WO2017204469A1 - 비직교 다중 접속 기법이 적용되는 무선통신시스템에서 경쟁 기반으로 상향링크 데이터를 전송하는 방법 및 장치 - Google Patents

비직교 다중 접속 기법이 적용되는 무선통신시스템에서 경쟁 기반으로 상향링크 데이터를 전송하는 방법 및 장치 Download PDF

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WO2017204469A1
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WO
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contention
zone
terminal
predefined
pattern
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PCT/KR2017/004351
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이호재
김기준
김병훈
이상림
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엘지전자 주식회사
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    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/08—Non-scheduled access, e.g. ALOHA
    • H—ELECTRICITY
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    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
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    • H04W74/0808—Non-scheduled access, e.g. ALOHA using carrier sensing, e.g. carrier sense multiple access [CSMA]
    • H04W74/0816—Non-scheduled access, e.g. ALOHA using carrier sensing, e.g. carrier sense multiple access [CSMA] with collision avoidance
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    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/002—Transmission of channel access control information
    • H04W74/006—Transmission of channel access control information in the downlink, i.e. towards the terminal

Definitions

  • the present disclosure relates to wireless communication, and more particularly, to a method for transmitting uplink data based on contention in a wireless communication system to which a non-orthogonal multiple access scheme is applied and a device using the same.
  • Wireless communication systems are widely deployed to provide various kinds of communication services such as voice and data.
  • the purpose of a wireless communication system is to allow a large number of terminals to perform reliable communication regardless of location and mobility.
  • a wireless communication system is a multiple access system capable of supporting communication with a plurality of terminals by sharing available radio resources.
  • radio resources include time, frequency, code, transmit power, and the like.
  • multiple access systems include time division multiple access (TDMA) systems, code division multiple access (CDMA) systems, frequency division multiple access (FDMA) systems, orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) systems, and single carrier frequency (SC-FDMA). division multiple access) system.
  • TDMA time division multiple access
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier frequency division multiple access
  • the present specification provides a method and apparatus for transmitting uplink data on a contention-based basis in a wireless communication system to which a non-orthogonal multiple access scheme is applied.
  • the present specification proposes a method and apparatus for transmitting uplink data on a contention basis in a wireless communication system to which a non-orthogonal multiple access scheme is applied.
  • the apparatus includes a radio frequency (RF) unit for transmitting and receiving radio signals and a processor coupled to the RF unit.
  • RF radio frequency
  • This embodiment shows uplink communication between a base station and a specific terminal in a wireless communication system to which a non-orthogonal multiple access scheme is applied.
  • the contention zone may correspond to a resource area for contention-based uplink connection or uplink data transmission based on non-orthogonal multiple access.
  • the terminal receives information about the contention zone from the base station.
  • the information about the contention zone includes a pattern of a predefined contention zone and a predefined UE class.
  • the pattern of the predefined contention zone and the predefined user equipment class may be promised in advance between the base station and the user equipment.
  • the pattern of the predefined contention zone and the predefined terminal class are broadcast to all terminals in the cell in the form of a look up table.
  • the terminal receiving the information attempts a non-orthogonal multiple access to the base station.
  • the pattern of the predefined contention zone may be selected based on the predefined terminal class.
  • the UE class may correspond to a UE group performing contention-based transmission based on a specific pattern for the contention zone.
  • the pattern of the terminal class and the contention zone may be associated with each other.
  • the pattern of the predefined contention zone may be signaled through a common control zone, a Radio Resource Control (RRC), or an upper layer.
  • RRC Radio Resource Control
  • the terminal selects a terminal class for the terminal from the predefined terminal class. That is, the terminal selects a specific terminal class from among the predefined terminal classes in consideration of whether it is necessary to obtain SNR gathering or to obtain frequency diversity.
  • the terminal selects a pattern of the contention zone for the terminal from among the patterns of the predefined contention zone based on the selected terminal class. For example, if the terminal selects a terminal class for SNR, the terminal selects a pattern including a contention zone that is repeated or spread in the time domain to obtain the SNR gain. In addition, if the terminal selects a terminal class for obtaining frequency diversity, the terminal selects a pattern including a contention zone that is repeated or spread in the frequency domain.
  • the terminal transmits uplink data to the base station through a plurality of contention zones included in the selected contention zone pattern.
  • a contention zone can be a single contention zone using only one contention zone, multiple contention zones (multiple contention zones) using two or more contention zones, or a variable content in which the location and number of contention zones are changed. Contains a tension zone. However, it is assumed here that a contention-based procedure is performed using multiple contention zones.
  • a plurality of contention zones means that information to be transmitted on a contention basis is repeatedly transmitted or spread to two or more contention zones.
  • the plurality of contention zones may be generated by repetition or spreading of one contention zone included in the pattern of the selected contention zone in the frequency domain.
  • the plurality of contention zones may be generated by repeating or diffusing one contention zone included in the pattern of the selected contention zone in the time domain.
  • the uplink data may be transmitted through the plurality of contention zones when the uplink data cannot secure reliability of uplink data in one contention zone included in the selected contention zone pattern. . That is, when the terminal does not achieve UL coverage with only a single contention zone, the terminal may transmit contention-based data using a plurality of contention zones.
  • the terminal may receive system information indicating the common control zone from the base station.
  • the system information and the information about the contention zone may be received through the common control zone. That is, system information may also be broadcast to all terminals in the cell.
  • the terminal and the base station perform a contention based procedure using the variable contention zone.
  • the location, number, and period of the contention zone may be changed based on the collision rate of the contention zone included in the predefined contention content pattern and the success rate of multi-user detection (MUD). Can be.
  • the location, number and period of the changed contention zone may be broadcasted through the common control zone.
  • the capability of the contention zone included in the pattern of the predefined contention zone may indicate the maximum number of predefined codewords.
  • the contention of the contention zone may be broadcasted through the common control zone.
  • the maximum number of predefined codewords may vary depending on the collision rate of the contention zone.
  • the terminal may arbitrarily select a codeword for the terminal from among the predefined codewords.
  • Information about the capability of the contention zone may be broadcast in the form of a lookup table, and the terminal may recognize a codebook that can be used by the terminal. As the number of codewords increases, the number of cases that the terminal can select increases, and the collision rate may decrease.
  • the terminal may select a codeword among codebook indices having a small number of selectable codewords. have. If there is a high probability of collision, a large number of codewords are required, and thus, the terminal may select a codeword from among a codebook index having a large number of selectable codewords.
  • the plurality of contention zones may be code division multiplexed (CDM) in the same contention zone.
  • CDM code division multiplexed
  • the plurality of contention zones may be multi-user connected by code division multiplexing as well as time division multiplexing and frequency division multiplexing.
  • the UE does not achieve UL coverage using only a single contention zone, it can achieve SNR gain by repetition or spread in the time domain or obtain frequency diversity by repetition or spread in the frequency domain. You can send data to the zone. Thus, partial collisions for multiple contention zones are generated, resulting in the benefit of LLR computation when the receiver combines the transmission information of multiple users. In addition, the reliability of data transmission can be improved.
  • FIG. 1 illustrates a wireless communication system to which the present specification is applied.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a radio protocol structure for a user plane.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a radio protocol architecture for a control plane.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a NOMA based downlink transmission / reception (Tx / Rx) block diagram of a communication device.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a NOMA based uplink transmission / reception block diagram of a communication device.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an NCMA based downlink transmission / reception block diagram of a communication device as an example.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an NCMA-based uplink transmission / reception block diagram of a communication device as an example.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating a frequency axis of data transmission by a terminal-specific NCC.
  • NCMA 9 is a diagram illustrating a basic transmission and reception structure diagram of the NCMA system.
  • FIG. 10 illustrates a contention-based random access procedure in an LTE system.
  • FIG. 11 illustrates a delay of control signaling and a delay of data transmission according to an uplink processing procedure in an LTE system.
  • FIG. 13 illustrates an example of a timing operation of a transmitter / receiver using a predefined implicit timing scheme.
  • FIG. 14 shows an example of a user grouping and resource zone allocation scheme for asynchronous control.
  • 15 shows an example of an uplink transmission scheme between multiple terminals based on a frequency distributed resource configuration.
  • 16 shows a procedure flow for transmitting and receiving signals for ULLS from a single user perspective.
  • 17 shows a procedure flow for transmitting and receiving signals for ULLS from a multi-user perspective.
  • FIG. 18 illustrates an example of a resource zone for performing contention-based uplink connection and a resource zone for transmitting contention-based uplink data according to an embodiment of the present specification.
  • 19 is a flowchart illustrating a procedure of performing contention-based uplink transmission using a resource zone according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 20 illustrates an example of a density pattern of a contention zone according to an embodiment of the present specification.
