1h-008)에서 랜덤 액세스 프리앰블 전송 지시자가 포함되었고, 해당 지시자가 프리앰블을 전송하도록 지시하는 경우에는 단말(1h-002)는 해당 서브프레임에서 랜덤 액세스 프리앰블을 전송(1h-009)할 수 있다. 이때 단말이 랜덤액세스 프리앰블을 전송하는 주파수 자원은 시스템 정보를 통해 미리 설정된 주파수 자원에서 전송할 수 있다. 시스템 정보에 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하기 위한 주파수 자원이 미리 설정되지 않은 경우에는 기지국은 랜덤 액세스 프리앰블 전송 지시자와 동시에 랜덤액세스 프리앰블을 전송하기 위한 주파수 자원의 영역을 같이 하향링크 제어 채널에 전송할 수 있다. 단말은 수신된 하향링크 제어 채널(1h-008)에서 랜덤 액세스 프리앰블 전송 지시자가 포함되었고, 해당 지시자가 프리앰블을 전송하도록 지시하는 경우에는 해당 주파수 자원 정보를 수신하여 해당하는 주파수 자원에서 랜덤액세스 프리앰블을 전송할 수 있다.
상기의 도면 1h에서 예시한 본 실시예는 아래와 같이 상세한 방법으로 구체화 될 수 있다.
본 실시예에 따른 방법 5은 도 1h와 같이 랜덤 액세스 프리앰블 전송 동작을 위해 기지국은 모든 하향링크 제어 채널에서 단말이 랜덤 엑세스 프리앰블을 전송할 수 있도록 지시하는 지시자를 전송할 수 있다. 단말은 하향링크 제어 채널에서 해당 지시자를 검출하고, 해당 지시자가 프리앰블을 전송하도록 지시하는 경우 해당 서브프레임에 포함된 상향링크 제어 채널을 위한 자원(1b-404)이나, 상향링크 데이터 채널을 위한 자원(1b-503)에서 설정된 포맷에 따라 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 이때 하향링크 제어 채널을 통해 랜덤액세스 프리앰블을 전송하기 위한 주파수 자원이 설정된 경우, 단말은 이에 따라 랜덤액세스 프리앰블을 전송한다. 상향링크 제어 채널을 위한 자원(1b-404)이나, 상향링크 데이터 채널을 위한 자원(1b-503)이 미리 설정된 포맷으로 랜덤액세스 프리앰블을 전송하기 위해 시간 구간이 짧은 경우에는 단말은 랜덤액세스 프리앰블을 전송하지 않는다. 또한, 도 1b의 전송 자원 구조의 조합에 따라 상향링크가 하나의 전송 시간 구간(1b-001)보다 긴 경우에는 보다 큰 랜덤 액세스 프리앰블 포맷 전송도 가능하다. 만약 하향링크 제어 채널에서 해당 지시자를 검출하지 못하거나, 검출된 지시자가 프리앰블을 전송하지 않도록 지시하는 경우 단말은 해당 서브프레임에서 프리앰블을 전송하지 않는다. 상기의 방법 5을 위해서 하향링크 제어 채널은 랜덤 액세스 프리앰블 전송 지시자를 포함할 수 있으며, 이는 별도의 구조를 갖는 하향링크 제어 채널로 이루어질 수도 있으며, 현재 LTE에서 공통 검색 공간(common search space)을 통해 하향링크 제어 정보(Downlink Control Information)와 같은 포맷으로 전송될 수 도 있다.
본 실시예에 따른 방법 6는 도 1h와 같이 랜덤 액세스 프리앰블 전송 동작을 위해 기지국은 모든 하향링크 제어 채널에서 단말이 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있도록 지시하는 지시자를 전송할 수 있다. 이때 기지국은 추가적으로 현재 서브프레임으로부터 임의의 서브프레임 이후에 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하도록 지시하는 추가적인 전송 타이밍 필드를 추가할 수 있다. 단말은 해당 랜덤 액세스 프리앰블 전송 지시자가 프리앰블 전송을 지시하는 경우, 그 서브프레임의 끝으로부터 전송 타이밍 필드가 지시하는 서브프레임 수 동안 기다렸다가 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 일 예로 전송 타이밍 필드에 2 서브프레임이 지시되었다면, 단말은 해당 하향링크 제어 채널을 수신한 서브프레임의 끝으로부터 두 개의 서브프레임 이후에 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 이때 하향링크 제어 채널을 통해 랜덤액세스 프리앰블을 전송하기 위한 주파수 자원이 설정된 경우, 단말은 이에 따라 랜덤액세스 프리앰블을 전송한다. 상향링크 제어 채널을 위한 자원(1b-404)이나, 상향링크 데이터 채널을 위한 자원(1b-503)이 미리 설정된 포맷으로 랜덤액세스 프리앰블을 전송하기 위해 시간 구간이 짧은 경우에는 단말은 랜덤액세스 프리앰블을 전송하지 않는다. 또한, 도 1b의 전송 자원 구조의 조합에 따라 상향링크가 하나의 전송 시간 구간(1b-001)보다 긴 경우에는 보다 큰 랜덤 액세스 프리앰블 포맷 전송도 가능하다. 만약 하향링크 제어 채널에서 해당 지시자를 검출하지 못하거나, 검출된 지시자가 프리앰블을 전송하지 않도록 지시하는 경우 단말은 해당 서브프레임에서 프리앰블을 전송하지 않는다. 상기의 방법 6을 위해서 하향링크 제어 채널은 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있도록 지시하는 지시자와 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있는 서브프레임을 지시하는 전송 타이밍 필드를 포함할 수 있으며, 이는 별도의 구조를 갖는 하향링크 제어 채널로 이루어질 수도 있으며, 현재 LTE에서 공통 검색 공간(common search space)을 통해 하향링크 제어 정보(Downlink Control Information)와 같은 포맷으로 전송될 수 도 있다.
본 실시예에 따른 방법 7은 도 1h와 같이 랜덤 액세스 프리앰블 전송 동작을 위해 기지국은 모든 하향링크 제어 채널에서 유휴 단말이 현재 서브프레임의 전송 자원 구조를 알 수 있는 전송 자원 구조 지시자를 전송할 수 있다. 전송 자원 구조 지시자는 도면 1b에서 도시한 다양한 전송 자원 구조 중 현재 서브프레임이 어떤 전송 자원 구조를 사용하는지 알려주는 지시자이다. 단말은 하향링크 제어 채널에서 해당 지시자를 검출하고, 해당 지시자를 통해 해당 서브프래임이 상향링크 제어 채널을 위한 자원(1b-404)이나, 상향링크 데이터 채널을 위한 자원(1b-503) 포함한다고 안 경우, 단말은 해당 서브프레임에 포함된 상향링크 제어 채널을 위한 자원(1b-404)이나, 상향링크 데이터 채널을 위한 자원(1b-503)에서 설정된 포맷에 따라 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 이때 하향링크 제어 채널을 통해 랜덤액세스 프리앰블을 전송하기 위한 주파수 자원이 설정된 경우, 단말은 이에 따라 랜덤액세스 프리앰블을 전송한다. 상향링크 제어 채널을 위한 자원(1b-404)이나, 상향링크 데이터 채널을 위한 자원(1b-503)이 미리 설정된 포맷으로 랜덤액세스 프리앰블을 전송하기 위해 시간 구간이 짧은 경우에는 단말은 랜덤액세스 프리앰블을 전송하지 않는다. 만약 하향링크 제어 채널에서 해당 지시자를 검출하지 못하거나, 검출된 지시자가 해당 서브프래임이 해당 서브프래임이 상향링크 제어 채널을 위한 자원(1b-404)이나, 상향링크 데이터 채널을 위한 자원(1b-503) 포함하지 않는다고 지시하는 경우 단말은 해당 서브프레임에서 프리앰블을 전송하지 않는다. 상기의 방법 7을 위해서 하향링크 제어 채널은 해당 서브프레임의 전송 자원 구조 지시자를 포함할 수 있으며, 이는 별도의 구조를 갖는 하향링크 제어 채널로 이루어질 수도 있으며, 현재 LTE에서 공통 검색 공간(common search space)을 통해 하향링크 제어 정보(Downlink Control Information)와 같은 포맷으로 전송될 수 도 있다. 본 발명의 실시예에 따라 상기에서 설명한 방법 1~7에 대해 기지국이 지향성 빔을 사용하여 단말과 송수신 동작을 수행하는 경우를 고려할 수 있다. 이 경우, 본 발명에서는 하향링크 제어 채널에 기지국이 해당 서브프레임에서 상향링크를 수신하기 위한 지향성 빔 정보를 추가적으로 전송할 수 있다. 본 발명에서는 이를 상향링크 수신 빔 정보라고 명칭하며, 해당 빔 정보는 빔 방향에 매칭되는 특정한 번호로 지시될 수 있다. 상향링크 수신 빔 정보는 기지국이 임의의 서브프레임을 수신하는데 있어 어떤 방향으로 빔을 형성할지에 대해 지시하는 정보이다. 각 방향으로 형성된 빔은 고유의 인덱스(index)를 갖고 있고 상향링크 수신 빔 정보는 그 인덱스를 지칭할 수 있다. 단말은 하향링크 동기 신호를 사용하여 셀 탐색을 수행하는 과정에서 기지국과 어떤 빔을 사용해야 송수신이 적합한지에 대해 알 수 있다. 즉, 단말은 기지국이 자신이 전송하는 신호를 수신하기에 적합한 상향링크 수신 빔 정보를 알고 있다. 따라서 단말은 방법 1~7에 따라 해당 서브프레임이 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있는 서브프레임이라고 결정하고, 동시에 기지국이 해당 서브프레임에서 상향링크 수신 빔 수신하기 위해 형성한 기지국 상향링크 수신 빔이 단말이 예측한 상항링크 수신 빔과 일치하는 경우, 해당 서브프레임에서 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다.
도면 1i는 본 발명의 실시예에 따라 NR 시스템이 지향성 빔을 사용한 신호 전송 및 수신을 수행할 경우, 기지국과 단말간의 랜덤액세스 프리앰블을 전송하는 흐름도를 보여주는 도면이다.
도 1i에서 기지국(1i-001)은 셀 내에 존재하는 단말(1i-002)을 위해 복수개의 동기 신호(1i-003,1i-004)를 주기적으로 전송할 수 있다. 상기의 복수개의 동기 신호(1i-003,1i-004)는 각기 다른 지향성 빔을 사용하여 전송될 수 있다. 예를 들어 동기신호 1i-003은 1번 빔으로 지칭된 방향을 갖는 지향성 빔으로 전송되고, 동기 신호 1i-004는 n번째 빔에 설정된 방향으로 전송되는 지향성 빔으로 전송된다. 단말은 복수개의 동기 신호(1i-003,1i-004) 중에서 자신을 향해 전송된 동기신호를 사용하여 셀 탐색(1i-005)를 완료할 수 있다. 단말(1i-002)는 셀 탐색을 완료하면 단말이 기지국과 통신을 수행하는 데 있어 적합한 기지국의 송신 빔과 수신 빔에 대한 정보를 검출할 수 있다. 즉 단말은 단말이 기지국 통신을 위해 적합한 하향링크 전송 빔 정보와 상향링크 수신 빔 정보를 추정할 수 있다. 단말은 기지국이 전송하는 방송 채널(1g-005)을 습득하여 시스템 정보를 습득(1g-006)한다. 상기에서 설명한 바와 같이 시스템 정보 중 랜덤 액세스 관련된 정보는 다음과 같은 정보를 포함할 수 있다.
- 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스 정보
- 랜덤 액세스 프리앰블 포맷
- 랜덤 액세스 전력 제어 정보
- 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 위한 시간 및 주파수 자원 정보
이후, 단말(1g-002)는 기지국(1g-001)로부터 하향링크 제어 채널(1g-008)을 수신하는데 있어 방법 1~7에 따라 랜덤 액세스 프리앰블 전송 지시자, 해당 서브프레임의 전송 자원 구조, 또는 전송 타이밍 필드 외에 기지국의 상향링크 수신 빔 정보를 수신할 수 있다. 이때 하향링크 제어 채널로 수신되는 기지국의 상향링크 수신 빔 정보는 기지국이 해당 서브프레임을 상향링크로 수신하기 위해 설정하는 지향성 빔에 대한 정보를 의미한다. 하향링크 제어채널로 설정된 상향링크 기지국 수신 빔의 정보와 단말이 동기 채널로 추정한 있는 기지국의 수신 빔에 대한 정보와 일치할 경우 단말은 해당 서브프레임에서 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 만약 단말이 해당 서브프레임에서 하향링크 제어채널로 수신한 상향링크 빔 정보가 추정한 기지국의 상향링크 수신빔에 대한 정보와 일치하지 않을 경우, 단말은 해당 서브프레임에서 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하지 않는다. 상기의 동작을 위해 기지국이 지향성 빔을 사용하여 송수신 동작을 수행하는 경우 단말의 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 위해서 기지국은 하향링크 제어 채널에 자신이 상향링크 수신할 때 사용할 빔에 대한 정보를 전송해야 한다. 단말은 하향링크 제어 채널에서 얻은 상향링크 수신 빔 정보와 셀 탐색을 통해 자신이 알고 있는 기지국 상향링크 수신 빔에 대한 정보가 일치하는지를 판단할 수 있어야 한다.
본 발명에서 고려하고 있는 NR 시스템이 단말을 위한 랜덤액세스 자원을 설정하고, 단말이 이에 따라 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 동작은 상기에서 설명한 방법 1~7의 방법을 통해 이루어질 수 있다. 또한 1~7의 방법 중 복수의 방법을 조합하여 이루어질 수 있으며, 어떻게 조합하여 발명은 구성하는가에 대한 상세한 내용은 본 발명에서 설명하지는 않지만 발명의 범위를 벗어나지는 않는다.
또한 본 발명에서는 Dynamic TDD를 위주로 본 발명의 실시예와 방법을 설명하였지만, 본 발명이 제안하는 내용은 TDD 및 FDD에서도 동일하게 적용될 수 있다.
도 1j와 1k는 본 발명의 상기 실시 예들을 수행하기 위한 단말과 기지국의 장치를 나타내는 도면이다. 상기 실시예에서 제안한 NR 시스템의 랜덤액세스 프리앰블 송수신 방법에 따라 해당 단말과 기지국의 장치가 동작해야 한다.
