WO2017196042A1 - 무선 셀룰러 통신 시스템의 동기신호 송수신 방법 및 장치 - Google Patents

무선 셀룰러 통신 시스템의 동기신호 송수신 방법 및 장치 Download PDF

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terminal
subcarrier
subframe
signal
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김동한
최승훈
곽용준
김영범
곽영우
이주호
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    • H04J2211/005—Long term evolution [LTE]

Definitions

  • One embodiment of the present invention relates to a wireless communication system, and more particularly, to support a plurality of subcarrier intervals in one system to efficiently provide various services required by a next generation mobile communication system. It relates to a method and system for transmitting and receiving. Further, another embodiment of the present invention relates to a wireless communication system, and more specifically, different wireless communication systems coexist at one carrier frequency or multiple carrier frequencies, and data in at least one communication system among different communication systems. The present invention relates to a method and apparatus for transmitting and receiving data to and from each communication system.
  • a 5G communication system or a pre-5G communication system is called a system after a 4G network (Beyond 4G Network) or a system after an LTE system (Post LTE).
  • 5G communication systems are being considered for implementation in the ultra-high frequency (mmWave) band (eg, such as the 60 Gigabit (60 GHz) band).
  • FD-MIMO massive array multiple input / output
  • FD-MIMO massive array multiple input / output
  • FD-MIMO massive array multiple input / output
  • FD-MIMO massive array multiple input / output
  • FD-MIMO massive array multiple input / output
  • Array antenna, analog beam-forming, and large scale antenna techniques are discussed.
  • 5G communication systems have advanced small cells, advanced small cells, cloud radio access network (cloud RAN), ultra-dense network (ultra-dense network) , Device to Device communication (D2D), wireless backhaul, moving network, cooperative communication, Coordinated Multi-Points (CoMP), and interference cancellation
  • cloud RAN cloud radio access network
  • D2D Device to Device communication
  • D2D Device to Device communication
  • CoMP Coordinated Multi-Points
  • FQAM Hybrid FSK and QAM Modulation
  • SWSC Slide Window Superposition Coding
  • ACM Advanced Coding Modulation
  • FBMC Fan Bank Multi Carrier
  • IoT Internet of Things
  • IoE Internet of Everything
  • M2M machine to machine
  • MTC Machine Type Communication
  • IT intelligent Internet technology services can be provided that collect and analyze data generated from connected objects to create new value in human life.
  • IoT is a field of smart home, smart building, smart city, smart car or connected car, smart grid, health care, smart home appliances, advanced medical services, etc. through convergence and complex of existing information technology (IT) technology and various industries. It can be applied to.
  • the 5th Generation Wireless Cellular Communication System (hereinafter, referred to as 5G communication system) can provide various services with different transmission / reception techniques and transmission / reception parameters in one system to satisfy various requirements and services of users. It is important to design the service so that additional services are not restricted by the current system in consideration of forward compatibility.
  • the present invention may consider a system supporting a plurality of subcarrier spacings in one system.
  • the UE since the UE does not know the subcarrier interval used by the system during the initial access process, there is a problem in that the initial access cannot be efficiently performed. Accordingly, there is a need to provide an apparatus and method for efficiently detecting a subcarrier interval supported by a system and then performing an initial access procedure in the present invention.
  • another object of the present invention is a method for satisfying the maximum delay time in TDD can be divided into a plurality of types of subframes in the TDD, it is possible to dynamically change a specific subframe type of each type of subframes up and down dynamically
  • the present invention provides a method and apparatus for providing data transmission / reception so as not to exceed a maximum delay time in consideration of a subframe. It is also an object of the present invention to provide a resource allocation method and apparatus therefor for 5G beyond future services using the dynamic up / down changing subframes and subframes in FDD.
  • the present invention for solving the above problems is a method for transmitting a signal in a base station in a wireless communication system, the generation of the synchronization signal based on the subcarrier spacing (subcarrier spacing) used for the synchronization signal (synchronization signal) And transmitting the synchronization signal to the terminal.
  • the subcarrier spacing may be detected based on a repetitive pattern of a time domain appearing when the synchronization signal is detected by the terminal.
  • a method of receiving a signal by a terminal in a wireless communication system receiving the synchronization signal generated based on subcarrier spacing used for a synchronization signal and based on the synchronization signal The method may further include determining the subcarrier spacing.
  • the synchronization unit for transmitting and receiving a signal with a terminal and generates the synchronization signal based on the subcarrier spacing (subcarrier spacing) used for the signal (synchronization signal), And a control unit controlling the transceiver to transmit a synchronization signal to the terminal.
  • a terminal receiving a signal in a wireless communication system, to receive and receive the synchronization signal generated based on a subcarrier spacing used for a transmission and reception unit for transmitting and receiving a signal and a synchronization signal (synchronization signal) with a base station And a controller configured to control the transceiver and determine the subcarrier spacing based on the synchronization signal.
  • the terminal efficiently detects the subcarrier interval and performs initial access. To provide a structure and method that can be performed.
  • the present invention provides a method and apparatus for providing data transmission / reception so as not to exceed a maximum delay time in consideration of a subframe that can be changed up and down.
  • the present invention provides a resource allocation method and apparatus for 5G beyond future services using the dynamic up-down changing subframes and subframes in FDD.
  • 1 is a diagram illustrating subcarrier spacing of an OFDM system used for modulation and demodulation of uplink and downlink signals in a 5G communication system considered in the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of supporting a single subcarrier interval in one system as an example of a 5G communication system considered in the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a method of determining a subcarrier interval by a terminal in a process of initial access of a 5G communication system by a terminal.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of supporting a plurality of subcarrier intervals in one system as an example of a 5G communication system considered in the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an embodiment in which a synchronization signal is transmitted in a 5G communication system considered in the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram for a method of constantly mapping a sequence of synchronization signals at the same frequency intervals regardless of subcarrier intervals used for the synchronization signals according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a method of detecting a subcarrier interval of a synchronization signal by a terminal receiver when the synchronization sequence is mapped differently according to the subcarrier interval used for the synchronization signal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of subcarrier spacing by performing an initial access by a terminal using a synchronization structure proposed in the present invention according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating a transmitter of a base station for performing the above embodiments of the present invention.
  • 10A is a block diagram illustrating an internal structure of a terminal receiver according to an embodiment of the present invention.
  • 10B is a block diagram illustrating a base station according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating the basic structure of a time-frequency domain in an LTE system.
  • FIG 12 illustrates an example in which 5G services are multiplexed and transmitted in one system.
  • 13A is a diagram illustrating an example of a communication system to which the present invention is applied.
  • 13B is a diagram illustrating yet another example of a communication system to which the present invention is applied.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of operating 5G for each subframe type in TDD.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating another example of operating 5G for each subframe type in TDD.
  • 16A and 16B illustrate a procedure of a base station and a terminal according to an embodiment of the present invention for operating 5G for each subframe type in TDD.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating an example for providing future compatibility for each subframe type in TDD.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating another example for providing future compatibility for each subframe type in FDD.
  • 19A and 19B illustrate a procedure of a base station and a terminal according to an embodiment of the present invention for providing future compatibility for each subframe type.
  • FIG. 20 illustrates a base station apparatus according to the present invention.
  • 21 is a diagram illustrating a terminal device according to the present invention.
  • the wireless communication system has moved away from providing voice-oriented services in the early days of 3GPP, High Speed Packet Access (HSPA), Long Term Evolution (LTE) or Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA), and LTE-Advanced (LTE-A).
  • HSPA High Speed Packet Access
  • LTE Long Term Evolution
  • E-UTRA Evolved Universal Terrestrial Radio Access
  • LTE-A LTE-Advanced
  • LTE-A Pro High Speed Packet Access
  • 3GPP2 HRPD High Rate Packet Data
  • UMB User Mobile Broadband
  • IEEE 802.16e Doing IEEE 802.16e Doing.
  • an Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) scheme is adopted in downlink (DL) and a single carrier frequency division multiple access (SC-FDMA) in uplink (UL).
  • the uplink refers to a radio link through which a user equipment (UE) or a mobile station (MS) transmits data or control signals to an eNode B, an eNB, or a base station (BS). Or it means a radio link for transmitting a control signal.
  • data or control information of each user is distinguished by allocating and operating such that time-frequency resources for carrying data or control information for each user do not overlap each other, that is, orthogonality is established.
  • 5G communication systems should be able to freely reflect various requirements such as users and service providers, and therefore services that satisfy various requirements must be supported.
  • Services considered for 5G communication systems include Enhanced Mobile Broadband (eMBB), Massive Machine Type Communication (MMTC), and Ultra Reliability Low Latency Communciation URLLC).
  • eMBB Enhanced Mobile Broadband
  • MMTC Massive Machine Type Communication
  • URLLC Ultra Reliability Low Latency Communciation
  • eMBB aims to provide a higher data rate than that supported by LTE, LTE-A or LTE-A Pro.
  • an eMBB should be able to provide a peak data rate of 20 Gbps in downlink and a maximum transmission rate of 10 Gbps in uplink from one base station perspective.
  • the 5G communication system must provide the maximum transmission rate and at the same time increase the actual perceived data rate (User perceived data rate) of the terminal.
  • various transmission and reception techniques are required to be improved, including an improved Multi Input Multi Output (MIMO) transmission technique.
  • MIMO Multi Input Multi Output
  • mMTC is being considered to support application services such as the Internet of Thing (IoT) in 5G communication systems.
  • IoT Internet of Thing
  • the mMTC must satisfy the requirements of supporting large terminal access in the cell, improving terminal coverage, improved battery time, and reducing terminal cost.
  • the IoT is attached to various sensors and various devices to provide a communication function, it must be able to support a large number of terminals (for example, 1,000,000 terminals / km 2 ) in a cell. It is more likely to be located in a shaded area that the cell cannot cover, such as in the basement of a building, requiring more coverage than other services provided by 5G communication systems.
  • the terminal supporting the mMTC should be composed of a low-cost terminal and because it is difficult to replace the battery of the terminal frequently, very long battery life time (10-15 years) is required.
  • URLLC is a cellular-based wireless communication service used for mission-critical purposes. For example, remote control for robots or machinery, industrial automation, unmaned aerial vehicles, remote health care, emergency alerts may be used in an emergency alert. Therefore, the communication provided by URLLC should provide very low latency and very high reliability. For example, a service supporting URLLC should satisfy air interface latency of less than 0.5 milliseconds, and at the same time have a packet error rate of 10 -5 or less. Therefore, for services that support URLLC, 5G systems must provide a smaller transmit time interval (TTI) than other services, while at the same time designing a large resource allocation in the frequency band to ensure the reliability of the communication link. Is required.
  • TTI transmit time interval
  • the services to be provided in the aforementioned 5G communication system may use different transmission and reception techniques and transmission and reception parameters between services to satisfy different requirements of respective services.
  • each service may be considered to have different subcarrier spacing depending on requirements.
  • the subcarrier spacing is a frequency domain of a plurality of subcarriers constituting a communication system based on Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) or Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA). in the domain).
  • OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • FIG. 1 is a diagram illustrating subcarrier spacing of an OFDM system used for modulation and demodulation of uplink and downlink signals in a 5G communication system considered in the present invention.
  • an OFDM system may be described by dividing into a frequency domain 100 and a time domain 110.
  • the OFDM system performs Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) or Quadrature Amplitude Modulation (QAMK) modulation on the data to be transmitted, and then maps the corresponding symbol to each subcarrier 120 in the frequency domain 100.
  • the OFDM system is composed of a plurality of subcarriers 120, and the plurality of subcarriers 120 are positioned apart from each other by a subcarrier spacing ( ⁇ f, 130).
  • ⁇ f, 130 subcarrier spacing
  • a subcarrier interval set that a 5G communication system may have may be determined using Equation 1 below.
  • f 0 represents the basic subcarrier spacing of the system and M represents the scaling factor.
  • M represents the scaling factor.
  • the set of subcarrier spacings that a 5G communication system may have may consist of 7.5 kHz, 15 KHz, 30 KHz, 45 KHz, 60 KHz, 75 KHz, and all or part of the set. Can be used to configure the system.
  • a subcarrier interval set that the 5G communication system may have may be determined using Equation 2 as follows.
  • f 0 represents the system's default subcarrier spacing and m represents an integer scaling factor.
  • the set of subcarrier spacings that a 5G communication system can have is It may consist of 7.5KHz, 15KHz, 30KHz, 60KHz and 120KHz. In this case too, all or part of the set can be used to construct the system.
  • the present invention is described assuming that the 5G communication system uses a set of subcarrier spacings of 15 KHz, 30 KHz, 60 KHz and 120 KHz in which f 0 is 15 kHz according to the two methods described above.
  • subcarrier spacing set 17.5KHz, 35KHz, 70KHz and 140KHz can also be applied without limitation to the technique proposed by the present invention. Examples will be described later. If the subcarrier spacing set 17.5KHz, 35KHz, 70KHz and 140KHz is considered in the present invention, it can be mapped to the technique described based on the case where f 0 is 15kHz. Similarly, 35 kHz, 70 kHz and 140 kHz are mapped one-to-one with 30 kHz, 60 KHz and 120 kHz, respectively, so that the present invention can be described.
  • the various subcarrier spacing sets described above can be used for various purposes within one system.
  • a band having a low carrier frequency such as the 2 GHz to 4 GHz band
  • the channel conditions of the corresponding band ie, multi-path delay spread or coherence bandwidth
  • at center frequencies in the 2 GHz to 4 GHz bands it is advantageous to use low subcarrier spacing because the path delay spread is relatively large and therefore the coherence frequency bandwidth is small.
  • a band having a high center frequency of 6 GHz or more it may be advantageous to use a wide subcarrier interval because the influence of channel conditions, Doppler shift, and frequency offset is greater.
  • 5G communication systems may use high subcarrier spacing for systems with very low transmission latency requirements such as URLLC.
  • the OFDM system in the time domain 110 is configured in units of an OFDM symbol 140 that is a minimum unit of the OFDM time domain.
  • the OFDM symbol 140 adds a cyclic prefix (CP, 160) to the IFFT symbol 150 obtained by performing inverse fast fourier transform (IFFT) on a plurality of subcarriers inserted in the frequency domain 100. It is composed.
  • CP 160 may be configured by copying a signal located at the end of the IFFT symbol in front of the IFFT symbol 150.
  • the IFFT symbol period 170 has an inverse relationship with the subcarrier spacing ⁇ f, 130. That is, if the subcarrier spacing 130 is wide, the IFFT symbol length 170 is relatively short.
  • the IFFT symbol length 170 is inversely long. For this reason, in systems with very low transmission latency requirements, such as URLLC, wide subcarrier spacing may be preferred to shorten the IFFT symbol length.
  • the CP length 180 is usually set larger than the multipath delay spread, but is designed to be set smaller than the IFFT symbol length 170 to minimize power loss by the CP.
  • the 5G communication system may support a plurality of subcarrier spacings in one system in various ways.
  • FIG. 2 is an example of a 5G communication system considered in the present invention and illustrates a case in which a single subcarrier interval is supported in one system.
  • a signal transmitted by a base station or a terminal of a 5G communication system may be composed of a plurality of subframes 200.
  • One subframe may be transmitted during a time period of one transmit time interval and includes a plurality of OFDM symbols 220.
  • a case in which one subframe 200 is composed of N OFDM symbols 220 is illustrated.
  • FIG. 2 it is assumed that one system uses only one subcarrier interval, but a different subcarrier interval may be used for each cell according to a cell operation scenario.
  • a signal may be generated and transmitted using a low subcarrier spacing such as 15 KHz.
  • a high band center frequency band for example, 28 GHz or 60 GHz
  • using a high subcarrier spacing such as 60 KHz is a frequency error offset, phase noise. It is preferable in consideration of the above. However, when flexibility is considered, it is not desirable to limit the use of a specific subcarrier spacing to a specific frequency band, and thus the case of using a high subcarrier spacing for a low frequency band cannot be excluded.
  • the terminal when a single subcarrier is used in one 5G communication system but a different subcarrier interval is used for each cell or system, the terminal must know in advance the subcarrier interval used by the base station to receive the downlink signal.
  • the subcarrier interval of the synchronization signal Synchronization Signal
  • the base station makes a subcarrier interval through explicit signaling to the terminal. There is a problem that the terminal should detect the subcarrier interval by itself.
  • the definition of the synchronization signal refers to a reference signal transmitted by the base station for time and frequency synchronization and cell search when the terminal initially accesses.
  • a primary synchronization signal PSS
  • a secondary synchronization signal Secondary Synchronization Signal, Signals such as SSS
  • a signal serving as a PSS and an SSS may be considered for time and frequency synchronization and cell search in an initial access process, or an additional signal structure may be considered, but the present invention proposes to use a synchronization signal. It can be applied regardless of the number or type of signals being made.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a first embodiment of a method for determining a subcarrier spacing when a terminal does not know a subcarrier spacing of a cell to be accessed in a process of performing initial access of a 5G communication system.
  • the terminal may perform an initial access procedure for all subcarrier intervals that the base station can support. That is, the terminal changes the terminal hardware setting (for example, setting of Radio Frequency (RF) element, setting of Analog-to-Digital Converter (ADC), and setting of baseband processor) for one subcarrier interval, and then initially connects. If the initial connection fails, you can change the hardware configuration to the next available subcarrier interval and perform the initial connection again. If the initial access is completed in a specific subcarrier interval while performing the above process, the terminal regards the subcarrier interval as a subcarrier interval used in the corresponding cell, and the reference timing and frequency offset detected using the subcarrier interval. The cell search value may be used for future terminal operation.
  • RF Radio Frequency
  • ADC Analog-to-Digital Converter
  • Step 300 according to FIG. 3 includes the step of selecting a lowest subcarrier interval from among a set of subcarrier intervals supported by a base station as a first step of powering on and initially entering a terminal for initial access.
  • the terminal knows all subcarrier intervals supported by the base station.
  • the terminal sets a parameter corresponding to the subcarrier in hardware.
  • the OFDM symbol length may vary according to the subcarrier interval, and at the same time, the ADC sampling frequency may also vary. Accordingly, the terminal should appropriately change the settings of the RF device, the ADC device, and the baseband processor to perform synchronization according to the corresponding subcarrier interval.
  • step 320 the terminal performs time, frequency synchronization, and cell search while receiving a signal according to the hardware configuration set in step 310.
  • Time, frequency synchronization and cell search can be achieved by detecting the synchronization signal transmitted by the base station.
  • step 340 if the terminal completes synchronization and cell search within a predetermined time period (i.e., detects a synchronization signal), the terminal considers that the base station has used the subcarrier interval assumed for synchronization and cell search and the subcarrier gap detection is performed.
  • step 340 the terminal moves to step 330 and the subcarrier interval of the next subcarrier that can be supported by the base station is completed.
  • the carrier spacing is selected and moved to step 310 where the same process continues.
  • the subcarrier spacing detection method of the terminal requires a process of changing hardware settings in an initial access process. At the same time, it is necessary to detect the synchronization signal for various subcarrier intervals unnecessarily, thus increasing the complexity of the terminal and a lot of time for performing the initial access process. Therefore, there is a need for a signal transmission method or apparatus of a base station that can cause efficient terminal operation in consideration of terminal implementation complexity and time aspects required for initial access.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a 5G communication system considered in the present invention, in which a plurality of subcarrier intervals are supported in one system.
  • a signal transmitted by a base station or a terminal of a 5G communication system may include a plurality of subframes 400, 410, and 420.
  • only one subcarrier interval may be used in one subframe, but a signal according to another subcarrier interval may be transmitted in another subframe. That is, signals having different subcarrier intervals may be multiplexed and transmitted in the time domain.
  • the subframe 400 may use a 15 kHz subcarrier interval
  • the subframe 410 may use a subcarrier interval corresponding to 30 kHz.
  • subframe 4001 has a transmission time interval corresponding to TTI # 1 450
  • subframe 410 has TTI # 2 ( It may have a transmission time interval corresponding to 460. Since the subcarrier spacing of the subframe 400 is 1/2 times the subcarrier spacing of the subframe 410, the TTI # 1 450 of the subframe 400 has twice the length of the TTI # 2 460 of the subframe 410. .
  • the subframe 420 illustrates a case of having a subcarrier interval corresponding to 7.5KHz, and thus may have a TTI # 3 470 which is a relatively long transmission time interval.
  • the 5G communication system according to FIG. 4 may be considered as a method for efficiently operating various services.
  • a signal may be transmitted using a 15 kHz subcarrier interval in consideration of a channel condition of a low frequency band.
  • a high subcarrier spacing such as 30 kHz, may be appropriate.
  • a high subcarrier interval may be required to reduce performance degradation according to the Doppler transition, and a small subcarrier interval may be effective in a mMTC or a broadcasting system.
  • Small subcarrier spacing is suitable to maintain coverage while maintaining the number of terminals that can be supported in mMTC.
  • a relatively long CP length is required in order to obtain single frequency network diversity, and a small subcarrier interval may be suitable to reduce overhead of an increased CP length.
  • the terminal needs to detect the subcarrier interval used for the synchronization signal in the initial synchronization process similarly to the example described with reference to FIG. 2. . That is, since the UE cannot know not only the subcarrier interval used for transmitting various services, but also the subcarrier interval used for the synchronization signal, the UE itself detects the subcarrier interval used for the synchronization signal during the initial access. The problem arises. In the 5G communication system illustrated in FIG. 4, the subcarrier spacing can be detected through the same method as in FIG. 3, but as described above, there is a problem that it is inefficient in consideration of the complexity of the terminal and the time required for initial access.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example in which a synchronization signal is transmitted in a 5G communication system considered in the present invention.
  • the synchronization signal 500 may be transmitted every cycle at intervals of a predetermined period 530 on the time axis 510.
  • the synchronization signal 500 may be transmitted within a predetermined synchronization signal transmission bandwidth 540 on the frequency axis 520.
  • the synchronization signal may map a special sequence to a subcarrier within the transmission bandwidth 540 to indicate information required for initial access of the terminal including a cell ID and the like.
  • the combination of one or a plurality of sequences in the synchronization signal may be mapped to information including a cell identifier and the like, and the terminal may detect an identifier of a cell to which the terminal intends to access by detecting a sequence used for the synchronization signal.
  • the sequence used for the synchronization signal may use a sequence having a constant amplitude zero auto correlation (CAZAC) characteristic such as a Zadoff-Chu sequence or a Golay sequence, or a pseudo random noise sequence such as an M-sequence or a gold sequence.
  • CAZAC constant amplitude zero auto correlation
  • the synchronization signal 500 may be configured using one OFDM symbol or may be configured using a plurality of OFDM symbols. When configured using a plurality of OFDM symbols, sequences for a plurality of different synchronization signals may be mapped to each OFDM symbol. For example, similar to LTE, three Zadoff-Chu sequences may be used to generate a PSS, and a Gold sequence may be used to generate an SSS.
  • the synchronization signal 500 may be transmitted using different subcarrier spacing depending on the frequency band in which the system is used or the environment, similar to other services. For example, subcarrier spacing of 15 kHz or 30 kHz in low frequency bands, such as the 2 GHz or 4 GHz band, and 60 kHz subcarrier spacing in high frequency bands, such as the high 6 GHz band, can be used for synchronization signal generation and transmission. However, as described above, it is not limited to use a specific subcarrier interval in a specific frequency band, and the base station may set various subcarrier intervals for a synchronization signal as needed.
  • the UE when the UE performs initial access to a specific cell, the UE does not know the subcarrier interval used by the base station that manages the cell to transmit a synchronization signal, which may cause difficulty in performing synchronization and cell search. Can be.
  • the UE when the UE performs neighbor cell search for handover and neighbor cell measurement as well as initial access, the UE may not know the subcarrier interval used by the synchronization signal of the neighbor cell.
  • the UE may consider a method of performing initial access for all subcarrier intervals supported by the base station. However, this increases the time required for the initial access process, so that not only initial access but also neighbor cell discovery may be performed. There is a problem that it is not suitable when considered.
  • the present invention proposes a structure and a transmission method of a synchronization signal for efficiently detecting the subcarrier spacing of the synchronization signal in the initial access procedure according to the second embodiment described later.
  • the present invention proposes a method and apparatus for receiving a synchronization signal of a terminal in which the terminal can efficiently detect a subcarrier interval of the synchronization signal during an initial access process.
  • the present invention mainly describes a case in which the subcarrier interval supported by the 5G communication system is 15 kHz, 30 KHz, 60 KHz, 120 kHz, etc., but the basic subcarrier interval has 15 kHz, but the base subcarrier interval has a different frequency (for example, 17.5 kHz) can also be applied to the embodiment described in the present invention.
  • a second embodiment of the present invention proposes a method and structure for transmitting a synchronization signal for initial access and neighbor cell discovery in a 5G communication system capable of supporting a plurality of different subcarrier spacings.
  • different synchronization signals should be defined according to the plurality of subcarrier intervals, and the base station appropriately selects the subcarrier intervals of the synchronization signals according to the environment and service requirements supported by each cell.
  • the synchronization signal can be transmitted. Accordingly, a synchronization signal having a different subcarrier interval may be transmitted for each base station, and the terminal should be able to detect a subcarrier interval corresponding to the synchronization signal during initial access and neighbor cell search.
  • the present invention proposes a method in which a sequence of synchronization signals is always mapped at the same position regardless of subcarrier intervals for synchronization signal transmission for initial access and neighbor cell discovery in a 5G communication system capable of supporting a plurality of subcarrier intervals. do.
  • the actual sequence of the synchronization signal may be mapped at the same frequency interval regardless of the subcarrier interval used by the base station for the synchronization signal transmission.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a method of constantly mapping a sequence of sync signals at the same frequency intervals regardless of the subcarrier spacing used for the sync signals according to an embodiment of the present invention.
  • a system 600 with 15 kHz subcarrier spacing, a system 610 with 30 KHz subcarrier spacing, and a system 620 with 60 KHz subcarrier spacing are contemplated.
  • the maximum supportable subcarrier spacing is 60KHz in a 5G communication system supporting a plurality of subcarrier spacings.
  • the rule used to map the actual sequence of the synchronization signal at the same frequency interval is as follows.
  • a synchronization signal having a 15 kHz subcarrier spacing maps a sequence used for the synchronization signal to every fourth subcarrier allocated for the synchronization signal, and nulls (or "0" s) can be inserted into the remaining subcarriers.
  • nulls or "0" s
  • a comb-type structure for mapping a sequence used for a synchronization signal for every four subcarriers can be applied.
  • a synchronization signal with a 30 KHz subcarrier spacing maps a sequence used for the synchronization signal to every second subcarrier allocated for the synchronization signal, and nulls (or "0" s) can be inserted into the remaining subcarriers. have. That is, a comb-type structure for mapping a sequence used for a synchronization signal for every two subcarriers can be applied.
  • a synchronization signal with a 60 KHz subcarrier spacing maps the sequence used for the synchronization signal to all subcarriers allocated for the synchronization signal. That is, the structure of mapping the sequence used for the synchronization signal to all subcarriers is applied without considering the comb-type.
  • the sequence d (k) 630 used for the synchronization signal is inserted into every fourth subcarrier, and the remaining subcarriers ( In 640, a null is inserted.
  • the sequence d (k) 630 used for the synchronization signal is inserted into every second subcarrier and null is inserted into the remaining subcarriers 640.
  • the sequence d (k) 630 used for the synchronization signal is mapped to all subcarriers without null insertion.
  • the sequence d (k) 630 used for the synchronization signal is assigned to a subcarrier corresponding to an integer multiple of the ratio of the maximum subcarrier interval considered for the synchronization signal and the subcarrier interval used for the current synchronization signal.
  • the null is inserted into the remaining subcarriers 640. If the sequence used for the synchronization signal is mapped using the ratio of the maximum subcarrier interval used for the synchronization signal to the subcarrier interval of the synchronization signal to be transmitted at present, the frequency interval 650 is constant regardless of the subcarrier interval. As a result, a synchronization sequence may be mapped to a subcarrier.
  • the sequence used for the synchronization signal may be mapped at a constant frequency interval regardless of the subcarrier interval used by the base station for the synchronization signal.
  • the base station may select a subcarrier interval to be used for the synchronization signal transmission and transmit the synchronization signal according to the above embodiment.