  • 21 shows another example of the density pattern of the contention zone according to the embodiment of the present specification.
  • FIG. 22 shows another example of a density pattern of a contention zone according to an embodiment of the present specification.
  • 23 is a flowchart illustrating a procedure of transmitting contention-based uplink data using a resource zone according to an embodiment of the present specification.
  • 24 is a block diagram illustrating a device in which an embodiment of the present specification is implemented.
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier-frequency division multiple access
  • CDMA may be implemented with a radio technology such as Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) or CDMA2000.
  • TDMA may be implemented with wireless technologies such as Global System for Mobile communications (GSM) / General Packet Radio Service (GPRS) / Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE).
  • GSM Global System for Mobile communications
  • GPRS General Packet Radio Service
  • EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution
  • OFDMA may be implemented in a wireless technology such as IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, Evolved UTRA (E-UTRA).
  • UTRA is part of the Universal Mobile Telecommunications System (UMTS).
  • 3rd Generation Partnership Project (3GPP) long term evolution (LTE) is part of an Evolved UMTS (E-UMTS) using E-UTRA, and employs OFDMA in downlink and SC-FDMA in uplink.
  • 3GPP 3rd Generation Partnership Project
  • LTE long term evolution
  • E-UMTS Evolved UMTS
  • E-UTRAN Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network
  • LTE Long Term Evolution
  • the E-UTRAN includes a base station (BS) 20 that provides a control plane and a user plane to a user equipment (UE).
  • the terminal 10 may be fixed or mobile and may be called by other terms such as a mobile station (MS), a user terminal (UT), a subscriber station (SS), a mobile terminal (MT), a wireless device (Wireless Device), and the like.
  • the base station 20 refers to a fixed station communicating with the terminal 10, and may be referred to by other terms such as an evolved-NodeB (eNB), a base transceiver system (BTS), an access point, and the like.
  • eNB evolved-NodeB
  • BTS base transceiver system
  • access point and the like.
  • the base stations 20 may be connected to each other through an X2 interface.
  • the base station 20 is connected to a Serving Gateway (S-GW) through an MME (Mobility Management Entity) and an S1-U through an Evolved Packet Core (EPC) 30, more specifically, an S1-MME through an S1 interface.
  • S-GW Serving Gateway
  • MME Mobility Management Entity
  • EPC Evolved Packet Core
  • EPC 30 is composed of MME, S-GW and P-GW (Packet Data Network-Gateway).
  • the MME has information about the access information of the terminal or the capability of the terminal, and this information is mainly used for mobility management of the terminal.
  • S-GW is a gateway having an E-UTRAN as an endpoint
  • P-GW is a gateway having a PDN as an endpoint.
  • the radio interface between the terminal and the base station is called a Uu interface.
  • Layers of the radio interface protocol between the terminal and the network are based on the lower three layers of the Open System Interconnection (OSI) reference model, which is widely known in communication systems.
  • OSI Open System Interconnection
  • L2 second layer
  • L3 third layer
  • the RRC Radio Resource Control
  • the RRC layer located in the third layer plays a role of controlling radio resources between the terminal and the network.
  • the RRC layer exchanges an RRC message between the terminal and the base station.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a radio protocol architecture for a user plane.
  • 3 is a block diagram illustrating a radio protocol structure for a control plane.
  • the user plane is a protocol stack for user data transmission
  • the control plane is a protocol stack for control signal transmission.
  • a physical layer (PHY) layer provides an information transfer service to a higher layer using a physical channel.
  • the physical layer is connected to a medium access control (MAC) layer, which is an upper layer, through a transport channel. Data is moved between the MAC layer and the physical layer through the transport channel. Transport channels are classified according to how and with what characteristics data is transmitted over the air interface.
  • MAC medium access control
  • the physical channel may be modulated by an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) scheme and utilizes time and frequency as radio resources.
  • OFDM orthogonal frequency division multiplexing
  • the functions of the MAC layer include mapping between logical channels and transport channels and multiplexing / demultiplexing into transport blocks provided as physical channels on transport channels of MAC service data units (SDUs) belonging to the logical channels.
  • the MAC layer provides a service to a Radio Link Control (RLC) layer through a logical channel.
  • RLC Radio Link Control
  • RLC layer Functions of the RLC layer include concatenation, segmentation, and reassembly of RLC SDUs.
  • QoS Quality of Service
  • the RLC layer has a transparent mode (TM), an unacknowledged mode (UM), and an acknowledged mode (Acknowledged Mode).
  • TM transparent mode
  • UM unacknowledged mode
  • Acknowledged Mode acknowledged mode
  • AM Three modes of operation (AM).
  • AM RLC provides error correction through an automatic repeat request (ARQ).
  • PDCP Packet Data Convergence Protocol
  • Functions of the Packet Data Convergence Protocol (PDCP) layer in the user plane include delivery of user data, header compression, and ciphering.
  • the functionality of the Packet Data Convergence Protocol (PDCP) layer in the control plane includes the transfer of control plane data and encryption / integrity protection.
  • the RRC (Radio Resource Control) layer is defined only in the control plane.
  • the RRC layer is responsible for the control of logical channels, transport channels, and physical channels in connection with configuration, re-configuration, and release of RBs.
  • RB means a logical path provided by the first layer (PHY layer) and the second layer (MAC layer, RLC layer, PDCP layer) for data transmission between the terminal and the network.
  • the establishment of the RB means a process of defining characteristics of a radio protocol layer and a channel to provide a specific service, and setting each specific parameter and operation method.
  • RB can be further divided into SRB (Signaling RB) and DRB (Data RB).
  • the SRB is used as a path for transmitting RRC messages in the control plane
  • the DRB is used as a path for transmitting user data in the user plane.
  • the UE If there is an RRC connection between the RRC layer of the UE and the RRC layer of the E-UTRAN, the UE is in an RRC connected state, otherwise it is in an RRC idle state. do.
  • the downlink transmission channel for transmitting data from the network to the UE includes a BCH (Broadcast Channel) for transmitting system information and a downlink shared channel (SCH) for transmitting user traffic or control messages.
  • Traffic or control messages of a downlink multicast or broadcast service may be transmitted through a downlink SCH or may be transmitted through a separate downlink multicast channel (MCH).
  • the uplink transport channel for transmitting data from the terminal to the network includes a random access channel (RACH) for transmitting an initial control message and an uplink shared channel (SCH) for transmitting user traffic or control messages.
  • RACH random access channel
  • SCH uplink shared channel
  • BCCH broadcast control channel
  • PCCH paging control channel
  • CCCH common control channel
  • MCCH multicast control channel
  • MTCH multicast traffic
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a NOMA based downlink transmission / reception (Tx / Rx) block diagram of a communication device.
  • NOMA non-orthogonal multiple access
  • MUST Multiuser Superposition Transmission
  • the NOMA system is considered as an element technology of the next generation 5G system for the purpose of gaining transmission capacity gain or increasing the number of simultaneous connections compared to the LTE system by transmitting information for multiple terminals by overlapping the same time-frequency resources.
  • next generation 5G system's NOMA series technologies include MUST to distinguish terminals based on power level, Sparse Code Multiple Access (SCMA) using Sparse Complex Codebook-based modulation, and interleave using user-specific interleaver.
  • SCMA Sparse Code Multiple Access
  • IDMA Division Multiple Access
  • the power allocation of each symbol is different, or the multi-terminal data is hierarchically modulated and transmitted based on hierarchical modulation.
  • Demodulating data hereinafter referred to as multi-terminal data
  • MOD multi-user detection
  • the transmitting end of FIG. 4 replaces the forward error correction (FEC) encoder and the modulation process with respect to the multi-terminal data by using a previously promised Sparse Complex Codebook modulation scheme, and transmits the multi-terminal data through the MUD at the receiving end.
  • FEC forward error correction
  • the transmitter of FIG. 4 modulates and transmits FEC encoding information on the terminal data through a terminal-specific interleaver and demodulates the terminal data through the MUD.
  • Each system can demodulate multi-terminal data using various MUD methods, for example Maximum Likelihood (ML), Maximum joint A posteriori Probability (MAP), Message Passing Algorithm (MPA), Matched Filtering (MF), Successive Interference Cancellation (SIC), Parallel Interference Cancellation (PIC), Codeword Interference Cancellation (CWIC), and the like.
  • MUD methods for example Maximum Likelihood (ML), Maximum joint A posteriori Probability (MAP), Message Passing Algorithm (MPA), Matched Filtering (MF), Successive Interference Cancellation (SIC), Parallel Interference Cancellation (PIC), Codeword Interference Cancellation (CWIC), and the like.