구체적으로 도 1j는 본 발명의 실시예에 따른 단말 장치의 내부 구조를 도시하는 블록도이다. 도 1j에서 도시되는 바와 같이, 본 발명의 단말 장치는 RF부(1j-01), 랜덤액세스 프리앰블 발생기(1j-02), 동기 및 셀 탐색기(1j-03), 방송 채널 수신기(1j-04), 제어기(1j-05) 및 안테나(1j-06)로 구성될 수 있다. RF부(1j-01)는 해당 신호를 안테나를 통해 전송하기 위해 기저대역 신호를 천이대역 신호로 변환하고 안테나로 전달하거나 안테나로부터 수신된 신호를 기저대역으로 변환하여 동기 및 셀 탐색기(1j-03)로 전달한다 동기 및 셀 탐색기(1j-03)은 기지국이 전송하는 동기 신호를 이용하여 주파수 및 시간 동기와 셀 탐색을 수행한다. 방송채널 수신기(1j-04)는 기지국이 전송하는 방송채널을 수신하여 랜덤액세스 등에 필요한 시스템 정보를 습득한다. 랜덤 액세스 프리앰블 발생기(1j-02)는 단말이 셀에 접속할 필요가 있을 경우 랜덤 액세스 프리앰블을 생성하여 전송한다. 제어기(1j-05)는 RF부(1j-01), 랜덤액세스 프리앰블 발생기(1j-02), 동기 및 셀 탐색기(1j-03), 방송 채널 수신기(1j-04), 제어기(1j-05) 및 안테나(1j-06)를 제어하여 단말이 동기화 및 셀 탐색, 시스템 정보 습득, 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 수행할 수 있도록 한다.
또한 도 1k는 본 발명의 실시예에 따른 기지국 장치의 내부 구조를 도시하는 블록도이다. 도 1k에서 도시되는 바와 같이, 본 발명의 기지국 장치는 RF부(1k-01), 동기 신호 전송부 (1k-02), 방송 채널 전송부(1k-03), 랜덤액세스 프리앰블 검출기(1k-04), 제어부(1k-05) 및 안테나(1k-06)로 구성될 수 있다. RF부(1k-01)는 해당 신호를 안테나를 통해 전송하기 위해 기저대역 신호를 천이대역 신호로 변환하고 안테나로 전달하거나 안테나로부터 수신된 신호를 기저대역으로 변환하여 랜덤액세스 프리앰블 검출기(1k-04)로 전달한다 동기 신호 전송부(1k-02)은 단말이 동기 신호를 이용하여 주파수 및 시간 동기를 수행할 수 있도록 동기 신호를 전송한다. 방송채널 전송부(1k-04)는 단말이 시스템 정보를 습득할 수 있도록 하기 위해 방송채널을 전송한다. 랜덤 액세스 프리앰블 검출기(1k-04)는 단말이 전송하는 랜덤액세스 프리앰블을 검출하는 동작을 수행한다. 제어기(1k-05)는 RF부(1k-01), 동기 신호 전송부(1k-02), 방송 채널 전송부(1j-03), 랜덤액세스 프리앰블 검출기(1k-04) 및 안테나(1k-06)를 제어하여 단말이 동기화 및 셀 탐색, 시스템 정보 습득, 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 수행할 수 있도록 한다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 또한 상기 각각의 실시 예는 필요에 따라 서로 조합되어 운용할 수 있다.
<제2실시예>
본 발명은 무선통신 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 서로 다른 무선통신 시스템들이 한 개의 캐리어 주파수 혹은 다수의 캐리어 주파수들에서 공존하고, 서로 다른 통신 시스템 중 적어도 한 통신 시스템에서 데이터를 송수신할 수 있는 단말이 각 통신 시스템과 데이터를 송수신하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 이동 통신 시스템은 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스를 제공하기 위해 개발되었다. 그러나 이동 통신 시스템은 점차로 음성 뿐 아니라 데이터 서비스까지 영역을 확장하고 있으며, 현재에는 고속의 데이터 서비스를 제공할 수 있는 정도까지 발전하였다. 그러나 현재 서비스가 제공되고 있는 이동 통신 시스템에서는 자원의 부족 현상 및 사용자들이 보다 고속의 서비스를 요구하므로, 보다 발전된 이동 통신 시스템이 요구되고 있다.
이러한 요구에 부응하여 차세대 이동 통신 시스템으로 개발 중인 중 하나의 시스템으로써 3GPP(The 3rd Generation Partnership Project)에서 LTE(Long Term Evolution)에 대한 규격 작업이 진행 중이다. LTE는 최대 100 Mbps정도의 송신 속도를 가지는 고속 패킷 기반 통신을 구현하는 기술이다. 이를 위해 여러 가지 방안이 논의되고 있는데, 예를 들어 네트워크의 구조를 간단히 해서 통신로 상에 위치하는 노드의 수를 줄이는 방안이나, 무선 프로토콜들을 최대한 무선 채널에 근접시키는 방안 등이 있다.
LTE 시스템은 초기 전송에서 복호 실패가 발생된 경우, 물리 계층에서 해당 데이터를 재전송하는 HARQ (Hybrid Automatic Repeat reQuest) 방식을 채용하고 있다. HARQ 방식이란 수신기가 데이터를 정확하게 디코딩하지 못한 경우, 수신기가 송신기에게 디코딩 실패를 알리는 정보(NACK; Negative Acknowledgement)를 전송하여 송신기가 물리 계층에서 해당 데이터를 재전송할 수 있게 한다. 수신기는 송신기가 재전송한 데이터를 기존에 디코딩 실패한 데이터와 결합하여 데이터 수신성능을 높이게 된다. 또한, 수신기가 데이터를 정확하게 복호한 경우 송신기에게 디코딩 성공을 알리는 정보(ACK; Acknowledgement)를 전송하여 송신기가 새로운 데이터를 전송할 수 있도록 할 수 있다.
도 2a는 LTE 시스템에서 하향링크에서 상기 데이터 혹은 제어채널이 전송되는 무선자원영역인 시간-주파수영역의 기본 구조를 나타낸 도면이다.
도 2a 에서 가로축은 시간영역을, 세로축은 주파수영역을 나타낸다. 시간영역에서의 최소 전송단위는 OFDM 심벌로서, Nsymb (2a-02)개의 OFDM 심벌이 모여 하나의 슬롯(2a-06)을 구성하고, 2개의 슬롯이 모여 하나의 서브프레임(2a-05)을 구성한다. 상기 슬롯의 길이는 0.5ms 이고, 서브프레임의 길이는 1.0ms 이다. 그리고 라디오 프레임(2a-14)은 10개의 서브프레임으로 구성되는 시간영역 단위이다. 주파수영역에서의 최소 전송단위는 서브캐리어로서, 전체 시스템 전송 대역 (Transmission bandwidth)의 대역폭은 총 NBW (2a-04)개의 서브캐리어로 구성된다.
시간-주파수영역에서 자원의 기본 단위는 리소스 엘리먼트(2a-12, Resource Element; RE)로서 OFDM 심벌 인덱스 및 서브캐리어 인덱스로 나타낼 수 있다. 리소스 블록(2a-08, Resource Block; RB 혹은 Physical Resource Block; PRB)은 시간영역에서 Nsymb (2a-02)개의 연속된 OFDM 심벌과 주파수 영역에서 NRB (2a-10)개의 연속된 서브캐리어로 정의된다. 따라서, 하나의 RB(2a-08)는 Nsymb x NRB 개의 RE(2a-12)로 구성된다. 일반적으로 데이터의 최소 전송단위는 상기 RB 단위이다. LTE 시스템에서 일반적으로 상기 Nsymb = 7, NRB=12 이고, NBW 및 NRB 는 시스템 전송 대역의 대역폭에 비례한다. 단말에게 스케쥴링되는 RB 개수에 비례하여 데이터 레이트가 증가하게 된다. LTE 시스템은 6개의 전송 대역폭을 정의하여 운영한다. 하향링크와 상향링크를 주파수로 구분하여 운영하는 FDD 시스템의 경우, 하향링크 전송 대역폭과 상향링크 전송 대역폭이 서로 다를 수 있다. 채널 대역폭은 시스템 전송 대역폭에 대응되는 RF 대역폭을 나타낸다. 아래 표 1은 LTE 시스템에 정의된 시스템 전송 대역폭과 채널 대역폭 (Channel bandwidth)의 대응관계를 나타낸다. 예를 들어, 10MHz 채널 대역폭을 갖는 LTE 시스템은 전송 대역폭이 50개의 RB로 구성된다.
[표 1]
Figure pat00001
하향링크 제어정보의 경우 상기 서브프레임 내의 최초 N 개의 OFDM 심벌 이내에 전송된다. 일반적으로 N = {1, 2, 3} 이다. 따라서 현재 서브프레임에 전송해야 할 제어정보의 양에 따라 상기 N 값이 서브프레임마다 가변하게 된다. 상기 제어정보로는 제어정보가 OFDM 심벌 몇 개에 걸쳐 전송되는지를 나타내는 제어채널 전송구간 지시자, 하향링크 데이터 혹은 상향링크 데이터에 대한 스케쥴링 정보, HARQ ACK/NACK 신호 등을 포함한다.
LTE 시스템에서 하향링크 데이터 혹은 상향링크 데이터에 대한 스케줄링 정보는 하향링크 제어정보(Downlink Control Information; DCI)를 통해 기지국으로부터 단말에게 전달된다. 상향링크 (uplink; UL) 는 단말이 기지국으로 데이터 혹은 제어신호를 전송하는 무선링크를 뜻하고, 하향링크 (downlink; DL)는 기지국이 단말로 데이터 혹은 제어신호를 전송하는 무선링크를 뜻한다. DCI 는 여러 가지 포맷을 정의하여, 상향링크 데이터에 대한 스케줄링 정보 (UL(uplink) grant) 인지 하향링크 데이터에 대한 스케줄링 정보 (DL(downlink) grant) 인지 여부, 제어정보의 크기가 작은 컴팩트 DCI 인지 여부, 다중안테나를 사용한 공간 다중화 (spatial multiplexing)을 적용하는지 여부, 전력제어 용 DCI 인지 여부 등에 따라 정해진 DCI 포맷을 적용하여 운용한다. 예컨대, 하향링크 데이터에 대한 스케줄링 제어정보(DL grant)인 DCI format 1 은 적어도 다음과 같은 제어정보들을 포함하도록 구성된다.
- 자원 할당 유형 0/1 플래그(Resource allocation type 0/1 flag): 리소스 할당 방식이 유형 0 인지 유형 1 인지 통지한다. 유형 0 은 비트맵 방식을 적용하여 RBG (resource block group) 단위로 리소스를 할당한다. LTE 시스템에서 스케줄링의 기본 단위는 시간 및 주파수 영역 리소스로 표현되는 RB(resource block)이고, RBG 는 복수개의 RB로 구성되어 유형 0 방식에서의 스케줄링의 기본 단위가 된다. 유형 1 은 RBG 내에서 특정 RB를 할당하도록 한다.
- 자원 블록 할당(Resource block assignment): 데이터 전송에 할당된 RB를 통지한다. 시스템 대역폭 및 리소스 할당 방식에 따라 표현하는 리소스가 결정된다.
- 변조 및 코딩 방식(Modulation and coding scheme; MCS): 데이터 전송에 사용된 변조방식과 전송하고자 하는 데이터인 transport block 의 크기를 통지한다.
- HARQ 프로세스 번호(HARQ process number): HARQ 의 프로세스 번호를 통지한다.
- 새로운 데이터 지시자(New data indicator): HARQ 초기전송인지 재전송인지를 통지한다.
- 중복 버전(Redundancy version): HARQ 의 중복 버전(redundancy version) 을 통지한다.
- PUCCH를 위한 전송 전력 제어 명령(TPC(Transmit Power Control) command for PUCCH(Physical Uplink Control CHannel): 상향링크 제어 채널인 PUCCH 에 대한 전송 전력 제어 명령을 통지한다.
상기 DCI는 채널코딩 및 변조과정을 거쳐 하향링크 물리제어채널인 PDCCH (Physical downlink control channel) 혹은 EPDCCH (Enhanced PDCCH)를 통해 전송된다.
일반적으로 상기 DCI는 각 단말에 대해 독립적으로 채널코딩된 후, 각각 독립적인 PDCCH로 구성되어 전송된다. 시간영역에서 PDCCH는 상기 제어채널 전송구간 동안 매핑되어 전송된다. PDCCH 의 주파수영역 매핑 위치는 각 단말의 식별자(ID) 에 의해 결정되고, 전체 시스템 전송 대역에 퍼뜨려진다.
하향링크 데이터는 하향링크 데이터 전송용 물리채널인 PDSCH (Physical Downlink Shared Channel) 를 통해 전송된다. PDSCH는 상기 제어채널 전송구간 이후부터 전송되는데, 주파수 영역에서의 구체적인 매핑 위치, 변조 방식 등의 스케줄링 정보는 상기 PDCCH 를 통해 전송되는 DCI가 알려준다.
상기 DCI 를 구성하는 제어정보 중에서 5 비트로 구성되는 MCS 를 통해서, 기지국은 단말에게 전송하고자 하는 PDSCH에 적용된 변조방식과 전송하고자 하는 데이터의 크기 (transport block size; TBS)를 통지한다. 상기 TBS 는 기지국이 전송하고자 하는 데이터 (transport block, TB)에 오류정정을 위한 채널코딩이 적용되기 이전의 크기에 해당한다.
LTE 시스템에서 지원하는 변조방식은 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 16QAM(Quadrature Amplitude Modulation), 64QAM 으로서, 각각의 변조오더(Modulation order) (Qm) 는 2, 4, 6 에 해당한다. 즉, QPSK 변조의 경우 심벌 당 2 비트, 16QAM 변조의 경우 심볼 당 4 비트, 64QAM 변조의 경우 심벌 당 6 비트를 전송할 수 있다.
3GPP LTE Rel-10에서 LTE Rel-8과 비교하여 더 높은 데이터 송신량을 지원하기 위하여 대역폭 확장 기술이 채택되었다. 대역폭 확장(Bandwidth extension) 또는 반송파 결합(Carrier Aggregation, CA)이라 불리는 상기 기술은 대역을 확장하여 한 대역에서 데이터를 송신하는 LTE Rel-8 단말에 비하여 확장한 대역만큼 데이터 송신량을 증가시킬 수 있다. 상기의 대역들 각각을 구성 반송파(Component Carrier, CC)라고 부르며, LTE Rel-8 단말은 하향과 상향에 대해서 각각 한 개의 구성 반송파를 가지도록 규정되어 있다. 또한 하향 구성 반송파와 SIB-2 연결되어 있는 상향 구성 반송파를 묶어서 셀(cell)이라고 부른다. 하향 구성 반송파와 상향 구성 반송파의 SIB-2 연결 관계는 시스템 신호 혹은 상위 신호로 송신되어 진다. CA를 지원하는 단말은 다수의 서빙 셀(serving cell)을 통하여 하향 데이터를 수신할 수 있고, 상향 데이터를 송신할 수 있다.