  • the above-described method of mapping a synchronization signal to a subcarrier in the frequency domain has an advantage of having a repetition pattern in one OFDM symbol in the time domain. That is, as described above, when the sequence of the synchronization signal is mapped and the IFFT is performed, the time-domain signal is repeated by the ratio of the maximum subcarrier interval and the subcarrier interval of the synchronization signal used by the current system in one OFDM symbol period. Will have a pattern. For example, in FIG. 6, a synchronization signal having a 15 kHz subcarrier spacing maps a synchronization signal sequence every four subcarriers, and thus a time domain signal generated by performing an IFFT is 4 within a time corresponding to one OFDM symbol period 660.
  • This time domain signal “A” 670 is the same signal in the time domain as the synchronization signal of 60 KHz subcarrier intervals using the same synchronization signal sequence.
  • a synchronization signal having a 30 KHz subcarrier spacing maps a synchronization signal sequence every two subcarriers, so in the time domain in which the IFFT is performed, two identical signals “A” (within the time corresponding to one OFDM symbol period 660) ( A pattern in which 670 is repeated is generated.
  • This time domain signal “A” 670 is the same signal in the time domain as the synchronization signal of 60 KHz subcarrier intervals using the same synchronization signal sequence.
  • signal “A” 670 is a time domain signal of a synchronization signal with a 60 KHz subcarrier spacing. Therefore, the UE performs cross-correlation using a synchronization signal of 60 KHz subcarrier interval regardless of which subcarrier interval the base station transmits the synchronization signal in performing initial synchronization using the synchronization signal transmitted by the base station. ) Can be performed.
  • the repetition pattern in the time domain of the synchronization signal as described above may provide many advantages in terms of receiver implementation of the terminal.
  • the advantage is that a signal can be detected using a detector.
  • the UE can detect the subcarrier interval used for the synchronization signal using the repetition pattern in the time domain.
  • a method for mapping a sequence for a synchronization signal to a subcarrier may be possible in various combinations for various subcarrier interval sets. If the 5G communication system considered in the present invention considers 17.5kHz, 35KHz, and 70kHz as the subcarrier interval for the synchronization signal, the following mapping rule may be used.
  • a synchronization signal with a 17.5 kHz subcarrier spacing maps the sequence used for the synchronization signal to every fourth subcarrier allocated for the synchronization signal, with nulls (or "0" s) inserted in the remaining subcarriers. . That is, a comb-type structure for mapping a sequence used for a synchronization signal for every four subcarriers may be applied.
  • a synchronization signal with a 35 KHz subcarrier spacing maps the sequence used for the synchronization signal to every second subcarrier of the subcarriers allocated for the synchronization signal, and nulls (or "0" s) are inserted into the remaining subcarriers. That is, a comb-type structure for mapping a sequence used for a synchronization signal for every two subcarriers can be applied.
  • a synchronization signal with a 70 KHz subcarrier spacing maps the sequence used for the synchronization signal to all subcarriers allocated for the synchronization signal. That is, the structure of mapping the sequence used for the synchronization signal to all subcarriers is applied without considering the comb-type.
  • the 5G communication system considered in the present invention considers 15kHz, 30KHz, 60kHz and 120KHz as the subcarrier interval for the synchronization signal, the following mapping rule may be used.
  • a synchronization signal having a 15 kHz subcarrier spacing maps a sequence used for the synchronization signal to every eighth subcarrier allocated for the synchronization signal, and nulls (or "0" s) are inserted into the remaining subcarriers. That is, a comb-type structure for mapping a sequence used for a synchronization signal for every eight subcarriers can be applied.
  • a synchronization signal with a 30 KHz subcarrier spacing maps the sequence used for the synchronization signal to every fourth subcarrier allocated for the synchronization signal, and nulls (or "0" s) are inserted into the remaining subcarriers. That is, a comb-type structure for mapping a sequence used for a synchronization signal for every four subcarriers can be applied.
  • a synchronization signal with a 60 KHz subcarrier spacing maps the sequence used for the synchronization signal to every second subcarrier of the subcarriers allocated for the synchronization signal, and nulls (or "0" s) are inserted into the remaining subcarriers. That is, a comb-type structure for mapping a sequence used for a synchronization signal for every two subcarriers can be applied.
  • a sync signal with a 120 KHz subcarrier spacing maps the sequence used for the sync signal to all subcarriers allocated for the sync signal. That is, the structure of mapping the sequence used for the synchronization signal to all subcarriers is applied without considering the comb-type.
  • the 5G communication system considered in the present invention considers 15kHz and 30KHz, 60kHz and 120KHz as the subcarrier interval for the synchronization signal, the following mapping rule may be used.
  • a synchronization signal with a 15 kHz subcarrier spacing maps the sequence used for the synchronization signal to every second subcarrier of the subcarriers allocated for the synchronization signal, and nulls (or "0" s) are inserted into the remaining subcarriers. That is, a comb-type structure for mapping a sequence used for a synchronization signal for every two subcarriers can be applied.
  • a synchronization signal with a 30 KHz subcarrier spacing maps the sequence used for the synchronization signal to all subcarriers allocated for the synchronization signal. That is, a structure for mapping a sequence used for a synchronization signal to all subcarriers can be applied without considering the comb-type.
  • a synchronization signal with a 60 KHz subcarrier spacing maps the sequence used for the synchronization signal to every second subcarrier of the subcarriers allocated for the synchronization signal, and nulls (or "0" s) are inserted into the remaining subcarriers. That is, a comb-type structure for mapping a sequence used for a synchronization signal for every two subcarriers can be applied.
  • a sync signal with a 120 KHz subcarrier spacing maps the sequence used for the sync signal to all subcarriers allocated for the sync signal. That is, the structure of mapping the sequence used for the synchronization signal to all subcarriers is applied without considering the comb-type.
  • the UE may detect a synchronization signal having a 15 kHz subcarrier interval and a 30 kHz subcarrier interval through the same detector, and detects another synchronization detector having a 60 kHz subcarrier interval and a 120 kHz subcarrier interval. Can be detected. Therefore, the terminal performs initial access to a synchronization signal having a 15 kHz or 30 kHz subcarrier spacing, and if the initial connection is not successful, the terminal performs initial access to a synchronization signal having a subcarrier spacing of 60 kHz and 120 kHz.
  • the subcarrier spacing supported for the synchronization signal can be detected.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a method of detecting a subcarrier interval of a synchronization signal by a terminal receiver when the synchronization sequence is mapped differently according to the subcarrier interval used for the synchronization signal according to an embodiment of the present invention.
  • the operation of the terminal for the example 700 of the detection method of the synchronization signal having a 15 kHz subcarrier spacing and the example 710 of the detection method of the synchronization signal having a 60 KHz subcarrier spacing is shown, but the same is also true for 30 kHz. It can work as a structure. In addition, even when using a different subcarrier interval set, the detection operation of the terminal can be similarly described.
  • the synchronization signal 720 having the 15 kHz subcarrier interval has a signal pattern “A” 730 repeated four times in one OFDM symbol period in the time domain.
  • the synchronization signal 740 having a 60 KHz subcarrier spacing has a structure in which a signal pattern of “A” 730 is repeated once in one OFDM symbol period. Therefore, when the terminal detects the received signal using the detector 750 capable of detecting the “A” 730 signal, the sync signal having a 15 KHz subcarrier interval has a peak 760 having four maximum values.
  • the terminal detects the peak 760 generated at a predetermined cycle using the “A” 730 signal, and determines the subcarrier interval used for the synchronization signal transmission based on the number of peaks 760.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method for detecting a subcarrier interval by performing an initial access by a terminal using a synchronization structure proposed by the present invention according to an embodiment of the present invention.
  • the terminal may detect an “A” signal of the synchronization signal in the initial access process of step 800.
  • the "A” signal means a synchronization signal in the time domain generated at the highest subcarrier interval considered by the system. If it is assumed that the sequence of the synchronization signal is different from cell to cell to indicate a different cell identifier, the terminal assumes a plurality of “A” sequences and performs detection. If the terminal moves to step 810 and a peak is detected at the detector for the "A" signal, the terminal moves to step 820 to detect the number of peaks for the "A" signal.
  • the terminal may proceed to step 830 to determine the subcarrier interval used for the synchronization signal according to the number of detected peaks. For example, if the subcarrier interval used for the synchronization signal is 15kHz, 30KHz, and 60KHz, if the terminal detects the peak four times with a detector that detects the “A” signal, the terminal is currently receiving the synchronization signal of 15kHz subcarrier interval Can be assumed to have been sent using. If the "A" signal is not detected in step 810, the process returns to step 800 to detect the "A" signal of the synchronization signal.
  • the UE performs time and frequency synchronization and cell search through synchronization signals and acquires important information related to system configuration. For example, in LTE, time and frequency synchronization and cell search are performed through PSS and SSS, and master information block (MIB), which is important information of a system, is received through a physical broadcast channel (PBCH). ) Can be received. In addition, a system information block (SIB), which is general system information related to system setting, may be received later.
  • MIB master information block
  • SIB system information block
  • a terminal performing initial access should be able to complete synchronization through a synchronization signal and receive MIB and SIB.
  • the subcarrier spacing used for the synchronization signal is equally used for the physical channel transmitting the MIB and the SIB.
  • the UE can also determine the time and frequency interval of the reference signal transmitted together for the purpose of channel estimation of the physical channel transmitting the MIB and SIB through the subcarrier interval of the synchronization signal. Therefore, when the terminal detects the subcarrier interval through the synchronization signal, the terminal may perform the reception operation assuming that the same subcarrier interval can be used equally to receive the MIB and the SIB.
  • a case in which a subcarrier interval different from a subcarrier interval used for transmission of a synchronization signal is used for a physical channel transmitting MIB and SIB may be considered.
  • the terminal detecting the synchronization signal in order to properly receive the physical channel transmitting the MIB and the physical channel transmitting the SIB, the terminal detecting the synchronization signal appropriately receives the subcarrier interval of the physical channel transmitting the MIB and the subchannel of the physical channel transmitting the SIB. There is a need for a method of informing carrier spacing.
  • the base station may map a sequence of a specific synchronization signal to a subcarrier interval of the physical channel of the MIB in order to find the subcarrier interval of the physical channel through which the terminal detecting the synchronization signal transmits the MIB.
  • the terminal may detect the sequence and then receive the MIB using the subcarrier interval mapped to the sequence. For example, if sequence number 1 used in the synchronization signal indicates a 15 kHz subcarrier interval for MIB transmission and sequence number 2 indicates a 30 kHz subcarrier interval for MIB transmission, the terminal selects sequence number 2 in the synchronization signal.
  • the terminal may assume 30 kHz as the subcarrier interval in receiving the physical channel including the MIB. Therefore, the UE attempts to receive the MIB assuming that the MIB is transmitted using the subcarrier interval detected based on the synchronization signal sequence after detecting the synchronization signal.
  • a method of setting the subcarrier spacing information of the physical channel transmitting the SIB to the terminal may be considered.
  • the SIB may be transmitted by being divided into a plurality of SIBs including information to be transmitted.
  • the base station may transmit the system information to be transmitted to the terminals divided by SIB1 to SIBx (where x denotes an arbitrary number).
  • the base station may transmit important information related to system connection, which the terminal should first acquire after receiving the MIB, through SIB1 and transmit information related to random access of the terminal through SIB2.
  • a method of setting a subcarrier interval of SIB1, which should be received for the first time after the UE learns the MIB may be proposed through the MIB.
  • one field including a certain number of bits may be included in the MIB for setting the subcarrier spacing of SIB1.
  • the UE may acquire a field for setting a subcarrier interval of a physical channel for transmitting SIB1 in the MIB and receive the SIB1 using the corresponding subcarrier interval. It is proposed that the subcarrier interval of the physical channel transmitting SIBx that the UE should receive after SIB1 be set in SIB1.
  • a plurality of fields including a certain number of bits are included in the SIB1, and the terminal may acquire the field for receiving the SIB1 and delivering information on the subcarrier interval of the corresponding SIBx. Thereafter, in receiving the physical channel of the corresponding SIBx, the terminal may receive the SIBx using the subcarrier spacing information of the SIBx configured in SIB1.
  • a case in which a UE receives a downlink signal or transmits an uplink signal using a subcarrier interval different from a subcarrier interval used for a downlink synchronization signal and a physical channel transmitting MIB and SIB may be considered.
  • the base station cannot know the situation of the terminal existing in the cell, it cannot transmit a signal using a subcarrier interval that is considered optimal for each terminal, and also cannot receive a signal transmitted by the terminal using another subcarrier interval.
  • the UE measures the multi-path delay spread and the Doppler spread in consideration of the channel condition and the moving speed of the UE, and the subcarrier interval and the terminal suitable for receiving the downlink signal.
  • the base station may be requested to use a subcarrier interval suitable for transmitting an uplink signal.
  • the present invention proposes a method for requesting a subcarrier interval for downlink signal reception and uplink signal transmission by using a random access preamble.
  • the UE may use the random access preamble in the initial access state to request the downlink and uplink subcarrier intervals that it desires.
  • the UE randomly selects and transmits a random access preamble from the random access preamble set mapped to the subcarrier interval 1: 1 among the entire random access preambles, thereby requesting the subcarrier interval from the base station. That is, the base station may bundle a plurality of preambles to form one set, and the entire random access preamble may consist of a plurality of preamble sets. In this case, each preamble set may be used to indicate one subcarrier interval.
  • the base station may set the random access preamble set information and the subcarrier spacing information related thereto to the terminals in the cell in common. For example, assuming that there are a total of 64 random access preambles, a preamble having an index of 0 to 31 may constitute one preamble set, and a preamble having a remaining index may configure a second set. The first set can be used to request 15kHz subcarrier spacing and the second set can be used to request 30kHz subcarrier spacing. In this case, when the terminal transmits the random access preamble using the preamble having the index 0 and the base station detects the sequence, the base station may infer that the terminal has requested 15 kHz for subcarrier spacing.
  • the UE when the UE transmits a preamble requesting a specific subcarrier interval during the random access process, the UE assumes that a random access response is received by using the requested subcarrier interval to receive a random access response. Attempt to receive the link signal. In addition, the UE, which has successfully received the random access response, transmits the signal assuming that the UE can transmit an uplink signal through the subcarrier interval requested by the random access preamble even if there is no special setting regarding the subcarrier interval.
  • FIGS. 9 and 10 are block diagrams illustrating a transmitter of a base station and a receiver of a terminal for performing embodiments of the present invention.
  • the transmitter of the base station and the receiver of the terminal should operate.
  • the transmitter of the base station of the present invention includes a synchronization signal sequence generator 900, a subcarrier mapper 910, a null inserter 920, an OFDM signal generator 930, an RF unit 940, and an antenna. It is composed.
  • the base station of the present invention may be composed of a transceiver including a control unit and the transmitter, the control unit may control the transceiver to perform the embodiment of the present invention.
  • the synchronization signal sequence generator 900 generates a sequence of synchronization signals for allowing the terminal to find the corresponding cell number according to the identifier of the cell managed by the corresponding base station.
  • the sync signal sequence generated by the sequence generator 900 is input to the subcarrier mapper 910.
  • the null inserter 920 generates a symbol having a value of 0 and inputs it to the subcarrier mapper 910.
  • the subcarrier mapper 910 appropriately maps the synchronization signal sequence and null to the subcarriers according to the subcarriers used for the synchronization signals among the set of subcarrier intervals considered by the base station.
  • the OFDM signal generator 930 generates a time domain OFDM signal using the subcarrier mapped by the subcarrier mapper 910 and transmits the time-domain OFDM signal to the RF unit 940.
  • the RF unit 940 converts the baseband signal into a transition band signal and transmits the signal to the antenna so that the corresponding signal can be transmitted through the antenna.
  • the terminal transmitter of the present invention includes an RF unit 1000, an "A" signal detector 1010, a peak detector 1020, a subcarrier gap detector 1030, and a controller 1040.
  • the terminal of the present invention may be composed of a transceiver and a controller 1040 including the terminal transmitter, and the controller may control the transceiver to perform the embodiment of the present invention.
  • the RF unit 1000 converts a signal received in a transition band to a baseband.
  • the signal converted to baseband is a "A" signal detector 1010 is a detector that detects a synchronization signal for the received signal.
  • the "A" signal is generated at the largest subcarrier interval supported by the base station as illustrated in FIG.
  • the time domain signal of the synchronization signal is subjected to matched filtering with the received signal.
  • the output of the matched filter at “A” signal detector 1010 is passed to peak detector 1020 to detect the peak and the number of detected peaks is passed to subcarrier spacing detector 1030.
  • the subcarrier spacing detector may estimate the spacing of the subcarriers according to the number of detected peaks.
  • the controller 1040 may control the RF unit 1000, the “A” signal detector 1010, the peak detector 1020, and the subcarrier gap detector 1030 constituting the terminal according to the exemplary embodiment of the present invention.
  • the base station of the present invention may be composed of a transceiver 1050 and a controller 1060, the controller 1060 controls the transceiver 1050 according to an embodiment of the present invention to transmit and receive a signal Can be.
  • the controller may generate at least one of a synchronization signal, MIB, and SIB according to an embodiment of the present invention, and transmit at least one of the synchronization signal, MIB, and SIB using the transceiver.
  • mobile communication systems have been developed to provide voice services while guaranteeing user activity.
  • mobile communication systems are gradually expanding their scope to provide not only voice but also data services, and now they have developed to the extent that they can provide high-speed data services.
  • a shortage of resources appears and users require a higher speed service, and thus a more advanced mobile communication system is required.
  • LTE Long Term Evolution
  • 3GPP The 3rd Generation Partnership Project
  • LTE is a technology that implements high-speed packet-based communication with a transmission rate of up to 100 Mbps.
  • various methods are discussed.
  • the network structure can be simplified to reduce the number of nodes located on the communication path, or the wireless protocols can be as close to the wireless channel as possible.
  • the LTE system employs a hybrid automatic repeat request (HARQ) scheme in which the data is retransmitted in the physical layer when a decoding failure occurs in the initial transmission.
  • HARQ means that if the receiver fails to decode the data correctly, the receiver transmits information (Negative Acknowledgement, NACK) to the transmitter to inform the decoding failure so that the transmitter can retransmit the corresponding data in the physical layer.
  • NACK Negative Acknowledgement
  • the receiver combines the data retransmitted by the transmitter with the data that has previously failed to be decoded to increase decoding performance.
  • the receiver correctly decodes the data the receiver may transmit an acknowledgment (ACK) indicating the decoding success to the transmitter so that the transmitter may transmit new data.
  • ACK acknowledgment
  • FIG. 11 illustrates a basic structure of a time-frequency domain, which is a radio resource region in which data or a control channel is transmitted in downlink in an LTE system.
  • the horizontal axis represents a time domain and the vertical axis represents a frequency domain.
  • the minimum transmission unit in the time domain is an OFDM symbol.
  • N symb (1150) OFDM symbols are gathered to form one slot 1120, and two slots are combined to constitute one subframe 1110.
  • the length of the slot is 0.5ms and the length of the subframe is 1.0ms.
  • the radio frame 1100 is a time domain unit composed of 10 subframes.
  • the minimum transmission unit in the frequency domain is a subcarrier, and the bandwidth of the entire system transmission bandwidth is composed of N BW 1170 subcarriers.
  • the basic unit of a resource in the time-frequency domain may be represented as an OFDM symbol index and a subcarrier index as a resource element (RE) 1140.
  • a resource block (Resource Block, RB or Physical Resource Block, PRB, 1130) is defined as N symb (1150) consecutive OFDM symbols in the time domain and N RB 1160 consecutive subcarriers in the frequency domain. Therefore, one RB 1130 is composed of N symb ⁇ N RB REs 1140.
  • the data rate increases in proportion to the number of RBs scheduled to the terminal.
  • the LTE system defines and operates six transmission bandwidths. In a frequency division duplex (FDD) system in which downlink and uplink are divided into frequencies, the downlink transmission bandwidth and the uplink transmission bandwidth may be different.
  • the channel bandwidth represents an RF bandwidth corresponding to the system transmission bandwidth. Table 1 below shows a corresponding relationship between a system transmission bandwidth and a channel bandwidth defined in the LTE system. For example, an LTE system with a 10 MHz channel bandwidth consists of 50 RBs in transmission bandwidth.
  • the downlink control information is transmitted within the first N OFDM symbols in the subframe.
  • N ⁇ 1, 2, 3 ⁇ . Therefore, the N value varies from subframe to subframe according to the amount of control information to be transmitted in the current subframe.
  • the control information includes a control channel transmission interval indicator indicating how many control symbols are transmitted over OFDM symbols, scheduling information for downlink data or uplink data, and HARQ ACK / NACK signals.
  • DCI downlink control information
  • UL refers to a radio link through which the terminal transmits data or control signals to the base station
  • DL downlink refers to a radio link through which the base station transmits data or control signals to the terminal.
  • DCI is defined in various formats, and whether it is scheduling information (UL grant) for uplink data or scheduling information (DL grant) for downlink data, whether it is a compact DCI with a small size of control information, multiple The DCI format determined according to whether spatial multiplexing using an antenna is applied or whether the power control DCI is applied is applied.
  • DCI format 1 which is scheduling control information (DL grant) for downlink data, is configured to include at least the following control information.
  • Resource allocation type 0/1 flag Notifies whether the resource allocation method is type 0 or type 1.
  • Type 0 allocates resources in resource block group (RBG) units by applying a bitmap method.
  • the basic unit of scheduling is an RB represented by time and frequency domain resources, and the RBG is composed of a plurality of RBs to become a basic unit of scheduling in a type 0 scheme.
  • Type 1 allows allocating a specific RB within the RBG.
  • Resource block assignment Notifies the RB allocated for data transmission.
  • the resource to be represented is determined according to the system bandwidth and the resource allocation method.
  • Modulation and coding scheme Notifies the modulation scheme used for data transmission and the size of a transport block that is data to be transmitted.
  • HARQ process number Notifies the process number of HARQ.
  • New data indicator notifies whether the transmission is HARQ initial transmission or retransmission.
  • Redundancy version Notifies the redundant version of HARQ.
  • TPC Transmit Power Control
  • PUCCH Physical Uplink Control Channel
  • the DCI is transmitted on a physical downlink control channel (PDCCH) or an enhanced PDCCH (EPDCCH), which is a downlink physical control channel through channel coding and modulation.
  • PDCCH physical downlink control channel
  • EPDCCH enhanced PDCCH
  • DCI transmission on the PDCCH may be mixed with PDCCH transmission. Similar other channels may also be applied.
  • the DCI is channel-coded independently for each user equipment and then composed of independent PDCCHs and transmitted.
  • the PDCCH is mapped and transmitted during the control channel transmission interval.
  • the frequency domain mapping position of the PDCCH is determined by the identifier (ID) of each terminal and spread over the entire system transmission band.
  • the downlink data is transmitted through a physical downlink shared channel (PDSCH) which is a physical downlink data channel.
  • PDSCH is transmitted after the control channel transmission interval, and scheduling information such as specific mapping positions and modulation schemes in the frequency domain is informed by DCI transmitted through the PDCCH.
  • downlink data transmission on the PDSCH may be mixed with PDSCH transmission. Similar other channels may also be applied.
  • the base station notifies the UE of the modulation scheme applied to the PDSCH to be transmitted and the size of the data to be transmitted (transport block size, TBS) through the MCS having 5 bits among the control information configuring the DCI.
  • TBS transport block size
  • the TBS corresponds to a size before channel coding for error correction is applied to data (TB) to be transmitted by the base station.
  • Modulation schemes supported by the LTE system are Quadrature Phase Shift Keying (QPSK), Quadrature Amplitude Modulation (16QAM), and 64QAM.
  • QPSK Quadrature Phase Shift Keying
  • 16QAM Quadrature Amplitude Modulation
  • 64QAM 64QAM.
  • Each modulation order (Q m ) corresponds to 2, 4, and 6. That is, 2 bits per symbol for QPSK modulation, 4 bits per symbol for 16QAM modulation, and 6 bits per symbol for 64QAM modulation.
  • bandwidth extension technology has been adopted to support higher data transmission rates compared to LTE Rel-8.
  • the technique called bandwidth extension or carrier aggregation (CA)
  • CA bandwidth extension or carrier aggregation
  • Each of the bands is called a component carrier (CC)
  • the LTE Rel-8 terminal is defined to have one component carrier for downlink and uplink, respectively.
  • a downlink component carrier and an uplink component carrier connected to a system information block (SIB) -2 are collectively called a cell.
  • SIB-2 connection relationship between the downlink component carrier and the uplink component carrier is transmitted as a system signal or a higher signal.
  • the terminal supporting the CA may receive downlink data through a plurality of serving cells and transmit uplink data.
  • a carrier indicator field may be set as a field indicating that data transmission on a PUSCH is indicated.
  • the CIF may be set to a terminal supporting the CA.
  • the CIF was determined to indicate another serving cell by adding 3 bits to the DCI transmitted from a specific serving cell.
  • the CIF is included only when cross carrier scheduling is performed. Carrier scheduling is not performed.
  • the CIF When the CIF is included in downlink assignment information (which can be understood as DL assignment or DL grant), the CIF indicates a serving cell to which a PDSCH scheduled by downlink assignment information is to be transmitted, and the CIF is uplink When included in the UL grant, the CIF is defined to indicate a serving cell to which a PUSCH scheduled by uplink allocation information is to be transmitted.
  • carrier combining which is a bandwidth extension technology
  • a plurality of serving cells may be configured in the terminal.
  • the terminal transmits channel information for the plurality of serving cells periodically or aperiodically to the base station for data scheduling of the base station.
  • the base station schedules and transmits data for each carrier, and the terminal transmits A / N feedback for the data transmitted for each carrier.
  • a / N feedback of up to 21 bits is designed to be transmitted, and when A / N feedback and channel information overlap in one subframe, A / N feedback is transmitted and channel information is discarded.
  • channel information of one cell is multiplexed along with A / N feedback so that up to 22 bits of A / N feedback and one cell channel information are transmitted using PUCCH format 3 on PUCCH format 3 transmission resource. Designed.
  • LAA Licensed Assisted Access
  • P cell primary cell
  • S cell secondary cell
  • LTE refers to including all of LTE evolution technology, such as LTE-A, LAA.
  • New Radio Access Technology NR
  • LTE Long Term Evolution
  • 5G fifth generation wireless cellular communication system
  • Enhanced Mobile BroadBand eMBB
  • Massive Machine Type Communication MMTC
  • Ultra Reliable and Low Latency Communications URLLC
  • eMBB Enhanced Mobile BroadBand
  • MMTC Massive Machine Type Communication
  • URLLC Ultra Reliable and Low Latency Communications
  • a maximum transmission speed of 20 Gbps terminal in downlink and a maximum transmission speed of 10 Gbps terminal in uplink should be provided from one base station perspective.
  • the actual transmission speed of the terminal should be increased.
  • improvements in transmission and reception techniques including advanced multiple-input multiple output (MIMO) transmission techniques, are required.
  • mMTC is being considered to support application services such as the Internet of Thing (IoT) in 5G.
  • IoT Internet of Thing
  • the requirements of supporting large terminal access in the cell, improving terminal coverage, improved battery time, and reducing terminal cost must be satisfied.
  • the IoT is attached to various sensors and various devices to provide communication functions, it must be able to support a large number of terminals (for example, 1,000,000 terminals / km 2 ) in a cell.
  • mMTC is likely to be located in a shadowed area such as a basement of a building or an area that a cell cannot cover due to the characteristics of a service, it requires more coverage than the coverage provided by eMBB.
  • the mMTC is likely to be composed of a low-cost terminal, it is difficult to replace the battery of the terminal often requires a very long battery life time (battery life time).
  • URLLC this is a cellular-based wireless communication used for a specific purpose. It is a service used for remote control of robots or mechanical devices, industrial automation, unmanned aerial vehicles, remote health control, and emergency alerts. It must provide communication that provides delay and ultra-reliability. For example, URLLC must meet a maximum latency of less than 0.5ms and at the same time meet the requirement to provide a packet error rate of less than 10 -5 . Therefore, the URLLC must provide a smaller transmit time interval (TTI) than 5G services such as eMBB, and at the same time, a design requirement for allocating a wider resource in the frequency band is required.
  • TTI transmit time interval
  • 5G services such as eMBB
  • each service considered in the above-mentioned fifth generation wireless cellular communication system should be provided as a framework. That is, for efficient resource management and control, it is preferable that each service is integrated and controlled and transmitted as one system rather than operated independently.