  • ML Maximum Likelihood
  • MAP Maximum joint A posteriori Probability
  • MPA Message Passing Algorithm
  • MCA Matched Filtering
  • SIC Successive Interference Cancellation
  • PIC Parallel Interference Cancellation
  • CWIC Codeword Interference Cancellation
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a NOMA based uplink transmission / reception block diagram of a communication device.
  • FIG. 5 illustrates a structure of a transmitter / receiver for uplink support of a NOMA series system in which multi-terminal information (hereinafter, referred to as multi-terminal information) is allocated to the same resource and transmitted.
  • multi-terminal information hereinafter, referred to as multi-terminal information
  • Each system may transmit and demodulate the multi-terminal data in the same manner as the description of the downlink structure of FIG.
  • NOMA series systems transmit multiple terminal signals over the same time-frequency resources, they have a higher decoding error rate than LTE systems, but can support higher frequency utilization efficiency or more connectivity.
  • NOMA Non-Orthogonal Multiple Access
  • Equation 1 the signal of the k-th receiver is simply expressed by Equation 1 below.
  • h k denotes a channel from a transmitter to a k-th receiver
  • s k denotes a data symbol to a k-th receiver
  • n k denotes signal noise.
  • K is the number of multiple terminals allocated to the same time-frequency resource.
  • Equation 2 The second term of the third equation of Equation 1 ) Denotes a multi-user interference signal (MUI) by data symbols to other receivers. Therefore, simply expressing the transmission capacity by the received signal is represented by the following equation (2).
  • MUI multi-user interference signal
  • Equation 2 As K increases in the transmission capacity in Equation 2, the number of R k added increases to increase C. However, as K increases, each R k may decrease due to an increase in MUI, resulting in a decrease in total transmission capacity C. According to the MUD technique, even if the data of each terminal can be demodulated while effectively reducing the MUI, the existence of the MUI basically reduces the overall transmission capacity and requires a high complexity MUD. If MUI generation is minimized for data transmission of multiple terminals, higher transmission capacity can be expected. Or, if it is possible to quantitatively control the MUI generation for the data transmission of the multi-terminal, it is possible to plan higher transmission capacity by scheduling for data overlap of the multi-terminal.
  • the present invention proposes a non-orthogonal coded multiple access (NCMA) method for minimizing multi-terminal interference in a next-generation 5G system.
  • NCMA non-orthogonal coded multiple access
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an NCMA based downlink transmission / reception block diagram of a communication device
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an NCMA based uplink transmission / reception block diagram of a communication device.
  • NCMA non-orthogonal code multiple access scheme
  • 6 and 7 illustrate a downlink of an NCMA system for overlapping transmission using a UE-specific non-orthogonal code cover (NCC) when allocating multi-terminal information to the same time-frequency resource.
  • NCC UE-specific non-orthogonal code cover
  • the structure of an uplink transceiver is a transmitter / receiver (or a transmitter / receiver) allocates a UE-specific NCC to each UE using a predefined non-orthogonal codebook.
  • the codeword referred to in the present invention refers to a complex element vector selected (or assigned) by each terminal in order to perform non-orthogonal multiple access.
  • Codebook means a set of codewords used by each terminal to perform non-orthogonal multiple access.
  • the codebook mentioned above may exist in plural numbers.
  • UE-specific NCC UE specific NCC
  • the NCC or terminal-specific NCC
  • the non-orthogonal codebook is expressed as Equation 3 below.
  • c (j) is a codeword for the j-th terminal, and the codeword set for all K terminals becomes the codebook C.
  • c (j) to transmit data of the j-th terminal is defined as NCC.
  • the codebook may be represented by a vector length N of codewords and a number K of codewords.
  • N means spreading factor
  • K means superposition factor.
  • one codeword is used in one terminal for convenience of description, but a plurality of codewords are used by one terminal or one codeword is not excluded.
  • one or more codewords assigned to one terminal may hop a codeword by using another codeword in the same codebook or using another codeword in another codebook according to time or frequency of use. have.
  • UE-specific NCC (UE Specific NCC) allocation may be allocated in connection with the UE ID (UE ID) in the RRC Connection Process, Downlink Control Information (DCI) included in the downlink control channel (for example, PDCCH) It can also be assigned via format.
  • DCI Downlink Control Information
  • the UE may randomly select a non-orthogonal codeword or select a connection with a UE identifier.
  • the UE-specific NCC is not a method assigned by the base station, but is directly selected by the terminal, and thus there may be a collision of NCCs between multiple terminals.
  • the reception base station reduces the success rate of classification of a plurality of terminal information by MUD.
  • the UE-specific NCC may be defined by Grassmannian line packing, and the chordal distance formed by any two vectors in the same subspace is always the same. In other words, It can be obtained mathematically or algorithmically as a codebook that satisfies.
  • the UE-specific NCC has a property as shown in Equation 4 below.
  • Equation 4 Is the conjugate codeword of c (k) .
  • Equation 4 The properties of Equation 4 are as follows (1), (2), (3).
  • chordal distance between one codeword and another codeword in the same codebook is the same.
  • the transmitting end / receiving party (or the transmitting side / receiving side) promises a codebook having the above characteristics in advance and configures the terminal-specific NCC
  • the chordal distance by any two codewords It has a lower bound of. Therefore, the MUI for the multi-terminal data overlapping transmission is determined to be minimized by the lower bound.
  • the chordal distances for the two arbitrary codewords are always the same, statistical prediction of the MUI is possible according to the number of terminals.
  • the decoding error rate of the receiver is predictable based on the MUI value, so that the MCS level can be controlled based on the amount of interference for multi-terminal overlapping transmission.
  • K codewords are transmitted in the (N ⁇ 1) dimension
  • the receiver decodes its own codeword
  • 1 is decoded from its own codeword
  • ⁇ N from other K-1 codewords.
  • the amount of statistical interference of K (K-1) remains. This number depends on the degree of optimization of the codebook design.
  • the number of overlapping terminals (K) or the number of used resources (N) is determined according to the required SINR or target QoS of the communication system. You can change it to control the MUI value.
  • Non-orthogonal codebook in the form of 3GPP TS 36.211 is shown in the following Table 1 and Table 2, it can be used as a UE-specific NCC (UE specific NCC).
  • FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating a frequency axis of data transmission by a terminal-specific NCC.
  • FIG. 8 illustrates a concept of transmitting a k-th terminal data on a frequency axis through a terminal-specific NCC at a transmitting end (or transmitting side).
  • the codeword corresponding to the k-th terminal is multiplied by the data for the k-th terminal and transmitted.
  • one data symbol s k corresponds to a codeword vector c (k) having a (N ⁇ 1) dimension.
  • N elements of the codeword correspond to N subcarriers.
  • NCMA 9 is a diagram illustrating a basic transmission and reception structure diagram of the NCMA system.
  • FIG. 9 is a basic transmission and reception structure diagram of an NCMA system using a UE-specific NCC.
  • the data symbol for each terminal at the transmitting end is converted into a terminal-specific NCC corresponding to each terminal and overlapped.
  • the overlapped N-length frequency axis signal is converted into a time axis signal through N-IFFT to perform OFDM transmission, and the receiver is reconstructed into a frequency axis signal through N-FFT.
  • the recovered frequency axis signal decodes each terminal data symbol with a conjugate codeword of a terminal-specific NCC corresponding to each terminal.
  • the decoded s k may include an MUI according to the number of overlapping terminals, and accurate s k decoding is possible through a MUD method.
  • the length of the frequency axis signal converted according to the terminal-specific NCC previously defined may be shorter than N.
  • N the length of the frequency axis signal converted according to the terminal-specific NCC previously defined
  • Equation 5 a detection equation for data decoding at the k-th terminal receiving end is expressed as Equation 5 below.
  • H k denotes an (N ⁇ N) channel matrix from a k th transmitter to a receiver and includes frequency axis channel coefficients in a diagonal matrix.
  • c (k) is a (N ⁇ 1) terminal-specific NCC vector from the k th transmitter to the receiver, s k is a data symbol from the k th receiver, and n is a (N ⁇ 1) signal noise vector.
  • K is the number of multiple terminals allocated to the same time-frequency resource.
  • Equation 5 only desired codewords signals and noise remain through channel compensation, and are detected as in Equation 6 through a conjugate codeword of a terminal-specific NCC of a receiver.
  • Equation 6 the second item of the last row represents the MUI, and can be removed or reduced through the MUD method.
  • Equation 7 the detection equation for data decoding at the receiving end of the base station is expressed by Equation 7 below.
  • Equation 8 The second term of the third equation of Equation 7 represents a multi-terminal interference signal MUI by data symbols to other receivers.