Rel-10에서 기지국이 특정 단말에게 특정 서빙 셀에서 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)를 보내기가 어려운 상황일 때 다른 서빙 셀에서 PDCCH를 송신하고 해당 PDCCH가 다른 서빙 셀의 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)나 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)를 지시한다는 것을 알려 주는 필드로써 반송파 지시 필드(Carrier Indicator Field, CIF)를 설정할 수 있다. CIF는 CA를 지원하는 단말에게 설정될 수 있다. CIF는 특정 서빙 셀에서 PDCCH 정보에 3비트를 추가하여 다른 서빙 셀을 지시할 수 있도록 결정되었으며, 교차 반송파 스케줄링(cross carrier scheduling)을 할 때만 CIF가 포함되며, CIF가 포함되지 않는 경우 교차 반송파 스케줄링을 수행하지 않는다. 상기 CIF가 하향링크 할당 정보(DL assignment)에 포함되어 있을 때, 상기 CIF는 DL assignment에 의해 스케줄링 되는 PDSCH가 송신될 서빙 셀을 가리키며, 상기 CIF가 상향링크 자원 살당 정보(UL grant)에 포함되어 있을 때, 상기 CIF는 UL grant에 의해 스케줄링 되는 PUSCH가 송신될 서빙 셀을 가리키도록 정의된다.
상기한 바와 같이, LTE-10에서는 대역폭 확장 기술인 반송파 결합(Carrier Aggregation, CA) 이 정의되어, 다수의 서빙 셀들이 단말에게 설정될 수 있다. 그리고 단말은 기지국의 데이터 스케쥴링을 위하여 상기 다수의 서빙 셀들에 대한 채널 정보를 주기적 또는 비주기적으로 기지국으로 송신한다. 기지국은 데이터를 각 반송파 별로 스케줄링하여 전송하고, 단말은 각 반송파 별로 전송된 데이터에 대한 A/N 피드백을 전송한다. LTE Rel-10에서는 최대 21비트의 A/N 피드백을 전송하도록 설계하였으며, A/N 피드백과 채널 정보의 전송이 한 서브프레임에서 겹치는 경우, A/N 피드백을 전송하고 채널 정보는 버리도록 설계하였습니다. LTE Rel-11에서는 A/N 피드백과 함께 한 개 셀의 채널 정보를 다중화하여 최대 22비트의 A/N 피드백과 한 개 셀의 채널 정보가 PUCCH format 3의 전송 자원에서 PUCCH format 3에 전송되도록 설계하였다.
LTE-13에서는 최대 32개의 서빙 셀 설정 시나리오를 가정하게 되는데, 면허대역 뿐만 아니라 비면허대역인 unlicensed band에서의 대역을 이용하여 서빙 셀의 수를 최대 32개까지 확장하는 개념을 완료하였다. 또한, LTE 주파수와 같은 면허 대역의 수가 제한되어 있는 것을 고려하여, 5GHz 대역과 같은 비 면허대역에서 LTE 서비스를 제공하는 것을 완료하였으며, 이것을 LAA(Licensed Assisted Access)라고 부른다. LAA에서는 LTE에서의 Carrier aggregation 기술을 적용하여, 면허 대역인 LTE 셀은 P셀, 비면허 대역인 LAA셀은 S셀로 운영하는 것을 지원하였다. 따라서, LTE에서처럼 S셀인 LAA 셀에서 발생하는 피드백은 P셀에서만 전송되어야 하며, LAA셀은 하향 서브프레임과 상향 서브프레임이 자유롭게 적용될 수 있다. 본 명세서에서 따로 기술하지 않는 경우, LTE는 LTE-A, LAA와 같은 LTE의 진화 기술을 모두 포함하여 일컫는 것으로 한다.
한편, LTE 이후의 통신 시스템인 New Radio Access Technology (NR), 즉 5세대 무선 셀룰러 통신시스템(본 명세서에서 이하 5G로 부르도록 한다.)은 사용자 및 서비스 제공자 등의 다양한 요구 사항을 자유롭게 반영할 수 있어야 하기 때문에 다양한 요구사항을 만족하는 서비스가 지원될 수 있다.
따라서, 5G는 증가된 모바일 광대역 통신 (eMBB: Enhanced Mobile BroadBand, 본 명세서에서는 이하 eMBB로 부르도록 한다), 대규모 기계형 통신 (mMTC: Massive Machine Type Communication, 본 명세서에서는 이하 mMTC로 부르도록 한다), 초신뢰저지연 통신 (URLLC: Ultra Reliable and Low Latency Communications, 본 명세서에서는 이하 URLLC로 부르도록 한다)와 같은 다양한 5G향 서비스들을 단말 최대전송속도 20Gbps, 단말 최대속도 500km/h, 최대지연시간 0.5ms, 단말접속밀도 1,000,000 단말/km2 등의 요구사항 들 중 각 5G향 서비스들을 위해 선택된 요구사항들을 만족시키기 위한 기술로 정의할 수 있다.
예를 들어, 5G에서 eMBB를 제공하기 위해 하나의 기지국 관점에서 하향링크에서는 20Gbps의 단말 최대전송속도, 상향링크에서는 10Gbps의 단말 최대전송속도를 제공할 수 있어야 한다. 동시에, 단말의 실제 체감할 수 있는 평균전송속도도 증가 시켜야 한다. 이와 같은 요구 사항을 만족시키기 위해, 더욱 향상된 다중 입력 다중 출력 (Multiple-Input Multiple Output) 전송 기술을 포함하여 송수신 기술의 향상이 요구된다.
동시에, 5G에서 사물 인터넷(Internet of Thing: IoT)와 같은 응용 서비스를 지원하기 위해 mMTC가 고려되고 있다. mMTC는 효율적으로 사물 인터넷을 제공하기 위해 셀 내에서 대규모 단말의 접속 지원, 단말의 커버리지 향상, 향상된 배터리 시간, 단말의 비용 감소의 요구사항이 필요로 된다. 사물 인터넷은 여러 가지 센서 및 다양한 기기에 부착되어 통신 기능을 제공하므로 셀 내에서 많은 수의 단말(예를 들어, 1,000,000 단말/km2)을 지원할 수 있어야 한다. 또한 mMTC는 서비스의 특성상 단말이 건물의 지하나 셀이 커버하지 못하는 영역 등 음영지역에 위치할 가능성이 높으므로 eMBB에서 제공하는 커버리지 대비 더욱 넓은 커버리지를 요구한다. mMTC는 저가의 단말로 구성될 가능성이 높으며, 단말의 배터리를 자주 교환하기 힘들기 때문에 매우 긴 배터리 생명시간(battery life time)이 요구되게 된다.
마지막으로, URLLC의 경우, 특정한 목적으로 사용되는 셀룰러 기반 무선 통신으로서, 로봇 또는 기계 장치에 대한 원격 제어(remote control), 산업 자동화, 무인 비행장치, 원격 건강 제어, 비상 상황 알림 등에 사용되는 서비스로서, 초 저지연 및 초 신뢰도를 제공하는 통신을 제공해야 한다. 예를 들어, URLLC는 0.5 ms보다 작은 최대지연시간을 만족해야 하며, 동시에 10-5 이하의 패킷 오류율을 제공해야 하는 요구사항을 갖는다. 따라서, URLLC를 위해 eMBB와 같은 5G 서비스보다 작은 전송 시간 구간(Transmit Time Interval: TTI)를 제공해야 하며, 동시에 주파수 대역에서 넓은 리소스를 할당해야 하는 설계사항이 요구된다.
상기에서 전술한 5세대 무선 셀룰러 통신 시스템에서 고려되는 서비스들은 하나의 프레임워크(Framework)로 제공되어야 한다. 즉, 효율적인 리소스 관리 및 제어를 위해 각 서비스들이 독립적으로 운영되기 보다는 하나의 시스템으로 통합되어 제어되고 전송되는 것이 바람직하다.
도 2b는 5G에서 고려되는 서비스들이 하나의 시스템으로 다중화되어 전송되는 예를 도시하는 도면이다.
도 2b에서 5G가 사용하는 주파수-시간 리소스(2b-01)은 주파수 축(2b-02)과 시간 축(2b-03)으로 구성될 수 있다. 도 2b에서는 5G가 하나의 프레임워크 안에서 eMBB(2b-05), mMTC(2b-06), URLLC(2b-07)가 5G 기지국에 의해 운영되는 것을 예시하였다. 또한 5G에서 추가적으로 고려될 수 있는 서비스로서, 셀룰러 기반에서 방송 서비스를 제공하기 위한 enhanced Mobile Broadcast/Multicast Service(eMBMS, 2b-08)를 고려할 수도 있다. eMBB(2b-05), mMTC(2b-06), URLLC(2b-07), eMBMS(2b-08) 등, 5G에서 고려되는 서비스들은 5G에서 운영하는 하나의 시스템 주파수 대역폭 내에서 시분할 다중화(Time-Division Multiplexing: TDM) 또는 주파수 분할 다중화(Frequency Division Multiplexing: FDM)을 통해 다중화되어 전송될 수 있으며, 또한 공간분할 다중화(Spatial Division Multiplexing)도 고려될 수 있다. eMBB(2b-05)의 경우, 상기에서 전술한 증가된 데이터 전송 속도를 제공하기 위해 특정 임의의 시간에 최대의 주파수 대역폭을 점유하여 전송하는 것이 바람직하다. 따라서, eMBB(2b-05)서비스의 경우 다른 서비스와 시스템 전송 대역폭(2b-01) 내에서 TDM되어 전송되는 것이 바람직하나, 다른 서비스들의 필요에 따라 다른 서비스들과 시스템 전송 대역폭 내에서 FDM되어 전송되는 것도 바람직하다.
mMTC(2b-06)의 경우, 다른 서비스들과 달리 넓은 커버리지를 확보하기 위해 증가된 전송 구간이 요구되며, 전송 구간 내에서 동일한 패킷을 반복 전송 함으로써 커버리지를 확보할 수 있다. 동시에 단말의 복잡도 및 단말 가격을 줄이기 위해 단말이 수신할 수 있는 전송 대역폭에 제한이 발생한다. 이와 같은 요구사항을 고려했을 때 mMTC(2b-06)은 5G의 전송 시스템 대역폭(2b-01)내에서 다른 서비스들과 FDM 되어 전송되는 것이 바람직하다.
URLLC(2b-07)은 서비스가 요구하는 초지연 요구 사항을 만족시키기 위해 다른 서비스들과 비교했을 때 짧은 전송 시간 구간(Transmit Time Interval: TTI)를 갖는 것이 바람직하다. 동시에, 초신뢰 요구사항을 만족하기 위해서는 낮은 부호화율(coding rate)을 가져야 하므로, 주파수 측에서 넓은 대역폭을 갖는 것이 바람직하다. 이와 같은 URLLC(2b-07)의 요구사항을 고려했을 때, URLLC(2b-07)은 5G의 전송 시스템 대역폭(2b-01)내에서 다른 서비스들과 TDM되는 것이 바람직하다.
상기에서 전술한 각 서비스들은 각 서비스 들이 요구하는 요구사항을 만족시키기 위해 서로 다른 송수신 기법 및 송수신 파라미터를 가질 수 있다. 예를 들어 각각의 서비스는 각 서비스 요구사항에 따라 다른 Numerology를 가질 수 있다. 여기서 Numerology는 직교 다중 주파수 다중화 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing: OFDM) 또는 직교 다중 주파수 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access: OFDMA) 기반의 통신 시스템에서 순환 전치(Cyclic Prefix: CP) 길이, 서브캐리어 간격(Subcarrier spacing), OFDM 심볼의 길이, 전송 구간 길이(TTI) 등을 포함한다. 상기의 서비스간에 서로 다른 Numerology를 갖는 예로서, eMBMS(2b-08)은 다른 서비스에 비해 긴 CP 길이를 가질 수 있다. eMBMS(2b-08)는 방송 기반의 상위 트래픽을 전송하므로, 모든 셀에서 동일한 데이터를 전송할 수 있다. 이 때 단말 입장에서 복수개의 셀에서 수신되는 신호가 CP 길이 이내로 도달한다면, 단말은 이 신호들을 모두 수신하여 복호할 수 있기 때문에 단일 주파수 네트워크 다이버시티(Single Frequency Network:SFN) 이득을 얻을 수 있으며, 따라서 셀 경계에 위치한 단말도 커버리지 제약 없이 방송 정보를 수신할 수 있는 장점이 있다. 하지만 5G에서 eMBMS를 지원하는데 있어 CP 길이가 다른 서비스에 비해 상대적으로 길 경우에는 CP 오버헤드에 의한 낭비가 발생하므로, 동시에 다른 서비스에 비해 긴 OFDM 심볼 길이가 요구되며, 이는 동시에 다른 서비스에 비해 더욱 좁은 서브캐리어 간격을 요구하게 된다.
또한, 5G에서 서비스간에 다른 Numerology가 사용되는 예로서, URLLC의 경우, 다른 서비스에 비해 작은 TTI가 요구됨에 따라 더욱 짧은 OFDM 심볼 길이가 요구될 수 있으며, 동시에 더욱 넓은 서브캐리어 간격을 요구할 수 있다.
상기에서는 5G에서 다양한 요구사항을 만족시키기 위해 다양한 서비스의 필요성을 기술하고, 대표적으로 고려되고 있는 서비스 들에 대한 요구사항을 기술하였다.
5G가 운영될 것으로 고려하는 주파수는 수 GHz에서부터 수십 GHz에 이르며, 주파수가 낮은 수 GHz 대역에서는 TDD (Time Division Duplex)보다는 FDD (Frequency Division Duplex)가 선호되고, 주파수가 높은 수십 GHz 대역에서는 FDD보다는 TDD가 적합한 것으로 고려되고 있다. 하지만, 상하향 전송을 위해 별도의 주파수를 두어 상하향 전송 자원을 끊임없이 제공하는 FDD와는 달리 TDD는 하나의 주파수에서 상하향 전송을 모두 지원해야 하며 시간에 따라 상향 자원 또는 하향 자원만을 제공한다. 만약 TDD에서 URLLC 상향 전송 혹은 하향 전송이 필요하다고 가정하면 상향 또는 하향 자원이 나타나는 시간까지의 지연으로 인해 URLLC가 요구하는 초지연 요구사항을 만족 시키기가 어렵게 된다. 따라서, TDD의 경우 URLLC의 초지연 요구사항을 만족시키기 위해, URLLC의 데이터가 상향인지 하향인지에 따라 서브프레임을 상향 또는 하향으로 동적으로 변경하기 위한 방법에 대한 필요성이 대두된다.