  • 12 is a diagram illustrating an example in which services considered in 5G are multiplexed and transmitted to one system.
  • the frequency-time resource 1200 used by 5G may include a frequency axis 1210 and a time axis 1220.
  • 5G illustrates that eMBB 1230, mMTC 1240, and URLLC 1250 are operated by a 5G base station within a framework.
  • an enhanced mobile broadcast / multicast service (eMBMS) 1260 for providing a broadcast service on a cellular basis may be considered.
  • Services considered in 5G, such as eMBB 1230, mMTC 1240, URLLC 1250, eMBMS 1260 are time-division multiplexing (TDM) or frequency division within one system frequency bandwidth operated by 5G. It may be multiplexed and transmitted through frequency division multiplexing (FDM), and spatial division multiplexing may also be considered.
  • TDM time-division multiplexing
  • FDM frequency division multiplexing
  • the eMBB 1230 it is desirable to transmit by occupying the maximum frequency bandwidth at a certain arbitrary time in order to provide the increased data rate described above. Accordingly, in the case of the eMBB 1230 service, it is preferable to transmit TDM within another service and system transmission bandwidth 1200. However, the eMBB 1230 service may be FDM transmitted within other services and system transmission bandwidth according to the needs of other services.
  • the mMTC 1240 unlike other services, an increased transmission interval is required to secure wide coverage, and coverage can be secured by repeatedly transmitting the same packet within the transmission interval. At the same time, in order to reduce the complexity of the terminal and the price of the terminal, a limitation of the transmission bandwidth that the terminal can receive occurs. Given this requirement, the mMTC 1240 is preferably FDM transmitted with other services within a 5G transmission system bandwidth 1200.
  • the URLLC 1250 preferably has a shorter transmission time interval when compared to other services to satisfy the ultra-delay requirements required by the service. At the same time, it is desirable to have a wide bandwidth on the frequency side because it must have a low coding rate in order to satisfy the super reliability requirements. Given these requirements of URLLC 1250, it is preferable that URLLC 1250 be TDM with other services within 5G of transmission system bandwidth 1200.
  • Each of the services described above may have different transmission / reception schemes and transmission / reception parameters in order to satisfy requirements required by each service.
  • each service can have different numerology according to each service requirement. Numerology is a cyclic prefix (CP) length and subcarrier spacing in a communication system based on Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) or Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA). spacing), OFDM symbol length, transmission interval length (TTI), and the like.
  • OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • the eMBMS 1260 may have a longer CP length than other services. Since eMBMS transmits broadcast-based higher traffic, all cells can transmit the same data. In this case, if a signal received from a plurality of cells arrives within a CP length from the terminal's point of view, the terminal may receive and decode all of these signals to obtain a single frequency network diversity gain. Therefore, there is an advantage that the terminal located at the cell boundary can receive broadcast information without coverage limitation.
  • the CP length is relatively long compared to other services in 5G to support eMBMS, a waste of CP overhead is generated, and thus, a long OFDM symbol length is required at the same time as other services. Narrow subcarrier spacing is required.
  • the frequency at which 5G is expected to operate ranges from a few GHz to tens of GHz, with frequency division duplex (FDD) systems preferred over time division duplex (TDD) in low frequency GHz bands, rather than FDD in tens of GHz high frequencies.
  • FDD frequency division duplex
  • TDD time division duplex
  • TDD time division duplex
  • TDD must support both uplink and downlink transmission at one frequency. Provide only link resources. If it is assumed that uplink transmission or downlink transmission of the URLLC service is required in the TDD system, it is difficult to satisfy the ultra-delay requirement required by URLLC due to a delay until the time when uplink or downlink resources appear. Therefore, in case of TDD, there is a need for a method for dynamically changing a subframe up or down depending on whether the data of URLLC is uplink or downlink transmission in order to satisfy the ultra-delay requirement of URLLC.
  • the system bandwidth is provided by a serving cell in order to reduce the price of the terminal by reducing the complexity of the terminal.
  • communication is possible only in the frequency band corresponding to 1.4MHz. Therefore, since the UE supporting the eMTC cannot receive the PDCCH transmitted in the entire band of the existing system transmission bandwidth, there is a limitation that the signal cannot be received in the time interval in which the PDCCH is transmitted. Therefore, the 5G communication system should be designed so that the services considered after the 5G communication system coexist and operate efficiently with the 5G communication system.
  • eMTC Enhanced Machine Type Communication
  • one TTI may be defined as one slot and may include 14 OFDM symbols or 7 OFDM symbols. Therefore, in case of subcarrier spacing of 15KHz, one slot has a length of 1ms or 0.5ms. Also, in 5G, one TTI can be defined as one mini-slot or sub-slot for emergency and unlicensed bands, and one mini-slot is from 1 to the number of OFDM symbols in the slot. It may have a number of OFDM symbols). For example, when the length of one slot is 14 OFDM symbols, the length of the mini slot may be determined as one of 1 to 13 OFDM symbols.
  • a slot only TTI may be defined. Accordingly, the length of one slot may be set differently for each terminal, and one slot may have the number of OFDM symbols from 1 to the number of OFDM symbols in the slot.
  • the length of the slot or minislot is defined in the standard or transmitted by higher-order signal or system information can be received by the terminal. Slots or mini-slots may be defined to have various transmission formats, and may be classified into the following formats.
  • Downlink-only slot (DL only slot or full DL slot): Downlink-only slot consists of only a downlink period, only downlink transmission is supported.
  • a DL center slot is composed of a downlink section, a GP, and an uplink section, and the number of OFDM symbols in the downlink section is larger than the number of OFDM symbols in the uplink section.
  • the up center slot is composed of a down period, a GP, and an up period, and the number of OFDM symbols in the down period is less than the number of OFDM symbols in the up period.
  • Uplink-only slot (UL only slot or full UL slot): Uplink-only slot is composed of only the uplink period, only uplink transmission is supported.
  • the mini slot can also be classified in the same classification method. That is, the mini slot may also be classified into a down dedicated mini slot, a down center mini slot, an up center mini slot, and an up dedicated mini slot.
  • LTE and 5G system will be the main target, but the main subject of the present invention greatly extends the scope of the present invention to other communication systems having a similar technical background and channel form. Applicable in a few variations without departing from the scope, which will be possible in the judgment of those skilled in the art.
  • 5G cells are combined in a dual connectivity or carrier combination with a 5G communication system or other stand-alone 5G cells operating in a stand-alone manner, and thus non-stand alone.
  • the operating 5G communication system will be described.
  • FIG. 13A and 13B are diagrams showing a first embodiment and a second embodiment of a communication system to which the present invention is applied.
  • the methods proposed in the present invention can be applied to both the system of FIG. 13A and the system of FIG. 13B.
  • FIG. 13A illustrates a case in which a 5G cell 1310 operates stand-alone in one base station 1300 in a network.
  • the terminal 1320 is a 5G capable terminal (5G capable terminal) having a 5G transmit / receive module.
  • the terminal 1320 attempts random access to the 5G base station 1300 after acquiring synchronization through a synchronization signal transmitted from the 5G stand-alone cell 1310 and receives system information. do.
  • the terminal 1320 transmits and receives data through the 5G cell 1310 after the RRC connection with the 5G base station 1300 is completed.
  • the 5G cell may include a plurality of serving cells.
  • FIG. 13B illustrates a case in which a 5G stand-alone base station 1330 and a 5G non-stand alone base station 1340 are installed to increase data transmission amount.
  • the terminal 1360 is a 5G capable terminal having a 5G transmission / reception module for performing 5G communication in a plurality of base stations.
  • the terminal 1360 acquires synchronization through a synchronization signal transmitted from the 5G stand-alone base station 1330 and attempts random access to the 5G stand-alone base station 1330 after receiving system information.
  • the terminal 1360 After the RRC connection with the 5G stand-alone base station 1330 is completed, the terminal 1360 additionally sets a 5G non-stand alone cell 1370 and the 5G stand-alone base station 1330 or 5G non-stand alone.
  • the base station 1340 transmits and receives data.
  • the 5G cell may include a plurality of serving cells.
  • a subframe (which can be mixed with a slot) is divided into a plurality of types, and a specific subframe type of each type of subframes is dynamically divided.
  • a subframe that can be changed up and down a method of not exceeding a maximum delay time during signal transmission and reception will be described.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a first embodiment of operating 5G for each subframe type in TDD.
  • a subframe type is divided into a fixed subframe, an RRC subframe, and a dynamic subframe, and a base station and a terminal transmit a random signal and system information in a fixed subframe and randomly.
  • RRC subframe additional system information transmission and additional random access may be performed, and in dynamic subframes, data may be transmitted and received by dynamically changing a subframe according to uplink / downlink data.
  • the fixed subframe may be a subframe determined as an uplink or a downlink subframe, or may be a subframe having some resources fixed up or down in the subframe.
  • TDD 1400 information carrier frequency, frequency band (BW) and its location information, etc.
  • BW frequency band
  • the information can be obtained by receiving the essential system information.
  • the resources fixed upward or downward may be composed of one or more OFDM symbols in the time domain and may be composed of one or more RE or PRB in the frequency domain.
  • the position and the number of fixed subframes 1410 are just examples, and the positions of the other fixed subframes and the number of fixed subframes, or the downward fixed subframes and the upward fixed subframes may be determined in advance through the standard. Or it may be included in the system information and transmitted to the terminal.
  • the 5G capable terminal attempts to acquire synchronization and essential system information in the downlink fixed subframes, acquires random access related information through the received essential system information, and attempts random access in the uplink fixed subframes. can do.
  • the 5G capable terminal attempts to acquire synchronization and essential system information from time or frequency resources defined in the standard, and acquires information on the fixed subframes and random access related information through the received essential system information. A random access may be attempted in the uplink fixed subframes.
  • the number of fixed subframes 1410 is determined to a minimum. This is because, when the number of fixed subframes 1410 increases, the delay time due to the fixed subframes needs to be taken into account. If uplink data transmission for URLLC occurs in the downlink fixed subframe, the uplink data transmission for the URLLC should be delayed until the uplink subframe appears, and in this case, it is difficult to satisfy the ultra-delay time requirement for the URLLC. Therefore, instead of minimizing the number and location of the fixed subframe 1410, the RRC subframe 1420 is used by the base station in order to support service specific system information transmission and random access command by the base station according to the number of terminals in the cell. Allows setting via transmission.
  • the UE acquires the position and number of uplink downlink subframes of the RRC subframe 1420 from the reception of the higher level signal, and has a downlink resource for decoding downlink control information in the RRC subframe 1420.
  • Decoding complexity can be reduced by performing decoding of downlink control information only in a frame.
  • a fixed subframe may be included in the higher signal.
  • the terminal when there is no information on the RRC subframe 1420 from the base station, the terminal does not attempt to decode the downlink control information for the uplink fixed subframe 1410, the downlink fixed subframe 1410 Attempt to decode downlink control information only. All other subframes except the fixed subframe 1410 are determined as the dynamic subframe 1430 and attempt to decode downlink control information for every subframe.
  • the terminal When the information on the RRC subframe 1420 is transmitted from the base station and received by the terminal, the terminal does not attempt to decode downlink control information with respect to the uplink fixed subframe 1410. At 1410, an attempt is made to decode downlink control information. Next, the UE does not attempt to decode downlink control information for the uplink RRC subframe 1420 but attempts to decode downlink control information only for the downlink RRC subframe 1420. The UE determines the remaining subframes other than the fixed subframe 1410 and the RRC subframe 1420 as the dynamic subframe 1430 and attempts to decode downlink control information for every subframe.
  • the dynamic subframe 1430 may be a downlink subframe or an uplink subframe according to base station scheduling.
  • the UE determines whether the corresponding dynamic subframe 1430 is uplink or downlink by receiving downlink control information transmitted by the base station, and receives and uplinks the downlink data according to the scheduling based on the determined subframe and the decoded downlink control information. Perform link data transmission.
  • the UE After the UE acquires information on the fixed subframe or the RRC subframe and receives downlink control information on the corresponding subframe, the UE may perform the following operation.
  • the UE ignores downlink control information reception and performs an operation on a fixed subframe or an RRC subframe according to previously obtained information. That is, it operates by maintaining a vertical structure or a format structure for a fixed subframe or an RRC subframe. In this case, it may have an advantage of not affecting interference to other terminals in the system.
  • the UE updates information acquired in advance for a fixed subframe or an RRC subframe through newly received downlink control information to perform an operation for the corresponding subframe. That is, the uplink structure or the format structure for the fixed subframe or the RRC subframe is changed to the uplink structure or the format structure obtained through the downlink control information.
  • the terminal can operate by changing the up and down structure of the corresponding subframe.
  • the UE updates (ie, applies) the information acquired in advance for the fixed subframe or the RRC subframe only at a corresponding moment through newly received downlink control information to perform an operation for the corresponding subframe. That is, the uplink structure or the format structure for the fixed subframe or the RRC subframe is changed to the uplink structure or the format structure obtained by receiving downlink control information only at the corresponding moment, and then the fixed subframe or the RRC subframe is again used. Change the structure of up and down for the previously or previously obtained information.
  • the terminal may operate by changing the structure of the subframe up and down in real time according to the intention of the base station, and may maintain the fixed subframe or the RRC subframe set in advance.
  • subframes are divided into a plurality of types, and the subframes of each type of subframes may be dynamically changed up and down. The method of not exceeding the maximum delay time during signal transmission and reception will be described.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a second embodiment of operating a 5G system for each subframe type in TDD.
  • all subframes are operated as dynamic subframes, and the terminal performs synchronization signal and system information transmission and random access through another 5G stand-alone cell.
  • data can be transmitted and received by dynamically changing a subframe according to uplink / downlink data.
  • TDD 1500 information (carrier frequency, frequency band (BW) and its location information, etc.) may be transmitted to another 5G capable terminal from another stand-alone 5G base station connected by carrier combining or dual access.
  • a capable terminal can obtain the information through synchronization acquisition and reception of essential system information from the stand-alone 5G base station.
  • the dynamic subframe 1510 may be a downlink subframe or an uplink subframe number according to base station scheduling.
  • the UE determines whether the corresponding dynamic subframe 1510 is uplink or downlink by receiving downlink control information transmitted by the base station, and receives downlink data according to the scheduling by the determined subframe and the decoded downlink control information. And uplink data transmission.
  • 16A and 16B are flowcharts illustrating a base station and a terminal procedure according to an embodiment of the present invention for operating a 5G communication system for each subframe type in TDD.
  • a 5G base station sets 5G resources for each subframe type in TDD, and describes a procedure of transmitting and receiving data from a 5G terminal and resources for 5G.
  • the 5G base station transmits a synchronization signal and system information to a 5G terminal in a fixed subframe.
  • the synchronization signal for 5G may be a separate synchronization signal for eMBB, mMTC, URLLC using different numerology or a common synchronization signal on a specific 5G resource using one numerology.
  • the system information includes 5G frequency information (eg, carrier frequency, physical resource block related information, etc.), time information (eg, radio frame index, subframe index, slot related information, MBSFN subframe information for 5G transmission, information for random access), antenna information, spatial information, duplex information (FDD DL and / or UL carrier information, TDD UL / DL configuration information, LAA operation related information), reference signal ( Reference signal) or a synchronization signal.
  • the system information may be transmitted as a common system signal on a specific 5G resource using one numerology, and may be transmitted as separate system information for eMBB, mMTC, and URLLC using another numerology.
  • the 5G base station receives a random access signal from the 5G terminal in a fixed subframe, and then performs a random access process with the 5G terminal.
  • step 1620 the 5G base station transmits a signal indicating the RRC subframe to the 5G terminal.
  • Step 1620 may be performed when the 5G base station determines that it is necessary. If the signal is not transmitted, the subframe type includes only fixed subframes and dynamic subframes.
  • the 5G base station transmits and receives a signal in a RRC subframe and a dynamic subframe with the 5G terminal.
  • Information to be transmitted and received and the base station procedure is as described in Figures 14 and 15.
  • a 5G terminal receives 5G resources for each subframe type configured from a 5G base station in TDD, and transmits and receives data from a 5G base station and resources for 5G will be described.
  • the 5G terminal receives a synchronization signal and system information in a fixed subframe from the 5G base station.
  • the synchronization signal for 5G may be a separate synchronization signal for eMBB, mMTC, URLLC using different numerology or a common synchronization signal on a specific 5G resource using one numerology.
  • the system information includes 5G frequency information (eg, carrier frequency, physical resource block related information), time information (eg, radio frame index, subframe index, slot related information, MBSFN subframe information for 5G transmission, and random access).
  • the system information may be received as a common system signal on a specific 5G resource using one numerology, and may be received as separate system information for eMBB, mMTC, and URLLC using another numerology.
  • step 1660 the 5G terminal attempts random access (ie, transmits a random access signal) in a fixed subframe, and then performs a random access process with the 5G base station.
  • step 1670 the 5G terminal receives a signal indicating the RRC subframe from the 5G base station. If the 5G terminal does not receive the signal in step 1670, the 5G terminal determines that only the fixed subframe and the dynamic subframe exist.
  • step 1680 the 5G terminal transmits and receives signals in the RRC subframe and the dynamic subframe from the 5G base station.
  • Information to be transmitted and received and the terminal procedure is as described in Figures 14 and 15.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating a first embodiment for providing future compatibility for each subframe type in TDD.
  • FIG. 17 provides 5G phase 2 or beyond 5G technology and services in the future, a method of preventing backward compatibility problems with 5G service and technical support is provided.
  • the subframe type when operating a 5G communication system in one TDD carrier, the subframe type is divided into a fixed subframe, an RRC subframe, and a future compatible subframe, and the base station and the terminal transmit synchronization signals and system information and random access in the fixed subframe.
  • the RRC subframe additional system information transmission and additional random access may be performed, and data for 5G data or 5G phase 2 and beyond 5G technologies and services may be transmitted and received in future compatible subframes. Therefore, regardless of the purpose of using the compatibility subframes in the future, it can be seen that there is no backward compatibility problem in 5G service and technical support because required and additional system operations are performed through the fixed subframe or the RRC subframe.
  • TDD 1700 information (carrier frequency, frequency band and location information, etc.) may be transmitted from a 5G base station to a 5G capable terminal, and the 5G capable terminal may acquire synchronization and essential system information in a fixed subframe 1710.
  • the information can be obtained by receiving.
  • Position and number of the fixed subframe 1710 in FIG. 17 is only an example.
  • the positions of the other fixed subframes, the number of fixed subframes, the downlink fixed subframes, and the uplink fixed subframes may be determined in advance through the standard.
  • a 5G capable terminal attempts to acquire synchronization and essential system information in the downlink fixed subframes, acquires random access related information through the received required system information, and attempts random access in the uplink fixed subframes. do.
  • the number of fixed subframes 1710 is preferably determined to the minimum. The reason is that as the number of fixed subframes 1710 increases, the delay time due to the fixed subframes must be taken into account, and the number of subframes that can be used for future compatibility decreases. If uplink data transmission for URLLC occurs in a downlink fixed subframe, the transmission of URLLC uplink data should be delayed until an uplink subframe appears, in which case it is difficult to satisfy the ultra-delay time requirement for URLLC. .
  • the RRC subframe 1720 is determined by the base station in order to support service-specific system information transmission and random access command by the base station according to the number of terminals in the cell. Allows setting via transmission.
  • the UE acquires the position and number of uplink downlink subframes of the RRC subframe 1720 from the reception of the higher level signal, and has a downlink resource for decoding downlink control information in the RRC subframe 1720. Decoding complexity can be reduced by performing decoding of downlink control information only in a frame.
  • the terminal when there is no information on the RRC subframe 1720 from the base station, the terminal does not attempt to decode the downlink control information for the uplink fixed subframe 1710, the downlink fixed subframe 1720 For, it attempts to decode downlink control information.
  • the UE determines all remaining subframes other than the fixed subframe 1710 as the future compatibility subframe 1730 and attempts to decode downlink control information for every subframe.
  • the terminal does not receive any downlink control information in the future compatibility subframe (or when the terminal receives information indicating that the previous or subsequent subframe or slot is for future compatibility)
  • the terminal is the future compatibility subframe Does nothing and transitions to an idle state to lower power consumption.
  • the terminal When information about the RRC subframe 1720 is transmitted from a base station and the terminal receives the terminal, the terminal does not attempt to decode downlink control information with respect to the uplink fixed subframe 1710. At 1710, an attempt is made to decode downlink control information. Next, the UE does not attempt to decode downlink control information for the uplink RRC subframe 1720, but attempts to decode downlink control information for the downlink RRC subframe 1720. The UE determines all remaining subframes other than the fixed subframe 1710 and the RRC subframe 1720 as a future compatibility subframe 1730 and attempts to decode downlink control information in every subframe.
  • the terminal does not receive any downlink control information in the future compatibility subframe (or if the terminal receives information indicating that the previous or subsequent subframe or slot is for future compatibility), the terminal in the future compatibility subframe It does nothing and transitions to an idle state to lower power consumption. In fact, the UE may not be aware of the existence of the future compatibility subframe, and it is also possible for the UE to determine that no downlink control information has been received in the future compatibility subframe.
  • the compatibility subframe 1730 may be a downlink subframe or an uplink subframe according to base station scheduling.
  • the UE determines whether the corresponding subframe 1730 is uplink or downlink by receiving downlink control information transmitted by the base station, and receives downlink data and uplink according to the scheduling based on the determined subframe and the decoded downlink control information. Perform data transfer. If the terminal does not receive any downlink control information in the future compatibility subframe (or if the terminal receives information indicating that the previous or subsequent subframe or slot is for future compatibility), the terminal in the future compatibility subframe No action is taken, and transitions to an idle state to lower power consumption. In fact, the UE may not be aware of the existence of the future compatibility subframe, and it is also possible for the UE to determine that no downlink control information has been received in the future compatibility subframe.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a second embodiment for providing future compatibility for each subframe type in FDD.
  • FIG. 18 provides a scheme for avoiding any backward compatibility problem in 5G service and technical support in case of providing 5G phase 2 or beyond 5G technology and services in the future.
  • a subframe type when operating a 5G communication system in FDD, a subframe type is divided into a fixed subframe, an RRC subframe, and a future compatible subframe for each downlink carrier and uplink carrier, and the base station and the terminal are fixed subframes of the downlink carrier. It performs synchronization signal and system information transmission and random access in the frame, additional system information transmission and additional random access in the RRC subframe, and 5G data transmission or reception in 5G phase 2 and beyond 5G technologies and services in future compatible subframes. Data transmission and reception can be performed.
  • the UE may perform contention-based random access using a fixed subframe of an uplink carrier (hereinafter, may be mixed with contention-based) and perform additional random access triggered by a base station using an RRC subframe.
  • RRC subframes that can be configured for the UE can be used to perform non-competition based random access, which does not exclude contention based random access using RRC subframes
  • future transmission or reception of 5G data using compatibility subframes or Send and receive data for 5G phase 2 and beyond 5G technologies and services. Therefore, no matter what the future compatibility subframes are used for, the necessary and additional system operations are performed through fixed subframes or RRC subframes, and thus there is no backward compatibility problem in 5G service and technical support.
  • FDD 1800 information (downlink and uplink carrier frequencies, frequency bands (BWs), and location information thereof) may be transmitted from a 5G base station to a 5G capable terminal.
  • the information can be obtained through synchronization acquisition and essential system information reception.
  • the location and number of fixed subframes 1810 of the downlink carrier is only an example.
  • the positions of the other fixed subframes and the number of fixed subframes may be determined in advance through the standard.
  • the 5G capable terminal attempts to acquire synchronization and essential system information in the fixed subframes, and acquires random access related information through the received essential system information.
  • the terminal attempts random access in fixed subframes 1840 of the uplink carrier through the obtained random access related information.
  • the location and number of fixed subframes 1840 of the uplink carrier are just examples.
  • the position of another fixed subframe and the number of fixed subframes may be determined in advance through the standard.
  • the RRC subframe 1820 of the downlink carrier and the RRC subframe 1850 of the uplink carrier will be described.
  • the number of fixed subframes 1810 and 1840 is determined to a minimum. The reason is that as the number of fixed subframes 1810 and 1840 increases, the delay time due to the fixed subframe must be taken into account and the number of subframes that can be used for future compatibility decreases. Therefore, instead of minimizing the number and location of fixed subframes 1810 and 1840, the RRC subframes 1820 and 1850 are allocated to the RRC subframes 1820 and 1850 to support service-specific system information transmission and random access commands by the base station according to the number of terminals in the cell. This can be set through transmission of the higher level signal, and the terminal acquires the position and number of RRC subframes 1820 and 1850 of the downlink carrier and the uplink carrier from the reception of the higher level signal.
  • the UE determines all remaining subframes other than the fixed subframes 1810 and 1840 as future compatibility subframes 1830 and 1860 and thus every subframe. Every 1830, an attempt is made to decode all downlink control information.
  • the terminal does not receive any downlink control information in the future compatibility subframe (or when the terminal receives information indicating that the previous or subsequent subframe or slot is for future compatibility), the terminal is the future compatibility subframe Does nothing and transitions to an idle state to lower power consumption.
  • the terminal When information on the RRC subframes 1820 and 1840 is transmitted from a base station and the terminal receives the terminal, the terminal deletes all remaining subframes except for the fixed subframes 1810 and 1840 and the RRC subframes 1820 and 1840. In the future, it is determined to be compatible subframes 1830 and 1860 and attempts to decode downlink control information every subframe 1830.
  • the terminal does not receive any downlink control information in the future compatibility subframe (or when the terminal receives information indicating that the subframe or slot for future compatibility)
  • the terminal does not operate in the future compatibility subframe Does not perform and transitions to an idle state to lower power consumption.
  • the UE may not be aware of the existence of the future compatibility subframe, and it is also possible for the UE to determine that no downlink control information has been received in the future compatibility subframe.
  • the compatibility subframes 1830 and 1860 will be described.
  • the terminal does not perform any operation in the future compatible subframes 1830 and 1860, and transitions to an idle state to lower power consumption.
  • the UE may not be aware of the existence of the future compatibility subframe, and it is also possible for the UE to determine that no downlink control information has been received in the future compatibility subframe.
  • 19A and 19B are flowcharts illustrating a base station and a terminal procedure according to an embodiment of the present invention for providing future compatibility for each subframe type.
  • 19A and 19B a method of configuring a 5G resource for each subframe type and a resource for future compatibility and a procedure of transmitting and receiving data from a 5G terminal and resources for 5G will be described.
  • the 5G base station transmits a synchronization signal and system information to a 5G terminal in a fixed subframe.
  • the synchronization signal for 5G may be a separate synchronization signal for eMBB, mMTC, URLLC using different numerology or a common synchronization signal on a specific 5G resource using one numerology.
  • the system information includes 5G frequency information (eg, carrier frequency, physical resource block related information), time information (eg, radio frame index, subframe index, slot related information, MBSFN subframe information for 5G transmission, and random access).
  • the system information may be transmitted as a common system signal on a specific 5G resource using one numerology, and may be transmitted as separate system information for eMBB, mMTC, and URLLC using another numerology.
  • the 5G base station receives a random access signal from the 5G terminal in a fixed subframe, and then performs a random access process with the 5G terminal.
  • step 1920 the 5G base station transmits a signal indicating the RRC subframe to the 5G terminal.
  • Step 1920 may be performed when the 5G base station determines that it is necessary. If the signal is not transmitted, the subframe type includes only fixed subframes and future compatible subframes.
  • the 5G base station transmits and receives a signal with a 5G terminal in an RRC subframe and a future compatible subframe.
  • Information to be transmitted and received and the procedure of the base station is as described in Figures 17 and 18.
  • a 5G terminal receives a 5G resource for each subframe type set up from a 5G base station and a resource for future compatibility, and transmits and receives data from a 5G base station and resources for the 5G.
  • the 5G terminal receives synchronization and system information in a fixed subframe from the 5G base station.
  • the synchronization signal for 5G may be a separate synchronization signal for eMBB, mMTC, URLLC using different numerology or a common synchronization signal on a specific 5G resource using one numerology.