  • the detection equation of the receiving end for data decoding of the k-th terminal is expressed by Equation 8 below.
  • Equation 9 the second item of the last row represents the MUI, and can be removed or reduced through the MUD method.
  • the change in the frequency axis channel of the MUI results in a change in MUD by the UE-specific NCC.
  • the number of transmitting and receiving antennas has been described as a single piece, but it is obvious that the same method may be applied to an environment using multiple antennas.
  • This specification proposes a technique for contention-based multiple access (MA).
  • the proposed scheme includes an operation scheme based on hierarchical coding and modulation in contention based multiple access.
  • a contention based multiple access method will be described.
  • FIG. 10 illustrates a contention-based random access procedure in an LTE system.
  • a contention-based multiple access scheme as shown in FIG. 10 is a general technique.
  • 10 is an uplink access method in an LTE communication system.
  • the access method may be used in an ad-hoc network such as Device to Device (D2D) or Vehicular to Everthing (V2X), and in a cellular-based method such as LTE-Advanced (MTE) and Machine Type Communication (MTC). Can be.
  • D2D Device to Device
  • V2X Vehicular to Everthing
  • MTE LTE-Advanced
  • MTC Machine Type Communication
  • the contention-based multiple access scheme is started by performing a scheduling request (SR) from the terminal to the base station eNB (S1010) and receiving scheduling information of the base station (S1020).
  • Scheduling information received from the base station includes a TA (Timing Adjustment or Timing Advance) for synchronization between received signals from multiple users, a cell ID, and a grant for uplink access (eg, MCS Level information or resource allocation information).
  • Control information to the PDCCH In general, a communication system is a communication system in which a plurality of terminals use limited radio resources. However, since one terminal does not know the state of another terminal, multiple terminals may request resource allocation for the same resource. Can be.
  • the base station resolves a contention collision for a plurality of terminals in one competition and transmits the information (S1040).
  • the base station and the terminal transmits uplink data by transmitting and receiving control information for network access and HARQ (S1030).
  • FIG. 11 illustrates a delay of control signaling and a delay of data transmission according to an uplink processing procedure in an LTE system.
  • ULLS Ultra-Low Latency Service
  • E2E Latency ⁇ 1ms
  • DL Data Rate 50Mbps
  • UL Data Rate 25Mbps
  • E2E latency is determined by network delay, processing delay, and air interface delay.
  • Existing contention-based multiple access schemes require mandatory heavy control as shown in FIG. 4 and have a long air interface delay.
  • 11 illustrates a delay of control signaling and a delay of data transmission according to an uplink processing procedure of the existing LTE system. Accordingly, there is a need for a method for efficiently solving the simplification and competition of the control procedure for the ULLS and a multiple access method for increasing the data transmission speed.
  • the present invention proposes a method for resolving contention and a simplified control procedure for low latency services of a next generation wireless communication system, a multiple access method and a resource allocation method for increasing data transmission speed.
  • Method 1 Asynchronous Multiple Access based on Control Signaling Reduction for Ultra-Low Latency
  • each terminal immediately performs data transmission without performing TA and scheduling from the base station when traffic occurs due to data transmission. From the standpoint of the receiving base station, there may be a problem that synchronization of reception of data of multiple users is not correct and a problem of collision between data of multiple users. Even if you use multiple access methods that are robust against asynchronous and multi-user data collisions (for example, Interleave Division Multiple Access (IDMA) or Sparse Code Multiple Access (SCMA), Power Level Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA)), Asynchronous data between a plurality of users makes it difficult to distinguish between users and may cause a decrease in the decoding rate of data. Therefore, there is a need for a multiple access scheme for asynchronous control.
  • IDMA Interleave Division Multiple Access
  • SCMA Sparse Code Multiple Access
  • NOMA Power Level Non-Orthogonal Multiple Access
  • Method 1 proposes a technique for solving the asynchronous problem between multiple users that occurs in control signaling reduction for ULLS support.
  • the terminals solve the asynchronous problem caused by not performing the initial control signaling through predefined implicit timing.
  • the terminal performs a symbol unit synchronization of the transmission point of view through a predefined periodic timing to control asynchronous.
  • a timing offset of a reception viewpoint is controlled within a cyclic prefix (CP).
  • CP cyclic prefix
  • User grouping is performed by the base station by a predefined timing point, and assigns a resource zone to each user group in advance.
  • the uplink data collision of the synchronized terminal is distinguished through a multi-user detection (MUD) method.
  • MOD multi-user detection
  • a pre-defined implicit timing technique for asynchronous control is proposed. This may correspond to a method of removing timing offset from a transmission point of view.
  • Pre-defined implicit timing is defined in symbol units, and the period may vary according to symbol duration of a system environment.
  • the predefined implicit timing represents a periodicity, and the period may be variously defined such as a symbol, a subframe, a frame, and the like.
  • the terminal requesting immediate data transmission transmits information on the predefined implicit timing nearest to the point.
  • the predefined implicit timing may be promised from downlink synchronization, or may be promised as an absolute time through predefined control information between the base station and all terminals in advance.
  • N 0,... , ⁇
  • the T symbol may be a length of a symbol including a CP length, a length of a sub-frame, or a length of a frame.
  • T Implicit (k + 1) when the traffic of UE 1 and UE 2 occurs between T Implicit (k) and T Implicit (k + 1), the nearest predefined implicit timing is T Implicit (k +). Start uplink transmission in 1).
  • the terminal 3 when traffic is caused between the T Implicit (k + 1) and T Implicit (k + 2), the uplink transmission on the implicit timing of T Implicit (k + 2) the nearest predefined To start.
  • FIG. 13 illustrates an example of a timing operation of a transmitter / receiver using a predefined implicit timing scheme.
  • the terminals 1,2 and 3 may guarantee symbol synchronization from a transmission point of view even when uplink traffic occurs at different points in time.
  • the receiving base station eNB
  • the receiving base station experiences a timing variation ( ⁇ t) of each terminal. Therefore, there is a need for a method for controlling ⁇ t within CP duration.
  • a user grouping and resource zone allocation scheme for asynchronous control is proposed. This may correspond to a method of controlling a timing offset within CP from a reception point of view.
  • FIG. 14 shows an example of a user grouping and resource zone allocation scheme for asynchronous control.
  • the eNB receives information about a timing distance of a UE periodically or during downlink transmission or uplink transmission of the UE.
  • the timing point is determined not only by the physical distance but also by the propagation delay or the system environment by the multipath of the terminal.
  • the base station may configure a fractional timing distance zone in consideration of timing points between a plurality of users and perform user grouping.
  • ⁇ t when ⁇ t is controlled by CP duration, user grouping is performed assuming UEs corresponding to 0- ⁇ t of propagation delay time due to physical distance or multipath are in Timing Distance Zone A. In a similar manner, user grouping is performed on the assumption that propagation delay time is ⁇ t-2 * ⁇ t in the Timing Distance Zone B.
  • the timing variable ⁇ t may be variously defined according to a system environment (for example, cell radius or CP duration). In this case, as the size of ⁇ t decreases, the timing offset of the receiving point of view decreases, but the timing distance zone is segmented and the number of user groups increases, which increases the complexity of operating the system.
  • the receiving base station may separate the signal through the Rake receiver and detect the signal through an inverse fourier transform (IFT) for each individual signal. This user grouping is performed periodically or at the time of downlink transmission or uplink transmission of the terminal irrespective of the immediate uplink data transmission of the terminal.
  • IFT inverse fourier transform
  • the base station divides the timing distance zone into four stages of A, B, C, and D through information on timing points of the terminals, and identifies terminals 1, 2, and 3 having similar timing points.
  • Assign to Timing Distance Zone A the method of dividing the timing distance zone may control ⁇ t of FIG. 14 to be within CP duration.
  • the control conditions of ⁇ t may change. Therefore, when the base station allocates the same resource zone to the terminals allocated to the same timing distance zone, each terminal immediately considers only the implicit timing defined in advance regardless of other user's timing or UL Grant / Time Advance from the base station. Uplink transmission may be performed. Although the timing of a resource block may be different in immediate uplink transmission of each terminal, symbol timing within a CP duration may be guaranteed.
  • the predefined resource zone defined in FIG. 14 may vary depending on the system environment or the number of users accessing the base station.
  • a Pre-defined Resource Zone may be set according to the Fractional Timing Distance Zone, and the Pre-defined Resource Zone may be divided into a time division, a frequency division, and a time-frequency division scheme.
  • time division various divisions such as symbols, slots, subframes, and frames may be distinguished and may not be distinguished.
  • frequency division various divisions such as subcarrier, subband, total band, etc. may be possible and may not be divided. No distinction here means that the entire resource is available.