한편, 5G에서 향후에 5G phase 2 혹은 beyond 5G를 위한 서비스 및 기술들을 5G 운영 주파수에 다중화하는 경우에도 이전 5G 기술들의 운영에 아무런 backward compatibility 문제가 없도록 5G phase 2 혹은 beyond 5G 기술 및 서비스들을 제공할 수 있도록 해야 하는 요구 조건이 있다. 상기 요구 조건은 향후 호환성(forward compatibility)이라고 하며, 향후 호환성을 만족시키기 위한 기술들이 초기 5G를 설계할 때 고려되어야 한다. 초기 LTE 표준화 단계에서는 향후 호환성에 대한 고려가 미비했기 때문에, LTE 프레임워크 내에서 새로운 서비스를 제공하는 데 있어 제약 사항이 발생할 수 있다. 예를 들어, LTE release-13에서 적용되었던 eMTC(enhanced Machine Type Communication)의 경우, 단말의 복잡도 절감을 통해 단말의 가격을 줄이기 위해 서빙 셀(Serving Cell)이 제공하는 시스템 전송대역폭(System Bandwidth)에 관계없이 1.4MHz에 해당하는 주파수에서만 통신이 가능하다. 따라서 eMTC를 지원하는 단말은 기존의 시스템 전송대역폭의 전 대역에서 전송되는 물리 하향링크 제어 채널(Physical Downlink Control Channel: PDCCH)를 수신할 수 없으므로, PDCCH가 전송되는 시간 구간(Time interval)에서는 신호를 수신할 수 없는 제약 사항이 발생되었다. 따라서, 5G 통신시스템 이후의 고려되는 서비스가 5G 통신시스템과 효율적으로 공존하면서 동작하도록 5G 통신시스템이 설계되어야 한다. 5G 통신시스템에서 향후 호환성을 위해서는 향후 고려되어야 하는 서비스들이 5G 통신시스템에서 지원하는 시간-주파수 자원 영역에서 자유롭게 전송될 수 있도록, 리소스 자원을 자유롭게 할당하고 전송할 수 있어야 한다. 따라서, 5G 통신시스템에서 향후 호환성을 지원할 수 있도록 시간-주파수 자원을 자유롭게 할당하기 위한 방법에 대한 필요성이 대두된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.
또한, 본 발명의 실시 예들을 구체적으로 설명함에 있어서, LTE와 5G 시스템을 주된 대상으로 할 것이지만, 본 발명의 주요한 요지는 유사한 기술적 배경 및 채널형태를 가지는 여타의 통신 시스템에도 본 발명의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 약간의 변형으로 적용 가능하며, 이는 본 발명의 기술분야에서 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로 가능할 것이다.
하기에서 5G 셀들이 stand-alone으로 동작하는 5G 통신시스템 혹은 다른 stand-alone 5G 셀들과 함께 dual connectivity 또는 carrier aggregation으로 결합되어 non-stand alone으로 동작하는 5G 통신 시스템에 대하여 설명할 것이다.
도 2c, 도 2d는 본 발명이 적용되는 통신 시스템의 제 2-1실시예, 제 2-2실시예를 도시하는 도면이다. 본 발명에서 제안하는 방안들은 도 2c의 시스템과 도 2d의 시스템에 모두 적용이 가능하다.
도 2c를 참조하여 설명하면, 도 2c의 상단 도면은 네트워크에서 하나의 기지국(2c-01)내에 5G 셀(2c-02)이 stand-alone으로 동작하는 경우를 도시한 것이다. 단말(2c-04)은 5G 송수신 모듈을 갖고 있는 5G capable 단말이다. 단말(2c-04)은 5G stand-alone 셀(2c-01)에서 전송되는 동기 신호를 통해 동기를 획득하고, 시스템 정보를 수신한 이후, 5G 기지국(2c-01)에 Random access를 시도한다. 단말(2c-04)는 5G 기지국(2c-01)과의 RRC connection이 완성된 후 5G 셀(2c-02)을 통해 데이터를 송수신한다. 이 경우 5G 셀(2c-02)의 duplex 방식에 대한 제한은 없다. 상기 도 2c의 상단 도면의 시스템에서 5G 셀은 복수개의 서빙셀을 구비할 수 있다.
다음으로 도 2의 하단 도면은 5G stand-alone 기지국(2c-11)과 데이터 전송량 증가를 위한 5G non-stand alone 기지국(2c-12)을 설치한 것을 도시한 것이다. 단말(2c-14)은 복수 기지국에서 5G 통신을 수행하기 위한 5G 송수신 모듈을 갖고 있는 5G capable 단말이다. 단말(2c-14)는 5G stand-alone 기지국(2c-11)에서 전송되는 동기 신호를 통해 동기를 획득하고, 시스템 정보를 수신한 이후, 5G stand-alone 기지국(2c-11)에 Random access를 시도한다. 단말(2c-14)는 5G stand-alone 기지국(2c-11)과의 RRC connection이 완성된 후 5G non-stand alone cell(2c-15)를 추가적으로 설정하고 상기의 5G stand-alone 기지국(2c-11) 혹은 5G non-stand alone 기지국(2c-12)을 통해 데이터를 송수신한다. 이 경우 5G stand-alone 기지국(2c-11) 혹은 5G non-stand alone 기지국(2c-12)의 duplex 방식에 대한 제한은 없으며, 상기 5G stand-alone 기지국(2c-11)과 5G non-stand alone 기지국(2c-12)은 이상적인 백홀망 혹은 비이상적인 백홀망으로 연결되어 있는 것으로 가정한다. 따라서 이상적인 백홀망(2c-13)을 가진 경우 빠른 기지국간 X2 통신(2c-13)이 가능하다. 상기 도 2c의 하단 도면의 시스템에서 5G 셀은 복수개의 서빙셀을 구비할 수 있다.
다음으로 도 2d를 참조하여 설명하면, 도 2d의 상단 도면은 네트워크에서 하나의 기지국(2d-01)내에 LTE 셀(2d-02)과 5G 셀(2d-03)이 공존하는 경우를 도시한 것이다. 단말(2d-04)은 LTE 송수신 모듈을 갖고 있는 LTE capable 단말일수도 있고, 5G 송수신 모듈을 갖고 있는 5G capable 단말일수도 있으며, LTE 송수신 모듈/5G 송수신 모듈을 동시에 갖고 있는 단말일수도 있다. 단말(2d-04)은 LTE 셀(2d-02) 혹은 5G 셀(2d-03)에서 전송되는 동기 신호를 통해 동기를 획득하고, 시스템 정보를 수신한 이후, 기지국(2d-01)과 LTE 셀(2d-02) 혹은 5G 셀(2d-03)을 통해 데이터를 송수신한다. 이 경우 LTE 셀(2d-02)이나 5G 셀(2d-03)의 duplex 방식에 대한 제한은 없다. 상향링크 제어전송은 LTE 셀이 P셀인 경우 LTE 셀(2d-02)을 통해서 전송하며, 5G 셀이 P셀인 경우 5G 셀(2d-03)을 통해서 전송된다. 상기 도 2d의 상단 도면의 시스템에서 LTE 셀과 5G 셀은 복수개의 서빙셀을 구비할 수 있으며, 모두 합쳐 32개의 서빙 셀을 지원할 수 있다. 상기 네트워크에서 상기 기지국(2d-01)은 LTE 송수신 모듈(시스템)과 5G 송수신 모듈(시스템)을 모두 구비한 것으로 가정하며, 상기 기지국(2d-01)은 LTE 시스템과 5G 시스템을 실시간으로 관장하여 운영하는 것이 가능하다. 가령, 시간상에서 자원을 나누어 LTE 시스템과 5G 시스템을 다른 시간에서 운영하는 경우, LTE 시스템과 5G 시스템의 시간 자원의 할당을 동적으로 선택하는 것이 가능하다. 상기 단말(2d-04)은 LTE 셀(2d-02)이나 5G 셀(2d-03)로부터 상기 LTE 셀과 5G셀이 나누어 운영하는 자원(시간 자원 또는 주파수 자원 또는 안테나 자원 또는 공간 자원 등)의 할당을 지시하는 신호를 수신함으로써, LTE 셀(2d-02)과 5G 셀(2d-03)로부터의 데이터 수신이 각각 어떤 자원을 통하여 이루어 지는지를 알 수 있다.
다음으로 도 2d의 하단 도면은 네트워크에서 넓은 커버리지를 위한 LTE 매크로(Macro) 기지국(2d-11)과 데이터 전송량 증가를 위한 5G 소형 기지국(2d-12)을 설치한 것을 도시한 것이다. 단말(2d-14)은 LTE 송수신 모듈을 갖고 있는 LTE capable 단말일수도 있고, 5G 송수신 모듈을 갖고 있는 5G capable 단말일수도 있으며, LTE 송수신 모듈/5G 송수신 모듈을 동시에 갖고 있는 단말일수도 있다. 단말(2d-14)는 LTE 기지국(2d-11) 혹은 5G 기지국(2d-12)에서 전송되는 동기 신호를 통해 동기를 획득하고, 시스템 정보를 수신한 이후, LTE 기지국(2d-11)과 5G 기지국(2d-12)을 통해 데이터를 송수신한다. 이 경우 LTE 매크로 기지국(2d-11)이나 5G 소형 기지국(2d-12)의 duplex 방식에 대한 제한은 없다. 상향링크 제어전송은 LTE 셀이 P셀인 경우 LTE 셀(2d-11)을 통해서 전송하며, 5G 셀이 P셀인 경우 5G 셀(2d-12)을 통해서 전송된다. 이때, LTE 기지국(2d-11)과 5G 기지국(2d-12)는 이상적인 백홀망 혹은 비이상적인 백홀망을 가진 것으로 가정한다. 따라서 이상적인 백홀망(2d-13)을 가진 경우 빠른 기지국간 X2 통신(2d-13)이 가능하여, 상향링크 전송이 LTE 기지국(2d-11)에게만 전송되더라도, X2 통신(2d-13)을 통해 5G 기지국(2d-12)이 관련 제어 정보를 LTE 기지국(2d-11)으로부터 실시간 수신하는 것이 가능하다. 상기 2d의 하단 도면의 시스템에서 LTE 셀과 5G 셀은 복수개의 서빙셀을 구비할 수 있으며, 모두 합쳐 32개의 서빙 셀을 지원할 수 있다. 상기 기지국(2d-11 혹은 2d-12)는 LTE 시스템과 5G 시스템을 실시간으로 관장하여 운영하는 것이 가능하다. 가령, 기지국(2d-11)이 시간상에서 자원을 나누어 LTE 시스템과 5G 시스템을 다른 시간에서 운영하는 경우, LTE 시스템과 5G 시스템의 시간 자원의 할당을 동적으로 선택하고 그 신호를 X2로 다른 기지국(2d-12)에게 송신하는 것이 가능하다. 상기 단말(2d-14)는 LTE 기지국(2d-11) 또는 5G 기지국(2d-12)으로부터 상기 LTE 셀과 5G셀이 나누어 운영하는 자원(시간 자원 또는 주파수 자원 또는 안테나 자원 또는 공간 자원 등)의 할당을 지시하는 신호를 수신함으로써, LTE 셀(2d-11)과 5G 셀(2d-12)로부터의 데이터 송수신이 어떤 자원을 통하여 이루어 지는지를 알 수 있다.
한편, LTE 기지국(2d-11)과 5G 기지국(2d-12)가 비이상적인 백홀망(2d-13)을 가진 경우 빠른 기지국간 X2 통신(2d-13)이 불가능하다. 따라서, 상기 기지국(2d-11 혹은 2d-12)는 LTE 시스템과 5G 시스템을 정적(semi-statically)으로 운영하는 것이 가능하다. 가령, 기지국(2d-11)이 시간상에서 자원을 나누어 LTE 시스템과 5G 시스템을 다른 시간에서 운영하는 경우, LTE 시스템과 5G 시스템의 시간 자원의 할당을 선택하고 미리 그 신호를 X2로 다른 기지국 기지국(2d-12)에게 송신함으로써 LTE 시스템과 5G 시스템의 자원구분이 가능하다. 상기 단말(2d-14)는 LTE 기지국(2d-11) 또는 5G 기지국(2d-12)으로부터 상기 LTE 셀과 5G셀이 나누어 운영하는 자원(시간 자원 또는 주파수 자원 또는 안테나 자원 또는 공간 자원 등)의 할당을 지시하는 신호를 수신함으로써, LTE 셀(2d-11)과 5G 셀(2d-12)로부터의 데이터 송수신이 어떤 자원을 통하여 이루어 지는지를 알 수 있다.
다음으로 도 2e는 본 발명에서 해결하고자 하는 상황을 도시한 도면이다. 도 2e의 상단 도면과 하단 도면을 통하여 5G 통신시스템에서 향후 호환성을 지원할 수 있도록 시간-주파수 자원을 자유롭게 할당할 때, 상기 시간-주파수 자원을 단말이 모르도록 기지국 구현으로 설정할 때 문제점을 설명하고자 한다.
도 2e의 상단 도면에서 5G가 사용하는 주파수-시간 리소스(2e-01)은 주파수 축(2e-02)과 시간 축(2e-03)으로 구성될 수 있다. 도 2e의 상단 도면에서는 5G가 하나의 프레임워크 안에서 mMTC(2e-06)와 향후 호환성을 위한 자원(Forward Compatibility Resource: FCR, 2e-08)가 5G 기지국에 의해 운영되는 것을 예시하였다. 상기에서 FCR(2e-08)은 호환성 보장 자원 또는 호환성 확보 자원 등의 다른 이름으로 지칭할 수도 있다. 또한 FCR은 빈 자원(blank resources), 확보된 자원(reserved resources) 등의 다른 이름으로도 지칭할 수 있다. 향후 호환성 및 LTE-5G 공존 및 기타 다른 목적(가령 URLLC가 다중화 될 때, eMBB 단말이 URLLC의 다중화를 알 필요가 없어서 상기 FCR로 URLLC 자원을 설정하는 경우)을 위해 5G가 사용하는 주파수-시간 리소스에서 미리 확보하기 위한 자원을 의미한다. 본 발명에서는 상기의 목적을 위해 활용하는 모든 자원을 FCR로 지칭하도록 한다.