  • the system information includes 5G frequency information (eg, carrier frequency, physical resource block related information), time information (eg, radio frame index, subframe index, slot related information, MBSFN subframe information for 5G transmission, and random access). Information), antenna information, spatial information, duplex information (FDD DL and UL carrier information, TDD UL / DL configuration information, LAA operation related information), a reference signal, or a synchronization signal.
  • the system information may be received as a common system signal for a specific 5G resource using one numerology, and may be received as separate system information for eMBB, mMTC, and URLLC using another numerology.
  • step 1960 the 5G terminal attempts random access (ie, transmits a random access signal) in a fixed subframe, and then performs a random access process with the 5G base station.
  • step 1970 the 5G terminal receives a signal indicating the RRC subframe from the 5G base station. If the 5G terminal does not receive the signal in step 1970, the 5G terminal determines that only the subframe type has a fixed subframe and a future compatible subframe.
  • step 1980 the 5G terminal transmits and receives a signal from the 5G base station in the RRC subframe and the future compatible subframe.
  • Information to be transmitted and received and the procedure of the terminal is as described in Figures 17 and 18.
  • FIG. 20 shows a base station apparatus according to the present invention.
  • the base station apparatus includes a controller 2000, a scheduler 2010, a 5G resource allocation information transmitting apparatus 2020, and a 5G data transmitting and receiving apparatus 2030, which includes a controller 2000 including a scheduler 2010. ) And a 5G resource allocation information transmitting device 2020 and a 5G data transmitting and receiving device 2030.
  • the controller 2000 according to the base station procedure according to Figs. 16a and 19a of the present invention, the TDD operation method for each subframe type and the future compatibility subframe operation method for each subframe type according to Figs. 14, 15, 17 and 18 of the present invention.
  • 21 is a diagram illustrating a terminal device according to the present invention.
  • a terminal device includes a controller 2100, a 5G resource allocation information receiving device 2110, and a 5G data transmitting and receiving device 2020, which includes a controller 2100, a 5G resource allocation information receiving device 2110, and It can also be understood as a configuration of the transceiver including the 5G data transceiver 2020.
  • the UE device uses 5G resources.
  • the 5G resource allocation information is received from the base station through the allocation information receiving device 2110, and the controller 2110 controls data with the 5G base station through the 5G data transmitting and receiving device 2120 with respect to 5G data scheduled in the allocated 5G resource.

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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 단말의 초기 접속 절차를 효율적으로 수행하기 위한 무선 통신 시스템에서 기지국이 신호를 전송하는 방법으로, 동기 신호(synchronization signal)에 사용되는 서브캐리어 스페이싱(subcarrier spacing)에 기반해 상기 동기 신호를 생성하는 단계 및 상기 동기 신호를 단말로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 셀룰러 통신 시스템의 동기신호 송수신 방법 및 장치
본 발명의 일 실시예는 무선통신 시스템에 대한 것으로서, 보다 구체적으로 차세대 이동통신 시스템이 요구하는 다양한 서비스를 효율적으로 제공하기 위해 하나의 시스템 내에서 다수의 서브캐리어 간격을 지원하는 경우, 단말의 효율적인 송수신 방법 및 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 발명의 다른 실시예는 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.
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), 및 SCMA(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 5G 통신 시스템에 대해 연구되고 있는 바 5G 통신 시스템에서의 다양한 요구사항 및 서비스를 만족시키기 위한 연구가 진행되고 있다.
5세대 무선 셀룰러 통신시스템(5th Generation Wireless Cellular Communication System: 이하 5G 통신시스템)에서는 사용자의 다양한 요구 사항 및 서비스를 만족시키기 위해 하나의 시스템에서 서로 다른 송수신 기법, 송수신 파라미터를 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. 5G 통신시스템에서 다양한 서비스를 지원하기 위한 방법의 일 예로, 본 발명에서는 하나의 시스템 내에서 복수 개의 서브캐리어 간격(subcarrier spacing)을 지원하는 시스템을 고려할 수 있다. 이와 같은 5G 통신 시스템에서는 단말이 초기 접속 과정시 시스템이 사용하는 서브캐리어 간격을 알 수 없으므로, 초기 접속을 효율적으로 수행하지 못하는 문제가 발생한다. 따라서, 본 발명에서 5G 통신 시스템에 접속하고자 하는 단말이 시스템이 지원하는 서브캐리어 간격을 효율적으로 검출(detection)하고, 이후 초기 접속 과정을 수행할 수 있는 장치 및 방법을 제공해야 할 필요가 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 TDD에서 최대지연시간을 만족하기 위한 방법으로써 TDD에서 서브프레임을 복수의 타입으로 나누고, 각 타입의 서브프레임들 중 특정 서브프레임 타입을 동적으로 상하향으로 변경할 수 있는 서브프레임으로 고려하여 최대지연시간을 넘지 않도록 데이터 송수신을 제공하는 방법과 그에 따른 장치를 제공하는 것이다. 또한 상기 동적 상하향 변경 서브프레임들 및 FDD에서의 서브프레임들을 이용한 5G beyond 미래 서비스를 위한 자원할당 방법과 그에 따른 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 무선 통신 시스템에서 기지국이 신호를 전송하는 방법에 있어서, 동기 신호(synchronization signal)에 사용되는 서브캐리어 스페이싱(subcarrier spacing)에 기반해 상기 동기 신호를 생성하는 단계 및 상기 동기 신호를 단말로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 서브캐리어 스페이싱은 상기 단말에 의해 상기 동기 신호가 검출시 나타나는 시간 영역의 반복 패턴에 기반해 검출될 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 무선 통신 시스템에서 단말이 신호를 수신하는 방법에 있어서, 동기 신호(synchronization signal)에 사용되는 서브캐리어 스페이싱(subcarrier spacing)에 기반해 생성된 상기 동기 신호를 수신하는 단계 및 상기 동기 신호를 기반으로 상기 서브캐리어 스페이싱을 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 무선 통신 시스템에서 신호를 전송하는 기지국에 있어서, 단말과 신호를 송수신하는 송수신부 및 상기 신호(synchronization signal)에 사용되는 서브캐리어 스페이싱(subcarrier spacing)에 기반해 상기 동기 신호를 생성하고, 상기 동기 신호를 상기 단말로 전송하도록 상기 송수신부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 무선 통신 시스템에서 신호를 수신하는 단말에 있어서, 기지국과 신호를 송수신하는 송수신부 및 동기 신호(synchronization signal)에 사용되는 서브캐리어 스페이싱(subcarrier spacing)에 기반해 생성된 상기 동기 신호를 수신하도록 상기 송수신부를 제어하고, 상기 동기 신호를 기반으로 상기 서브캐리어 스페이싱을 판단하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 사용자의 다양한 요구사항 및 서비스를 만족시키기 위해 다수의 서브캐리어 간격을 지원하는 5G 통신시스템에서 단말이 효율적으로 서브캐리어 간격을 검출하고, 초기 접속을 수행할 수 있는 구조 및 방법을 제공하도록 한다.
또한, 본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 5G를 위한 TDD에서 최대지연시간을 만족하기 위한 방법으로써 TDD에서 서브프레임을 복수의 타입으로 나누고, 각 타입의 서브프레임들 중 특정 서브프레임 타입을 동적으로 상하향으로 변경할 수 있는 서브프레임으로 고려하여 최대지연시간을 넘지 않도록 데이터 송수신을 제공하는 방법과 그에 따른 장치를 제공한다. 또한 상기 동적 상하향 변경 서브프레임들 및 FDD에서의 서브프레임들을 이용한 5G beyond 미래 서비스를 위한 자원할당 방법 및 장치를 제공한다. 한편 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.
도 1은 본 발명에서 고려하는 5G 통신시스템에서 상향 및 하향 링크 신호의 변복조를 위해 사용하는 OFDM 시스템의 서브캐리어 간격을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명에서 고려하는 5G 통신시스템의 일례로 하나의 시스템 내에서 단일 서브캐리어 간격을 지원하는 일례를 도시하는 도면이다.
도 3은 단말이 5G 통신시스템의 초기접속을 수행하는 과정에서 단말이 서브캐리어 간격을 알아내는 방법에 대한 일례를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명에서 고려하는 5G 통신시스템의 일례로 하나의 시스템 내에서 복수의 서브캐리어 간격을 지원하는 일례를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명에서 고려하고 있는 5G 통신시스템에서 동기 신호가 전송되는 일 실시예를 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 동기 신호에 사용되는 서브캐리어 간격에 상관없이 동기 신호의 시퀀스를 동일한 주파수 간격마다 일정하게 맵핑하는 방법을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 동기 신호에 사용되는 서브캐리어 간격에 따라 동기 시퀀스를 다르게 매핑하는 경우에 단말 수신기가 동기 신호의 서브캐리어 간격을 검출하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 본 발명에서 제안하는 동기 구조를 사용하여 단말이 초기 접속을 수행하여 서브캐리어 간격을 방법을 도시한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 상기 실시 예들을 수행하기 위한 기지국의 송신부를 도시하는 블록도이다.
도 10a는 본 발명의 실시예에 따른 단말 수신부 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
도 10b는 본 발명의 실시예에 따른 기지국을 도시한 블록도이다.
도 11은 LTE 시스템에서 시간-주파수영역의 기본 구조를 도시한 도면이다.
도 12는 5G 서비스들이 하나의 시스템에서 다중화되어 전송되는 예를 도시한 도면이다.
도 13a는 본 발명이 적용되는 통신 시스템의 일례를 도시하는 도면이다
도 13b는 본 발명이 적용되는 통신 시스템의 또다른 일례를 도시하는 도면이다.
도 14는 TDD에서 서브프레임 타입별 5G를 운영하는 일례를 도시하는 도면이다.
도 15은 TDD에서 서브프레임 타입별 5G를 운영하는 또다른 일례를 도시하는 도면이다.
도 16a 및 16b는 TDD에서 서브프레임 타입별 5G를 운영하는 본 발명의 실시예에 따른 기지국 및 단말의 절차를 도시한 도면이다.
도 17은 TDD에서 서브프레임 타입별 향후 호환성을 제공하기 위한 일례를 도시하는 도면이다.
도 18은 FDD에서 서브프레임 타입별 향후 호환성을 제공하기 위한 또다른 일례를 도시하는 도면이다.
도 19a 및 19b는 서브프레임 타입별 향후 호환성을 제공하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 기지국 및 단말의 절차를 도시한 도면이다.
도 20은 본 발명에 따른 기지국 장치를 도시한 도면이다.
도 21은 본 발명에 따른 단말 장치를 도시한 도면이다.
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.
<제1 실시예>
무선 통신 시스템은 초기의 음성 위주의 서비스를 제공하던 것에서 벗어나 3GPP의 HSPA(High Speed Packet Access), LTE(Long Term Evolution 혹은 E-UTRA(Evolved Universal Terrestrial Radio Access)), LTE-A(LTE-Advanced), LTE-A 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 예인 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(User Equipment, UE 또는 Mobile Station, MS)이 기지국(eNode B, eNB 또는 base station, BS)으로 데이터 또는 제어 신호를 전송하는 무선 링크를 뜻하고, 하향링크는 기지국이 단말로 데이터 혹은 제어 신호를 전송하는 무선링크를 뜻한다. 상기와 같은 다중 접속 방식은 통상 각 사용자 별로 데이터 혹은 제어 정보를 실어 보낼 시간-주파수 자원을 서로 겹치지 않도록, 즉 직교성 (Orthogonality)이 성립하도록 할당 및 운용함으로써 각 사용자의 데이터 혹은 제어 정보를 구분한다.
LTE 이후의 향후 통신 시스템으로서 5G 통신 시스템은 사용자 및 서비스 제공자 등의 다양한 요구 사항을 자유롭게 반영할 수 있어야 하기 때문에 다양한 요구사항을 동시에 만족하는 서비스가 지원되어야 한다. 5G 통신 시스템을 위해 고려되는 서비스로는 향상된 모바일 광대역 통신(enhanced Mobile Broadband, 이하 eMBB), 대규모 기계형 통신(massive machine type communication, 이하 mMTC), 초신뢰 저지연 통신(Ultra Reliability Low Latency Communciation, 이하 URLLC) 등이 있다.
eMBB는 기존의 LTE, LTE-A 또는 LTE-A Pro가 지원하는 데이터 전송 속도보다 더욱 향상된 데이터 전송 속도를 제공하는 것을 목표로 한다. 예를 들어 5G 통신 시스템에서 eMBB는 하나의 기지국 관점에서 하향링크에서는 20Gbps의 최대 전송 속도(peak data rate), 상향링크에서는 10Gbps의 최대 전송 속도를 제공할 수 있어야 한다. 또한 5G 통신 시스템은 최대 전송 속도를 제공하는 동시에 증가된 단말의 실제 체감 전송 속도(User perceived data rate)를 제공해야 한다. 이와 같은 요구 사항을 만족시키기 위해, 더욱 향상된 다중 입력 다중 출력(Multi Input Multi Output, MIMO) 전송 기술을 포함하는 다양한 송수신 기술의 향상을 요구된다. 또한 현재의 LTE 시스템은 2GHz 대역에서 최대 20MHz 전송 대역폭을 사용하여 신호를 전송하는 반면에 5G 통신 시스템은 3 내지 6GHz 또는 6GHz 이상의 주파수 대역에서 20MHz보다 넓은 주파수 대역폭을 사용함으로써 5G 통신 시스템에서 요구하는 데이터 전송 속도를 만족시킬 수 있다.
동시에 5G 통신 시스템에서 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 감소 등의 요구사항이 만족되어야 한다. 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 하며 또한 mMTC를 지원하는 단말은 서비스의 특성상 건물의 지하와 같이 셀이 커버하지 못하는 음영지역에 위치할 가능성이 높으므로 5G 통신시스템에서 제공하는 다른 서비스 대비 더욱 넓은 커버리지를 요구한다. mMTC를 지원하는 단말은 저가의 단말로 구성되어야 하며 단말의 배터리를 자주 교환하기 힘들기 때문에 10~15년과 같이 매우 긴 배터리 생명시간(battery life time)이 요구된다.
마지막으로 URLLC는 특정한 목적(mission-critical)으로 사용되는 셀룰러 기반 무선 통신 서비스이다. 예를 들어 로봇(Robot) 또는 기계 장치(Machinery)에 대한 원격 제어(remote control), 산업 자동화(industrial automation), 무인 비행장치(Unmaned Aerial Vehicle), 원격 건강 제어(Remote health care), 비상 상황 알림(emergency alert) 등에 사용될 수 있다. 따라서 URLLC가 제공하는 통신은 매우 낮은 저지연 및 매우 높은 신뢰도를 제공해야 한다. 예를 들어 URLLC을 지원하는 서비스는 0.5 밀리초보다 작은 무선 접속 지연시간(Air interface latency)를 만족해야 하며, 동시에 10-5 이하의 패킷 오류율(Packet Error Rate)의 요구사항을 가진다. 따라서 URLLC을 지원하는 서비스를 위해 5G 시스템은 다른 서비스보다 작은 전송 시간 구간(Transmit Time Interval, TTI)를 제공해야 하며, 동시에 통신 링크의 신뢰성을 확보하기 위해 주파수 대역에서 넓은 자원을 할당해야 하는 설계사항이 요구된다.
상기에서 전술한 5G 통신 시스템에서 제공해야 하는 서비스들은 각각의 서비스들이 갖는 상이한 요구사항을 만족시키기 위해 서비스간에 서로 다른 송수신 기법 및 송수신 파라미터를 사용할 수 있다. 일례로 각 서비스는 요구사항에 따라 다른 서브캐리어 간격을 갖는 것을 고려할 수 있다. 여기서 서브캐리어 간격은 직교 다중 주파수 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) 또는 직교 다중 주파수 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA) 기반의 통신 시스템을 구성하는 다수의 부반송파(subcarrier)가 주파수 영역(frequency domain)에서 놓여져 있는 간격을 의미한다.
도 1은 본 발명에서 고려하는 5G 통신시스템에서 상향 및 하향링크 신호의 변복조를 위해 사용하는 OFDM 시스템의 서브캐리어 간격을 도시한 도면이다.
도 1에 따르면, OFDM 시스템은 주파수 영역(100)과 시간 영역(110)으로 나누어 설명할 수 있다. OFDM 시스템은 전송하고자 하는 데이터를 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 또는 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 변조를 수행한 후 해당 심볼을 주파수 영역(100)에서 각각의 서브캐리어(120)에 맵핑한다. 주파수 영역(100)에서 OFDM 시스템은 복수의 서브캐리어(120)들로 구성되며, 복수개의 서브캐리어(120)는 상호간에 서브캐리어 간격 (△f, 130)만큼 떨어져 위치한다. 상기에서 기술한 바와 같이 5G 통신 시스템에서는 다양한 서비스 및 다양한 중심 주파수(Carrier Frequency)를 효율적으로 지원하기 위해 서브캐리어 간격(130)이 하나의 시스템 대역폭 내에서 복수개 지원되는 것을 고려하고 있다.
현재 5G 통신 시스템에서 복수개의 서브캐리어를 지원하기 위해 두 개의 방안이 고려되고 있다. 5G 통신 시스템에서 복수개의 서브캐리어를 지원하기 위한 첫 번째 방법으로 5G 통신 시스템이 가질 수 있는 서브캐리어 간격 세트(set)는 아래와 같은 수학식 1을 사용하여 결정할 수 있다.
[수학식 1]
Figure PCTKR2017004763-appb-I000001
여기서 f0는 시스템의 기본 서브캐리어 간격을 나타내며, M은 스케일링 지수(scaling factor)를 나타낸다. 예를 들어 f0가 15kHz라 하면 5G 통신 시스템이 가질 수 있는 서브캐리어 간격 세트(set)는 7.5kHz, 15KHz, 30KHz, 45KHz, 60KHz, 75KHz 등으로 구성될 수 있으며, 해당 세트의 전부 또는 일부를 사용하여 시스템을 구성할 수 있다.
또한 5G 통신 시스템에서 복수개의 서브캐리어를 지원하기 위한 두 번째 방법으로 5G 통신 시스템이 가질 수 있는 서브캐리어 간격 세트(set)는 아래와 같이 수학식 2를 사용하여 결정할 수 있다.
[수학식 2]
Figure PCTKR2017004763-appb-I000002
여기서 f0는 시스템의 기본 서브캐리어 간격을 나타내며, m은 정수의 스케일링 지수(scaling factor)를 나타낸다 예를 들어 f0가 15kHz라고 하면 5G 통신 시스템이 가질 수 있는 서브캐리어 간격의 세트(set)는 7.5KHz, 15KHz, 30KHz, 60KHz 및 120KHz 등으로 구성될 수 있다. 이 경우 역시 해당 세트의 전부 또는 일부를 사용하여 시스템을 구성할 수 있다. 본 발명에서는 상기에서 설명한 두 방법에 따라 5G 통신 시스템에서 f0가 15kHz인 15KHz, 30KHz, 60KHz 및 120KHz의 서브캐리어 간격 세트를 사용한다고 가정하고 본 발명을 기술한다. 하지만 다른 서브캐리어 간격 세트(예를 들어 f0가 17.5KHz로, 서브캐리어 간격 세트가 17.5KHz, 35KHz, 70KHz 및 140KHz인 경우)도 본 발명에서 제안하는 기술이 제한 없이 적용될 수 있으며 본 발명의 일 실시예를 통해 후술할 것이다. 만약 본 발명에서 서브캐리어 간격 세트 17.5KHz, 35KHz, 70KHz 및 140KHz가 고려되는 경우에는, f0가 15kHz인 경우를 기준으로 설명된 기술과 매핑될 수 있다. 유사하게 35kHz, 70kHz 및 140kHz는 각각 30kHz, 60KHz 및 120kHz와 일대일로 맵핑되어 본 발명이 기술될 수 있다.
상기에서 설명한 다양한 서브캐리어 간격 세트는 하나의 시스템 내에서 다양한 목적으로 사용될 수 있다. 일례로 2GHz에서 4GHz대역과 같이 낮은 중심주파수(Carrier frequency)를 가지는 대역에서는 해당 대역의 채널 상황(즉 다중 경로 지연 확산(Multi-Path Delay Spread) 또는 코히어런스 주파수대역폭 (Coherence Bandwidth))을 고려해서 낮은 서브캐리어 간격을 사용하는 것이 적합할 수 있다. 예를 들어 2GHz 에서 4GHz 대역의 중심 주파수에서는 경로 지연 확산이 상대적으로 크고 따라서 코히어런스 주파수 대역폭이 작으므로 낮은 서브캐리어 간격을 사용하는 것이 유리하다. 동시에 6GHz 이상의 높은 중심 주파수를 갖는 대역에서는 채널 상황 및 도플러 천이(Doppler Shift), 주파수 옵셋(Frequency Offset)에 따른 영향이 더욱 크므로 넓은 서브캐리어 간격을 사용하는 것이 유리할 수 있다. 또한 낮은 중심 주파수를 사용하는 대역일지라도 URLLC와 같이 매우 낮은 전송 지연시간의 요구사항을 갖는 시스템을 위해서 5G 통신 시스템은 높은 서브캐리어 간격을 사용할 수 있다.
도 1에서 시간 영역(110)에서의 OFDM 시스템은 OFDM 시간 영역의 최소단위인 OFDM 심볼(140) 단위로 구성된다. OFDM 심볼(140)는 주파수 영역(100)에서 삽입된 다수의 서브캐리어를 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)을 수행하여 얻은 IFFT 심볼(150)에 순환전치(Cyclic Prefix, 이하 CP, 160)를 추가하여 구성된다. CP(160)는 IFFT 심볼의 마지막 부분에 위치하는 신호를 IFFT 심볼(150) 앞으로 복사하여 구성할 수 있다. IFFT 심볼 주기(170)은 서브캐리어 간격(△f, 130)와 반비례 관계를 갖는다. 즉 서브캐리어 간격(130)이 넓으면 IFFT 심볼 길이(170)은 상대적으로 짧아지고, 반대로 서브캐리어 간격(130)이 좁으면, IFFT 심볼 길이(170)은 반비례하여 길어지게 된다. 이와 같은 이유로 URLLC와 같이 매우 낮은 전송 지연 시간의 요구사항을 갖는 시스템에서는 IFFT 심볼 길이를 짧게 만들기 위해서 넓은 서브캐리어 간격이 선호될 수 있다. CP 길이(180)는 보통 다중 경로 지연 확산보다 크게 설정하지만, IFFT 심볼 길이(170) 보다 작게 설정하여 CP에 의한 전력 손실을 최소화하도록 설계한다.
상기에서 기술한 바와 같이 5G 통신 시스템은 하나의 시스템 내에서 복수개의 서브캐리어 간격을 다양한 방법으로 지원할 수 있다. 도면 2는 본 발명에서 고려하는 5G 통신 시스템의 일례로, 하나의 시스템 내에서 단일 서브캐리어 간격을 지원하는 경우를 도시하는 도면이다.
도 2에 따르면, 5G 통신 시스템의 기지국 또는 단말이 전송하는 신호는 복수개의 서브프레임(200)으로 구성될 수 있다. 하나의 서브프레임은 하나의 전송 시간 구간(Transmit Time Interval)의 시간 주기 동안 전송될 수 있으며 복수개의 OFDM 심볼(220)으로 구성된다. 여기서는 하나의 서브프레임(200)은 N개의 OFDM 심볼(220)로 구성되는 경우를 도시하였다. 도 2에서는 하나의 시스템은 단 하나의 서브캐리어 간격을 사용하는 경우를 가정하였으나 셀 운용 시나리오에 따라 셀마다 다른 서브캐리어 간격을 사용할 수 있다. 예를 들어, 낮은 대역의 중심 주파수 대역(예를 들어 2GHz 내지 4GHz)를 사용하는 5G 통신 시스템에서는 15KHz 와 같이 낮은 서브캐리어 간격을 사용하여 신호를 생성하고 전송할 수 있다. 반면에 높은 대역의 중심 주파수 대역(예를 들어 28GHz 또는 60GHz 등)를 사용하는 5G 통신 시스템에서는 60KHz와 같이 높은 서브캐리어 간격을 사용하는 것이 주파수 옵셋 에러(frequency error offset), 페이즈 노이즈(phase noise) 등을 고려했을 때 바람직하다. 하지만 융통성(flexibility)를 고려하는 경우 특정한 서브캐리어 간격을 특정한 주파수 대역에 사용한다는 제한을 두는 것을 바람직하지 않기 때문에 낮은 주파수 대역에 높은 서브캐리어 간격을 사용하는 경우를 배제할 수는 없다.
상기와 같이 하나의 5G 통신 시스템에서 단일 서브캐리어를 사용하지만 셀마다 또는 시스템마다 다른 서브캐리어 간격을 사용하는 경우, 단말은 하향링크 신호를 수신하기 위해 기지국이 사용한 서브캐리어 간격을 미리 알아야 한다. 하지만 단말이 전원을 켜고 처음 수행하는 초기 접속 과정에서 수신하는 동기 신호(Synchronization Signal)의 서브캐리어 간격도 셀마다 또는 시스템마다 상이할 경우에는 기지국이 단말에게 명확한 신호(explicit Signaling)를 통해 서브캐리어 간격을 설정해줄 수 없으며, 단말이 서브캐리어 간격을 스스로 검출해야 하는 문제점이 발생한다.
여기서 동기 신호의 정의는 기지국이 단말의 초기 접속 시 시간 및 주파수 동기화 및 셀 탐색을 위해 전송하는 기준 신호를 의미하며 LTE에서는 주 동기 신호(Primary Synchronization Signal, PSS), 부 동기 신호(Secondary Synchronization Signal, SSS) 등의 신호가 동기화를 위해 전송될 수 있다. 본 발명에서는 초기 접속 과정에서 시간 및 주파수 동기화 및 셀 탐색을 위해 PSS 및 SSS와 같은 역할을 하는 신호를 고려할 수도 있고 또는 추가적인 신호 구조를 고려할 수 있으나본 발명에서 제안하고자 하는 바는 동기 신호를 위해 사용되는 신호의 수나 종류에 관계없이 적용될 수 있다.
도 3은 단말이 5G 통신 시스템의 초기 접속을 수행하는 과정에서 접속하고자 하는 셀의 서브캐리어 간격을 알지 못하는 경우 단말이 서브캐리어 간격을 알아내는 방법에 대한 첫 번째 실시 예를 도시하는 도면이다.
도 3에 따르면, 상기에서 기술한 바와 같이 단말이 5G 통신 시스템이 사용하는 서브캐리어 간격을 알지 못하는 경우 단말은 기지국이 지원할 수 있는 모든 서브캐리어 간격에 대해서 초기 접속 과정을 수행할 수 있다. 즉 단말은 하나의 서브캐리어 간격에 대해 단말 하드웨어 설정(예를 들어 Radio Frequency(RF) 소자의 설정, Analog-to-Digital Converter(ADC)의 설정 및 기저대역 프로세서의 설정)을 변경한 다음 초기 접속을 수행하고 만약 초기 접속을 실패하는 경우 다음 사용 가능한 서브캐리어 간격으로 하드웨어 설정을 변경하고 다시 초기 접속을 수행할 수 있다. 상기의 과정을 수행하는 도중 특정 서브캐리어 간격으로 초기접속이 완료된다면 단말은 해당 서브캐리어 간격을 해당 셀에서 사용하는 서브캐리어 간격으로 간주하고, 해당 서브캐리어 간격을 사용하여 검출한 기준 타이밍 및 주파수 옵셋, 셀 탐색 값을 향후 단말 동작에 사용할 수 있다.