  • UEs 1, 2, and 3 of the same timing distance zone A perform uplink transmission to resource zone A, and share the same resource zone as a whole. Therefore, since the UEs performing uplink transmission in the same Resource Zone perform uplink transmission with the same resource, the receiving base station must distinguish data of the terminals.
  • Multi-user detection enables multi-access technology to separate multi-user data. For example, IDMA, SCMA, and Power Level NOMA methods can be utilized.
  • each UE should minimize the latency from the UL traffic occurrence time to the completion of traffic transmission.
  • each UE needs to start data transmission simultaneously with generating UL traffic through as many resources as possible. Therefore, there is a need for a technique for performing instant data transmission without loss of decoding rate while multiple users share limited resources.
  • a technique for minimizing the start of data transmission and the completion of traffic transmission in a multi-user access method sharing limited resources is presented.
  • UEs having different UL transmission requests and traffic sizes consider UL only in Pre-defined Implicit Timing mentioned in Method 1, and perform UL transmission in a multi-access method capable of MUD. Since the users in the resource zone of the method 1 have a timing offset within the CP, the UL transmission is performed without considering timing or resource occupancy of other users. Then, the receiving eNB performs MUD at the symbol level.
  • the MUD method can be different depending on the multiple access method used, and distinguishes signals of multiple users through the successive decoding method such as Successive Interference Cancelation (SIC) or Parallel Interference Cancelation (PIC).
  • SIC Successive Interference Cancelation
  • PIC Parallel Interference Cancelation
  • the variable configuration of a limited resource zone reduces the latency of the air interface side.
  • multiple users can share the limited resources and perform immediate data transfer without loss of decoding rate.
  • 15 shows an example of an uplink transmission scheme between multiple terminals based on a frequency distributed resource configuration.
  • FIG. 15 illustrates a UL transmission scheme of multiple UEs for minimizing a traffic transmission completion time based on a frequency spread resource configuration.
  • UEs having different UL transmission requests and traffic sizes perform UL transmission in a multi-access method capable of MUD in consideration of the above-mentioned pre-defined implicit timing. For example, when UE A performing UL transmission request first performs transmission, UE C performs UL transmission to the same Resource Zone. In the same way, regardless of the traffic size, each UE performs UL transmission without considering timing or resource occupancy of other users when its transmission request occurs. Then, the receiving eNB performs MUD at the symbol level.
  • the MUD method can be different depending on the multiple access method used, and the signals of multiple users can be distinguished through an iterative decoding method such as Successive Interference Cancelation (SIC) or Parallel Interference Cancelation (PIC).
  • SIC Successive Interference Cancelation
  • PIC Parallel Interference Cancelation
  • an RB or a subband may be configured with a smaller transmission time interval (TTI) and a wider subcarrier or bandwidth.
  • TTI transmission time interval
  • the proposed multiple access scheme can be utilized.
  • the above-mentioned multiple access scheme can be utilized even if the RB unit sets various RB unit configurations such as 10 and 14 in 12 subcarriers.
  • subbands can also be configured variably.
  • t ACK The transmission completion time can be expressed as t A + t contol + T A / N carrier / N symbol .
  • t control is a scheduling control time for receiving TA and Grant.
  • N carrier and N symbol are frequency and time resources available to UE A.
  • t ACK t A + t Implicit + T A / (N carrier * N user ) / N symbol and Likewise, the transmission completion time can be expressed. Therefore, the traffic occurrence time t A is the same, but it is clear that t Implicit ⁇ t control as described in FIG. 13. Based on legacy LTE, the maximum value of t Implicit is 71.4us and t control is 4-8ms. In addition, since UE A may occupy all time-frequency in the Resource Zone, the transmission time T A may be reduced in proportion to the number of UEs occupying. In the case of FIG.
  • transmission time can be shortened to T A / 4.
  • the above-described example may be changed according to the variable utilization of resources, and there may be a difference in time reduction according to the parameter change of the channel coding scheme in consideration of the decoding rate reduction by multiple access.
  • the degree of Frequency Spread Resource should be changed adaptively to the number of concurrently connected UEs. For example, suppose that the maximum number of simultaneous transmissions of the multi-user overlapping access method used is four, and if simultaneous transmission is performed from four, up to eight simultaneous transmissions are possible by dividing the current resource zone into two in the frequency domain. Make it.
  • the above-mentioned Frequency Division information is broadcast as an indicator bit to inform UEs using the current Resource Zone. UEs continue to perform UL transmission based on the received indicator bit.
  • each UE is assigned a candidate group of a resource zone to be used for UL transmission and control information for multi-user data transmission through Pre-defined Control Information from the eNB.
  • Each UE when generating UL traffic, sends an essential control message to the eNB and immediately performs data transmission regardless of UL transmission of another user without any control from the eNB.
  • the control information of the eNB is received in a state in which data transmission is not completed, the data transmission method may be changed and transmitted according to the received control information.
  • 16 shows a procedure flow for transmitting and receiving signals for ULLS from a single user perspective.
  • Conditions 1) and 2) for ULLS may be achieved by the methods 1 and 2, and the uplink procedure of FIG. 11 may be changed as shown in FIG.
  • FIG. 16 exemplifies a structure of simplifying a conventional control signaling procedure of a multiple access method and performing immediate data transmission of a UE. It is assumed that each UE is previously assigned a candidate group of a resource zone to be used for UL transmission and control information for multi-user data transmission from the eNB of the UE (S1610).
  • the Resource Zone is allocated based on the Timing Distance Zone as illustrated in FIG. 14, and may be configured by subdividing resources allocated for UL transmission according to a system environment, and may be configured as one zone without division.
  • Control information for multi-user data transmission is essential control information of a multi-access scheme for identifying a time-frequency resource used by multiple users.
  • the pre-defined control information of FIG. 12 may be related to generation of UL information transmission traffic as long-term control information.
  • each UE When the traffic of the data transmission occurs, each UE sends only necessary control information for network access (S1620), and immediately transmits data without receiving or timing grants (S1630).
  • Essential control information may include an L2 / L3 message for network access, a Modulation and Coding Scheme (MCS) level used as shown in FIG. 16, and resource map information currently used.
  • MCS Modulation and Coding Scheme
  • the transmission of essential control information is a small amount of information that may affect the decoding rate of data transmission afterwards, and needs to be transmitted in consideration of a fixed MCS level or repetition that can guarantee a high decoding rate.
  • the MCS level or power control of each user is determined by the UE itself based on CQI information from a long-term point of view.
  • each user may perform MCS level and power control based on previous PDCCH information or DL RSSI information.
  • the reception stability may be improved by transmitting data at a level lower than the MCS level for the UL transmission of the previous time and a level higher than the power level for the UL transmission of the previous time.
  • MCS Level and Power Level can be controlled and synchronized with MCS / Power Level based on Short Grant and Timing Advance received by PDCCH during continuous data transmission time after immediate data transmission.
  • each UE transmits essential control information without scheduling between multiple users when data transmission traffic occurs (S1620).
  • data is continuously transmitted without any control of the eNB.
  • the eNB Upon receiving the essential control information, the eNB transmits MCS / Power Level control information and Timing Advance information to each UE based on the current UL resource state and timing information (S1640).
  • Each UE that has continuously transmitted data in the absence of any control performs MCS / Power Level change based on the control information and continues to transmit data based on the control information from the time of receiving the control information of the eNB. (S1650). At this time, the indicator bit of the frequency division for the resource zone of the method 2 may be received. Control information transmission and reception of the eNB may be an optional scheme.
  • 17 shows a procedure flow for transmitting and receiving signals for ULLS from a multi-user perspective.
  • FIG. 17 illustrates signaling for multiple access scheme based, ULLS proposed in Method 3.
  • FIG. 17 It is apparent that the multi-user can achieve data transmission immediately after the UL traffic is generated under conditions 1) and 2) through the technique of the method 3 and robust to the asynchronous characteristic.
  • the eNB continuously decodes data of UEs corresponding to a resource zone, and upon recognizing a successful decoding or reception of data, the eNB may perform additional control signaling to maintain connection with the UE.
  • the sequences, codewords, etc. described herein refer to frequency or time axis complex vectors used for distinguishing multiple users in NOMA.
  • the complex vector may have orthogonal or non-orthogonal characteristics depending on the configuration.
  • the complex vector may be represented by a single scalar value according to the configuration of the complex vector, and in this case, may be matched with the existing single resource single information transmission.
  • Spreading as referred to herein means frequency or time axis spreading and spreads through the complex vector.
  • a single transmission may be performed by overlapping or not overlapping in the same resource region.