사전에 설명한 것과 같이 mMTC(2e-08)의 경우, 다른 서비스들과 달리 넓은 커버리지를 확보하기 위해 증가된 전송 구간이 요구되며, 전송 구간 내에서 동일한 패킷을 반복 전송 함으로써 커버리지를 확보할 수 있다. 따라서, 기지국 구현에 의해 단말이 알지 못하는 상태에서 FCR(2e-08)이 설정되는 경우, FCR(2e-08)과 mMTC(2e-08)을 위한 자원이 충돌하게 되고, 단말은 반복에 의한 데이터 전송을 수신할 수 없게 된다. 따라서, 상기와 같은 다른 5G 서비스와의 리소스 충돌시에도 단말이 적절한 동작을 수행할 수 있도록 FCR(2e-08)의 영역을 알려주는 시그날링을 정의하는 것이 필요로 된다.
다음으로 도 2e의 하단 도면에서 5G가 사용하는 주파수-시간 리소스(2e-11)은 주파수 축(2e-12)과 시간 축(2e-13)으로 구성될 수 있다. 도 2e의 하단 도면에서는 5G가 하나의 프레임워크 안에서 채널 정보 측정을 위한 채널 참조 신호(channel state RS, 2e-14)와 FCR(2e-18)이 5G 기지국에 의해 운영되는 것을 예시하였다.
상기와 같은 채널 참조 신호(2e-14)는 기지국에 의해 넓은 주파수 대역에 걸쳐서 전송될 수 있다. 상기 채널 참조 신호(2e-14)의 주파수 대역은 사전에 상위 신호로 설정될 수 있고, 단말은 설정된 주파수 대역에서 채널 참조 신호(2e-14)를 측정하고 그에 따른 채널 정보를 생성하여 기지국에게 피드백한다. 따라서, 기지국 구현에 의해 단말이 알지 못하는 상태에서 FCR(2e-18)이 설정되는 경우, FCR(2e-18)과 채널 참조 신호(2e-18)을 위한 자원이 충돌하게 되고, 단말은 채널 참조 신호(2e-18)의 리소스가 FCR에 의해 점유된 것을 모르는 상태에서 채널 참조 신호(2e-18)을 측정하여 잘못된 채널 정보를 생성하고 기지국에 상기 채널 정보를 피드백 할 것이다. 따라서, 상기와 같은 다른 5G 서비스를 위해 참조 신호와의 리소스 충돌시에도 단말이 적절한 동작을 수행할 수 있도록 FCR(2e-18)의 영역을 알려주는 시그날링을 정의하는 것이 필요로 된다.
다음으로 본 발명에서 제안하는 FCR의 영역을 알려주는 시그날링에 대하여 설명하도록 한다.
FCR 영역을 알려주는 시그날링은 적어도 주파수 혹은 시간 영역을 포함할 수 있다. 특히 하향 주파수 영역 및 시간 영역과 상향 주파수 영역 및 시간 영역을 따로 정의할 수 있다. 또한 FCR의 시간 영역은 eMBB 단말이 데이터를 송수신하는데 사용하는 시간 단위인 한 slot 단위 또는 적어도 한 개 이상의 slot으로 구성될 수 있다. 상기 slot은 60KHz를 포함하거나 미만인 경우 7개 혹은 14개의 OFDM 심볼로 이루어질 수 있으며, 또는 7개 혹은 14개 중에 상위 신호로 설정될 수도 있다. 상기 slot은 60KHz를 초과하는 경우 14개의 OFDM 심볼로 구성될 수 있다. 또한 FCR의 시간 영역은 URLLC 단말이 데이터를 송수신하는데 사용하는 시간 단위인 한 mini-slot 혹은 subslot 단위 또는 적어도 한 개 이상의 mini-slot 혹은 subslot으로 구성될 수 있다. 상기 mini-slot 혹은 subslot은 7개 보다 적은 개수의 OFDM 심볼로 구성될 수 있다. 또한 FCR의 시간 영역은 slot 혹은 mini-slot보다 작은 개수의 OFDM 심볼 단위로 구성될 수 있다. 또한 FCR의 상향 혹은 하향 주파수 영역은 12개의 서브캐리어로 이루어진 physical resource block(PRB) 단위 혹은 적어도 한 개 이상의 PRB로 구성된 서브밴드 단위일 수 있다. 또한 FCR의 주파수 영역은 PRB보다 작은 개수의 서브캐리어 단위로 구성될 수 있다. FCR 영역을 알려주는 시그날링은 실제 FCR이 기지국에 의해 사용되는 것을 의미할 수도 있으며, FCR 영역을 알려주는 시그날링과 실제 FCR이 기지국에 의해 사용되는지 여부를 알려주는 시그날링이 따로 존재할 수도 있다. 상기 FCR 영역을 알려주는 시그날링 및 실제 FCR이 기지국에 의해 사용되는지 여부를 알려주는 시그날링은 특정 단말을 위한 신호일수도 있고, 특정 서비스(가령 eMBB 혹은 URLLC 혹은 mMTC)들을 위한 신호일수도 있고, 셀 공통 신호일수도 있고, 5G release별 신호일 수도 있다.
상기 FCR 영역을 알려주는 시그날링 혹은 실제 FCR이 기지국에 의해 사용되는지 여부를 알려주는 시그날링들은 상위 신호 혹은 물리 신호로 기지국으로부터 단말에게 전송될 수 있으며, 단말은 상기 신호들을 획득하여 FCR 영역 및 FCR 영역이 기지국에 의해 실제로 사용되는지를 판단하고, 상기 FCR 영역과 5G 서비스 영역 또는 5G 신호와 충돌한 경우 사전에 정의된 적절한 절차를 수행할 수 있다.
위의 동작을 더 자세하게 설명하면, 기지국으로부터 다수의 FCR이 설정되는 경우, 상기 설정 정보는 상위 신호를 통해 단말에게 전송될 수 있고, 기지국은 다수의 FCR 중에 현 상황에서 실제로 사용하기를 원하는 FCR에 대해서만 물리 신호를 통해 단말에게 전송하는 것이 가능하다. 단말은 상기의 다수의 FCR에 대한 설정정보(주파수 혹은 시간 영역을 알려주는 비트 신호, FCR이 반복되는 주기 정보등)를 상위 신호로 수신하고, 물리 신호(공통 하향 제어 채널 혹은 전용 하향 제어 채널)등을 통해 다수의 FCR 중 활성화되는 FCR의 정보를 수신한다. 상기 활성화되는 FCR 정보 수신을 통해 나머지 FCR은 비활성화되었음을 판단하고, 활성화된 FCR이 단말의 데이터 수신이나 RS 수신과 충돌하는 경우 본 발명에서 제안한 방법에 따라 동작한다. 비활성화된 FCR과 단말의 데이터 수신이나 RS 수신이 충돌하는 경우 단말은 비활성화된 FCR은 무시하고, 비활성화된 FCR 자원이 데이터 자원이나 RS 자원과 겹치더라도 정상적으로(상기 FCR 자원이 설정되지 않았다고 가정하고) 데이터와 RS를 수신한다.
혹은 다수의 FCR을 설정하는 상위 신호에서 각각의 FCR이 활성화되었는지 비활성화되었는지의 여부를 포함하는 비트 정보가 포함될 수도 있으며, 기지국은 상기 상위 신호를 통해 단말에게 FCR 설정 정보와 활성화/비활성화 정보를 전송하고, 단말은 상기 상위 신호를 수신하여 활성화된 FCR이 단말의 데이터 수신이나 RS 수신과 충돌하는 경우 본 발명에서 제안한 방법에 따라 동작한다. 비활성화된 FCR과 단말의 데이터 수신이나 RS 수신이 충돌하는 경우 단말은 비활성화된 FCR은 무시하고, 비활성화된 FCR 자원이 데이터 자원이나 RS 자원과 겹치더라도 정상적으로(상기 FCR 자원이 설정되지 않았다고 가정하고) 데이터와 RS를 수신한다.
혹은 시간 영역(서브프레임 혹은 slot 혹은 mini-slot 혹은 subslot)과 주파수 영역(서브밴드 또는 PRB 또는 서브캐리어)을 적어도 하나 이상 포함하는 FCR이 설정/비설정 되었는지 또는 활성화/비활성화되었는지의 여부를 포함하는 비트 정보를 물리 신호(공통 하향 제어 채널 혹은 전용 하향 제어 채널) 혹은 상위 신호로 전송할 수도 있다. 상기의 FCR은 단말이 하향 제어 채널을 수신해야 하는 시간 혹은 주파수 자원 중에 선택될 수 도 있다. 기지국은 상기 물리 신호 혹은 상위 신호의 전송을 통해 특정 시간 혹은 주파수 혹은 시간/주파수의 결합 구간이 설정/비설정 또는 활성화/비활성화되었다는 정보를 단말에게 전송할 수 있으며, 단말은 상기 신호를 수신하여 비설정 또는 비활성화된 FCR에 대해서만 하향 제어 채널의 복호를 시도하며, 설정 또는 활성화된 FCR에 대해서는 하향 제어 채널 복호를 시도하지 않음으로써 단말의 전송 파워를 아낄 수 있다.
혹은 시간 영역(서브프레임 혹은 slot 혹은 mini-slot 혹은 subslot)과 주파수 영역(서브밴드 또는 PRB 또는 서브캐리어)을 적어도 하나 이상 포함하는 FCR이 설정/비설정 되었는지 또는 활성화/비활성화되었는지의 여부를 포함하는 비트 정보를 물리 신호(공통 하향 제어 채널 혹은 전용 하향 제어 채널) 혹은 상위 신호로 전송할 수도 있다. 상기의 FCR은 단말이 하향 채널을 측정해야 하는 시간 혹은 주파수 자원 중에 선택될 수도 있다. 기지국은 상기 물리 신호 혹은 상위 신호의 전송을 통해 특정 주파수 구간이 설정 또는 활성화/비활성화되었다는 정보를 단말에게 전송할 수 있다. 단말은 상기 FCR 신호를 수신하여 비설정 또는 비활성화된 FCR에 포함된 상기 시간 영역 혹은 주파수 영역이 하향 채널 측정을 위해 유효하다고 판단하고, 하향 채널의 측정을 시도한다. 단말은 상기 FCR 신호를 수신하여 설정 또는 활성화된 FCR에 포함된 상기 시간 영역 혹은 주파수 영역이 하향 채널 측정을 위해 유효하지 않다고 판단하고, 하향 채널 측정을 시도하지 않음으로써 단말 파워를 아낄 수 있다.
다음으로 도 2f를 통해 FCR 영역과 5G 서비스 영역과 충돌하는 경우 본 발명에서 제안하는 제 2-1실시예를 설명하도록 한다.
도 2f는 본 발명의 제 2-1 실시예를 도시하는 도면이다.
도 2f에서 5G가 사용하는 주파수-시간 리소스(2f-01)은 주파수 축(2f-02)과 시간 축(2f-03)으로 구성될 수 있다. 도 2f에서는 5G가 하나의 프레임워크 안에서 eMBB(2f-04, 2f-05)와 FCR(2f-08)이 5G 기지국에 의해 운영되는 것을 예시하였다. 본 도면에서는 FCR과 eMBB의 리소스(2f-05)가 충돌하는 예를 들어 설명하지만, eMBB 뿐만 아니라, mMTC, URLLC, eMBMS등 다른 5G 서비스들의 리소스와의 충돌의 경우에도 적용할 수 있다.
사전 설명한대로 FCR 영역과 FCR의 실제 사용 여부에 대한 시그날링이 단말에게 전송되고, FCR(2f-08)이 eMBB(2f-05)의 데이터 스케줄링에 의해 eMBB 데이터가 송수신 되어야 하는 영역이 충돌하는 경우, 단말은 FCR(2f-08)의 전송이 우선시 된다고 판단하고, eMBB(2f-05)의 데이터 스케줄링에 의해 eMBB 데이터가 송수신 되는 영역 중 FCR(2f-08)의 영역과 충돌하여 겹치는 자원에서는 eMBB 데이터를 맵핑하지 않는다. 즉, 상기 겹치는 영역에서의 리소스 (Resource element)를 제외하고, 겹치는 않는 나머지 스케줄링된 eMBB 데이터 자원에서 eMBB 데이터가 송수신 된다고 판단하여 데이터를 송수신한다.
다음으로 도 2g를 통해 FCR 영역과 5G 서비스 영역과 충돌하는 경우 기지국 및 단말 동작에 대하여 설명하도록 한다.
도 2g는 본 발명의 제 2-1실시예에 따른 기지국, 단말 절차를 도시한 도면이다.
먼저 본 발명의 제 2-1실시예를 따른 기지국 절차를 설명하도록 한다.
단계 2g-10에서 기지국은 단말에게 FCR 관련 정보를 전송한다. FCR 관련 정보는 본 발명에서 설명한대로 FCR의 영역을 알려주는 시그날링을 포함하며, 본 발명에서 설명한 방식에 의하여 전송된다.
단계 2g-11에서 기지국은 단말에게 5G 서비스를 위한 데이터 스케줄링 정보를 전송한다. 상기 데이터 스케줄링 정보는 본 발명에서 설명한대로 5G를 위해 고려되는 서비스를 모두 포함하며, 상기 데이터 스케줄링 정보는 5G 서비스의 데이터 전송을 위한 주파수 자원 혹은 시간 자원을 포함한다. 상기 데이터 스케줄링 정보는 상위 신호 혹은 물리 신호에 의해 전송될 수 있다.
단계 2g-12에서 기지국은 단말에게 5G 서비스를 위한 데이터 스케줄링 정보에 따라 FCR 영역을 제외하고 데이터를 송수신한다. 하향 링크의 경우 기지국은 스케줄링 한 데이터 자원 중 FCR 영역을 제외한 자원에 데이터를 맵핑하여 전송한다. 상향 링크의 경우 기지국은 스케줄링 한 데이터 자원 중 FCR 영역을 제외한 자원에서 데이터를 수신한다.
다음으로 본 발명의 제 2-1실시예에 따른 단말 절차를 설명하도록 한다.
단계 2g-20에서 단말은 기지국으로부터 FCR 관련 정보를 수신한다. FCR 관련 정보는 본 발명에서 설명한대로 FCR의 영역을 알려주는 시그날링을 포함하며, 본 발명에서 설명한 방식에 의하여 전송된다.
단계 2g-21에서 단말은 기지국으로부터 5G 서비스를 위한 데이터 스케줄링 정보를 수신한다. 상기 데이터 스케줄링 정보는 본 발명에서 설명한대로 5G를 위해 고려되는 서비스를 모두 포함하며, 상기 데이터 스케줄링 정보는 5G 서비스의 데이터 전송을 위한 주파수 자원 혹은 시간 자원을 포함한다. 상기 데이터 스케줄링 정보는 상위 신호 혹은 물리 신호에 의해 전송될 수 있다.