도 3에 따른 단계 300은 단말이 전원을 켜고 초기 접속을 위해 처음 진입하는 단계로 기지국이 지원하는 서브캐리어 간격 세트 중에서 제일 낮은 서브캐리어 간격을 선택하는 단계를 포함한다. 이 때 단말은 기지국이 지원하는 모든 서브캐리어 간격을 알고 있다고 가정한다. 단계 310에서 단말은 해당 서브캐리어에 해당하는 파라미터를 하드웨어에 설정한다. 상기에서 기술하였듯이 서브캐리어 간격에 따라 OFDM 심볼 길이가 달라질 수 있으며, 동시에 ADC 샘플링 주파수도 달라질 수 있다. 따라서 단말은 해당 서브캐리어 간격에 따라 동기화를 수행할 수 있도록 RF 소자, ADC 소자 및 기저대역 프로세서의 설정을 적절하게 변경해야 한다. 단계 320에서 단말은 상기 단계 310에서 설정한 하드웨어 설정에 따라 신호를 수신하면서 시간, 주파수 동기화 및 셀 탐색을 수행한다. 시간, 주파수 동기화 및 셀 탐색은 기지국이 전송하는 동기 신호를 검출함으로써 이루어질 수 있다. 단계 340에서 단말은 미리 설정된 특정 시간 내에 동기화 및 셀 탐색이 완료되면(즉 동기 신호를 검출하였다면) 단말은 동기화 및 셀 탐색을 위해 가정했던 서브캐리어 간격을 기지국이 사용했다고 간주하고 서브캐리어 간격 검출이 완료되었다고 가정하고 동작을 완료한다 반면, 단계 340에서 단말이 미리 설정된 특정 시간 내에 동기화 및 셀 탐색이 완료되지 못한 경우, 단말은 단계 330로 이동하여 기지국이 지원할 수 있는 서브캐리어 간격 중 다음 크기의 서브캐리어 간격을 선택하고 단계 310로 이동하고 동일한 과정을 계속적으로 수행하게 된다.
도 3을 통해 설명한 실시예에 따르면 단말의 서브캐리어 간격 검출 방법은 초기 접속 과정에서 하드웨어의 설정 변경 등의 과정이 필요하다. 동시에 불필요하게 다양한 서브캐리어 간격에 대해서 동기 신호의 검출 과정이 필요하게 되므로 단말의 복잡도를 증가시키고 초기 접속 과정을 수행하는데 있어 많은 시간이 필요하다. 따라서 단말 구현 복잡도 및 초기 접속에 필요한 시간 측면을 고려해 효율적인 단말 동작을 야기할 수 있는 기지국의 신호 전송 방법 또는 장치가 필요하다.
도면 4는 본 발명에서 고려하는 5G 통신 시스템의 일례로, 하나의 시스템 내에서 복수의 서브캐리어 간격을 지원하는 경우를 도시하는 도면이다.
도 4에서 5G 통신 시스템의 기지국 또는 단말이 전송하는 신호는 복수개의 서브프레임(400, 410 및 420)으로 구성될 수 있다. 도 4에서 예시하는 시스템에서는 하나의 서브프레임 내에서 하나의 서브캐리어 간격만 사용될 수 있으나, 다른 서브프레임에서는 다른 서브캐리어 간격에 따른 신호가 전송될 수 있다. 즉 서브캐리어 간격이 다른 신호는 시간 영역에서 다중화되어 전송될 수 있다. 일례로 서브프레임 400는 15kHz 서브캐리어 간격을 사용하고, 서브프레임 410는 30kHz에 해당하는 서브캐리어 간격을 사용할 수 있다. 서브프레임 400과 서브프레임 410에서 동일한 개수의 OFDM 심볼 430 및 440이 사용된다고 가정할 때, 서브프레임 4001은 TTI#1(450)에 해당하는 전송 시간 구간을 가지며, 서브프레임 410는 TTI#2(460)에 해당하는 전송 시간 구간을 가질 수 있다. 여기서 서브프레임 400의 서브캐리어 간격이 서브프레임 410의 서브캐리어 간격의 1/2배이므로, 서브프레임 400의 TTI#1(450)은 서브프레임 410의 TTI#2(460)의 두 배 길이를 갖는다. 유사하게 서브프레임 420은 7.5KHz에 해당하는 서브캐리어 간격을 갖는 경우를 예시하고 있으며 따라서 상대적으로 긴 전송 시간 구간인 TTI#3(470)를 가질 수 있다.
도 4에 따른 5G 통신 시스템은 다양한 서비스를 효율적으로 운영하기 위한 방안으로 고려될 수 있다. 예를 들어 eMBB 서비스를 제공하기 위해서는 낮은 주파수 대역의 채널 상황을 고려하여 15kHz 서브캐리어 간격을 사용하여 신호를 전송할 수 있다. 반면에 URLLC와 같은 매우 낮은 전송 지연을 요구하는 서비스를 위해서는 30kHz와 같이 높은 서브캐리어 간격이 적합할 수 있다. 또한 고속으로 이동하는 단말의 경우 도플러 천이에 따라 성능 열화를 줄이기 위해 높은 서브캐리어 간격이 필요할 수 있으며 작은 서브캐리어 간격은 mMTC나 방송시스템에서 유효할 수 있다. mMTC에서 지원 가능한 단말의 수를 유지하면서 커버리지를 유지하기 위해 작은 서브캐리어 간격이 적합하다. 방송서비스(MBMS)에서는 단일 주파수 네트워크 다이버시티(Single Frequency Network Diversity)를 얻기 위해 상대적으로 긴 CP 길이를 요구하게 되는데, 증가된 CP 길이의 오버헤드를 줄이기 위해 작은 서브캐리어 간격이 적합할 수 있다.
이와 같이 다양한 서비스를 위해 다른 서브캐리어 간격을 지원하는 경우에도 상기의 도 2를 사용해서 기술한 예와 동일하게 단말은 초기 동기 과정에서 동기 신호에 사용된 서브캐리어 간격을 검출해야 하는 문제가 발생한다. 즉 단말은 기지국이 다양한 서비스를 전송하기 위해 사용된 서브캐리어 간격뿐만 아니라, 동기 신호에 사용된 서브캐리어 간격을 알 수 없기 때문에 초기 접속 과정에서 단말이 스스로 동기 신호에 사용된 서브캐리어 간격을 스스로 검출해야 하는 문제가 발생한다. 도 4에서 예시하는 5G 통신 시스템에서도 도 3과 같은 방법을 통해 서브캐리어 간격을 검출할 수 있으나 상기에서 기술하였듯이 단말의 복잡도 및 초기 접속에 필요한 시간을 고려할 때 비효율적이라는 문제가 있다.
또한 도 4에서는 서로 다른 서브프레임에서 다른 서브캐리어 간격을 갖는 경우에 대해서만 예시하였으나 다양한 요구사항을 갖는 서비스를 효율적으로 제공하기 위해 하나의 서브프레임 내에서 다른 서브캐리어 간격을 갖는 경우도 고려할 수 있으며 이 경우 역시 단말이 동기 신호의 서브캐리어 간격을 검출해야 하는 문제가 발생한다.
도면 5는 본 발명에서 고려하고 있는 5G 통신 시스템에서 동기 신호가 전송되는 일 례를 도시한 도면이다.
도면 5에서 동기 신호(500)는 시간축(510)에서 일정 주기(530) 간격으로 주기마다 전송될 수 있다. 또한 동기 신호(500)은 주파수축(520)에서 일정한 동기 신호 전송 대역폭(540) 내에서 전송될 수 있다. 동기 신호는 셀 식별자(Cell ID) 등을 포함한 단말의 초기 접속에 필요한 정보를 지시하기 위해 특별한 시퀀스를 전송 대역폭(540)내의 서브캐리어에 매핑시킬 수 있다. 동기 신호에서 하나 또는 복수개의 시퀀스의 조합은 셀 식별자 등을 포함한 정보와 매핑될 수 있으며, 단말은 동기 신호를 위해 사용된 시퀀스를 검출함으로써 단말이 접속하고자 하는 셀의 식별자를 검출할 수 있다. 동기 신호에 사용되는 시퀀스는 Zadoff-Chu 시퀀스나 Golay 시퀀스와 같이 CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto Correlation) 특성을 갖는 시퀀스나 M-시퀀스 또는 Gold 시퀀스와 같은 Pseudo Random Noise 시퀀스를 사용할 수도 있다. 본 발명에서는 동기 신호를 위해 앞에서 언급한 PSS 또는 SSS와 같은 동기 신호가 사용되는 것을 가정하나 특정 신호에 한정하여 본 발명을 기술하지는 않는다.
동기 신호(500)은 하나의 OFDM 심볼을 사용하여 구성될 수도 있고 복수개의 OFDM 심볼을 사용하여 구성될 수도 있다. 복수개의 OFDM 심볼을 사용하여 구성될 경우 복수개의 다른 동기 신호를 위한 시퀀스가 각 OFDM 심볼에 맵핑될 수 있다. 일례로 LTE에서와 유사하게 3개의 Zadoff-Chu 시퀀스를 사용하여 PSS를 생성하고, Gold 시퀀스를 사용하여 SSS를 생성할 수 있다.
동기신호(500)는 다른 서비스와 유사하게 시스템이 사용되는 주파수 대역에 따라 또는 환경에 따라 다른 서브캐리어 간격을 사용하여 전송될 수 있다. 예를 들어 2GHz 또는 4GHz 대역과 같이 낮은 주파수 대역에서는 15kHz 또는 30kHz의 서브캐리어 간격을, 높은 6GHz 대역과 같이 높은 주파수 대역에서는 60kHz 서브캐리어 간격을 동기 신호 생성 및 전송에 사용할 수 있다. 하지만 상기에서 설명한 바와 같이 특정 주파수 대역에서 특정 서브캐리어 간격을 사용하도록 제한하지는 않으며 기지국이 필요에 따라 동기 신호를 위해 다양한 서브캐리어 간격을 설정할 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이 단말은 특정 셀에 대해 초기 접속을 수행할 때 해당 셀을 관장하는 기지국이 동기 신호를 전송하기 위해 사용하는 서브캐리어 간격을 알지 못하므로 동기화 및 셀 탐색을 수행하는 데 어려움이 발생할 수 있다. 또한 단말은 초기 접속뿐만 아니라 핸드오버 및 인접 셀 측정을 위해 인접 셀 탐색을 수행하는 경우에도 인접 셀의 동기 신호가 사용하는 서브캐리어 간격을 알 수 없기 때문에 어려움이 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위해 상기에서 기술하였듯이 단말이 기지국이 지원할 수 있는 모든 서브캐리어 간격에 대해서 초기 접속을 수행하는 방법을 고려할 수 있으나 이는 초기 접속 과정에 요구되는 시간을 증가시켜 초기 접속뿐만 아니라 인접 셀 탐색을 고려했을 때 적합하지 않다는 문제가 있다.
따라서 본 발명에서는 이후에 설명하는 두 번째 실시예에 따라 단말이 초기 접속 과정에서 동기 신호의 서브캐리어 간격을 효율적으로 검출할 수 있는 동기 신호의 구조 및 전송 방법을 제안한다. 또한 본 발명에서는 단말이 초기 접속 과정에서 동기 신호의 서브캐리어 간격을 효율적으로 검출할 수 있는 단말의 동기 신호 수신 방법 및 장치에 대해 제안한다. 본 발명은 주로 5G 통신 시스템이 지원하는 서브캐리어 간격이 15kHz, 30KHz, 60KHz, 120kHz 등으로 기본 서브캐리어 간격이 15kHz 인 경우에 대해 설명하나 기본 서브캐리어 간격이 다른 주파수를 갖는 경우(예를 들어 17.5kHz)에도 본 발명에서 기술하는 실시예가 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 두 번째 실시예로 서로 다른 복수의 서브캐리어 간격을 지원할 수 있는 5G 통신 시스템에서 초기 접속 및 인접 셀 탐색을 위한 동기 신호의 전송 방법 및 구조를 제안한다.
복수의 서브캐리어 간격을 지원하는 시스템에서 복수의 서브캐리어 간격에 따라 서로 다른 동기 신호가 정의되어야 하며 기지국은 셀마다 셀이 지원하는 환경 및 서비스 요구사항 등에 따라 동기 신호의 서브캐리어 간격을 적절히 선택하여 동기 신호를 전송할 수 있다. 따라서 기지국마다 다른 서브캐리어 간격을 갖는 동기 신호가 전송될 수 있으며 단말은 초기 접속 및 인접 셀 탐색 과정에서 동기 신호에 해당하는 서브캐리어 간격을 검출할 수 있어야 한다.
본 발명에서는 복수의 서브캐리어 간격을 지원할 수 있는 5G 통신 시스템에서 초기 접속 및 인접 셀 탐색을 위해 동기 신호 전송을 위한 서브캐리어 간격에 관계없이 항상 동일한 위치에서 동기 신호의 시퀀스가 맵핑되도록 하는 방법을 제안한다. 상기 실시예에 따르면 동기 신호 전송을 위해 기지국이 사용하는 서브캐리어 간격에 관계 없이 실제 동기 신호의 시퀀스는 동일한 주파수 간격마다 매핑될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 동기 신호에 사용되는 서브캐리어 간격에 관계없이 동기 신호의 시퀀스를 동일한 주파수 간격마다 일정하게 맵핑하는 방법을 도시한 도면이다.
도 6에 따르면, 15kHz 서브캐리어 간격을 갖는 시스템(600), 30KHz 서브캐리어 간격을 갖는 시스템(610), 60KHz 서브캐리어 간격을 갖는 시스템(620)이 고려된다. 여기서는 복수의 서브캐리어 간격을 지원하는 5G 통신 시스템에서 최대로 지원 가능한 서브캐리어 간격을 60KHz라고 가정하였다. 이 경우 동기 신호에 사용되는 서브캐리어 간격에 관계없이 실제 동기 신호의 시퀀스가 동일한 주파수 간격마다 매핑되도록 하기 위해 사용하는 규칙은 아래와 같다.
- 15kHz 서브캐리어 간격을 갖는 동기 신호는 동기 신호에 사용되는 시퀀스를 동기 신호를 위해 할당한 서브캐리어 중 매 4번째 서브캐리어에 맵핑시키고, 나머지 서브캐리어에는 널(또는 "0")이 삽입될 수 있다. 즉 4 개의 서브캐리어마다 동기 신호에 사용되는 시퀀스를 매핑하는 comb-type 구조를 적용 가능하다.
- 30KHz 서브캐리어 간격을 갖는 동기 신호는 동기 신호에 사용되는 시퀀스를 동기 신호를 위해 할당한 서브캐리어 중 매 2번째 서브캐리어에 맵핑시키고, 나머지 서브캐리어에는 널(또는 "0")이 삽입될 수 있다. 즉, 2개의 서브캐리어마다 동기 신호에 사용되는 시퀀스를 매핑하는 comb-type 구조를 적용 가능하다.
- 60KHz 서브캐리어 간격을 갖는 동기 신호는 동기 신호에 사용되는 시퀀스를 동기 신호를 위해 할당한 모든 서브캐리어에 맵핑시킨다. 즉 comb-type을 고려하지 않고 모든 서브캐리어에 동기신호에 사용되는 시퀀스를 매핑하는 구조를 적용한다.
도 6에 따른 일 실시예에서 15kHz 서브캐리어 간격을 갖는 동기 신호(600)의 경우에는 동기 신호를 위해 사용되는 시퀀스 d(k)(630)를 매 4번째 서브캐리어에 삽입하고, 나머지 서브캐리어(640)에는 널을 삽입한다. 유사하게 30kHz 서브캐리어 간격을 갖는 동기 신호(610)의 경우에는 동기 신호를 위해 사용되는 시퀀스 d(k)(630)를 매 2번째 서브캐리어에 삽입하고 나머지 서브캐리어(640)에는 널을 삽입한다. 60KHz 서브캐리어 간격을 갖는 동기 신호(620)의 경우에는 동기 신호를 위해 사용되는 시퀀스 d(k)(630)를 널 삽입 없이 모든 서브캐리어에 맵핑한다.
즉 동기 신호를 위해 고려하는 최대 서브캐리어 간격과 현재 동기신호를 위해 사용되는 서브캐리어 간격의 비(Ratio)의 정수배에 해당하는 서브캐리어에는 동기신호를 위해 사용하는 시퀀스 d(k)(630)를 삽입하고, 나머지 서브캐리어(640)에는 널을 삽입한다. 상기와 같이 동기 신호에 사용되는 시퀀스를 동기 신호를 위해 사용되는 최대 서브캐리어 간격과 현재 전송하고자 하는 동기 신호의 서브캐리어 간격의 비를 사용하여 매핑하면 서브캐리어 간격에 관계없이 일정한 주파수 간격(650)으로 동기 시퀀스가 서브캐리어에 매핑될 수 있다. 즉 기지국이 동기 신호를 위해 사용하는 서브캐리어 간격에 관계없이 동기 신호를 위해 사용하는 시퀀스는 일정한 주파수 간격으로 매핑될 수 있다. 기지국은 동기 신호 전송에 사용하고자 하는 서브캐리어 간격을 선택하고 상기의 실시예에 따라 동기 신호를 전송할 수 있다.
상기 설명한 동기 신호를 주파수 영역의 서브캐리어에 매핑하는 방법은 시간 영역의 하나의 OFDM 심볼 내에서 반복 패턴을 갖는다는 장점이 있다. 즉 상기에서 설명한 바와 같이 동기 신호의 시퀀스를 맵핑하고 IFFT를 수행하면 시간 영역 신호는 하나의 OFDM 심볼 주기 안에서 최대 서브캐리어 간격과 현재 시스템이 사용하는 동기신호의 서브캐리어 간격의 비(Ratio)만큼 반복되는 패턴을 가지게 된다. 예를 들어 도 6에서 15kHz 서브캐리어 간격을 갖는 동기 신호는 4개의 서브캐리어마다 동기 신호 시퀀스를 매핑하므로 IFFT를 수행하여 생성된 시간 영역 신호는 하나의 OFDM 심볼 주기(660)해당하는 시간 내에서 4개의 동일한 신호 “A”(670)가 반복되는 패턴이 발생된다. 이 시간 영역 신호 “A”(670)는 동일한 동기 신호 시퀀스를 사용한 60KHz 서브캐리어 간격의 동기 신호와 시간 영역에서 동일한 신호이다. 또한 30KHz 서브 캐리어 간격을 갖는 동기 신호는 2개의 서브캐리어마다 동기 신호 시퀀스를 매핑하므로 IFFT를 수행한 시간 영역에서는 하나의 OFDM 심볼 주기(660)에 해당하는 시간 내에서 2개의 동일한 신호 “A”(670)가 반복되는 패턴이 발생된다. 이 시간 영역 신호 “A”(670)는 동일한 동기 신호 시퀀스를 사용한 60KHz 서브캐리어 간격의 동기 신호와 시간 영역에서 동일한 신호이다. 여기서 신호 “A”(670)는 60KHz 서브캐리어 간격을 갖는 동기 신호의 시간 영역 신호이다. 따라서 단말은 기지국이 전송하는 동기 신호를 사용하여 초기 동기를 수행하는데 있어 기지국이 어떤 서브캐리어 간격을 갖고 동기 신호를 전송하는지에 관계없이 60KHz 서브캐리어 간격의 동기 신호를 사용하여 상호 상관(cross-correlation)을 수행할 수 있다.
상기와 같은 동기 신호의 시간 영역에서의 반복 패턴은 단말의 수신기 구현 측면에서 많은 장점을 제공할 수 있다. 첫째로 동일한 동기 신호 시퀀스 d(k)를 사용하는 경우는 서브캐리어 간격에 관계없이 동일한 시간 영역 패턴 “A”(670)가 발생하므로 단말 입장에서 동기 신호에 사용되는 서브캐리어 간격에 관계없이 동일한 신호 검출기를 사용하여 신호를 검출할 수 있다는 장점이 있다. 또한 단말은 시간 영역에서의 반복 패턴을 사용하여 동기 신호에 사용된 서브캐리어 간격을 검출할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 실시예에 따라 동기 신호를 위한 시퀀스를 서브캐리어에 매핑하는 방법은 다양한 서브캐리어 간격 세트에 대한 다양한 조합이 가능할 수 있다. 만약 본 발명에서 고려하는 5G 통신 시스템이 동기 신호를 위한 서브캐리어 간격으로 17.5kHz, 35KHz 및 70kHz를 고려할 경우에는 다음과 같은 매핑 규칙을 사용할 수 있다.
- 17.5kHz 서브캐리어 간격을 갖는 동기 신호는 동기 신호에 사용되는 시퀀스를 동기 신호를 위해 할당한 서브캐리어 중 매 4번째 서브캐리어에 맵핑시키고, 나머지 서브캐리어에는 널(또는 "0")이 삽입된다. 즉 4 개의 서브캐리어마다 동기 신호에 사용되는 시퀀스를 매핑하는 comb-type 구조를 적용할 수 있다.
- 35KHz 서브캐리어 간격을 갖는 동기 신호는 동기 신호에 사용되는 시퀀스를 동기 신호를 위해 할당한 서브캐리어 중 매 2번째 서브캐리어에 맵핑시키고, 나머지 서브캐리어에는 널(또는 "0")이 삽입된다. 즉 2개의 서브캐리어마다 동기 신호에 사용되는 시퀀스를 매핑하는 comb-type 구조를 적용할 수 있다.
- 70KHz 서브캐리어 간격을 갖는 동기 신호는 동기 신호에 사용되는 시퀀스를 동기 신호를 위해 할당한 모든 서브캐리어에 맵핑시킨다. 즉 comb-type을 고려하지 않고 모든 서브캐리어에 동기신호에 사용되는 시퀀스를 매핑하는 구조를 적용한다.
또한 만약 본 발명에서 고려하는 5G 통신시스템이 동기 신호를 위한 서브캐리어 간격으로 15kHz, 30KHz, 60kHz 및 120KHz를 고려할 경우에는 다음과 같은 매핑 규칙을 사용할 수 있다.
- 15kHz 서브캐리어 간격을 갖는 동기 신호는 동기 신호에 사용되는 시퀀스를 동기 신호를 위해 할당한 서브캐리어 중 매 8번째 서브캐리어에 맵핑시키고, 나머지 서브캐리어에는 널(또는 "0")이 삽입된다. 즉 8 개의 서브캐리어마다 동기 신호에 사용되는 시퀀스를 매핑하는 comb-type 구조를 적용 가능하다.
- 30KHz 서브캐리어 간격을 갖는 동기 신호는 동기 신호에 사용되는 시퀀스를 동기 신호를 위해 할당한 서브캐리어 중 매 4번째 서브캐리어에 맵핑시키고, 나머지 서브캐리어에는 널(또는 "0")이 삽입된다. 즉 4 개의 서브캐리어마다 동기 신호에 사용되는 시퀀스를 매핑하는 comb-type 구조를 적용 가능하다.
- 60KHz 서브캐리어 간격을 갖는 동기 신호는 동기 신호에 사용되는 시퀀스를 동기 신호를 위해 할당한 서브캐리어 중 매 2번째 서브캐리어에 맵핑시키고, 나머지 서브캐리어에는 널(또는 "0")이 삽입된다. 즉, 2 개의 서브캐리어마다 동기 신호에 사용되는 시퀀스를 매핑하는 comb-type 구조를 적용 가능하다.
- 120KHz 서브캐리어 간격을 갖는 동기 신호는 동기 신호에 사용되는 시퀀스를 동기 신호를 위해 할당한 모든 서브캐리어에 맵핑시킨다. 즉 comb-type을 고려하지 않고 모든 서브캐리어에 동기신호에 사용되는 시퀀스를 매핑하는 구조를 적용한다.
또한 만약 본 발명에서 고려하는 5G 통신시스템이 동기 신호를 위한 서브캐리어 간격으로 15kHz 및 30KHz, 60kHz 및 120KHz를 고려할 경우에는 다음과 같은 매핑 규칙을 사용할 수 있다.
- 15kHz 서브캐리어 간격을 갖는 동기 신호는 동기 신호에 사용되는 시퀀스를 동기 신호를 위해 할당한 서브캐리어 중 매 2번째 서브캐리어에 맵핑시키고, 나머지 서브캐리어에는 널(또는 "0")이 삽입된다. 즉 2 개의 서브캐리어마다 동기 신호에 사용되는 시퀀스를 매핑하는 comb-type 구조를 적용 가능하다.
- 30KHz 서브캐리어 간격을 갖는 동기 신호는 동기 신호에 사용되는 시퀀스를 동기 신호를 위해 할당한 모든 서브캐리어에 맵핑시킨다. 즉 comb-type을 고려하지 않고 모든 서브캐리어에 동기신호에 사용되는 시퀀스를 매핑하는 구조를 적용 가능하다.
- 60KHz 서브캐리어 간격을 갖는 동기 신호는 동기 신호에 사용되는 시퀀스를 동기 신호를 위해 할당한 서브캐리어 중 매 2번째 서브캐리어에 맵핑시키고, 나머지 서브캐리어에는 널(또는 "0")이 삽입된다. 즉, 2 개의 서브캐리어마다 동기 신호에 사용되는 시퀀스를 매핑하는 comb-type 구조를 적용할 수 있다.
- 120KHz 서브캐리어 간격을 갖는 동기 신호는 동기 신호에 사용되는 시퀀스를 동기 신호를 위해 할당한 모든 서브캐리어에 맵핑시킨다. 즉 comb-type을 고려하지 않고 모든 서브캐리어에 동기신호에 사용되는 시퀀스를 매핑하는 구조를 적용한다.
상기의 경우 단말은 15kHz 서브캐리어 간격과 30kHz 서브캐리어 간격을 갖는 동기 신호를 동일한 하나의 검출기를 통해 검출할 수 있으며, 60kHz 서브캐리어 간격과 120kHz 서브캐리어 간격을 갖는 동기 신호를 또다른 하나의 검출기를 통해 검출할 수 있다. 따라서 단말은 15kHz 또는 30kHz 서브캐리어 간격을 갖는 동기 신호에 대해 초기 접속을 수행하고 만약 초기 접속에 성공하지 못한 경우에는 추가적으로 60kHz 및 120kHz의 서브캐리어 간격을 갖는 동기 신호에 대해 초기 접속을 수행하여 기지국이 동기 신호를 위해 지원하는 서브캐리어 간격을 검출할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 동기 신호에 사용되는 서브캐리어 간격에 따라 동기 시퀀스를 다르게 매핑하는 경우 단말 수신기가 동기 신호의 서브캐리어 간격을 검출하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 7에 따르면, 15kHz 서브캐리어 간격을 갖는 동기 신호의 검출 방법의 예(700)와 60KHz 서브캐리어 간격을 갖는 동기 신호의 검출 방법의 예(710)에 대한 단말의 동작을 도시하였으나 30kHz에 대해서도 동일한 구조로 동작할 수 있다. 또한 다른 서브캐리어 간격 세트를 사용하는 경우에도 유사하게 단말의 검출 동작을 설명할 수 있다.
동기 신호를 위해 고려하는 최대 서브캐리어 간격이 60KHz인 경우 15kHz 서브캐리어 간격을 갖는 동기 신호(720)는 시간 영역에서는 “A”(730)라는 신호 패턴이 하나의 OFDM 심볼 주기 내에서 4 번 반복되는 구조를 갖는다. 반면 60KHz 서브캐리어 간격을 갖는 동기신호(740)는 하나의 OFDM 심볼 주기 내에서 “A”(730)라는 신호 패턴이 1번 반복되는 구조를 갖는다. 따라서 단말이 “A” (730)신호를 검출할 수 있는 검출기(750)를 사용하여 수신 신호를 검출할 경우, 15KHz 서브캐리어 간격을 갖는 동기 신호는 4개의 최대값을 갖는 피크(peak)(760)가 검출되며, 60kHz 서브캐리어 간격을 갖는 시스템의 경우에는 1개의 최대값을 갖는 피크(760)가 검출될 수 있다. 따라서 단말은 “A” (730)신호를 사용하여 일정 주기로 발생되는 피크(760)를 검출하고, 피크(760)의 수를 통해 동기 신호 전송에 사용하는 서브캐리어 간격을 판단할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 본 발명에서 제안하는 동기 구조를 사용하여 단말이 초기접속을 수행하여 서브캐리어 간격을 검출하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 8에 따르면, 단말은 처음 전원을 켜고 단말의 동작을 시작하면 단계 800의 초기 접속 과정에서 동기 신호의 “A” 신호를 검출할 수 있다. 여기서 “A”신호는 시스템이 고려하는 가장 높은 서브캐리어 간격으로 생성된 시간 영역의 동기 신호를 의미한다. 만약 다른 셀 식별자를 나타내기 위해 동기 신호의 시퀀스가 셀마다 다르다고 가정하면 단말은 복수개의 “A” 시퀀스를 가정하고 검출을 수행해야 한다. 단말은 단계 810로 이동하여 “A” 신호에 대한 검출기에서 피크가 검출되면 단말은 단계 820으로 이동하여 “A” 신호에 대한 피크의 수를 검출한다. 이후 단말은 830 단계로 이동하여 검출된 피크의 수에 따라 동기 신호에 사용된 서브캐리어 간격을 알아낼 수 있다. 예를 들어 동기 신호를 위해 사용하는 서브캐리어 간격이 15kHz, 30KHz 및 60KHz일 경우 단말이 “A” 신호를 검출하는 검출기로 피크를 4번 검출하였다면 단말은 현재 수신하고 있는 동기 신호가 15kHz 서브캐리어 간격을 사용하여 전송되었다고 가정할 수 있다. 만약 단계 810에서 “A” 신호를 검출하지 못했다면 다시 단계 800으로 이동하여 동기 신호의 “A” 신호를 검출할 수 있도록 한다.