  • FIG. 18 illustrates an example of a resource zone for performing contention-based uplink connection and a resource zone for transmitting contention-based uplink data according to an embodiment of the present specification.
  • a contention zone 1830 for contention-based UL connection or UL data transmission is broadcast to UEs based on NOMA.
  • the UE performs downlink synchronization (eg, DL synchronization signal proposed in the PSS and SSS or New RAT of LTE, etc.) through a DL synchronization signal.
  • the UE receives System Information (SI) based on downlink synchronization (SI, 1810, for example, MIB information through PBCH of LTE, SIB information through PDSCH, or broadcast system information proposed by New RAT) do.
  • SI System Information
  • the synchronization signal and system information 1810 are broadcasted through a common control zone 1820, and all UEs can decode the synchronization signal and system information 1810.
  • the UE can recognize a resource region for performing contention-based UL connection and a resource region for contention-based UL data transmission.
  • the resource index corresponding to the common control zone 1820 may be indicated through the system information 1810, or a fixed use of resources may be promised in advance.
  • an RNTI for example, an RNTI for an identifier of a contention zone
  • the resource index corresponding to the contention zone 1830 may be indicated or a fixed use of resources may be promised in advance.
  • the method may enable transmission even when the terminal is not in the connected state, that is, when the terminal is in the IDLE state.
  • the information on the common control zone may inform the UEs connected via RRC rather than system information.
  • the x-axis direction is a time domain and the y-axis direction is illustrated as a frequency domain.
  • the type of contention zone is 1) a random access zone for UL connection (for example, a PRACH Zone of LTE or xPRACH Zone of New RAT), and 2) a scheduling request zone for allocating a UL data transmission area.
  • UL Data Zone UL Data Zone, LTE PUSCH Zone, or New RAT xPUSCH Zone
  • the resource zone of the contention zone may be divided into 1) a single contention zone, 2) multiple contention zones, and 3) a variable contention zone.
  • a single contention zone means a case in which information to be transmitted based on contention is transmitted to one contention zone.
  • a plurality of contention zones means that information to be transmitted based on contention is transmitted by repetition or spreading to two or more contention zones.
  • repetition or spreading may be UE-specific, and UE-specific information may be previously assigned by a base station, selected in conjunction with UE-specific information such as UE ID or MAC address, or randomly selected.
  • Multiple contention zones can be TDM or FDM and can be mixed and multiplexed.
  • contention zone 1 For example, if there is only contention zone 1 in Fig. 18, it is a single contention zone. If contention zone 2 is used as multiple contention zones, it is an FDM based multiple contention zone. Contention zones 1 and 2 may transmit information through repetition or spread in a terminal specific manner. Similarly, if contention zone 3 is used as multiple contention zones, it is a multiple contention zone based on TDM. If contention zone 4 is used as multiple contention zones, it is a multiple contention zone based on TDM / FDM. The contention zones 1 and 3 and the contention 1 and 4 may transmit information through repetition or spread in a terminal specific manner.
  • the plurality of contention zones may be selectively used based on a UE-specific pattern. For example, UE 1 transmits information based on repetition or spreading to contention zones 1 and 2 during contention zones 1-4, and UE 2 transmits information based on repetition or spreading to contention zones 2 and 4. Can be. In this case, the overlapping reception is performed only in the contention zone 2 in the base station, which is the receiving end, thereby increasing the detection success rate of the multiuser information. That is, for a UE that cannot achieve coverage with only a single contention zone, it is necessary to achieve SNR gain by repeating or spreading in the time domain and to transmit data to multiple contention zones.
  • the benefit of this operation is that it can partially generate collisions for multiple contention zones, resulting in the benefit of calculating the Log-likelihood ratio (LLR) at the time of combining of the receiving end. That is, in the above example, since UE 1 and UE 2 perform overlapping transmission only in contention zone 2 during contention zones 1-4, the base station can obtain a gain of LLR calculation when combining and receiving transmission information of UE 1 and UE 2. Can be. In addition, repetition or spreading in the frequency domain may improve frequency reliability by obtaining frequency diversity.
  • LLR Log-likelihood ratio
  • An example of a pattern level for selection of a contention zone is as follows. Here, it is assumed that there are four contention zones (content zones 1-4) within a contention period.
  • Pattern level 1 single contention zone
  • Pattern Level 2 Multiple Content Zones
  • the UE class users who need to increase the reliability of UL data based on frequency diversity select Pattern 1 or Pattern 2 of the pattern level 2.
  • two contention zones may repeat the same UL data, or spread or low code rate transmission may be performed.
  • the operation may be previously defined through offline or RRC signaling or higher layer signal transmission, or may be periodically broadcasted through common control signaling of the base station.
  • Pattern 3 or Pattern 4 of the pattern level 2 For SNR gathering. At this time, two contention zones may repeat the same UL data, and spread or low code rate transmission may be performed.
  • UE class users who cannot achieve UL coverage by a single contention zone select Pattern 5 or Pattern 6 of pattern level 2 to simultaneously obtain SNR gathering and frequency diversity.
  • two contention zones may repeat the same UL data, or spread or low code rate transmission may be performed.
  • the above example is summarized in Table 3 below.
  • the UE class may correspond to a terminal group that performs contention-based transmission based on a specific pattern.
  • the pattern level and pattern index of Table 3 are selected by UE class, and the corresponding pattern level and pattern information are defined by a common control signaling, RRC signaling, higher layer signaling, or a predefined method through offline of the base station. You can make an appointment in advance.
  • 19 is a flowchart illustrating a procedure of performing contention-based uplink transmission using a resource zone according to an embodiment of the present specification.
  • the UE receives predefined contention zone information from the eNB (S1910). However, since the eNB broadcasts the predefined contention zone information, all UEs in the cell receive it.
  • the predefined contention zone information includes information about the contention pattern, UE class and transmission scheme described in Table 3 above.
  • the transmission scheme indicates whether the contention zone is repeatedly transmitted or spread. That is, the pattern level, pattern index, and UE class of the contention zones in Table 3 are promised in advance between the UE and the eNB.
  • the UE selects a UE class to be used among UE classes in Table 3 (S1920).
  • the UE may select the UE class according to whether it needs SNR gathering or frequency diversity.
  • the UE selects a contention zone pattern according to the selected UE class.
  • the UE performs contention-based UL data transmission through the selected contention zone (S1940).
  • the eNB since the eNB broadcasts predefined contention zone information, it may not know which UE corresponds to which UE class.
  • the eNB may perform blind detection for each pattern, or assume that UL control linkage for UE specific preamble or UE identification is possible. That is, for example, based on the pattern illustrated in Table 3, the eNB should blindly detect four contention zones (patterns) for pattern level 1 and blindly detect 6 patterns for pattern level 2. That is, the eNB may detect data transmitted by the UE by performing a multi-user detection (MUD) method (S1950).
  • MOD multi-user detection
  • the eNB may transmit ACK / NACK (S1960).
  • the base station may recognize the UE class of the terminal and designate a pattern for using the contention zone.
  • the base station directly signals the contention zone usage pattern according to the UE class through RRC signaling or higher layer signaling, and the terminal may perform contention-based data transmission in a designated pattern when traffic occurs according to the instruction. .
  • the UE may select a contention zone or contention zone usage pattern based on UE specific information such as C-RNTI. For example, when there are contention zones that can be selected by the k-th terminal from 1 to 4, selection of a single contention zone may be defined by the following equation.
  • contention zones 1 to 4 selectable by the k-th terminal
  • the selection of multiple contention zones may be defined by the following equation.
  • variable contention zone means that the location and number of resource zones in the contention zone vary with the system environment.
  • the base station determines whether a collision between terminals has occurred as follows.
  • the base station can check the reference signal (DMRS) by measuring the strength (energy) of the received signal.
  • the base station estimates a channel through the reference signal and receives data to perform a Cyclic Redundancy Check (CRC) check.
  • CRC Cyclic Redundancy Check
  • the base station changes the location, number, and period of the contention zone based on the statistical characteristics of the system, the collision rate of the contention zone, the multiuser detection success rate, and the like to broadcast the changed information to the system information or the common control zone.
  • the location of the contention zone may be changed for optimal resource allocation between the resource region for scheduling-based data transmission and the resource region for contention-based data transmission. Therefore, the changed location information is broadcasted to the system information or the common control zone.
  • the success rate of contention-based information transmission can be increased by securing more contention zones.
  • the method of increasing the number of contention zones may be performed by increasing the success rate through a pattern of repetition or diffusion through the multiple contention zone method mentioned in 2), or through a smaller period of a single contention zone. More often, there is a way to run contention zones.
  • a single contention zone and a plurality of contention zones may be informed based on indexing of time / frequency of a resource, or may be informed by indexing periodicity information based on a reference position. For example, as illustrated in FIGS. 20 to 22, density patterns of five contention zones may exist.