단계 2g-22에서 단말은 기지국에게 5G 서비스를 위한 데이터 스케줄링 정보에 따라 FCR 영역을 제외하고 데이터를 송수신한다. 하향 링크의 경우 단말은 스케줄링 받은 데이터 자원 중 FCR 영역을 제외한 자원에서 데이터를 수신한다. 상향 링크의 경우 기지국은 스케줄링 받은 데이터 자원 중 FCR 영역을 제외한 자원에서 데이터를 맵핑하여 전송한다.
다음으로 도 2h를 통해 FCR 영역과 5G 서비스를 위한 신호가 충돌하는 경우 본 발명에서 제안하는 제 2-2실시예를 설명하도록 한다.
도 2h는 본 발명의 제 2-2실시예를 도시하는 도면이다.
도 2h에서 5G가 사용하는 주파수-시간 리소스(2h-01)은 주파수 축(2h-02)과 시간 축(2h-03)으로 구성될 수 있다. 도 2h에서는 5G가 하나의 프레임워크 안에서 eMBB(2h-04, 2h-05)와 FCR(2h-08)이 5G 기지국에 의해 운영되는 것을 예시하였다. eMBB의 데이터를 전송할 때, eMBB 데이터 스케줄링을 위해 채널 정보를 참고하기 위한 채널 참조 신호(2h-06, 2h-07)이 전송되는 경우를 도시하였다. 본 도면에서는 FCR과 eMBB 서비스를 위한 채널 참조 신호가 충돌하는 예를 들어 설명하지만, eMBB 뿐만 아니라, mMTC, URLLC, eMBMS등 다른 5G 서비스 혹은 다른 참조 신호(가령 데이터 복조 참조 신호, 페이즈 차이를 위한 참조 신호 등)들의 전송과의 충돌의 경우에도 적용할 수 있다.
사전 설명한대로 FCR 영역과 FCR의 실제 사용 여부에 대한 시그날링이 단말에게 전송되고, FCR(2h-08)이 채널 정보 측정을 위한 채널 참조 신호(2h-07)와 충돌하는 경우, 단말은 FCR(2h-08)의 전송이 우선시 된다고 판단하고, 채널 참조 신호가 전송되는 자원(2h-06, 2h-07) 중 FCR(2h-08)의 영역과 충돌하여 겹치는 자원(2h-07)에서는 채널 참조 신호가 없다고 판단한다. 즉, 단말은 상기 겹치는 영역에서의 리소스 (Resource element)를 제외하고, 겹치는 않는 나머지 채널 참조 신호만을 측정하여 채널 정보를 생성하고 기지국에게 상기 채널 정보를 송신한다.
도 2i는 본 발명의 제 2-2실시예에 따른 기지국, 단말 절차를 도시한 도면이다.
먼저 본 발명의 제 2-2실시예를 따른 기지국 절차를 설명하도록 한다.
단계 2i-10에서 기지국은 단말에게 FCR 관련 정보를 전송한다. FCR 관련 정보는 본 발명에서 설명한대로 FCR의 영역을 알려주는 시그날링을 포함하며, 본 발명에서 설명한 방식에 의하여 전송된다.
단계 2i-11에서 기지국은 단말에게 FCR 영역을 제외하고 참조 신호를 전송한다. 상기 참조 신호는 본 발명에서 설명한대로 5G를 위해 고려되는 서비스를 위한 참조 신호를 모두 포함한다. 상기 참조 신호의 설정 정보는 상위 신호 혹은 물리 신호에 의해 전송될 수 있다.
다음으로 본 발명의 제 2-2실시예에 따른 단말 절차를 설명하도록 한다.
단계 2i-20에서 단말은 기지국으로부터 FCR 관련 정보를 수신한다. FCR 관련 정보는 본 발명에서 설명한대로 FCR의 영역을 알려주는 시그날링을 포함하며, 본 발명에서 설명한 방식에 의하여 전송된다.
단계 2i-21에서 단말은 기지국으로부터 FCR 영역을 제외하고 참조 신호를 수신한다. 상기 참조 신호는 본 발명에서 설명한대로 5G를 위해 고려되는 서비스를 위한 참조 신호를 모두 포함한다. 상기 참조 신호의 설정 정보는 상위 신호 혹은 물리 신호에 의해 전송될 수 있다. 단말은 상기 단계 2i-21에서 참조 신호를 수신한 이후 수신한 참조 신호를 기반으로 참조 신호에 따른 동작을 수행한다. 가령 채널 참조 신호의 경우 단말은 수신한 채널 참조 신호를 기반으로 채널 정보를 생성하고, 생성된 채널 정보를 기지국으로 피드백한다.
다음으로 FCR 영역과 5G 서비스를 위한 신호가 충돌하는 경우, FCR에서 데이터 송수신이 가능한 5G phase 2 혹은 beyond 5G 단말들이 존재하는 경우 본 발명에서 제안하는 제 2-3실시예를 설명하도록 한다.
FCR 영역과 FCR의 실제 사용 여부에 대한 시그날링이 단말에게 전송되고, FCR이 채널 정보 측정을 위한 채널 참조 신호와 충돌하는 경우, 상기 5G phase 2 혹은 beyond 5G 단말은 FCR에서 데이터 수신이 가능하기 때문에, FCR에서 전송될 수 있는 데이터 및 참조 신호들에 대해서 이해하고 동작할 수 있다. 이 경우 상기 5G phase 2 혹은 beyond 5G 단말은 FCR에서 전송되는 참조 신호와 FCR 영역외에서 전송되는 참조 신호를 모두 수신하여 상기 신호들로부터 하나의 채널 정보를 생성하여 기지국에게 상기 채널 정보를 송신할 수 있다. 더 많은 채널 참조 신호로부터 채널 정보를 생성하여 기지국에게 송신하기 때문에, 기지국은 상기 채널 정보로부터 보다 정확한 데이터 스케줄링이 가능한다.
도 2j는 본 발명의 제 2-3실시예에 따른 기지국, 단말 절차를 도시한 도면이다.
먼저 본 발명의 제 2-3실시예를 따른 기지국 절차를 설명하도록 한다.
단계 2j-10에서 기지국은 단말에게 FCR 관련 정보를 전송한다. FCR 관련 정보는 본 발명에서 설명한대로 FCR의 영역을 알려주는 시그날링을 포함하며, 본 발명에서 설명한 방식에 의하여 전송된다.
단계 2j-11에서 기지국은 단말에게 FCR 영역 뿐만 아니라, FCR 영역 외에서 참조 신호를 전송한다. 상기 참조 신호는 본 발명에서 설명한대로 5G를 위해 고려되는 서비스를 위한 참조 신호를 모두 포함한다. 상기 참조 신호의 설정 정보는 상위 신호 혹은 물리 신호에 의해 전송될 수 있다.
다음으로 본 발명의 제2-3실시예에 따른 단말 절차를 설명하도록 한다.
단계 2j-20에서 단말은 기지국으로부터 FCR 관련 정보를 수신한다. FCR 관련 정보는 본 발명에서 설명한대로 FCR의 영역을 알려주는 시그날링을 포함하며, 본 발명에서 설명한 방식에 의하여 전송된다.
단계 2j-21에서 단말은 기지국으로부터 FCR 영역에 있는 참조 신호와 FCR 영역 외에 있는 참조 신호를 모두 수신한다. 상기 참조 신호는 본 발명에서 설명한대로 5G를 위해 고려되는 서비스를 위한 참조 신호를 모두 포함한다. 상기 참조 신호의 설정 정보는 상위 신호 혹은 물리 신호에 의해 전송될 수 있다. 단말은 상기 단계 2j-21에서 참조 신호를 수신한 이후 수신한 참조 신호를 기반으로 참조 신호에 따른 동작을 수행한다. 가령 채널 참조 신호의 경우 단말은 수신한 채널 참조 신호를 기반으로 채널 정보를 생성하고, 생성된 채널 정보를 기지국으로 피드백한다.
다음으로 도 2k는 본 발명에 따른 기지국 장치를 도시한 도면이다.
제어기 (2k-01)은 본 발명의 도 2g, 2i, 2j에 따른 기지국, 단말 절차와 본 발명의 도 2f, 2h에 따른 FCR과 5G 서비스의 데이터/참조 신호 충돌시 운영 방안에 따라 5G 자원할당(FCR 및 5G 서비스 영역 및 5G 신호 설정)을 제어하여, 5G 자원할당 정보 전송장치(2k-05)를 통해 단말에 전송하고, 스케줄러(2k-03)에서 5G 자원에서의 5G 데이터를 스케줄링하여 5G 데이터 송수신 장치(2k-07)을 통해 5G 단말과 5G 데이터를 송수신한다.
다음으로 도 2l은 본 발명에 따른 단말 장치를 도시한 도면이다.
본 발명의 도 2g, 2i, 2j에 따른 기지국, 단말 절차와 본 발명의 도 2f, 2h에 따른 FCR과 5G 서비스의 데이터/참조 신호 충돌시 운영 방안에 따라 5G 자원할당 정보 수신장치(2l-05)를 통해 기지국으로부터 5G 자원할당(FCR 및 5G 서비스 영역 및 5G 신호 설정)을 수신하고, 제어기 (2l-01)는 할당된 5G 자원에서 스케줄링 된 5G 데이터에 대해 5G 데이터 송수신 장치(2l-06)을 통해 5G 기지국과 송수신한다.
<제3실시예>
본 발명은 무선통신 시스템에 대한 것으로서, 보다 구체적으로 시간연속적 기준신호 (Time-contiguous reference signal)를 전송하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
무선통신 시스템에서 단말이 채널을 추정하기 위해서는 기지국이 이를 위한 기준신호 (Reference signal)을 전송해야 한다. 단말은 기준신호를 이용하여 채널 추정을 수신된 신호를 복조 할 수 있다. 또한 단말은 기준신호를 통해 채널 상태를 파악하고 이를 기지국으로 피드백 하는데 사용할 수도 있다. 일반적으로 기준신호를 전송할 때, 채널의 최대 지연 확산(Maximum delay spread)와 최대 도플러 확산 (Maximum Doppler spread)를 고려하여 기준신호의 주파수-시간 사이의 전송 간격이 결정된다. 기준신호의 주파수-시간 사이의 전송 간격이 좁을수록 채널 추정 성능이 향상되어 신호의 복조 성능을 향상 시킬 수 있지만 이는 결국 기준신호의 오버헤드를 증가시켜 데이터 전송률을 제약시키는 결과를 초래하게 된다.
종래 2GHz의 주파수 대역에서 동작하는 4G LTE 시스템에서는 하향링크에서 CRS(Cell-specific reference signal)와 DMRS(Demodulation reference signal)와 같은 기준신호를 사용하고 있다. 주파수상에서 기준신호의 간격을 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 신호의 서브캐리어(subcarrier) 간격 m으로, 시간상에서 기준신호의 간격을 OFDM 신호의 심벌 간격 n으로 표현하면, normal CP를 가정한 CRS의 경우, 안테나 포트 1과 2에 해당되는 기준신호의 주파수-시간 사이의 전송 간격은 (m,n)=(3,4) 이다. 또한 normal CP를 가정한 DMRS의 경우에는 기준신호의 주파수-시간 사이의 전송 간격은 (m,n)=(5,7) 이다.
LTE 시스템과는 달리, 5G 무선통신에서는 6GHz 이하의 주파수 대역뿐만 아니라 그 이상의 고주파 대역에서 동작하는 시스템을 고려하고 있다. 주파수 대역에 따라 채널 특성이 달라지기 때문에, 5G 시스템에서는 이를 고려하여 기준신호를 디자인할 필요가 있다. 또한 5G 무선통신에서는 low latency지원 및 high mobility 지원을 중요하게 고려하고 있다. 추가적으로 5G 시스템에서는 기준신호가 발생하는 간섭 및 오버헤드를 최소화 하는 것이 중요하며 기준신호가 항상 ON되어 전송되는 것을 최소화 방법이 필요하다. 따라서 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 시간연속적 기준신호 (Time-contiguous reference signal)을 도입하여 단말이 채널 추정을 효과적으로 수행하는 방법을 제공한다.
무선 통신 시스템은 초기의 음성 위주의 서비스를 제공하던 것에서 벗어나 예를 들어, 3GPP의 HSPA(High Speed Packet Access), LTE(Long Term Evolution 혹은 E-UTRA (Evolved Universal Terrestrial Radio Access)), LTE-Advanced (LTE-A), 3GPP2의 HRPD(High Rate Packet Data), UMB(Ultra Mobile Broadband), 및 IEEE의 802.16e 등의 통신 표준과 같이 고속, 고품질의 패킷 데이터 서비스를 제공하는 광대역 무선 통신 시스템으로 발전하고 있다. 또한, 5세대 무선통신 시스템으로 5G 혹은 NR (new radio)의 통신표준이 만들어지고 있다.
상기 광대역 무선 통신 시스템의 대표적인 예로, LTE/LTE-A 시스템에서는 하향링크(Downlink; DL)에서는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식을 채용하고 있고, 상향링크(Uplink; UL)에서는 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 방식을 채용하고 있다. 상향링크는 단말(UE(User Equipment) 혹은 MS(Mobile Station))이 기지국(eNode B, 혹은 base station(BS))으로 데이터 혹은 제어신호를 전송하는 무선링크를 뜻하고, 하향링크는 기지국이 단말로 데이터 혹은 제어신호를 전송하는 무선링크를 뜻한다. 상기와 같은 다중 접속 방식은, 통상 각 사용자 별로 데이터 혹은 제어정보를 실어 보낼 시간-주파수 자원을 서로 겹치지 않도록, 즉 직교성 (Orthogonality)이 성립하도록, 할당 및 운용함으로써 각 사용자의 데이터 혹은 제어정보를 구분한다.
도 3a는 LTE/LTE-A 시스템에서 하향링크에서 상기 데이터 혹은 제어채널이 전송되는 무선자원영역인 시간-주파수영역의 기본 구조를 나타낸 도면이다.
도 3a에서 가로축은 시간영역을, 세로축은 주파수영역을 나타낸다. 시간영역에서의 최소 전송단위는 OFDM 심벌로서, Nsymb (102)개의 OFDM 심벌이 모여 하나의 슬롯(106)을 구성하고, 2개의 슬롯이 모여 하나의 서브프레임(105)을 구성한다. 상기 슬롯의 길이는 0.5ms 이고, 서브프레임의 길이는 1.0ms 이다. 그리고 라디오 프레임(114)은 10개의 서브프레임으로 구성되는 시간영역구간이다. 주파수영역에서의 최소 전송단위는 서브캐리어(subcarrier)로서, 전체 시스템 전송 대역 (Transmission bandwidth)의 대역폭은 총 NBW (104)개의 서브캐리어로 구성된다.