단말은 초기 접속 과정에서 동기 신호를 통해 시간 및 주파수 동기화 및 셀 탐색을 수행하고 시스템 설정과 관련된 중요한 정보를 습득해야 한다. 예를 들어 LTE에서는 PSS 및 SSS를 통해 시간 및 주파수 동기화와 셀 탐색을 수행하고, 이후 수신되는 물리 방송 채널(Physical Broadcast Channel, PBCH)를 통해 시스템의 중요한 정보인 주 정보 블록(Master Information Block, MIB)를 수신할 수 있다. 또한 이후에 시스템 설정과 관련된 전반적인 시스템 정보인 시스템 정보 블록(System Information Block, SIB)을 수신할 수 있다.
5G 통신 시스템에서도 LTE와 유사하게 초기 접속을 수행하는 단말은 동기 신호를 통해 동기화를 완료하고 MIB 및 SIB를 수신할 수 있어야 한다. 이 때 동기 신호에 사용된 서브캐리어 간격이 MIB와 SIB를 전송하는 물리 채널에 동일하게 사용되는 방법을 제안한다. 또한 단말은 MIB와 SIB를 전송하는 물리 채널의 채널 추정의 목적으로 같이 전송되는 기준 신호(Reference signal)의 시간 및 주파수 간격 역시 동기 신호의 서브캐리어 간격을 통해 알아낼 수 있다. 따라서 단말이 동기 신호를 통해 서브캐리어 간격을 검출하면, 단말은 동일한 서브캐리어 간격이 MIB 및 SIB를 수신하기 위해 동일하게 사용할 수 있다고 가정하고 수신 동작을 수행할 수 있다.
또한 본 발명에서는 기지국이 동기 신호 전송에 사용된 서브캐리어 간격과 다른 서브캐리어 간격이 MIB 및 SIB를 전송하는 물리 채널에 사용되는 경우를 고려할 수 있다. 이 경우 동기 신호를 검출한 단말이 MIB를 전송하는 물리 채널과 SIB를 전송하는 물리채널을 적절히 수신하기 위해 기지국이 단말에게 MIB를 전송하는 물리채널의 서브캐리어 간격과 SIB를 전송하는 물리 채널의 서브캐리어 간격을 알려주는 방법이 필요하다.
동기 신호를 검출한 단말이 MIB를 전송하는 물리 채널의 서브캐리어 간격을 알아내기 위해 기지국은 특정 동기 신호의 시퀀스를 MIB의 물리 채널의 서브캐리어 간격과 매핑시킬 수 있다. MIB를 전송하기 위한 서브캐리어 간격 정보를 동기 신호의 특정 시퀀스와 매핑한 경우 단말은 해당 시퀀스를 검출 후 해당 시퀀스와 맵핑된 서브캐리어 간격을 이용하여 MIB를 수신할 수 있다. 예를 들어 동기 신호에서 사용되는 시퀀스 1번이 MIB 전송을 위한 15kHz 서브캐리어 간격을 의미하고 시퀀스 2번이 MIB 전송을 위한 30kHz 서브캐리어 간격을 의미하도록 지정한 경우, 단말이 동기 신호에서 시퀀스 2번을 검출한 경우 단말은 MIB를 포함하는 물리 채널을 수신하는데 있어 서브캐리어 간격으로 30kHz를 가정할 수 있다. 따라서 단말은 동기 신호를 검출한 이후 동기 신호 시퀀스를 기반으로 검출한 서브캐리어 간격을 이용해 MIB가 전송된다고 가정하고 MIB를 수신하도록 시도한다.
또한 동기 신호 및 MIB를 수신한 단말이 SIB를 전송하는 물리 채널의 서브캐리어 간격을 알아내기 위해서 SIB를 전송하는 물리 채널의 서브캐리어 간격 정보를 기지국이 단말에게 설정하는 방법을 고려할 수 있다. SIB는 전송하고자 하는 정보를 포함하는 여러 개의 SIB로 나뉘어져 전송될 수 있다. 예를 들어 기지국은 단말들에게 전송해야 하는 시스템 정보를 SIB1부터 SIBx(여기서, x는 임의의 숫자를 의미)로 나누어 전송할 수 있다. 예를 들어 기지국은 단말이 MIB를 수신한 후 제일 먼저 습득해야 하는 시스템 접속과 관련된 중요한 정보를 SIB1을 통해 전송하고 단말의 랜덤 액세스와 관련된 정보를 SIB2를 통해 전송할 수 있다.
이와 같은 경우를 가정할 때 단말이 MIB를 습득한 이후에 처음으로 수신해야 하는 SIB1의 서브캐리어 간격을 MIB를 통해 설정하는 방법을 제안할 수 있다. 이 경우 일정 개수의 비트(bit)를 포함하는 하나의 필드가 SIB1의 서브캐리어 간격의 설정을 위해 MIB에 포함될 수 있다. 단말은 MIB를 수신한 후 해당 MIB 내에 SIB1를 전송하는 물리 채널의 서브캐리어 간격을 설정하는 필드를 획득하고 해당되는 서브캐리어 간격을 사용하여 SIB1을 수신할 수 있다. 단말이 SIB1 이후에 수신해야 하는 SIBx를 전송하는 물리 채널의 서브캐리어 간격은 SIB1에서 설정하길 제안한다. 이를 위해 일정 개수의 비트를 포함하는 복수개의 필드가 SIB1에 포함되며 단말은 SIB1를 수신하고 해당되는 SIBx의 서브캐리어 간격의 정보를 전달하는 필드를 획득할 수 있다. 이후 단말은 해당 SIBx의 물리채널을 수신하는데 있어 SIB1에서 설정된 SIBx의 서브캐리어 간격 정보를 사용하여 SIBx를 수신할 수 있다.
또한 본 발명에서는 단말이 하향링크 동기 신호 및 MIB, SIB를 전송하는 물리채널에 사용되는 서브캐리어 간격과 다른 서브캐리어 간격을 사용하여 하향링크 신호를 수신하거나, 상향링크 신호를 전송하는 경우를 고려할 수 있다. 기지국은 셀 안에 존재하는 단말의 상황을 알 수 없기 때문에 단말마다 최적이라고 여겨지는 서브캐리어 간격을 사용하여 신호를 전송할 수 없으며 또한 다른 서브캐리어 간격을 이용해 단말이 전송하는 신호를 수신할 수 없다. 반면에 단말은 단말의 채널 상황 및 이동 속도 등을 고려하여 다중 경로 지연 분포(Multi-path delay spread) 및 도플러 분포(Doppler spread)등을 측정하고 단말이 하향링크 신호를 수신하는데 적합한 서브캐리어 간격 및 상향링크 신호를 전송하기에 적합한 서브캐리어 간격을 이용하길 기지국에 요청할 수 있다.
따라서 본 발명에서는 단말이 랜덤 액세스 프리앰블(randon access preamble)을 사용하여 하향링크 신호 수신 및 상향링크 신호 전송을 위한 서브캐리어 간격을 요청하기 위한 방법을 제안한다. 자신이 원하는 하향링크 및 상향링크 서브캐리어 간격을 요청하기 위해 단말은 초기 접속(initial access) 상태에서 랜덤 액세스 프리앰블을 사용할 수 있다. 단말이 전체 랜덤 액세스 프리앰블 중에서 서브캐리어 간격과 1:1로 맵핑된 랜덤 액세스 프리앰블 집합에서 랜덤액세스 프리앰블을 랜덤하게 선택하여 전송함으로써 단말은 기지국에 서브캐리어 간격을 요청할 수 있다. 즉 기지국은 복수개의 프리앰블을 묶어 하나의 집합을 구성하고 전체 랜덤 액세스 프리앰블은 복수개의 프리앰블 집합으로 구성될 수 있다. 이 때 각각의 프리앰블 집합은 각각 하나의 서브캐리어 간격을 나타내는데 사용할 수 있다.
기지국은 랜덤 액세스 프리앰블 집합 정보와 이와 관련된 서브캐리어 간격 정보 등을 셀 내의 단말들에게 셀 공통으로 설정할 수 있다. 예를 들어 총 64개의 랜덤 액세스 프리앰블이 있다고 가정할 때 0 내지 31의 인덱스를 갖는 프리앰블이 하나의 프리앰블 집합을 구성하고 나머지 인덱스를 갖는 프리앰블이 두 번째 집합을 구성할 수 있다. 첫 번째 집합은 15kHz 서브캐리어 간격을 요청하는데 사용할 수 있으며 두 번째 집합은 30kHz 서브캐리어 간격을 요청하는데 사용할 수 있다. 이 경우 단말이 0번 인덱스를 갖는 프리앰블을 사용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하고 기지국이 해당 시퀀스를 검출하였을 경우 기지국은 해당 단말이 서브캐리어 스페이싱으로 15kHz를 요청하였음을 유추할 수 있다.
또한 랜덤 액세스 과정에서 단말이 특정 서브캐리어 간격을 요청하는 프리앰블을 전송한 경우 단말은 이후 랜덤 액세스 응답(Random Access Response)을 수신하는데 있어 요청한 서브캐리어 간격이 사용되어 랜덤 액세스 응답이 수신된다고 가정하고 하향링크 신호 수신을 시도한다. 또한 랜덤 액세스 응답 수신에 성공한 단말은 이후 서브캐리어 간격에 관련하여 특별한 설정이 없더라도 랜덤 액세스 프리앰블로 요청한 서브캐리어 간격을 통해 상향링크 신호를 전송할 수 있다고 가정하고 신호를 전송한다.
도 9와 10은 본 발명의 실시예들을 수행하기 위한 기지국의 송신부 및 단말의 수신부를 도시하는 블록도이다. 상기 실시예에서 제안한 5G 통신시스템의 초기 접속 방법 및 장치에 따라 해당 기지국의 송신기와 단말의 수신부가 동작해야 한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 기지국 송신부의 내부 구조를 도시하는 블록도이다. 도 9에 따르면, 본 발명의 기지국의 송신부는 동기 신호 시퀀스 발생기(900), 서브캐리어 맵핑기(910), 널 삽입기(920), OFDM 신호 발생기(930), RF부(940) 및 안테나로 구성된다. 또한 본 발명의 기지국은 제어부 및 상기 송신부를 포함하는 송수신부로 구성될 수 있으며, 상기 제어부는 본 발명의 실시예를 수행하도록 상기 송수신부를 제어할 수 있다. 동기 신호 시퀀스 발생기(900)은 해당 기지국이 관장하는 셀의 식별자에 따라 단말이 해당 셀 번호를 찾을 수 있도록 하는 동기 신호의 시퀀스를 발생시킨다. 시퀀스 발생기(900)에서 생성된 동기 신호 시퀀스는 서브캐리어 맵핑기(910)로 입력된다. 또한 널 삽입기(920)에서는 0의 값을 갖는 심볼을 생성하여 서브캐리어 맵핑기(910)로 입력한다. 서브캐리어 맵핑기(910)는 기지국이 고려하는 서브캐리어 간격 세트 중에서 동기 신호를 위해 사용하는 서브캐리어에 따라 동기 신호 시퀀스와 널을 적절히 서브캐리어에 맵핑한다. OFDM 신호 발생기(930)는 서브캐리어 맵핑기(910)에서 맵핑된 서브캐리어를 사용하여 시간 영역 OFDM 신호를 생성하고 RF부(940)로 전달한다. RF부(940)는 해당 신호를 안테나를 통해 전송할 수 있도록 기저대역 신호를 천이대역 신호로 변환하고 안테나로 전달한다
도 10a는 본 발명의 실시예에 따른 단말 수신부 내부 구조를 도시하는 블록도이다. 도 10a에 따르면, 본 발명의 단말 송신부는 RF부(1000), "A" 신호 검출기(1010), 피크 검출기(1020), 서브캐리어 간격 검출기(1030), 제어부(1040)로 구성된다. 또는 본 발명의 단말은 상기 단말 송신부를 포함하는 송수신부와 제어부(1040) 로 구성될 수 있으며 제어부는 본 발명의 실시예를 수행하도록 상기 송수신부를 제어할 수 있다. RF부(1000)은 천이대역으로 수신되는 신호를 기저대역으로 변환하는 역할을 수행한다. 기저대역으로 변환된 신호는 "A" 신호 검출기(1010)는 수신되는 신호에 대해 동기 신호를 검출하는 검출기이다 "A" 신호는 도 7에서 예시하였듯이 기지국이 지원하는 가장 큰 서브캐리어 간격으로 생성된 동기 신호의 시간 영역 신호로 해당 신호로 수신 신호와 정합 필터링(matched filtering)을 수행한다. “A” 신호 검출기(1010)에서 정합 필터의 출력은 피크 검출기(1020)으로 전달되어 피크를 검출하고 검출된 피크의 수가 서브캐리어 간격 검출기(1030)로 전달된다. 서브캐리어 간격 검출기에서는 검출된 피크의 수에 따라 서브캐리어의 간격을 추정할 수 있다. 제어부(1040)는 본 발명의 실시예에 따라 단말을 구성하는 RF부(1000), "A" 신호 검출기(1010), 피크 검출기(1020), 서브캐리어 간격 검출기(1030)를 제어할 수 있다.
도 10b는 본 발명의 실시예에 따른 기지국을 도시한 블록도이다. 도 10b에 따르면, 본 발명의 기지국은 송수신부(1050)와 제어부(1060)으로 구성될 수 있으며, 제어부(1060)은 본 발명의 실시예에 따라 송수신부(1050)을 제어하여 신호를 송수신할 수 있다. 구체적으로 제어부는 본 발명의 실시예에 따라 동기 신호, MIB 및 SIB 중 적어도 하나를 생성하고 상기 송수신부를 이용해 상기 동기 신호, MIB 및 SIB 중 적어도 하나를 전송할 수 있다.
<제2실시예>
일반적으로 이동 통신 시스템은 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스를 제공하기 위해 개발되었다. 그러나 이동 통신 시스템은 점차로 음성뿐 아니라 데이터 서비스 제공까지 그 영역을 확장하고 있으며, 현재에는 고속의 데이터 서비스를 제공할 수 있는 정도까지 발전하였다. 그러나 현재 이동 통신 시스템 하에서는 자원의 부족 현상이 나타나고 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(Negative Acknowledgement, NACK)를 전송하여 송신기가 물리 계층에서 해당 데이터를 재전송할 수 있게 하는 것이다. 수신기는 송신기가 재전송한 데이터를 기존에 디코딩 실패한 데이터와 결합하여 디코딩을 수행함으로써 데이터 수신 성능을 높이게 된다. 또한 수신기가 데이터를 정확하게 복호한 경우 수신기는 송신기에게 디코딩 성공을 알리는 정보(Acknowledgement, ACK)를 전송하여 송신기가 새로운 데이터를 전송할 수 있도록 할 수 있다.
도 11은 LTE 시스템에서 하향링크에서 데이터 혹은 제어 채널이 전송되는 무선 자원 영역인 시간-주파수 영역의 기본 구조를 도시한 도면이다.
도 11을 참고하면, 가로축은 시간 영역을, 세로축은 주파수 영역을 나타낸다. 시간 영역에서의 최소 전송단위는 OFDM 심볼로서, Nsymb(1150)개의 OFDM 심볼이 모여 하나의 슬롯(1120)을 구성하고, 2개의 슬롯이 모여 하나의 서브프레임(1110)을 구성한다. 상기 슬롯의 길이는 0.5ms 이고, 서브프레임의 길이는 1.0ms 이다. 그리고 라디오 프레임(1100)은 10개의 서브프레임으로 구성되는 시간 영역 단위이다. 주파수 영역에서의 최소 전송 단위는 서브캐리어로 전체 시스템 전송 대역(Transmission bandwidth)의 대역폭은 총 NBW(1170)개의 서브캐리어로 구성된다.
시간-주파수 영역에서 자원의 기본 단위는 자원 요소(Resource Element, RE, 1140)로서 OFDM 심볼 인덱스 및 서브캐리어 인덱스로 이를 나타낼 수 있다. 자원 블록(Resource Block, RB 또는 Physical Resource Block, PRB, 1130)은 시간 영역에서 Nsymb(1150)개의 연속된 OFDM 심볼과 주파수 영역에서 NRB(1160)개의 연속된 서브캐리어로 정의된다. 따라서 하나의 RB(1130)는 Nsymb × NRB 개의 RE(1140)로 구성된다. 일반적으로 데이터의 최소 전송단위는 상기 RB 단위로, LTE 시스템에서는 일반적으로 상기 Nsymb = 7, NRB=12 이고 NBW 및 NRB 는 시스템 전송 대역의 대역폭에 비례한다.
단말에게 스케줄링되는 RB 개수에 비례하여 데이터 레이트가 증가한다. LTE 시스템은 6개의 전송 대역폭을 정의하여 운영한다. 하향링크와 상향링크를 주파수로 구분하여 운영하는 FDD(frequency division duplex) 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 대응 관계를 나타낸다. 예를 들어, 10MHz 채널 대역폭을 갖는 LTE 시스템은 전송 대역폭이 50개의 RB로 구성된다.
[표 1]
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하향링크 제어 정보의 경우 상기 서브프레임 내의 최초 N개의 OFDM 심볼 이내에서 전송된다. 일반적으로 N = {1, 2, 3} 이다. 따라서 현재 서브프레임에 전송해야 할 제어 정보의 양에 따라 상기 N 값이 서브프레임마다 가변한다. 상기 제어 정보로 제어 정보가 OFDM 심볼 몇 개에 걸쳐 전송되는지를 나타내는 제어 채널 전송 구간 지시자, 하향링크 데이터 또는 상향링크 데이터에 대한 스케줄링 정보, HARQ ACK/NACK 신호 등을 포함된다.
LTE 시스템에서 하향링크 데이터 혹은 상향링크 데이터에 대한 스케줄링 정보는 하향링크 제어 정보(Downlink Control Information, DCI)를 통해 기지국으로부터 단말로 전달된다. 상향링크(uplink, UL) 는 단말이 기지국으로 데이터 혹은 제어 신호를 전송하는 무선 링크를 뜻하고, 하향링크(downlink, DL)는 기지국이 단말로 데이터 혹은 제어 신호를 전송하는 무선 링크를 뜻한다. DCI는 여러 가지 포맷으로 정의되며, 상향링크 데이터에 대한 스케줄링 정보(UL grant)인지 하향링크 데이터에 대한 스케줄링 정보(DL grant)인지 여부, 제어 정보의 크기가 작은 컴팩트(compact) DCI 인지 여부, 다중 안테나를 사용한 공간 다중화(spatial multiplexing)을 적용하는지 여부, 전력제어용 DCI인지 여부 등에 따라 정해진 DCI 포맷이 적용된다. 예컨대 하향링크 데이터에 대한 스케줄링 제어정보(DL grant)인 DCI 포맷(format) 1 은 적어도 다음과 같은 제어 정보들을 포함하도록 구성된다.
- 자원 할당 유형 0/1 플래그(Resource allocation type 0/1 flag): 자원 할당 방식이 유형 0 인지 유형 1 인지 통지한다. 유형 0 은 비트맵 방식을 적용하여 자원 블록 그룹(resource block group, RBG) 단위로 자원을 할당한다. LTE 시스템에서 스케줄링의 기본 단위는 시간 및 주파수 영역 자원으로 표현되는 RB이고, RBG는 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 자원 할당 방식에 따라 표현하는 자원이 결정된다.
- 변조 및 코딩 방식(Modulation and coding scheme, MCS): 데이터 전송에 사용된 변조 방식과 전송하고자 하는 데이터인 전송 블록(transport block)의 크기를 통지한다.
- HARQ 프로세스 번호(HARQ process number): HARQ의 프로세스 번호를 통지한다.
- 새로운 데이터 지시자(New data indicator): 전송이 HARQ 초기 전송인지 재전송인지를 통지한다.
- 중복 버전(Redundancy version): HARQ 의 중복 버전(redundancy version)을 통지한다.
- PUCCH를 위한 전송 전력 제어 명령(Transmit Power Control(TPC) command for Physical Uplink Control Channel(PUCCH)): 물리 상향링크 제어 채널인 PUCCH에 대한 전송 전력 제어 명령을 통지한다.
상기 DCI는 채널코딩 및 변조 과정을 거쳐 하향링크 물리 제어 채널인 PDCCH(Physical downlink control channel) 혹은 EPDCCH(Enhanced PDCCH) 상에서 전송된다. 이하 PDCCH 상의 DCI 전송을 PDCCH 전송과 혼용할 수 있다. 유사한 타 채널의 경우 역시 적용될 수 있다.
일반적으로 상기 DCI는 각 단말에 대해 독립적으로 채널코딩된 후 각각 독립적인 PDCCH로 구성되어 전송된다. 시간 영역에서 PDCCH는 상기 제어채널 전송 구간 동안 매핑되어 전송된다. PDCCH 의 주파수 영역 매핑 위치는 각 단말의 식별자(ID)에 의해 결정되고, 전체 시스템 전송 대역에 퍼트려진다.
하향링크 데이터는 물리 하향링크 데이터 채널인 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)를 통해 전송된다. PDSCH는 상기 제어 채널 전송 구간 이후부터 전송되는데, 주파수 영역에서의 구체적인 매핑 위치, 변조 방식 등의 스케줄링 정보는 상기 PDCCH를 통해 전송되는 DCI가 알려준다. 이하 PDSCH 상의 하향링크 데이터 전송을 PDSCH 전송과 혼용할 수 있다. 유사한 타 채널의 경우 역시 적용될 수 있다.
상기 DCI를 구성하는 제어 정보 중에서 5비트로 구성되는 MCS를 통해서 기지국은 단말에게 전송하고자 하는 PDSCH에 적용된 변조 방식과 전송하고자 하는 데이터의 크기(transport block size, TBS)를 통지한다. 상기 TBS는 기지국이 전송하고자 하는 데이터(TB)에 오류 정정을 위한 채널코딩이 적용되기 이전의 크기에 해당한다.
LTE 시스템에서 지원하는 변조 방식은 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 16QAM(Quadrature Amplitude Modulation), 64QAM 으로서 각각의 변조 차수(Modulation order) (Qm)는 2, 4, 6 에 해당한다. 즉 QPSK 변조의 경우 심볼당 2 비트, 16QAM 변조의 경우 심볼당 4 비트, 64QAM 변조의 경우 심볼당 6 비트를 전송할 수 있다.
3GPP LTE 릴리즈 10(Rel-10)에서는 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 한 대역에서 데이터를 송신하는 LTE Rel-8 단말에 비하여 확장된 대역만큼 데이터 송신량을 증가시킬 수 있다. 상기의 대역들 각각을 구성 반송파(Component Carrier, CC)라고 부르며, LTE Rel-8 단말은 하향링크와 상향링크에 대해서 각각 한 개의 구성 반송파를 가지도록 규정되어 있다. 또한 하향링크 구성 반송파와 SIB(system information block)-2 연결되어 있는 상향링크 구성 반송파를 묶어서 셀(cell)이라고 부른다. 하향링크 구성 반송파와 상향링크 구성 반송파의 SIB-2 연결 관계는 시스템 신호 혹은 상위 신호로 송신된다. CA를 지원하는 단말은 다수의 서빙 셀(serving cell)을 통하여 하향링크 데이터를 수신할 수 있고, 상향링크 데이터를 송신할 수 있다.
Rel-10에서 기지국이 특정 단말에게 특정 서빙 셀에서 PDCCH를 전송하기 어려운 상황일 때, 다른 서빙 셀에서 PDCCH를 전송하고 해당 PDCCH가 다른 서빙 셀의 PDSCH나 물리 상향링크 데이터 채널(Physical Uplink Shared Channel, PUSCH) 상의 데이터 전송을 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 전송되는 DCI에 3비트를 추가하여 다른 서빙 셀을 지시할 수 있도록 결정되었으며, 교차 반송파 스케줄링(cross carrier scheduling)이 수행될 때만 CIF가 포함되며, CIF가 포함되지 않는 경우 교차 반송파 스케줄링이 수행되지 않는다. 상기 CIF가 하향링크 할당 정보(DL assignment, 또는 DL grant로 이해할 수 있다)에 포함되어 있을 때, 상기 CIF는 하향링크 할당 정보에 의해 스케줄링 되는 PDSCH가 전송될 서빙 셀을 가리키며, 상기 CIF가 상향링크 자원 할 정보(UL grant)에 포함되어 있을 때, 상기 CIF는 상향링크 할당 정보에 의해 스케줄링 되는 PUSCH가 전송될 서빙 셀을 가리키도록 정의된다.
상기한 바와 같이 LTE-10에서는 대역폭 확장 기술인 반송파 결합이 정의되어 다수의 서빙 셀들이 단말에게 설정될 수 있다. 그리고 단말은 기지국의 데이터 스케줄링을 위하여 상기 다수의 서빙 셀들에 대한 채널 정보를 주기적 또는 비주기적으로 기지국으로 송신한다. 또한 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 피드백이 전송되도록 설계되었으며, A/N 피드백과 채널 정보의 전송이 한 서브프레임에서 겹치는 경우, A/N 피드백을 전송하고 채널 정보는 버리도록 설계되었다. LTE Rel-11에서는 A/N 피드백과 함께 한 개 셀의 채널 정보를 다중화하여 최대 22비트의 A/N 피드백과 한 개 셀의 채널 정보가 PUCCH 포맷 3의 전송 자원 상에서 PUCCH 포맷 3을 이용해 전송되도록 설계되었다.
LTE-13에서는 최대 32개의 서빙 셀 설정 시나리오를 가정하게 되는데, 면허 대역뿐만 아니라 비면허 대역(unlicensed band)에서의 대역을 이용하여 서빙 셀의 수를 최대 32개까지 확장하는 개념이 도입되었다. 또한 LTE 주파수와 같은 면허 대역의 수가 제한되어 있는 상황을 고려하여, 5GHz 대역과 같은 비면허 대역에서 LTE 서비스를 제공하는 기술에 대한 표준화를 완료하였으며, 이것을 LAA(Licensed Assisted Access)라고 부른다. LAA에서는 LTE에서의 반송파 결합 기술을 적용하여, 면허 대역인 LTE 셀은 프라이머리 셀(primary cell, P셀), 비면허 대역인 LAA셀은 세컨더리 셀(secondary cell, S셀)로 운영하는 것을 지원하였다. 따라서 LTE에서와 같이 S셀인 LAA 셀에서 발생하는 피드백은 P셀에서만 전송되어야 하며, LAA셀은 하향링크 서브프레임과 상향링크 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 5G)은 사용자 및 서비스 제공자 등의 다양한 요구 사항을 자유롭게 반영할 수 있어야 하기 때문에 다양한 요구사항을 만족하는 서비스를 지원하여야 한다.
따라서 5G에서는 증가된 모바일 광대역 통신(Enhanced Mobile BroadBand, 이하 eMBB), 대규모 기계형 통신(Massive Machine Type Communication, 이하 mMTC), 초신뢰저지연 통신(Ultra Reliable and Low Latency Communications, 이하 URLLC)와 같은 다양한 5G향 서비스들을 단말 최대 전송 속도 20Gbps, 단말 최대 속도 500km/h, 최대 지연 시간 0.5ms, 단말 접속 밀도 1,000,000 단말/km2 등의 요구사항들 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 최대 전송 속도, 상향링크에서는 10Gbps의 단말 최대 전송 속도가 제공될 수 있어야 한다. 동시에 단말의 실제 체감할 수 있는 평균 전송 속도도 증가시켜야 한다. 이와 같은 요구 사항을 만족시키기 위해 더욱 향상된 다중 입력 다중 출력(Multiple-Input Multiple Output, MIMO) 전송 기술을 포함하는 송수신 기술의 향상이 요구된다.