  • FIG. 20 illustrates an example of a density pattern of a contention zone according to an embodiment of the present specification.
  • Pattern 1 of FIG. 20 may be a reference position of the contention zone.
  • the base station may inform the pattern 2 of FIG. 20 by indexing the periodicity information based on the pattern 1 of FIG. 20.
  • a normal zone may be a resource zone for scheduling-based data transmission. As the patterns 2, 3, 4 and 5, the resource area for scheduling-based data transmission is decreasing and the resource area for contention-based data transmission is increasing.
  • 21 shows another example of the density pattern of the contention zone according to the embodiment of the present specification.
  • the base station may inform the pattern 3 and the pattern 4 of FIG. 21 by indexing the periodicity information based on the pattern 1 of FIG. 20.
  • FIG. 22 shows another example of a density pattern of a contention zone according to an embodiment of the present specification.
  • the base station may inform the pattern 5 of FIG. 22 by indexing the periodicity information based on the pattern 1 of FIG. 20.
  • the overall density pattern information (density patterns 1 to 5) of the contention zone may be promised in advance by a common control signaling of the base station, RRC signaling, higher layer signaling, or a predefined method through offline.
  • the density pattern information dynamically changed by the system environment may be broadcasted through common control signaling, RRC signaling, higher layer signaling, and the like of the base station.
  • the capacity of the contention zone can be classified into 1) fixed capability and 2) variable capability.
  • the contention zone means that there is always a fixed capability for a single contention zone.
  • the capability of contention zone is set based on the performance of the worst case in order to provide reliability of the contention success rate.
  • Capability is formed of a sequence or codeword that provides the maximum number of supported contention zones, the number of resources, etc., and may vary depending on the system environment. In this way, fixing the capability does not always mean fixing the transmission success rate.
  • the contention zone means having a flexible capability for a single contention zone.
  • the contention success rate required for contention eg, mMTC, URLLC, eMBB, eV2X, etc.
  • the capability of the contention zone may be changed.
  • the content of the contention zone is broadcasted accordingly.
  • Capability is formed of a sequence or codeword that provides the maximum number of supported contention zones, the number of resources, etc., and may vary depending on the system environment.
  • a threshold that determines the capability according to the system environment, service scenario, etc.
  • Threshold function (Reliability, # of Connections, # of Resources, Tx / Rx Complexity,...)
  • Cell-specific Optimum Capability can be defined according to / Service-specific / Zone-specific / UE-specific Threshold.
  • the information may be broadcast through system information or a common control zone, and may be fixedly broadcasted through any physical channel. In this manner, control of capability does not always mean control of transmission success rate. For example, when defining the capability as the number of codewords, it can be illustrated as Table 4 below.
  • the UE looks up for the capability level of Table 4 above.
  • a codebook that can be used by the UE is recognized by referring to a look up table.
  • the maximum number of codewords can be selected according to the index, and as the number of codewords increases, the number of cases that can be selected by the terminal increases, thereby reducing the collision rate. For example, when there is a small probability of collision, the number of codewords does not need to be large, and thus, the terminal may select a codeword that can be used among four codewords for codebook index 1 of Table 4 above. On the contrary, since a large number of codewords are required when there is a high probability of collision, the terminal may select a codeword that can be used among 12 codewords for codebook index 4 of Table 4.
  • multiplexing of contention zones may be classified into 1) TDM, 2) FDM, and 3) CDM.
  • the contention zone may be time division multiplexed (TDM) according to a target service scenario.
  • TDM time division multiplexed
  • the TDM may be performed based on frequency spreading to satisfy the latency requirement.
  • multi-user access may be made to NOMA or OMA based on spreading.
  • the contention zone may be frequency division multiplexed (FDM) according to the target service scenario.
  • FDM frequency division multiplexed
  • multi-user access may be made to NOMA or OMA based on spreading.
  • the contention zone may be code division multiplexed (CDM) according to the target service scenario.
  • CDM code division multiplexed
  • multi-user access may be made based on 2D spreading (time / frequency spreading) in contention zone units.
  • the contention zone may differ in the degree of overlap in the same contention zone.
  • the difference in the overlapping degree of each contention zone is that contention zone 1 is allowed to compete based on an orthogonal sequence or codeword, and independent contention zone 2 is a non-orthogonal sequence (Non ⁇ ). Competition may be allowed based on an orthogonal sequence) or a codeword.
  • 3-2-3-3 Orthogonal sequences and non-orthogonal sequences may overlap at the same time in the same contention zone.
  • a non-orthogonal sequence set includes an orthogonal sequence set as a superset
  • the orthogonal sequence and the non-orthogonal sequence may overlap on the same resource, and the multiple of the receiving end may be overlapped according to the overlapping degree of contention-based information transmission.
  • User detection (MUD) performance may vary.
  • 23 is a flowchart illustrating a procedure of transmitting contention-based uplink data using a resource zone according to an embodiment of the present specification.
  • This embodiment shows uplink communication between a base station and a specific terminal in a wireless communication system to which a non-orthogonal multiple access scheme is applied.
  • the contention zone may correspond to a resource area for contention-based uplink connection or uplink data transmission based on orthogonal or non-orthogonal multiple access.
  • step S2310 the terminal receives information about the contention zone from the base station.
  • the information about the contention zone includes a pattern of a predefined contention zone and a predefined UE class.
  • the pattern of the predefined contention zone and the predefined user equipment class may be promised in advance between the base station and the user equipment.
  • the pattern of the predefined contention zone and the predefined terminal class are broadcast to all terminals in the cell in the form of a look up table.
  • the terminal receiving the information attempts a non-orthogonal multiple access to the base station.
  • the pattern of the predefined contention zone may be selected based on the predefined terminal class.
  • the UE class may correspond to a UE group performing contention-based transmission based on a specific pattern for the contention zone.
  • the pattern of the terminal class and the contention zone may be associated with each other.
  • the pattern of the predefined contention zone may be signaled through a common control zone, a Radio Resource Control (RRC), or an upper layer.
  • RRC Radio Resource Control
  • the terminal selects a terminal class for the terminal from among the predefined terminal classes. That is, the terminal selects a specific terminal class from among the predefined terminal classes in consideration of whether it is necessary to obtain SNR gathering or to obtain frequency diversity.
  • the terminal selects a pattern of a contention zone for the terminal from among the patterns of the predefined contention zone based on the selected terminal class. For example, if the terminal selects a terminal class for SNR, the terminal selects a pattern including a contention zone that is repeated or spread in the time domain to obtain the SNR gain. In addition, if the terminal selects a terminal class for obtaining frequency diversity, the terminal selects a pattern including a contention zone that is repeated or spread in the frequency domain.
  • the terminal transmits uplink data to the base station through a plurality of contention zones included in the selected contention zone pattern.
  • a contention zone can be a single contention zone using only one contention zone, multiple contention zones (multiple contention zones) using two or more contention zones, or a variable content in which the location and number of contention zones are changed. Contains a tension zone. However, it is assumed here that a contention-based procedure is performed using multiple contention zones.
  • a plurality of contention zones means that information to be transmitted on a contention basis is repeatedly transmitted or spread to two or more contention zones.
  • the plurality of contention zones may be generated by repetition or spreading of one contention zone included in the pattern of the selected contention zone in the frequency domain.
  • the plurality of contention zones may be generated by repeating or diffusing one contention zone included in the pattern of the selected contention zone in the time domain.
  • the uplink data may be transmitted through the plurality of contention zones when the uplink data cannot secure reliability of uplink data in one contention zone included in the selected contention zone pattern. . That is, when the terminal does not achieve UL coverage with only a single contention zone, the terminal may transmit contention-based data using a plurality of contention zones.
  • the terminal may receive system information indicating the common control zone from the base station.
  • the system information and the information about the contention zone may be received through the common control zone. That is, system information may also be broadcast to all terminals in the cell.
  • the terminal and the base station perform a contention based procedure using the variable contention zone.
  • the location, number, and period of the contention zone may be changed based on the collision rate of the contention zone included in the predefined contention content pattern and the success rate of multi-user detection (MUD). Can be.
  • the location, number and period of the changed contention zone may be broadcasted through the common control zone.
  • the capability of the contention zone included in the pattern of the predefined contention zone may indicate the maximum number of predefined codewords.
  • the contention of the contention zone may be broadcasted through the common control zone.
  • the maximum number of predefined codewords may vary depending on the collision rate of the contention zone.
  • the terminal may arbitrarily select a codeword for the terminal from among the predefined codewords.