시간-주파수영역에서 자원의 기본 단위는 리소스 엘리먼트(112, Resource Element; RE)로서 OFDM 심벌 인덱스 및 서브캐리어 인덱스로 나타낼 수 있다. 리소스 블록(108, Resource Block; RB 혹은 Physical Resource Block; PRB)은 시간영역에서 Nsymb (102)개의 연속된 OFDM 심벌과 주파수 영역에서 NRB (110)개의 연속된 서브캐리어로 정의된다. 따라서, 하나의 RB(108)는 Nsymb x NRB 개의 RE(112)로 구성된다. 일반적으로 데이터의 최소 전송단위는 상기 RB 단위이다. LTE 시스템에서 일반적으로 상기 Nsymb = 7, NRB=12 이고, NBW 및 NRB 는 시스템 전송 대역의 대역폭에 비례한다. 단말에게 스케쥴링 되는 RB 개수에 비례하여 데이터 전송률이 증가하게 된다. LTE 시스템은 6개의 전송 대역폭을 정의하여 운영한다. 하향링크와 상향링크를 주파수로 구분하여 운영하는 FDD 시스템의 경우, 하향링크 전송 대역폭과 상향링크 전송 대역폭이 서로 다를 수 있다. 채널 대역폭은 시스템 전송 대역폭에 대응되는 RF 대역폭을 나타낸다. 아래 표 2는 LTE 시스템에 정의된 시스템 전송 대역폭과 채널 대역폭 (Channel bandwidth)의 대응관계를 나타낸다. 예를 들어, 10MHz 채널 대역폭을 갖는 LTE 시스템은 전송 대역폭이 50개의 RB로 구성된다.
[표 2]
Figure pat00002
도 3b는 종래 기술에 따른 LTE/LTE-A 시스템에서 상향링크에서 데이터 혹은 제어채널이 전송되는 무선자원영역인 시간-주파수영역의 기본 구조를 나타낸 도면이다.
도 3b를 참조하면, 가로축은 시간영역을, 세로축은 주파수영역을 나타낸다. 시간영역에서의 최소 전송단위는 SC-FDMA 심벌(202)로서, Nsymb UL 개의 SC-FDMA 심벌이 모여 하나의 슬롯(206)을 구성한다. 그리고 2개의 슬롯이 모여 하나의 서브프레임(205)을 구성한다. 주파수영역에서의 최소 전송단위는 서브캐리어로서, 전체 시스템 전송 대역(transmission bandwidth; 204)은 총 NBW개의 서브캐리어로 구성된다. NBW는 시스템 전송 대역에 비례하여 값을 갖는다.
시간-주파수영역에서 자원의 기본 단위는 리소스 엘리먼트(Resource Element; RE, 212)로서 SC-FDMA 심벌 인덱스 및 서브캐리어 인덱스로 정의할 수 있다. 리소스 블록 페어(208, Resource Block pair; RB pair)은 시간영역에서 Nsymb UL 개의 연속된 SC-FDMA 심벌과 주파수 영역에서 Nsc RB 개의 연속된 서브캐리어로 정의된다. 따라서, 하나의 RB는 Nsymb UL x Nsc RB 개의 RE로 구성된다. 일반적으로 데이터 혹은 제어정보의 최소 전송단위는 RB 단위이다. PUCCH 의 경우 1 RB에 해당하는 주파수 영역에 매핑되어 1 서브프레임 동안 전송된다.
도 3c는 LTE/LTE-A 시스템에서 하향링크로 스케줄링 할 수 있는 최소 단위인 1 RB의 무선자원을 도시한 것이다. 상기 도 3에 도시된 무선자원에는 다음과 같은 복수개의 서로 다른 종류의 신호가 전송될 수 있다.
1. CRS (Cell Specific RS): 한 개의 cell에 속한 모든 단말을 위하여 주기적으로 전송되는 기준신호이며 복수개의 단말들이 공통적으로 이용할 수 있다.
2. DMRS (Demodulation Reference Signal): 특정 단말을 위하여 전송되는 기준신호이며 해당 단말에게 데이터를 전송할 경우에만 전송된다. DMRS는 총 8개의 DMRS port들로 이루어질 수 있다. LTE/LTE-A에서는 port 7에서 port 14까지 DMRS port에 해당하며 port들은 CDM또는 FDM을 이용하여 서로 간섭을 발생시키지 않도록 orthogonality를 유지한다.
3. PDSCH (Physical Downlink Shared Channel): 하향링크로 전송되는 데이터 채널로 기지국이 단말에게 트래픽을 전송하기 위하여 이용하며 상기 도 2의 data region에서 기준신호가 전송되지 않는 RE를 이용하여 전송됨
4. CSI-RS (Channel Status Information Reference Signal): 한 개의 cell에 속한 단말들을 위하여 전송되는 기준신호를 채널상태를 측정하는데 이용됨. 한 개의 cell에는 복수개의 CSI-RS가 전송될 수 있음.
5. 기타 제어채널 (PHICH, PCFICH, PDCCH): 단말이 PDSCH를 수신하는데 필요한 제어정보를 제공하거나 상향링크의 데이터 송신에 대한 HARQ를 운용하기 위한 ACK/NACK을 전송함
상기 신호에서 CRS와 DMRS의 경우 채널 추정을 통해서 수신한 신호를 복조 하는데 사용되는 기준신호로서 채널 추정 성능이 복조 성능에 직접적인 영향을 미치기 때문에 이를 고려한 기준신호의 주파수-시간 사이의 전송 간격을 유지하고 있다. 구체적으로, 주파수상에서 기준신호의 간격을 OFDM 신호의 서브캐리어 간격 m으로, 시간상에서 기준신호의 간격을 OFDM 신호의 심벌 간격 n으로 표현하면, normal CP를 가정한 CRS의 경우, 안테나 포트 1과 2에 해당되는 기준신호의 주파수-시간 사이의 전송 간격은 (m,n)=(3,4) 이다. 또한 normal CP를 가정한 DMRS의 경우에는 기준신호의 주파수-시간 사이의 전송 간격은 (m,n)=(5,7) 이다.
LTE 시스템과는 달리, 5G 무선통신에서는 6GHz 이하의 주파수 대역뿐만 아니라 그 이상의 고주파 대역에서 동작하는 시스템을 고려하고 있다. 주파수 대역에 따라 채널 특성이 달라지기 때문에, 5G 시스템에서는 이를 고려하여 기준신호를 디자인할 필요가 있다. 또한 5G 무선통신에서는 low latency지원 및 high mobility 지원을 중요하게 고려하고 있다. 추가적으로 5G 시스템에서는 기준신호가 발생하는 간섭 및 오버헤드를 최소화 하는 것이 중요하며 기준신호가 항상 ON되어 전송되는 것을 최소화 방법이 필요하다. 따라서 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 시간연속적 기준신호 (Time-contiguous reference signal)을 도입하여 단말이 채널 추정을 효과적으로 수행하는 방법을 제공한다.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면과 함께 상세히 설명한다. 이하에서 LTE 혹은 LTE-A 시스템을 일례로서 본 발명의 실시예를 설명하지만, 유사한 기술적 배경 또는 채널형태를 갖는 여타의 통신시스템에도 본 발명의 실시예가 적용될 수 있다. 예를 들어 LTE-A 이후에 개발되는 5세대 이동통신 기술(5G, new radio, NR)이 이에 포함될 수 있을 것이다. 보다 구체적으로 하향 및 상향 링크에서 신호가 전송되는 시간-주파수영역의 기본 구조가 도 3a 및 도 3b와 다를 수 있다. 그리고 햐항 및 상향링크로 전송되는 신호의 종류 또한 다를 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 숙련된 기술적 지식을 가진자의 판단으로써 본 발명의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 일부 변형을 통해 다른 통신시스템에도 적용될 수 있다.
또한 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 이하, 기지국은 단말의 자원할당을 수행하는 주체로서, eNode B, Node B, BS (Base Station), 무선 접속 유닛, 기지국 제어기, 또는 네트워크 상의 노드 중 적어도 하나일 수 있다. 단말은 UE (User Equipment), MS (Mobile Station), 셀룰러폰, 스마트폰, 컴퓨터, 또는 통신기능을 수행할 수 있는 멀티미디어시스템을 포함할 수 있다. 본 발명에서 하향링크(Downlink; DL)는 기지국이 단말에게 전송하는 신호의 무선 전송경로이고, 상향링크는(Uplink; UL)는 단말이 기국에게 전송하는 신호의 무선 전송경로를 의미한다.
이하에서 기술되는 시간연속적 기준신호 (Time contiguous reference signal: TCRS)는 설명의 편의를 위해서 TCRS라는 약어로 사용한다. 하지만, TCRS에 대한 용어는 사용자의 의도 및 기준신호의 사용 목적의 의해서 다른 용어로 표현될 수 있다. 예를 들어, CTRS(Channel tracking reference signal), PNRS(Phase noise reference signal), PCRS(Phase noise compensation reference signal), 또는 PRS(Phase reference signal)와 같은 용어로 대체될 수도 있다. 하지만 상기와 같은 TCRS라는 약어는 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 기준신호에도 실시 가능하다는 것은 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
아래 설명할 본 발명의 실시예 3-1에서는 TCRS의 구조 및 시간-주파수영역에서의 위치를 설명한다. 본 발명의 실시예 3-2에서는 기지국이 TCRS를 설정하는 방법을 설명한다. 그리고 본 발명의 실시예 3-3에서는 설정된 TCRS에 따른 단말 동작을 설명한다.
[제3-1실시예]
제3-1실시예는 본 발명의 기준신호인 TCRS의 구조 및 시간-주파수영역에서의 위치를 설명한다. 도3d는 TCRS의 구조를 도시한 도면이다. 도3d에서와 같이 TCRS는 전송되는 자원의 시간-주파수영역에서 시간축 상으로 인접하여 전송되는 특성을 갖는다. 구체적으로 시간축상으로 연속하여 전송될 수 있으며, 또는 시간축상으로 매우 인접하게 위치하여 전송 될 수도 있다. 그리고 주파수축상으로는 도 3d와 같이 특정 주파수영역에만 전송될 수도 있고 또는 주파수축상으로 퍼트려져 전송될 수도 있다. 도3e는 LTE/LTE-A 시스템을 기준으로 보다 구체적인 TCRS의 사용예를 도시한 도면이다. 도3e에서는 DMRS와 본 발명에서 제안하는 TCRS의 시간-주파수영역에서 위치를 도시한 도면이다. 앞서 언급하였듯이, 5G 무선통신에서는 low latency지원을 중요하게 고려하고 있기 때문에 채널 추정을 빠르게 수행하기 위하여 도3e에서와 같이 기준신호인 DMRS가 도3c에서와는 달리 서브프레임 앞쪽에 위치할 수 있다. 하지만 서브프레임 앞쪽에 위치한 DMRS만으로는 낮은 SNR 영역(-10~0dB)에서 채널 추정 성능을 보장하지 못할 수 있다. 또한 고속의 상황에서 시간상 채널 변화를 트레킹하지 못하는 단점이 있다. 이러한 경우에 도3e에서와 같이 TCRS를 사용하게 되면 TCRS가 위치한 심볼에 대한 채널 트레킹을 통해 이러한 문제를 해결할 수 있다. 또한 고주파에서 동작하는 5G 시스템에서는 TCRS가 phase noise를 compensation하는 목적으로 사용될 수도 있다. 제3-1실시예의 도3e에서는 TCRS가 주파수 영역에서 RB마다 하나의 subcarrier를 차지하여 4RB마다 반복하여 전송되는 형태를 취하고 있으나 본 발명에서 TCRS가 주파수상으로 전송되는 위치는 이에 한정하지 않는다. 예를 들어, 도3e를 기준으로 X RB (X≥1)마다 반복되어 전송되는 형태를 취할 수도 있으며, 도 3d에서와 같이 TCRS는 한 RB의 모든 subcarrier를 차지하여 주파수 상의 특정 영역에만 전송 될 수도 있다. 또한 제3-1실시예의 도3e에서는 TCRS가 시간 영역에서 DMRS이후의 OFDM 심볼에 위치하고 있지만 본 발명에서 TCRS가 시간상으로 전송되는 위치는 이에 한정하지 않는다. 예를 들어, 도3e를 기준으로 DMRS이전의 OFDM 심볼에서도 TCRS가 전송될 수 있으며, 5G 시스템이 LTE/LTE-A 시스템과 상이한 시간-주파수영역의 기본 구조를 가질 경우에 TCRS가 시간상으로 전송되는 위치는 달라질 수 있다. 만약 5G 시스템에서 self-contained 서브프레임이 사용된다고 가정하고 서브프레임 마지막 X(X≥1)개의 OFDM 심볼이 상향링크로 사용된다고 하면 이 영역에는 TCRS가 전송되지 않을 수도 있다. 만약 TCRS가 다른 기준신호와 겹치는 경우에, TCRS가 우선시되어 설정될 수 있다. 제3-1실시예에서는 하향링크를 기준으로 TCRS의 구조 및 시간-주파수상에서의 위치를 설명하였지만, 만약 5G 시스템에서 상향링크에서도 OFDMA가 사용될 경우 제3-1실시예에서 설명하는 TCRS의 구조 및 및 시간-주파수상에서의 위치는 하향링크와 상향링크가 동일하게 설정될 수도 있다.
[제3-2실시예]
제3-2실시예는 기지국이 본 발명의 기준신호인 TCRS를 설정하는 방법을 제공한다. 우선 TCRS는 한 cell (sector나 TRP가 될 수도 있음)에 속한 모든 단말에게 common하게 설정하는 방법과 한 단말에게 UE-specific하게 설정하는 방법이 있다. TCRS가 common하게 설정되는 것은 LTE 시스템에서 CRS와 유사하게 기준신호에 UE-specific한 프리코딩을 걸지 않고 전송하는 방법을 말하며, TCRS가 UE-specific하게 설정되는 것은 LTE 시스템에서 DMRS와 유사하게 기준신호에 UE-specific한 프리코딩을 걸어 전송하는 방법을 말한다. TCRS의 운영에 있어서 상기 두가지 방법에 각각의 장단점이 있기 때문에 본 발명에서는 두가지 방법을 모두 제안한다.