동시에 5G에서 사물 인터넷(Internet of Thing, IoT)와 같은 응용 서비스를 지원하기 위해 mMTC가 고려되고 있다. mMTC를 이용해 효율적으로 사물 인터넷을 제공하기 위해 셀 내에서 대규모 단말의 접속 지원, 단말의 커버리지 향상, 향상된 배터리 시간, 단말의 비용 감소의 요구사항이 만족되어야 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 음영 지역에 위치할 가능성이 높으므로 eMBB에서 제공하는 커버리지(coverage) 대비 더욱 넓은 커버리지를 요구한다. 또한 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 이는 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 서비스이므로 초 저지연 및 초 신뢰도를 제공하는 통신을 제공해야 한다. 예를 들어 URLLC는 0.5ms보다 작은 최대 지연 시간을 만족해야 하며, 동시에 10-5 이하의 패킷 오류율을 제공해야 하는 요구사항을 만족시켜야 한다. 따라서 URLLC를 위해 eMBB와 같은 5G 서비스보다 작은 전송 시간 구간(Transmit Time Interval, TTI)를 제공해야 하며, 동시에 주파수 대역에서 넓은 자원을 할당해야 하는 설계 사항이 요구된다. 본 발명에서는 전송 시간 구간에 대해 “서브프레임”을 사용하지만 본원발명의 “서브프레임”, “슬롯”, “미니 슬롯” 및 “TTI”는 모두 같은 의미를 가질 수 있다.
상기에서 전술한 5세대 무선 셀룰러 통신 시스템에서 고려되는 서비스들은 하나의 프레임워크(Framework)로 제공되어야 한다. 즉, 효율적인 자원 관리 및 제어를 위해 각 서비스들이 독립적으로 운영되기 보다는 하나의 시스템으로 통합되어 제어되고 전송되는 것이 바람직하다.
도 12는 5G에서 고려되는 서비스들이 하나의 시스템으로 다중화되어 전송되는 예를 도시하는 도면이다.
도 12에서 5G가 사용하는 주파수-시간 자원(1200)은 주파수 축(1210)과 시간 축(1220)으로 구성될 수 있다. 도 12에서는 5G가 하나의 프레임워크 안에서 eMBB(1230), mMTC(1240), URLLC(1250)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, 1260)를 고려할 수도 있다. eMBB(1230), mMTC(1240), URLLC(1250), eMBMS(1260) 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(1230)의 경우, 상기에서 전술한 증가된 데이터 전송 속도를 제공하기 위해 특정 임의의 시간에 최대의 주파수 대역폭을 점유하여 전송되는 것이 바람직하다. 따라서 eMBB(1230)서비스의 경우 다른 서비스와 시스템 전송 대역폭(1200) 내에서 TDM되어 전송되는 것이 바람직하나, 다른 서비스들의 필요에 따라 다른 서비스들과 시스템 전송 대역폭 내에서 FDM되어 전송되는 것도 바람직하다.
mMTC(1240)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 대역폭의 제한이 발생한다. 이와 같은 요구사항을 고려했을 때 mMTC(1240)은 5G의 전송 시스템 대역폭(1200)내에서 다른 서비스들과 FDM되어 전송되는 것이 바람직하다.
URLLC(1250)은 서비스가 요구하는 초지연 요구 사항을 만족시키기 위해 다른 서비스들과 비교했을 때 짧은 전송 시간 구간을 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(1250)의 요구사항을 고려했을 때 URLLC(1250)은 5G의 전송 시스템 대역폭(1200)내에서 다른 서비스들과 TDM되는 것이 바람직하다.
상기에서 전술한 각 서비스들은 각 서비스들이 요구하는 요구사항을 만족시키기 위해 서로 다른 송수신 기법 및 송수신 파라미터를 가질 수 있다. 예를 들어 각각의 서비스는 각 서비스 요구사항에 따라 다른 뉴머롤로지(Numerology)를 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(1260)은 다른 서비스에 비해 긴 CP 길이를 가질 수 있다. eMBMS는 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) diversity) 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 요구되게 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 위한 다양한 서비스의 필요성 및 대표적으로 고려되고 있는 서비스들에 대한 요구사항을 기술하였다.
5G가 운영될 것으로 고려되는 주파수는 수 GHz에서부터 수십 GHz에 이르며 주파수가 낮은 수 GHz 대역에서는 TDD(Time Division Duplex)보다는 FDD(Frequency Division Duplex) 시스템이 선호되고, 주파수가 높은 수십 GHz 대역에서는 FDD보다는 TDD 시스템이 적합할 것으로 고려되고 있다. 하지만 상/하향링크 전송을 위해 별도의 주파수를 두어 상/하향링크 전송 자원을 끊임없이 제공하는 FDD와는 달리 TDD는 하나의 주파수에서 상/하향링크 전송을 모두 지원해야 하며 시간에 따라 상향링크 자원 또는 하향링크 자원만을 제공한다. 만약 TDD 시스템에서 URLLC 서비스의 상향링크 전송 또는 하향링크 전송이 필요하다고 가정하면 상향링크 또는 하향링크 자원이 나타나는 시간까지의 지연으로 인해 URLLC가 요구하는 초지연 요구사항을 만족 시키기가 어렵게 된다. 따라서 TDD의 경우 URLLC의 초지연 요구사항을 만족시키기 위해 URLLC의 데이터가 상향링크 전송인지 하향링크 전송인지에 따라 서브프레임을 상향 또는 하향으로 동적으로 변경하기 위한 방법에 대한 필요성이 대두된다.
한편 5G에서는 향후에 5G 페이즈 2(phase 2) 혹은 비욘드 5G(beyond 5G)를 위한 서비스 및 기술들을 5G 운영 주파수에 다중화하는 경우에도 5G 운영에 아무런 하향 호환성(backward compatibility) 문제없이 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 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 Rel-13에서 적용되었던 eMTC(enhanced Machine Type Communication)의 경우, 단말의 복잡도 절감을 통해 단말의 가격을 줄이기 위해 서빙 셀(Serving Cell)이 제공하는 시스템 전송 대역폭(System Bandwidth)에 관계없이 1.4MHz에 해당하는 주파수 대역에서만 통신이 가능하다. 따라서 eMTC를 지원하는 단말은 기존의 시스템 전송 대역폭의 전 대역에서 전송되는 PDCCH를 수신할 수 없으므로, PDCCH가 전송되는 시간 구간(Time interval)에서는 신호를 수신할 수 없다는 제약 사항이 발생되었다. 따라서 5G 통신 시스템 이후의 고려되는 서비스가 5G 통신 시스템과 효율적으로 공존하면서 동작하도록 5G 통신 시스템이 설계되어야 한다. 5G 통신시스템에서 향후 호환성을 위해서는 향후 고려되어야 하는 서비스들이 5G 통신 시스템에서 지원하는 시간-주파수 자원 영역에서 자유롭게 전송될 수 있도록 자원을 자유롭게 할당하고 자원 상에서 신호를 전송할 수 있어야 한다. 따라서 5G 통신 시스템에서 향후 호환성을 지원할 수 있도록 시간-주파수 자원을 자유롭게 할당하기 위한 방법이 필요하다.
5G 통신 시스템에서 한 TTI는 한 슬롯(slot)으로 정의될 수 있으며 14개의 OFDM 심볼 혹은 7개의 OFDM 심볼로 구성될 수 있다. 따라서 15KHz의 서브캐리어 스페이싱(subcarrier spacing)의 경우 한 슬롯은 1ms 혹은 0.5ms 의 길이를 갖게 된다. 또한 5G에서는 긴급 전송 및 비면허 대역에서의 전송을 위해 한 TTI가 한 미니 슬롯(mini-slot) 혹은 서브 슬롯(sub-slot)으로 정의될 수 있으며, 한 미니 슬롯은 1로부터 (슬롯의 OFDM 심볼 개수)-1의 OFDM 심볼 수를 가질 수 있다. 가령 한 슬롯의 길이가 14 OFDM 심볼인 경우 미니 슬롯의 길이는 1부터 13개의 OFDM 심볼까지 중 하나로 결정될 수 있다.
또는 슬롯과 미니슬롯이라는 용어를 따로 정의하는 대신, 슬롯만으로 한 TTI를 정의할 수도 있다. 따라서 하나의 슬롯의 길이는 단말마다 다르게 설정될 수 있으며 한 슬롯은 1로부터 (슬롯의 OFDM 심볼 개수)의 OFDM 심볼 수를 가질 수 있다. 상기 슬롯 혹은 미니슬롯의 길이는 규격에 정의되거나 상위 신호 혹은 시스템 정보에 의해 전송되어 단말이 수신할 수 있다. 슬롯 혹은 미니 슬롯은 다양한 전송 포맷을 가지도록 정의될 수 있고, 다음의 포맷으로 분류될 수 있다.
- 하향 전용 슬롯(DL only slot 또는 full DL slot): 하향 전용 슬롯은 하향 구간만으로 이루어지며, 하향 전송만이 지원된다.
- 하향 중심 슬롯(DL centric slot): 하향 중심 슬롯은 하향 구간, GP, 상향 구간으로 이루어지며, 하향 구간의 OFDM 심볼 개수가 상향 구간의 OFDM 심볼 개수보다 많다.
- 상향 중심 슬롯(UL centric slot): 상향 중심 슬롯은 하향 구간, GP, 상향 구간으로 이루어지며, 하향 구간의 OFDM 심볼 개수가 상향 구간의 OFDM 심볼 개수보다 적다.
- 상향 전용 슬롯(UL only slot 또는 full UL slot): 상향 전용 슬롯은 상향 구간만으로 이루어지며, 상향 전송만이 지원된다.
상기에서는 슬롯 포맷만을 분류 하였으나, 미니슬롯도 같은 분류 방식으로 구분될 수 있다. 즉 미니 슬롯 역시 하향 전용 미니 슬롯, 하향 중심 미니 슬롯, 상향 중심 미니 슬롯, 상향 전용 미니 슬롯 등으로 구분될 수 있다.
상기에서 설명한 슬롯 포맷들이 하기 발명에서는 서브프레임이라는 용어로 설명되고 있으며, 동일한 의미를 가질 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 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 스탠드얼론(stand-alone)으로 동작하는 5G 통신 시스템 혹은 다른 stand-alone 5G 셀들과 함께 이중 접속(dual connectivity) 또는 반송파 결합으로 결합되어 넌-스탠드얼론(non-stand alone)으로 동작하는 5G 통신 시스템에 대하여 설명할 것이다.
도 13a 및 도 13b는 본 발명이 적용되는 통신 시스템의 첫 번째 실시예, 두 번째 실시예를 도시하는 도면이다. 본 발명에서 제안하는 방안들은 도 13a의 시스템과 도 13b의 시스템에 모두 적용이 가능하다.
도 13a를 참조하여 설명하면, 도 13a는 네트워크에서 하나의 기지국(1300)내에 5G 셀(1310)이 stand-alone으로 동작하는 경우를 도시한 것이다. 단말(1320)은 5G 송수신 모듈을 갖고 있는 5G 동작 가능한 단말(5G capable 단말)이다. 단말(1320)은 5G stand-alone 셀(1310)에서 전송되는 동기 신호를 통해 동기를 획득하고 시스템 정보를 수신한 이후 5G 기지국(1300)에 임의 접속(Random access, 이하 랜덤 억세스와 혼용)을 시도한다. 단말(1320)는 5G 기지국(1300)과의 RRC 연결(connection)이 완성된 후 5G 셀(1310)을 통해 데이터를 송수신한다. 이 경우 5G 셀(1310)의 듀플렉스(duplex) 방식에 대한 제한은 없다. 상기 13a의 시스템에서 5G 셀은 복수개의 서빙셀을 구비할 수 있다.
도 13b를 참조하여 설명하면, 도 13b는 5G stand-alone 기지국(1330)과 데이터 전송량 증가를 위한 5G non-stand alone 기지국(1340)을 설치한 경우를 도시한 것이다. 단말(1360)은 복수 기지국에서 5G 통신을 수행하기 위한 5G 송수신 모듈을 갖고 있는 5G capable 단말이다. 단말(1360)는 5G stand-alone 기지국(1330)에서 전송되는 동기 신호를 통해 동기를 획득하고 시스템 정보를 수신한 이후 5G stand-alone 기지국(1330)에 Random access를 시도한다. 단말(1360)는 5G stand-alone 기지국(1330)과의 RRC connection이 완성된 후 5G non-stand alone cell(1370)을 추가적으로 설정하고 상기의 5G stand-alone 기지국(1330) 혹은 5G non-stand alone 기지국(1340)을 통해 데이터를 송수신한다. 이 경우 5G stand-alone 기지국(1330) 혹은 5G non-stand alone 기지국(1340)의 duplex 방식에 대한 제한은 없으며, 상기 5G stand-alone 기지국(1330)과 5G non-stand alone 기지국(1340)은 이상적인 백홀망 혹은 비이상적인 백홀망으로 연결되어 있는 것으로 가정한다. 따라서 이상적인 백홀망(1350)을 가진 경우 빠른 기지국간 X2 통신이 가능하다. 상기 도 13b의 시스템에서 5G 셀은 복수개의 서빙셀을 구비할 수 있다.
다음으로 상기 도 13a 및 13b의 5G 통신 시스템에서 TDD를 운영하는 경우 서브프레임(이는 슬롯(slot)과 혼용 가능하다)을 복수의 타입으로 나누고, 각 타입의 서브프레임들 중 특정 서브프레임 타입을 동적으로 상하향으로 변경할 수 있는 서브프레임으로 고려하여 신호 송수신시 최대 지연 시간을 넘지 않도록 하는 방안을 설명하도록 한다.
먼저 도 14는 TDD에서 서브프레임 타입별 5G를 운영하는 첫 번째 실시예를 도시하는 도면이다. 도 14에 따르면, 한 TDD 캐리어에서 5G 통신 시스템을 운영할 때 고정 서브프레임, RRC 서브프레임 및 동적 서브프레임으로 서브프레임 타입을 나누고, 기지국과 단말은 고정 서브프레임에서는 동기 신호 및 시스템 정보 전송 및 랜덤 억세스를 수행하고 RRC 서브프레임에서는 추가 시스템 정보 전송 및 추가 랜덤 억세스를 수행하고 동적 서브프레임들에서는 상/하향링크 데이터에 맞게 서브프레임을 동적으로 변경하여 데이터를 송수신할 수 있다.
먼저 고정 서브프레임에 대해 설명하도록 한다. 고정 서브프레임은 상향 또는 하향 서브프레임으로 결정된 서브프레임일 수도 있고, 서브프레임 내에 상향 또는 하향으로 고정되는 자원을 일부 갖는 서브프레임일 수도 있다. 도 14에서 TDD(1400) 정보(캐리어 주파수, 주파수 대역(BW) 및 그 위치 정보 등)는 5G 기지국으로부터 5G capable 단말에게 전송될 수 있으며, 5G capable 단말은 고정 서브프레임(1410) 에서 동기 획득 및 필수 시스템 정보 수신을 통해 상기 정보들을 얻을 수 있다. 상기에서 상향 또는 하향으로 고정되는 자원은 시간 영역에서 한 개 또는 그 이상의 OFDM 심볼로 구성될 수도 있고 주파수 영역에서 한 개 또는 그 이상의 RE 또는 PRB로 구성될 수도 있다. 고정 서브프레임(1410)의 위치 및 개수는 일례에 불과하며 이와 다른 고정 서브프레임의 위치 및 고정 서브프레임의 개수, 또는 하향 고정 서브프레임 및 상향 고정 서브프레임이 규격을 통해 사전에 정해질 수 있다. 또는 시스템 정보에 포함되어 단말에게 전송될 수 있다.
5G capable 단말은 상기 하향 고정 서브프레임들에서 동기 획득 및 필수 시스템 정보에 대한 획득을 시도하고, 수신한 필수 시스템 정보를 통해 랜덤 억세스 관련 정보를 획득하고, 상기 상향 고정 서브프레임들에서 랜덤 억세스를 시도할 수 있다. 또는 5G capable 단말은 규격에 규정된 시간 혹은 주파수 자원에서 동기 획득 및 필수 시스템 정보에 대한 획득을 시도하고, 수신한 필수 시스템 정보를 통해 상기 고정 서브프레임들에 대한 정보와 랜덤 억세스 관련 정보를 획득하고, 상기 상향 고정 서브프레임들에서 랜덤 억세스를 시도할 수 있다
다음으로 RRC 서브프레임(1420)에 대해서 설명하도록 한다. 상기 고정 서브프레임(1410)의 수는 최소한으로 규격에 정해지는 것이 바람직하다. 그 이유는 고정 서브프레임(1410)의 수가 많아질 경우 고정 서브프레임으로 인한 지연 시간을 감안해야 하기 때문이다. 만약 하향 고정 서브프레임에서 URLLC를 위한 상향 데이터 전송이 발생하게 되면 상향 서브프레임이 나타날 때까지 URLLC 상향 데이터 전송이 지연되어야 하며 이 경우 URLLC를 위한 초지연시간 요구조건을 만족시키기 어렵게 된다. 따라서 고정 서브프레임(1410)의 수와 위치를 최소한으로 하는 대신 셀 내의 단말 수에 따른 서비스 특화 시스템 정보 전송 및 기지국에 의한 랜덤 억세스 명령을 지원하기 위해서 RRC 서브프레임(1420)을 기지국이 상위 신호의 전송을 통해 설정할 수 있게 한다. 단말은 상기 상위 신호의 수신으로부터 RRC 서브프레임(1420)의 상하향링크 서브프레임의 위치와 개수를 획득하고 상기 RRC 서브프레임(1420)에서는 하향링크 제어 정보의 복호를 수행하여야 하는 하향링크 자원을 가지는 서브프레임에서만 하향링크 제어 정보의 복호를 수행함으로써 복호 복잡도를 줄일 수 있다. 상기 상위 신호에 고정 서브프레임을 포함할 수도 있다.
구체적으로, 기지국으로부터 상기 RRC 서브프레임(1420)에 대한 정보가 없는 경우, 단말은 상향링크 고정 서브프레임(1410)에 대해서는 하향링크 제어 정보에 대한 복호를 시도하지 않고, 하향링크 고정 서브프레임(1410)에서만 하향링크 제어 정보를 복호하기 위해 시도한다. 상기 고정 서브프레임(1410)들을 제외한 나머지 서브프레임은 모두 동적 서브프레임(1430)으로 판단하여 매 서브프레임마다 하향링크 제어 정보를 복호하기 위해 시도한다.
기지국으로부터 상기 RRC 서브프레임(1420)에 대한 정보가 전송되어 단말이 수신하는 경우 단말은 상향링크 고정 서브프레임(1410)에 대해서는 하향링크 제어 정보에 대한 복호를 시도하지 않고, 하향링크 고정 서브프레임(1410)에 대해서는 하향링크 제어 정보를 복호하기 위해 시도한다. 다음으로 단말은 상향링크 RRC 서브프레임(1420)에 대해서는 하향링크 제어 정보에 대한 복호를 시도하지 않고, 하향링크 RRC 서브프레임(1420)에 대해서만 하향링크 제어 정보를 복호하기 위해 시도한다. 단말은 상기 고정 서브프레임(1410) 및 RRC 서브프레임(1420)들을 제외한 나머지 서브프레임은 모두 동적 서브프레임(1430)으로 판단하여 매 서브프레임마다 하향링크 제어 정보를 복호하기 위해 시도한다.
다음으로 동적 서브프레임(1430)에 대해서 설명하도록 한다. 동적 서브프레임(1430)은 기지국 스케줄링에 따라 하향링크 서브프레임일 수도 있고, 상향링크 서브프레임일 수도 있다. 단말은 해당 동적 서브프레임(1430)이 상향인지 하향인지를 기지국이 전송한 하향링크 제어 정보 수신을 통해 판단하며, 판단된 서브프레임 및 복호된 하향링크 제어 정보에 의한 스케줄링대로 하향링크 데이터 수신 및 상향링크 데이터 전송을 수행한다.
단말이 고정 서브프레임 혹은 RRC 서브프레임에 대한 정보를 획득한 후 해당 서브프레임에 대한 하향링크 제어 정보를 수신한 경우, 단말은 다음 동작을 수행할 수 있다.
첫 번째로 단말은 하향링크 제어 정보 수신을 무시하고 사전에 획득한 정보대로 고정 서브프레임 혹은 RRC 서브프레임에 대한 동작을 수행한다. 즉 고정 서브프레임이나 RRC 서브프레임에 대한 상하향 구조 혹은 포맷 구조를 유지하여 동작한다. 이 경우 시스템 내에 다른 단말에 간섭 영향을 주지 않게 되는 장점을 가질 수 있다.
두 번째로 단말은 고정 서브프레임 혹은 RRC 서브프레임에 대해 사전에 획득한 정보를 새로 수신한 하향링크 제어 정보를 통해 업데이트하여 해당 서브프레임에 대한 동작을 수행한다. 즉 고정 서브프레임이나 RRC 서브프레임에 대한 상하향 구조 혹은 포맷 구조를 하향 링크 제어 정보를 통해 획득한 상하향 구조 혹은 포맷 구조로 변경한다. 이 경우 기지국의 의도대로 단말은 해당 서브프레임의 상하향 구조를 변경하여 동작하는 것이 가능하다.
세 번째로 단말은 고정 서브프레임 혹은 RRC 서브프레임에 대해 사전에 획득한 정보를 새로 수신한 하향링크 제어 정보를 통해 해당 순간에만 업데이트하여(즉 적용하여) 해당 서브프레임에 대한 동작을 수행한다. 즉 고정 서브프레임이나 RRC 서브프레임에 대한 상하향 구조 혹은 포맷 구조를 하향링크 제어 정보 수신을 통해 획득한 상하향 구조 혹은 포맷 구조로 해당 순간에서만 변경하여 사용하고, 그 이후에 다시 고정 서브프레임이나 RRC 서브프레임에 대한 상하향 구조를 이전으로 혹은 사전에 획득한 정보대로 변경한다. 이 경우 기지국의 의도대로 단말은 해당 서브프레임의 상하향 구조를 실시간으로 변경하여 동작하는 것이 가능하고 다시 사전에 설정한 고정 서브프레임 혹은 RRC 서브프레임 설정을 유지할 수 있다.
다음으로 상기 도 13a 및 13b의 5G 통신 시스템에서 TDD를 운영하는 경우 서브프레임을 복수의 타입으로 나누고, 각 타입의 서브프레임들 중 특정 서브프레임 타입을 동적으로 상하향으로 변경할 수 있는 서브프레임으로 고려하여 신호 송수신시 최대 지연 시간을 넘지 않도록 하는 방안을 설명하도록 한다.
도 15는 TDD에서 서브프레임 타입별 5G 시스템을 운영하는 두 번째 실시예를 도시하는 도면이다. 도 15에 따르면, 한 TDD 캐리어에서 5G 통신 시스템을 운영할 때 모든 서브프레임을 동적 서브프레임으로 운영하고, 단말은 동기 신호 및 시스템 정보 전송 및 랜덤 억세스 수행은 다른 5G stand-alone 셀을 통해 수행하고, 동적 서브프레임들에서는 상/하향링크 데이터에 맞게 서브프레임을 동적으로 변경하여 데이터를 송수신할 수 있다.
먼저 동기 신호 및 시스템 정보 수신 및 랜덤 억세스를 단말이 지원받기 위한 방안을 설명하도록 한다.
도 15에서 TDD(1500) 정보(캐리어 주파수, 주파수 대역(BW) 및 그 위치 정보 등)는 반송파 결합 또는 이중 접속으로 연결되어 있는 다른 stand-alone 5G 기지국으로부터 5G capable 단말에게 전송될 수 있으며, 5G capable 단말은 상기 stand-alone 5G 기지국으로부터의 동기 획득 및 필수 시스템 정보 수신을 통해 상기 정보들을 얻을 수 있다.
모든 서브프레임들이 동적 서브프레임(1510)로 운영되기 때문에, 동적 서브프레임(1510)는 기지국 스케줄링에 따라 하향링크 서브프레임일 수도 있고, 상향링크 서브프레임수도 있다. 단말은 해당 동적 서브프레임(1510)이 상향링크인지 하향링크인지를 기지국이 전송한 하향링크 제어 정보 수신을 통해 판단하며, 판단된 서브프레임 및 복호된 하향링크 제어 정보에 의한 스케줄링대로 하향링크 데이터 수신 및 상향링크 데이터 전송을 수행한다.
도 16a 및 16b는 TDD에서 서브프레임 타입별로 5G 통신 시스템을 운영하는 본 발명의 실시예에 따른 기지국 및 단말 절차를 도시한 순서도이다.
도 16a를 통해 TDD에서 5G 기지국이 서브프레임 타입별 5G 자원을 설정하고, 5G 단말과 상기 5G를 위한 자원에서 데이터를 송수신하는 절차를 설명한다.
도 16a에 따르면, 단계 1600에서 5G 기지국은 5G 단말에게 고정 서브프레임에서 동기 신호 및 시스템 정보를 전송한다. 상기 5G를 위한 동기 신호는 다른 numerology를 사용하는 eMBB, mMTC, URLLC를 위한 별개의 동기 신호이거나 하나의 numerology를 사용하는 특정 5G 자원 상의 공통 동기 신호일 수 있다. 상기 시스템 정보는 5G 주파수 정보(일례로 캐리어 주파수, 물리 자원 블록 관련 정보 등), 시간 정보(일례로 무선 프레임 인덱스(radio frame index), 서브프레임 인덱스(subframe index), 슬롯(slot) 관련 정보, 5G 전송을 위한 MBSFN 서브프레임 정보, 랜덤 억세스를 위한 정보), 안테나 정보, 공간 정보, 듀플렉스 정보(FDD DL 및/또는 UL 캐리어 정보, TDD UL/DL 설정 정보, LAA 운영 관련 정보), 기준 신호(Reference signal) 또는 동기 신호 등을 포함할 수 있다. 상기의 시스템 정보는 하나의 numerology를 사용하여 특정 5G 자원 상에 공통 시스템 신호로 전송될 수 있고, 다른 numerology를 사용하는 eMBB, mMTC, URLLC를 위해 별개의 시스템 정보로 전송될 수 있다.
단계 1610에서 5G 기지국은 고정 서브프레임에서 5G 단말로부터 랜덤 억세스 신호를 수신하고, 이후 5G 단말과 랜덤 억세스 과정을 수행한다.
단계 1620에서 5G 기지국은 5G 단말에게 RRC 서브프레임을 지시하는 신호를 전송한다. 상기 단계 1620은 5G 기지국이 필요하다고 판단하는 경우 수행될 수 있다. 상기 신호가 전송되지 않는 경우 서브프레임 타입은 고정 서브프레임과 동적 서브프레임만을 포함한다
단계 1630에서 5G 기지국은 5G 단말과 RRC 서브프레임 및 동적 서브프레임에서 신호를 송수신한다. 송수신하는 정보들 및 기지국 절차는 도 14 및 도 15에서 설명한 바를 따른다.
도 16b를 통해 TDD에서 5G 단말이 5G 기지국으로부터 설정된 서브프레임 타입별 5G 자원을 설정받고 5G 기지국과 상기 5G를 위한 자원에서 데이터를 송수신하는 절차를 설명하도록 한다.
단계 1650에서 5G 단말은 5G 기지국으로부터 고정 서브프레임에서 동기 신호 및 시스템 정보를 수신한다. 상기 5G를 위한 동기 신호는 다른 numerology를 사용하는 eMBB, mMTC, URLLC를 위한 별개의 동기 신호이거나 하나의 numerology를 사용하는 특정 5G 자원 상의 공통 동기 신호일 수 있다. 상기 시스템 정보는 5G 주파수 정보(일례로 캐리어 주파수, 물리 자원 블록 관련 정보 등), 시간 정보(일례로 radio frame index, subframe index, slot 관련 정보, 5G 전송을 위한 MBSFN 서브프레임 정보, 랜덤 억세스를 위한 정보), 안테나 정보, 공간 정보, 듀플렉스 정보(FDD DL 및/또는 UL 캐리어 정보, TDD UL/DL 설정 정보, LAA 운영 관련 정보), 기준 신호 혹은 동기 신호 등을 포함할 수 있다. 상기의 시스템 정보는 하나의 numerology를 사용하여 특정 5G 자원 상에 공통 시스템 신호로 수신될 수 있고, 다른 numerology를 사용하는 eMBB, mMTC, URLLC를 위해 별개의 시스템 정보로 수신될 수 있다.
단계 1660에서 5G 단말은 고정 서브프레임에서 랜덤 억세스를 시도하고(즉 랜덤 억세스 신호를 전송하고), 이후 5G 기지국과 랜덤 억세스 과정을 수행한다.
단계 1670에서 5G 단말은 5G 기지국으로부터 RRC 서브프레임을 지시하는 신호를 수신한다. 상기 단계 1670에서의 신호를 5G 단말이 수신하지 못한 경우, 5G 단말은 서브프레임 타입이 고정 서브프레임과 동적 서브프레임만 존재한다고 판단한다.
단계 1680에서 5G 단말은 5G 기지국으로부터 RRC 서브프레임 및 동적 서브프레임에서 신호를 송수신한다. 송수신하는 정보들 및 단말 절차는 도 14 및 도 15에서 설명한 바를 따른다.
다음으로 도 17은 TDD에서 서브프레임 타입별 향후 호환성을 제공하기 위한 첫 번째 실시예를 도시하는 도면이다. 도 17을 통해 향후에 5G phase 2 혹은 beyond 5G 기술 및 서비스들을 제공하는 경우 5G 서비스 및 기술 지원에 아무런 후방 호환성 문제가 없도록 하는 방안을 제공한다.
도 17에서 한 TDD 캐리어에서 5G 통신 시스템을 운영할 때 고정 서브프레임, RRC 서브프레임 및 향후 호환성 서브프레임으로 서브프레임 타입을 나누고 기지국과 단말은 고정 서브프레임에서는 동기 신호 및 시스템 정보 전송 및 랜덤 억세스를 수행하고 RRC 서브프레임에서는 추가 시스템 정보 전송 및 추가 랜덤 억세스를 수행하고 향후 호환성 서브프레임들에서는 5G 데이터 또는 5G phase 2 및 beyond 5G 기술 및 서비스들을 위한 데이터를 송수신할 수 있다. 따라서 향후 호환성 서브프레임들을 어떤 용도로 활용하던 간에 고정 서브프레임이나 RRC 서브프레임을 통해 필수 및 추가 시스템 동작들이 수행되기 때문에 5G 서비스 및 기술 지원에 아무런 후방호환성 문제가 없음을 알 수 있다.
먼저 고정 서브프레임에 대해 설명하도록 한다. 도 17에서 TDD(1700) 정보(캐리어 주파수, 주파수 대역 및 그 위치 정보 등)는 5G 기지국으로부터 5G capable 단말에게 전송될 수 있으며, 5G capable 단말은 고정 서브프레임(1710)에서 동기 획득 및 필수 시스템 정보 수신을 통해 상기 정보들을 얻을 수 있다. 도 17에서의 고정 서브프레임(1710)의 위치 및 개수는 일례에 불과하다. 이와 다른 고정 서브프레임의 위치 및 고정 서브프레임의 개수, 하향링크 고정 서브프레임 및 상향링크 고정 서브프레임이 규격을 통해 사전에 정해질 수 있다. 5G capable 단말은 상기 하향링크 고정 서브프레임들에서 동기 획득 및 필수 시스템 정보에 대한 획득을 시도하고 수신한 필수 시스템 정보를 통해 랜덤 억세스 관련 정보를 획득하고 상기 상향링크 고정 서브프레임들에서 랜덤 억세스를 시도한다.
다음으로 RRC 서브프레임(1720)에 대해서 설명하도록 한다. 상기 고정 서브프레임(1710)의 수는 최소한으로 규격에 정해지는 것이 바람직하다. 그 이유는 고정 서브프레임(1710)의 수가 많아지면 고정 서브프레임으로 인한 지연 시간을 감안해야 하며, 향후 호환성을 위해 사용할 수 있는 서브프레임의 수가 감소하기 때문이다. 만약 하향링크 고정 서브프레임에서 URLLC를 위한 상향링크 데이터 전송이 발생하게 되면 상향링크 서브프레임이 나타날 때까지 URLLC 상향링크 데이터 전송이 지연되어야 하며 이 경우 URLLC를 위한 초지연시간 요구조건을 만족시키기 어렵게 된다. 따라서 고정 서브프레임(1710)의 수와 위치를 최소한으로 하는 대신 셀 내의 단말 수에 따른 서비스 특화 시스템 정보 전송 및 기지국에 의한 랜덤 억세스 명령을 지원하기 위해서 RRC 서브프레임(1720)을 기지국이 상위 신호의 전송을 통해 설정할 수 있게 한다. 단말은 상기 상위 신호의 수신으로부터 RRC 서브프레임(1720)의 상하향링크 서브프레임의 위치와 개수를 획득하고 상기 RRC 서브프레임(1720)에서는 하향링크 제어 정보의 복호를 수행하여야 하는 하향링크 자원을 가지는 서브프레임에서만 하향링크 제어 정보의 복호를 수행함으로써 복호 복잡도를 줄일 수 있다.
구체적으로, 기지국으로부터 상기 RRC 서브프레임(1720)에 대한 정보가 없는 경우 단말은 상향링크 고정 서브프레임(1710)에 대해서는 하향링크 제어 정보에 대한 복호를 시도하지 않고, 하향링크 고정 서브프레임(1720)에 대해서는 하향링크 제어 정보를 복호하기 위해 시도한다. 단말은 상기 고정 서브프레임(1710)들을 제외한 나머지 서브프레임을 모두 향후 호환성 서브프레임(1730)으로 판단하여 매 서브프레임마다 하향링크 제어 정보를 복호하기 위해 시도한다. 단말이 향후 호환성 서브프레임에서 아무런 하향링크 제어 정보를 수신하지 못한 경우(또는 이전 또는 이후 서브프레임 또는 슬롯이 향후 호환성을 위한 것임을 지시하는 정보를 단말이 수신한 경우) , 단말은 상기 향후 호환성 서브프레임에서 아무 동작을 수행하지 않으며 아이들(idle) 상태로 천이하여 전력 소모를 낮춘다.
기지국으로부터 상기 RRC 서브프레임(1720)에 대한 정보가 전송되어 단말이 수신하는 경우 단말은 상향링크 고정 서브프레임(1710)에 대해서는 하향링크 제어 정보에 대한 복호를 시도하지 않고, 하향링크 고정 서브프레임(1710)에 대해서는 하향링크 제어 정보를 복호하기 위해 시도한다. 다음으로 단말은 상향링크 RRC 서브프레임(1720)에 대해서는 하향링크 제어 정보에 대한 복호를 시도하지 않고, 하향링크 RRC 서브프레임(1720)에 대해서는 하향링크 제어 정보를 복호하기 위해 시도한다. 단말은 상기 고정 서브프레임(1710) 및 RRC 서브프레임(1720)들을 제외한 나머지 서브프레임은 모두 향후 호환성 서브프레임(1730)으로 판단하여 매 서브프레임마다 하향링크 제어 정보를 복호하기 위해 시도한다. 단말이 향후 호환성 서브프레임에서 아무런 하향 제어 정보를 수신하지 못한 경우(또는 이전 또는 이후 서브프레임 또는 슬롯이 향후 호환성을 위한 것임을 지시하는 정보를 단말이 수신한 경우), 단말은 상기 향후 호환성 서브프레임에서 아무 동작을 수행하지 않으며 아이들(idle) 상태로 천이하여 전력 소모를 낮춘다. 사실 단말은 상기 향후 호환성 서브프레임의 존재를 알지 못할 수도 있으며 단말은 단지 상기 향후 호환성 서브프레임에서 아무런 하향링크 제어 정보를 수신하지 못한 것으로 판단하는 것도 가능하다.
다음으로 향후 호환성 서브프레임(1730)에 대해서 설명하도록 한다. 향후 호환성 서브프레임(1730)는 기지국 스케줄링에 따라 하향링크 서브프레임일 수도 있고, 상향링크 서브프레임일수도 있다. 단말은 해당 서브프레임(1730)이 상향인지 하향인지를 기지국이 전송한 하향링크 제어 정보 수신을 통해 판단하며, 판단된 서브프레임 및 복호된 하향링크 제어 정보에 의한 스케줄링대로 하향링크 데이터 수신 및 상향링크 데이터 전송을 수행한다. 단말이 향후 호환성 서브프레임에서 아무런 하향 제어 정보를 수신하지 못한 경우(또는 이전 또는 이후 서브프레임 또는 슬롯이 향후 호환성을 위한 것임을 지시하는 정보를 단말이 수신한 경우), 단말은 상기 향후 호환성 서브프레임에서 아무 동작을 수행하지 않으며, 아이들(idle) 상태로 천이하여 전력 소모를 낮춘다. 사실 단말은 상기 향후 호환성 서브프레임의 존재를 알지 못할 수도 있으며 단말은 단지 상기 향후 호환성 서브프레임에서 아무런 하향링크 제어 정보를 수신하지 못한 것으로 판단하는 것도 가능하다.
도 18은 FDD에서 서브프레임 타입별 향후 호환성을 제공하기 위한 두 번째 실시예를 도시하는 도면이다. 도 18을 통해 향후에 5G phase 2 혹은 beyond 5G 기술 및 서비스들을 제공하는 경우에서 5G 서비스 및 기술 지원에 아무런 후방 호환성 문제가 없도록 하는 방안을 제공한다.
도 18에서 FDD에서 5G 통신 시스템을 운영할 때, 하향링크 캐리어 및 상향링크 캐리어 별로 고정 서브프레임, RRC 서브프레임 및 향후 호환성 서브프레임으로 서브프레임 타입을 나누고, 기지국과 단말은 하향링크 캐리어의 고정 서브프레임에서는 동기 신호 및 시스템 정보 전송 및 랜덤 억세스를 수행하고 RRC 서브프레임에서는 추가 시스템 정보 전송 및 추가 랜덤 억세스를 수행하고 향후 호환성 서브프레임들에서는 5G 데이터 송수신 혹은 5G phase 2 및 beyond 5G 기술 및 서비스들을 위한 데이터 송수신을 수행할 수 있다. 또한 단말은 상향 캐리어의 고정 서브프레임을 이용해 컨텐션(contention) 기반(이하 경쟁 기반과 혼용 가능하다) 랜덤 억세스를 수행할 수 있으며 , RRC 서브프레임을 이용해서는 기지국에 의해 트리거링 되는 추가 랜덤 억세스를 수행하고(즉 단말에게 각각 설정될 수 있는 RRC 서브프레임을 이용해서는 비경쟁 기반 랜덤 억세스 수행이 가능하며 이는 RRC 서브프레임을 이용한 경쟁 기반 랜덤 억세스를 배제하지 않는다), 향후 호환성 서브프레임을 이용해 5G 데이터 송수신 혹은 5G phase 2 및 beyond 5G 기술 및 서비스들을 위한 데이터를 송수신할 수 있다. 따라서 향후 호환성 서브프레임들을 어떤 용도로 활용하던 간에 고정 서브프레임이나 RRC 서브프레임을 통해 필수 및 추가 시스템 동작들이 수행되기 때문에 5G 서비스 및 기술 지원에 아무런 후방 호환성 문제가 없음을 알 수 있다.
먼저 하향 캐리어의 고정 서브프레임(1810)과 상향 캐리어의 고정 서브프레임(1840)에 대해 설명하도록 한다. 도 18에서 FDD(1800) 정보(하향링크 및 상향링크 캐리어 주파수, 주파수 대역(BW) 및 그 위치 정보 등)는 5G 기지국으로부터 5G capable 단말에게 전송될 수 있으며 5G capable 단말은 하향링크 캐리어의 고정 서브프레임(1810)에서 동기 획득 및 필수 시스템 정보 수신을 통해 상기 정보들을 얻을 수 있다. 하향링크 캐리어의 고정 서브프레임(1810)의 위치 및 개수는 일례에 불과하다. 이와 다른 고정 서브프레임의 위치 및 고정 서브프레임 개수가 규격을 통해 사전에 정해질 수 있다. 5G capable 단말은 상기 고정 서브프레임들에서 동기 획득 및 필수 시스템 정보에 대한 획득을 시도하고, 수신한 필수 시스템 정보를 통해 랜덤 억세스 관련 정보를 획득한다. 단말은 획득한 랜덤 억세스 관련 정보를 통해 상향링크 캐리어의 고정 서브프레임(1840)들에서 랜덤 억세스를 시도한다. 상향링크 캐리어의 고정 서브프레임(1840)의 위치 및 개수는 일례에 불과하다. 다른 고정 서브프레임의 위치 및 고정 서브프레임의 개수가 규격을 통해 사전에 정해질 수 있다.
다음으로 하향링크 캐리어의 RRC 서브프레임(1820)과 상향링크 캐리어의 RRC 서브프레임(1850)에 대해서 설명하도록 한다. 상기 고정 서브프레임(1810 및 1840)의 수는 최소한으로 규격에 정해지는 것이 바람직하다. 그 이유는 고정 서브프레임(1810 및 1840)의 수가 많아지면 고정 서브프레임으로 인한 지연시간을 감안해야 하며 향후 호환성을 위해 사용할 수 있는 서브프레임의 수가 감소하기 때문이다. 따라서 고정 서브프레임(1810 및 1840)의 수와 위치를 최소한으로 하는 대신 셀 내의 단말 수에 따른 서비스 특화 시스템 정보 전송 및 기지국에 의한 랜덤 억세스 명령을 지원하기 위해서 RRC 서브프레임(1820 및 1850)을 기지국이 상위 신호의 전송을 통해 설정할 수 있게 하고, 단말은 상기 상위 신호의 수신으로부터 하향링크 캐리어 및 상향링크 캐리어의 RRC 서브프레임(1820 및 1850)들의 위치와 개수를 획득한다.
단말은 기지국으로부터 상기 RRC 서브프레임(1820 및 1850)에 대한 정보가 없는 경우 상기 고정 서브프레임(1810 및 1840)들을 제외한 나머지 서브프레임은 모두 향후 호환성 서브프레임(1830 및 1860)으로 판단하여 매 서브프레임(1830)마다 모든 하향링크 제어 정보를 복호하기 위해 시도한다. 단말이 향후 호환성 서브프레임에서 아무런 하향링크 제어 정보를 수신하지 못한 경우(또는 이전 또는 이후 서브프레임 또는 슬롯이 향후 호환성을 위한 것임을 지시하는 정보를 단말이 수신한 경우), 단말은 상기 향후 호환성 서브프레임에서 아무 동작을 수행하지 않으며 아이들(idle) 상태로 천이하여 전력 소모를 낮춘다.
기지국으로부터 상기 RRC 서브프레임(1820 및 1840)에 대한 정보가 전송되어 단말이 수신하는 경우, 단말은 상기 고정 서브프레임(1810 및 1840) 및 RRC 서브프레임(1820 및 1840)들을 제외한 나머지 서브프레임을 모두 향후 호환성 서브프레임(1830 및 1860)으로 판단하여 매 서브프레임(1830)마다 하향링크 제어 정보를 복호하기 위해 시도한다. 단말이 향후 호환성 서브프레임에서 아무런 하향 제어 정보를 수신하지 못한 경우(또는 이후 서브프레임 또는 슬롯이 향후 호환성을 위한 것임을 지시하는 정보를 단말이 수신한 경우), 단말은 상기 향후 호환성 서브프레임에서 아무 동작을 수행하지 않으며 아이들(idle) 상태로 천이하여 전력 소모를 낮춘다. 사실 단말은 상기 향후 호환성 서브프레임의 존재를 알지 못할 수도 있으며 단말은 단지 상기 향후 호환성 서브프레임에서 아무런 하향 제어 정보를 수신하지 못한 것으로 판단하는 것도 가능하다.
다음으로 향후 호환성 서브프레임(1830 및 1860)에 대해서 설명하도록 한다. 향후 호환성 서브프레임(1830)에서 기지국 스케줄링에 따라 단말이 아무런 하향링크 제어 정보를 수신하지 못한 경우(또는 이전 또는 이후 서브프레임 또는 슬롯이 향후 호환성을 위한 것임을 지시하는 정보를 단말이 수신한 경우), 단말은 상기 향후 호환성 서브프레임(1830 및 1860)에서 아무 동작을 수행하지 않으며, 아이들(idle) 상태로 천이하여 전력 소모를 낮춘다. 사실 단말은 상기 향후 호환성 서브프레임의 존재를 알지 못할 수도 있으며 단말은 단지 상기 향후 호환성 서브프레임에서 아무런 하향링크 제어 정보를 수신하지 못한 것으로 판단하는 것도 가능하다.
다음으로 도 19a 및 19b는 서브프레임 타입별로 향후 호환성을 제공하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 기지국 및 단말 절차를 도시한 순서도이다. 상기 도 19a 및 19b를 통해 5G 기지국이 서브프레임 타입별 5G 자원 및 향후 호환성을 위한 자원을 설정하는 방법 및 5G 단말과 상기 5G를 위한 자원에서 데이터를 송수신하는 절차를 설명한다.
도 19a에 따르면, 단계 1900에서 5G 기지국은 5G 단말에게 고정 서브프레임에서 동기 신호 및 시스템 정보를 전송한다. 상기 5G를 위한 동기 신호는 다른 numerology를 사용하는 eMBB, mMTC, URLLC를 위한 별개의 동기 신호이거나 하나의 numerology를 사용하는 특정 5G 자원 상의 공통 동기 신호일 수 있다. 상기 시스템 정보는 5G 주파수 정보(일례로 캐리어 주파수, 물리 자원 블록 관련 정보 등), 시간 정보(일례로 radio frame index, subframe index, slot 관련 정보, 5G 전송을 위한 MBSFN 서브프레임 정보, 랜덤 억세스를 위한 정보), 안테나 정보, 공간 정보, 듀플렉스 정보(FDD DL 및 UL 캐리어 정보, TDD UL/DL 설정 정보, LAA 운영 관련 정보), 기준 신호 또는 동기 신호 등을 포함할 수 있다. 상기의 시스템 정보는 하나의 numerology를 사용하여 특정 5G 자원 상에 공통 시스템 신호로 전송될 수 있고, 다른 numerology를 사용하는 eMBB, mMTC, URLLC를 위해 별개의 시스템 정보로 전송될 수 있다.
단계 1910에서 5G 기지국은 고정 서브프레임에서 5G 단말로부터 랜덤 억세스 신호를 수신하고, 이후 5G 단말과 랜덤 억세스 과정을 수행한다.
단계 1920에서 5G 기지국은 5G 단말에게 RRC 서브프레임을 지시하는 신호를 전송한다. 상기 단계 1920은 5G 기지국이 필요하다고 판단하는 경우 수행될 수 있다. 상기 신호가 전송되지 않는 경우, 서브프레임 타입은 고정 서브프레임과 향후 호환성 서브프레임만을 포함한다.
단계 1930에서 5G 기지국은 5G 단말과 RRC 서브프레임 및 향후 호환성 서브프레임에서 신호를 송수신한다. 송수신하는 정보들 및 기지국 절차는 도 17 및 도 18에서 설명한 바를 따른다.
도 19b에서는 5G 단말이 5G 기지국으로부터 설정된 서브프레임 타입별 5G 자원 및 향후 호환성을 위한 자원을 설정받고 5G 기지국과 상기 5G를 위한 자원에서 데이터를 송수신 하는 절차를 설명하도록 한다.
단계 1950에서 5G 단말은 5G 기지국으로부터 고정 서브프레임에서 동기 및 시스템 정보를 수신한다. 상기 5G를 위한 동기 신호는 다른 numerology를 사용하는 eMBB, mMTC, URLLC를 위한 별개의 동기 신호이거나 하나의 numerology를 사용하는 특정 5G 자원 상의 공통 동기 신호일 수 있다. 상기 시스템 정보는 5G 주파수 정보(일례로 캐리어 주파수, 물리 자원 블록 관련 정보 등), 시간 정보(일례로 radio frame index, subframe index, slot 관련 정보, 5G 전송을 위한 MBSFN 서브프레임 정보, 랜덤 억세스를 위한 정보), 안테나 정보, 공간 정보, 듀플렉스 정보(FDD DL 및 UL 캐리어 정보, TDD UL/DL 설정 정보, LAA 운영 관련 정보), 기준 신호 혹은 동기 신호 등을 포함할 수 있다. 상기의 시스템 정보는 하나의 numerology를 사용하여 특정 5G 자원에 공통 시스템 신호로 수신될 수 있고, 다른 numerology를 사용하는 eMBB, mMTC, URLLC를 위해 별개의 시스템 정보로 수신될 수 있다.
단계 1960에서 5G 단말은 고정 서브프레임에서 랜덤 억세스를 시도하고(즉 랜덤 억세스 신호를 전송하고), 이후 5G 기지국과 랜덤 억세스 과정을 수행한다.
단계 1970에서 5G 단말은 5G 기지국으로부터 RRC 서브프레임을 지시하는 신호를 수신한다. 상기 단계 1970에서의 신호를 5G 단말이 수신하지 못한 경우, 5G 단말은 서브프레임 타입이 고정 서브프레임과 향후 호환성 서브프레임만 존재한다고 판단한다.
단계 1980에서 5G 단말은 5G 기지국으로부터 RRC 서브프레임 및 향후 호환성 서브프레임에서 신호를 송수신한다. 송수신하는 정보들 및 단말 절차는 도 17 및 도 18에서 설명한 바를 따른다.
다음으로 도 20은 본 발명에 따른 기지국 장치를 도시한 도면이다.
도 20에 따르면, 기지국 장치는 제어기(2000), 스케줄러(2010), 5G 자원 할당 정보 전송 장치(2020) 및 5G 데이터 송수신 장치(2030)으로 구성되고, 이는 스케줄러(2010)를 포함하는 제어기(2000)와 5G 자원 할당 정보 전송 장치(2020)와 5G 데이터 송수신 장치(2030)를 포함하는 송수신부의 구성으로도 이해될 수 있다. 제어기(2000)은 본 발명의 도 16a 및 19a에 따른 기지국 절차와 본 발명의 도 14, 15, 17 및 18에 따른 서브프레임 타입별 TDD 운영 방안 및 서브프레임 타입별 향후 호환성 서브프레임 운영 방안에 따라 5G 자원 할당을 제어하며 5G 자원 할당 정보 전송장치(2020)를 통해 자원 할당 정보를 단말에 전송하고, 스케줄러(2010)에서 5G 자원에서의 5G 데이터를 스케줄링하여 5G 데이터 송수신 장치(2030)을 통해 5G 단말과 5G 데이터를 송수신한다.
다음으로 도 21은 본 발명에 따른 단말 장치를 도시한 도면이다.
도 21에 따르면, 단말 장치는 제어기(2100), 5G 자원 할당 정보 수신 장치(2110) 및 5G 데이터 송수신 장치(2020)으로 구성되고, 이는 제어기(2100)와 5G 자원 할당 정보 수신 장치(2110) 및 5G 데이터 송수신 장치(2020)를 포함하는 송수신부의 구성으로도 이해될 수 있다. 본 발명의 도 16b 및 19b에 따른 단말 절차와 본 발명의 도 14, 14, 17 및 18에 따른 서브프레임 타입별 TDD 운영 방안 및 서브프레임 타입별 향후 호환성 서브프레임 운영 방안에 따라 단말 장치는 5G 자원 할당 정보 수신 장치(2110)를 통해 기지국으로부터 5G 자원 할당 정보를 수신하고, 제어기(2110)는 할당된 5G 자원에서 스케줄링된 5G 데이터에 대해 5G 데이터 송수신 장치(2120) 제어를 통해 5G 기지국과 데이터를 송수신한다.
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 실시예들의 일부분들이 서로 조합되어 기지국과 단말이 운용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 무선 통신 시스템에서 기지국이 신호를 전송하는 방법에 있어서,
    동기 신호(synchronization signal)에 사용되는 서브캐리어 스페이싱(subcarrier spacing)에 기반해 상기 동기 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 동기 신호를 단말로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 전송 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 서브캐리어 스페이싱은 상기 단말에 의해 상기 동기 신호가 검출시 나타나는 시간 영역의 반복 패턴에 기반해 검출될 수 있는 것을 특징으로 하는 신호 전송 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 서브캐리어 스페이싱이 15kHz일 때 상기 동기 신호의 시퀀스는 매 4번째 서브캐리어마다 매핑되고, 상기 서브캐리어 스페이싱이 30kHz일 때 상기 동기 신호의 시퀀스는 매 2번째 서브캐리어마다 매핑되고, 상기 서브캐리어 스페이싱이 60kHz일 때 상기 동기 신호의 시퀀스는 매 서브캐리어마다 매핑되는 것을 특징으로 하는 신호 전송 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 동기 신호 전송에 사용된 상기 서브캐리어 스페이싱을 이용해 마스터 정보 블록(master information block)을 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 전송 방법.
  5. 무선 통신 시스템에서 단말이 신호를 수신하는 방법에 있어서,
    동기 신호(synchronization signal)에 사용되는 서브캐리어 스페이싱(subcarrier spacing)에 기반해 생성된 상기 동기 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 동기 신호를 기반으로 상기 서브캐리어 스페이싱을 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 수신 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 서브캐리어 스페이싱은 상기 동기 신호 검출시 나타나는 시간 영역의 반복 패턴에 기반해 검출될 수 있는 것을 특징으로 하는 신호 수신 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 서브캐리어 스페이싱이 15kHz일 때 상기 동기 신호의 시퀀스는 매 4번째 서브캐리어마다 매핑되고, 상기 서브캐리어 스페이싱이 30kHz일 때 상기 동기 신호의 시퀀스는 매 2번째 서브캐리어마다 매핑되고, 상기 서브캐리어 스페이싱이 60kHz일 때 상기 동기 신호의 시퀀스는 매 서브캐리어마다 매핑되는 것을 특징으로 하는 신호 수신 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 동기 신호 전송시 사용되는 상기 서브캐리어 스페이싱을 기반으로 마스터 정보 블록(master information block)을 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 수신 방법.
  9. 무선 통신 시스템에서 신호를 전송하는 기지국에 있어서,
    단말과 신호를 송수신하는 송수신부; 및
    동기 신호(synchronization signal)에 사용되는 서브캐리어 스페이싱(subcarrier spacing)에 기반해 상기 동기 신호를 생성하고, 상기 동기 신호를 상기 단말로 전송하도록 상기 송수신부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  10. 제9항에 있어서, 상기 서브캐리어 스페이싱은 상기 단말에 의해 상기 동기 신호가 검출시 나타나는 시간 영역의 반복 패턴에 기반해 검출될 수 있는 것을 특징으로 하는 기지국.
  11. 제9항에 있어서, 상기 서브캐리어 스페이싱이 15kHz일 때 상기 동기 신호의 시퀀스는 매 4번째 서브캐리어마다 매핑되고, 상기 서브캐리어 스페이싱이 30kHz일 때 상기 동기 신호의 시퀀스는 매 2번째 서브캐리어마다 매핑되고, 상기 서브캐리어 스페이싱이 60kHz일 때 상기 동기 신호의 시퀀스는 매 서브캐리어마다 매핑되는 것을 특징으로 하는 기지국.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 동기 신호 전송에 사용된 상기 서브캐리어 스페이싱을 이용해 마스터 정보 블록(master information block)을 전송하도록 상기 송수신부를 더 제어하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  13. 무선 통신 시스템에서 신호를 수신하는 단말에 있어서,
    기지국과 신호를 송수신하는 송수신부; 및
    동기 신호(synchronization signal)에 사용되는 서브캐리어 스페이싱(subcarrier spacing)에 기반해 생성된 상기 동기 신호를 수신하도록 상기 송수신부를 제어하고, 상기 동기 신호를 기반으로 상기 서브캐리어 스페이싱을 판단하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
  14. 제13항에 있어서, 상기 서브캐리어 스페이싱은 상기 동기 신호 검출시 나타나는 시간 영역의 반복 패턴에 기반해 검출될 수 있는 것을 특징으로 하는 단말.
  15. 제13항에 있어서, 상기 서브캐리어 스페이싱이 15kHz일 때 상기 동기 신호의 시퀀스는 매 4번째 서브캐리어마다 매핑되고, 상기 서브캐리어 스페이싱이 30kHz일 때 상기 동기 신호의 시퀀스는 매 2번째 서브캐리어마다 매핑되고, 상기 서브캐리어 스페이싱이 60kHz일 때 상기 동기 신호의 시퀀스는 매 서브캐리어마다 매핑되는 것을 특징으로 하는 단말.
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