우선 TCRS를 common하게 설정하게 되면 한 cell (sector나 TRP가 될 수도 있음)에 속한 모든 단말이 TCRS를 이용하여 채널 트레킹 뿐만 아니라 LTE CRS와 유사하게 common하게 전송되는 기준신호를 이용하여 추가적인 정보를 얻는데 활용할 수 있다. TCRS를 common하게 설정함으로써 얻을 수 있는 추가적인 정보는 TCRS의 시간-주파수영역에서 위치에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 도3e를 기준으로 TCRS가 주파수 영역에서 매 RB마다 하나의 subcarrier를 차지하여 4RB마다 반복하여 전송되는 형태를 취하며 전대역에서 매 서브프레임마다 전송된다고 가정하면 이를 이용하여 각종 measurement (ex., RRM measurement, Doppler spread, delay spread measurement)를 수행하는데 활용할 수 있다. 또한 시간축상으로 연속하여 전송되는 TCRS의 특성을 이용하여 frequency offset을 측정하는데 활용될 수도 있다. 하지만 본 발명에서 TCRS가 common하게 설정될 경우에 기존 LTE의 CRS와 구별되는 차이점은 CRS와 비교하여 기준신호의 오버헤드가 낮게 운영될 수 있다는 장점을 가질 수 있다. 도3c를 참고하여 LTE의 CRS의 경우 전대역에 매 RB마다 전송되는 것과 비교하여 도3e를 참고하여 본 발명의 TCRS는 주파수 영역에서 RB마다 전송되지 않게 설정될 수 있으며, RRC 설정이나 dynamic signaling을 통해 특정 시간 동안 TCRS가 전송되지 않도록 설정할 수 있는 방법을 사용할 수 있다. 제안된 TCRS 설정을 OFF하는 방법은 하기 실시예에서 좀더 자세히 설명하도록 한다. 하지만 TCRS를 common하게 설정하게 되면 UE-specific하게 빔포밍 되어 전송된 신호에 대해서 채널 트레킹을 수행할 때 그 성능이 열화 될 수 있는 단점이 있다.
이와 달리 TCRS를 UE-specific하게 설정하게 되면 TCRS를 common하게 설정하는 방법과 비교하여 UE-specific하게 빔포밍 되어 전송된 신호에 대해서 보다 정확한 채널 트레킹이 가능해 질 수 있다. 하지만 TCRS가 UE-specific하게 설정되는 경우, MU (Multi-user)전송을 고려했을 때, 각 단말에게 orthogonal한 전송 레이어를 할당하게 되면 시간축에서 TCRS의 resolution이 떨어지게 되는 단점이 생기게 된다. 각 단말에게 orthogonal한 전송 레이어를 할당하는 방법을 도3f에 도시하였다. 도3f-1에서는 TDM방식으로 4개의 전송레이어를 각 단말에게 할당하는 방법을 사용했을 때 TCRS의 time resolution이 낮아지는 것을 보여준다. 도3f-2에서는 CDM방식으로 4개의 전송레이어를 각 단말에게 할당하는 방법을 사용했을 때 TCRS의 time resolution이 낮아지는 것을 보여준다. 따라서 각 단말에게 orthogonal한 전송 레이어를 할당했을 때 TCRS의 resolution이 떨어지게 되는 단점을 보안하기 위한 방법으로 모든 전송 레이어에 대해서 동일한 phase drift를 가정하여 도3f-3과 같이 시간연속적으로 TCRS를 할당하는 방법을 사용할 수도 있다. 다시 말해, 마지막 방법은 TCRS에 하나의 안테나 포트만을 설정하여 이용하는 방법이다.
상기에 TCRS를 common 또는 UE-specific하게 설정하는 경우에 대해서 각각의 장단점을 비교하였다. 아래에는 본 발명에서 제안하는 TCRS를 multiple로 설정하는 방법과 함께 TCRS 설정을 OFF하는 기능을 설명한다. 우선 TCRS를 multiple로 설정하는 방법은 cell(sector나 TRP가 될 수도 있음)간 간섭을 최소화 하기 위한 방법이다. TCRS를 multiple로 설정하는 방법에 의해서 서로 다른 TCRS가 단말에게 설정될 수 있다. 구체적으로 4개의 서로 다른 TCRS를 설정하는 방법의 예를 도3g에 도시하였다. 하지만 본 발명에서 TCRS를 multiple로 설정하는 방법은 이에 한정하지 않는다. 보다 구체적으로, 본 발명에서 multiple TCRS는 다음과 같은 방법으로 설정될 수 있다. 아래 표 3에서 TCRS가 RRC와 같이 higher layer로 설정되는 방법을 나타내었다. 여기서 TCRS-ConfigNZPId는 TCRS의 설정값을 나타내며, maxTCRS-NZP (maxTCRS-NZP≥0)개의 multiple TCRS를 설정할 수 있다. 만약 TCRS-ConfigNZPId=0이면 TCRS가 전송되지 않는 것을 의미한다. 이때 단말은 TCRS영역에 데이터가 전송된다고 가정할 수 있다. 만약 TCRS-ConfigNZPId≠0이면 TCRS-ConfigNZPId값은 TCRS가 전송되는 위치를 나타내며 단말은 해당되는 TCRS위치에서 기준신호가 전송된다고 가정할 수 있다.
[표 3]
Figure pat00003
상기 제3-2실시예를 통해 본 발명에서 제안하는 TCRS를 설정하는 방법을 통해 TCRS를 common 혹은 UE-specific하게 설정하는 것이 가능하다. 그리고 TCRS를 multiple로 설정하는 방법과 함께 TCRS 설정을 OFF하는 기능을 통해 기준신호가 발생하는 간섭을 최소화 하고 기준신호가 항상 ON되어 전송되는 것을 최소화할 수 있다.
[제3-3실시예]
제3-3실시예는 본 발명의 기준신호인 TCRS의 구조 및 설정을 기반으로 한 단말의 동작을 설명한다. 상기 제3-2실시예에서 본 발명에서 제안하는 TCRS의 설정이 common 혹은 UE-specific하게 설정될 수 있음을 설명하였다. 아래에 TCRS의 설정이 common 혹은 UE-specific하게 설정될 경우에 각각의 단말 동작을 설명한다.
우선 TCRS가 UE-specific하게 설정된 경우에 TCRS는 자원이 할당된 대역에서만 전송 될 수 있으며 TCRS가 전송되는 위치는 할당된 대역에 의해서 결정될 수 있다. LTE의 경우, DMRS를 위해 설정된 PRB bundling 사이즈는 시스템 대역폭에 따라서 결정된다. 본 발명에서는 TCRS가 적용되는 bundling 사이즈는 DMRS를 위해 설정된 PRB bundling 사이즈의 배수로 결정될 수 있도록 제안한다. 그리고 TCRS는 TCRS가 전송되는 bundling 사이즈 안에 하나 또는 다수 개로 할당 될 수 있다. 그리고 TCRS가 UE-specific하게 설정된 경우에, 단말에게 할당된 RB들 중에서 TCRS 전송되는 시작 위치는 할당된 RB의 맨 처음 위치를 기준으로 결정될 수 있다. TCRS가 UE-specific하게 설정된 경우에 단말이 TCRS를 이용하는 동작을 도3h-1을 통해 보다 구체적으로 설명한다. 도3h-1에서 UE-A에게 7개의 RB가 할당되었고 DMRS를 위해 설정된 PRB bundling 사이즈는 4라고 가정하며 TCRS가 적용되는 bundling 사이즈는 이와 동일하게 4로 설정되었다고 가정한다. TCRS가 전송되는 시작 위치는 할당된 RB의 맨 처음 위치를 기준으로 4RB마다 반복되어 전송된다고 가정한다. 그러면 단말은 TCRS가 적용되는 bundling 사이즈를 반영하여 이 안에 할당된 TCRS를 이용하여 채널 추정을 수행한다. 보다 구체적으로 단말은 도3h-1에서 UE-A에게 할당된 7개의 RB중 위의 4RB는 TCRS A을 이용하여 채널 추정을 수행하고, UE-A에게 할당된 7개의 RB중 아래 3RB는 TCRS B을 이용하여 채널 추정을 수행할 수 있다.
다음으로 TCRS가 common하게 설정된 경우에 TCRS는 전대역에서 전송 될 수 있으며 TCRS가 전송되는 위치는 할당된 대역에 의해서 결정될 수 있다. LTE의 경우, DMRS를 위해 설정된 PRB bundling 사이즈는 시스템 대역폭에 따라서 결정된다. 본 발명에서는 TCRS가 적용되는 bundling 사이즈는 DMRS를 위해 설정된 PRB bundling 사이즈의 배수로 결정될 수 있도록 제안한다. 그리고 TCRS는 TCRS가 전송되는 bundling 사이즈 안에 하나 또는 다수 개로 할당 될 수 있다. TCRS가 common하게 설정된 경우에 단말이 TCRS를 이용하는 동작을 도3h-2을 통해 보다 구체적으로 설명한다. 도3h-2에서 DMRS를 위해 설정된 PRB bundling 사이즈는 4라고 가정하며 TCRS가 적용되는 bundling 사이즈는 이와 동일하게 4로 설정되었다고 가정한다. 그리고 TCRS 전 대역에 4RB마다 반복되어 전송된다고 가정한다. 그러면 단말은 TCRS가 적용되는 bundling 사이즈를 반영하여 이 안에 할당된 TCRS를 이용하여 채널 추정을 수행한다. 보다 구체적으로 단말은 도3h-2에서 UE-A에게 할당된 3개의 RB에 대해서 TCRS A을 이용하여 채널 추정을 수행 할 수 있다.
상기 제3-3실시예에서 TCRS가 적용되는 bundling 사이즈는 DMRS를 위해 설정된 PRB bundling 사이즈의 배수로 결정될 수 있도록 제안하였다. 그리고 TCRS는 TCRS가 전송되는 bundling 사이즈 안에 하나 또는 다수 개로 할당 될 수 있도록 제안하였다. TCRS가 적용되는 bundling 사이즈는 DMRS를 위해 설정된 PRB bundling 사이즈 보다 크게 설정될 경우 더 단말이 더 많은 TCRS를 이용하여 채널 추정을 수행할 수 있는 장점이 있지만 반면 스케줄링 제안이 발생할 수 있다. 단말은 제3실시에에 제안된 방법을 가정하여 TCRS를 이용하는 단말 동작을 수행할 수 있다.
본 발명의 상기 실시예들을 수행하기 위해 단말과 기지국의 송신부, 수신부, 처리부가 각각 도3i과 도3j에 도시되어 있다. 상기 제3-1실시예부터 제3-3실시예까지 시간연속적 기준신호 (Time-contiguous reference signal)를 송수신하는 동작을 수행하기 위해 기지국과 단말의 송수신 방법이 나타나 있으며, 이를 수행하기 위해 기지국과 단말의 수신부, 처리부, 송신부가 각각 실시 예에 따라 동작하여야 한다.
구체적으로 도3i은 본 발명의 실시예에 따른 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다. 도3i에서 도시되는 바와 같이, 본 발명의 단말은 단말기 수신부(1800), 단말기 송신부(1804), 단말기 처리부(1802)를 포함할 수 있다. 단말기 수신부(1800)와 단말이 송신부(1804)를 통칭하여 본 발명의 실시 예에서는 송수신부라 칭할 수 있다. 송수신부는 기지국과 신호를 송수신할 수 있다. 상기 신호는 제어 정보와, 데이터를 포함할 수 있다. 이를 위해, 송수신부는 송신되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF 송신기와, 수신되는 신호를 저 잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기 등으로 구성될 수 있다. 또한, 송수신부는 무선 채널을 통해 신호를 수신하여 단말기 처리부(1802)로 출력하고, 단말기 처리부(1802)로부터 출력된 신호를 무선 채널을 통해 전송할 수 있다. 단말기 처리부(1802)는 상술한 본 발명의 실시예에 따라 단말이 동작할 수 있도록 일련의 과정을 제어할 수 있다. 예를 들어, 단말 수신부(1800)에서 기지국으로부터 시간연속적 기준신호를 수신하고, 단말 처리부(1802)는 시간연속적 기준신호의 적용 방법을 해석하도록 제어할 수 있다. 또한, 단말 송신부(1804)에서도 시간연속적 기준신호를 송신할 수 있다.
도3j는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 내부 구조를 도시하는 블록도이다. 도3j에서 도시되는 바와 같이, 본 발명의 기지국은 기지국 수신부(1901), 기지국 송신부(1905), 기지국 처리부(1903)를 포함할 수 있다. 기지국 수신부(1901)와 기지국 송신부(1905)를 통칭하여 본 발명의 실시 예에서는 송수신부라 칭할 수 있다. 송수신부는 단말과 신호를 송수신할 수 있다. 상기 신호는 제어 정보와, 데이터를 포함할 수 있다. 이를 위해, 송수신부는 송신되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF 송신기와, 수신되는 신호를 저 잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기 등으로 구성될 수 있다. 또한, 송수신부는 무선 채널을 통해 신호를 수신하여 기지국 처리부(1903)로 출력하고, 단말기 처리부(1903)로부터 출력된 신호를 무선 채널을 통해 전송할 수 있다. 기지국 처리부(1903)는 상술한 본 발명의 실시예에 따라 기지국이 동작할 수 있도록 일련의 과정을 제어할 수 있다. 예를 들어, 기지국 처리부(1903)는 시간연속적 기준신호의 시간-주파수상의 전송 위치를 결정하고, 단말에게 전달할 상기 시간연속적 기준신호의 configuration 정보를 생성하도록 제어할 수 있다. 이후, 기지국 송신부(1905)에서 상기 시간연속적 기준신호와 configuration 정보를 단말에게 전달하고, 기지국 수신부(1901)는 상기 configuration에서 시간연속적 기준신호를 수신한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기지국 처리부(1903)는 상기 시간연속적 기준신호의 configuration 정보를 포함하는 RRC(Radio Resource Control, RRC)를 생성하도록 제어할 수 있다. 이 경우, 상기 RRC는 상기 시간연속적 기준신호의 configuration 정보임을 지시할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 또한 상기 각각의 실시 예는 필요에 따라 서로 조합되어 운용할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 실시예 3-1와 실시예 3-2, 그리고 실시예3-3의 일부분들이 서로 조합되어 기지국과 단말이 운용될 수 있다. 또한 상기 실시예들은 FDD LTE 시스템을 기준으로 제시되었지만, TDD LTE 시스템, 5G 혹은 NR 시스템 등 다른 시스템에도 상기 실시예의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능할 것이다.

Claims (1)

  1. 무선 통신 시스템에서 제어 신호 처리 방법에 있어서,
    기지국으로부터 전송되는 제1 제어 신호를 수신하는 단계;
    상기 수신된 제1 제어 신호를 처리하는 단계; 및
    상기 처리에 기반하여 생성된 제2 제어 신호를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 신호 처리 방법.
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