  • Information about the capability of the contention zone may be broadcast in the form of a lookup table, and the terminal may recognize a codebook that can be used by the terminal. As the number of codewords increases, the number of cases that the terminal can select increases, and the collision rate may decrease.
  • the terminal may select a codeword among codebook indices having a small number of selectable codewords. have. If there is a high probability of collision, a large number of codewords are required, and thus, the terminal may select a codeword from among a codebook index having a large number of selectable codewords.
  • the plurality of contention zones may be code division multiplexed (CDM) in the same contention zone.
  • CDM code division multiplexed
  • the plurality of contention zones may be multi-user connected by code division multiplexing as well as time division multiplexing and frequency division multiplexing.
  • 24 is a block diagram illustrating a device in which an embodiment of the present specification is implemented.
  • the wireless device 2400 may include a processor 2410, a memory 2420, and a radio frequency (RF) unit 2430.
  • a processor 2410 may include a central processing unit 2410, a central processing unit 2420, and a radio frequency (RF) unit 2430.
  • RF radio frequency
  • the processor 2410 may be configured to implement the above-described functions, procedures, and methods. Layers of a radio interface protocol may be implemented in a processor. The processor 2410 may perform a procedure for driving the above-described operation.
  • the memory 2420 is operatively connected to the processor 2410, and the RF unit 2450 is operatively connected to the processor 2410.
  • the processor 2410 may include an application-specific integrated circuit (ASIC), another chipset, a logic circuit, and / or a data processing device.
  • the memory 2420 may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory card, storage medium, and / or other storage device.
  • the RF unit 2430 may include a baseband circuit for processing a radio signal.
  • the above-described technique may be implemented as a module (process, function, etc.) for performing the above-described function.
  • the module may be stored in the memory 2420 and executed by the processor 2410.
  • the memory 2420 may be inside or outside the processor 2410 and may be connected to the processor 2410 through various well-known means.

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Abstract

비직교 다중 접속 기법이 적용된 무선 통신 시스템에서 경쟁 기반으로 상향링크 데이터를 전송하는 방법 및 기기가 제공된다. 구체적으로, 단말은 기지국으로부터 컨텐션 존에 대한 정보를 수신한다. 컨텐션 존에 대한 정보는 기정의된 컨텐션 존의 패턴 및 기정의된 단말 클래스를 포함한다. 단말은 기정의된 단말 클래스 중 단말을 위한 단말 클래스를 선택한다. 단말은 선택된 단말 클래스를 기반으로 기정의된 컨텐션 존의 패턴 중 단말을 위한 컨텐션 존의 패턴을 선택한다. 선택된 컨텐션 존의 패턴에 포함된 복수의 컨텐션 존을 통해 상향링크 데이터를 기지국으로 전송한다.

Description

비직교 다중 접속 기법이 적용되는 무선통신시스템에서 경쟁 기반으로 상향링크 데이터를 전송하는 방법 및 장치
본 명세서는 무선 통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비직교 다중 접속 기법이 적용되는 무선통신시스템에서 경쟁 기반으로 상향링크 데이터를 전송하는 방법 및 이를 사용한 기기에 관한 것이다.
무선 통신 시스템은 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 무선 통신 시스템의 목적은 다수의 단말이 위치와 이동성에 관계없이 신뢰할 수 있는(reliable) 통신을 할 수 있도록 하는 것이다.
일반적으로 무선 통신 시스템은 가용한 무선 자원을 공유하여 다수의 단말과의 통신을 지원할 수 있는 다중 접속(multiple access) 시스템이다. 무선 자원의 예로는 시간, 주파수, 코드, 전송 파워 등이 있다. 다중 접속 시스템의 예들로는 TDMA(time division multiple access) 시스템, CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다.
차세대 무선 통신 시스템의 요구 조건은 크게 폭발적인 데이터 트래픽의 수용, 사용자 당 전송률의 획기적인 증가, 대폭 증가된 연결 디바이스의 개수의 수용, 매우 낮은 E2E 레이턴시(End-to-End Latency), 고에너지 효율을 지원할 수 있어야 한다. 이를 위하여 이중 연결성(Dual Connectivity), 대규모 다중 입출력(Massive MIMO: Massive Multiple Input Multiple Output), 전이중(In-band Full Duplex), 비직교 다중접속(NOMA: Non-Orthogonal Multiple Access), 초광대역(Super wideband) 지원, 단말 네트워킹(Device Networking) 등 다양한 기술들이 연구되고 있다.
본 명세서는 비직교 다중 접속 기법이 적용되는 무선통신시스템에서 경쟁 기반으로 상향링크 데이터를 전송하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 명세서는 비직교 다중 접속 기법이 적용되는 무선통신시스템에서 경쟁 기반으로 상향링크 데이터를 전송하는 방법 및 장치를 제안한다.
상기 장치는 무선신호를 전송 및 수신하는 RF(radio frequency)부 및 상기 RF부에 연결되는 프로세서를 포함한다.
본 실시예는 비직교 다중 접속 기법이 적용되는 무선통신시스템에서 기지국과 특정 단말 간의 상향링크 통신을 나타낸다.
먼저 용어를 정리하면, 컨텐션 존은 비직교 다중 접속을 기반으로 경쟁 기반의 상향링크 연결 또는 상향링크 데이터 전송을 위한 자원 영역에 대응할 수 있다.
단말은 기지국으로부터 컨텐션 존(contention zone)에 대한 정보를 수신한다. 상기 컨텐션 존에 대한 정보는 기정의된 컨텐션 존의 패턴 및 기정의된 단말 클래스(UE class)를 포함한다.
상기 기정의된 컨텐션 존의 패턴과 상기 기정의된 단말 클래스는 기지국과 단말 간에 사전에 약속될 수 있다. 상기 기정의된 컨텐션 존의 패턴과 상기 기정의된 단말 클래스는 룩업 테이블(look up table) 형식으로 셀 내에 있는 모든 단말에게 브로드캐스팅 된다. 상기 정보를 수신한 단말은 기지국으로 비직교 다중 접속을 시도하게 된다.
상기 기정의된 컨텐션 존의 패턴은 상기 기정의된 단말 클래스를 기반으로 선택될 수 있다. 단말 클래스는 컨텐션 존에 대한 특정 패턴을 기반으로 경쟁 기반 전송을 수행하는 단말 그룹에 대응할 수 있다. 따라서, 단말 클래스와 컨텐션 존의 패턴은 서로 연관될 수 있다. 또한, 상기 기정의된 컨텐션 존의 패턴은 공통 제어 존(common control zone), RRC(Radio Resource Control) 또는 상위 계층을 통해 시그널링될 수 있다.
단말은 상기 기정의된 단말 클래스 중 상기 단말을 위한 단말 클래스를 선택한다. 즉, 단말은 자신이 SNR 확보(SNR gathering)가 필요한지 주파수 다이버시티(frequency diversity)를 얻는 것이 필요한지를 고려하여 상기 기정의된 단말 클래스 중 특정 단말 클래스를 선택한다.
단말은 상기 선택된 단말 클래스를 기반으로 상기 기정의된 컨텐션 존의 패턴 중 상기 단말을 위한 컨텐션 존의 패턴을 선택한다. 예를 들어, 단말이 SNR 확보를 위한 단말 클래스를 선택하였다면, 단말은 SNR 이득을 얻기 위해 시간 영역에서 반복 또는 확산된 컨텐션 존이 포함된 패턴을 선택한다. 또한, 단말이 주파수 다이버시티를 얻기 위한 단말 클래스를 선택하였다면, 단말은 주파수 영역에서 반복 또는 확산된 컨텐션 존이 포함된 패턴을 선택한다.
단말은 상기 선택된 컨텐션 존의 패턴에 포함된 복수의 컨텐션 존을 통해 상향링크 데이터를 기지국으로 전송한다.
컨텐션 존은 하나의 컨텐션 존만을 사용하는 단일 컨텐션 존, 두 개 이상의 컨텐션 존을 사용하는 다수의 컨텐션 존(복수의 컨텐션 존) 또는 컨텐션 존의 위치와 수가 변경되는 가변 컨텐션 존을 포함한다. 다만, 여기서는, 다수의 컨텐션 존을 사용하여 경쟁 기반 절차를 수행한다고 가정한다. 다수의 컨텐션 존은 경쟁 기반으로 전송하려는 정보가 두 개 이상의 컨텐션 존으로 반복 또는 확산되어 전송되는 것을 의미한다.
다시 말하면, 상기 복수의 컨텐션 존은 상기 선택된 컨텐션 존의 패턴에 포함된 하나의 컨텐션 존을 주파수 영역에서 반복(repetition) 또는 확산(spreading)시켜 생성될 수 있다. 또는, 상기 복수의 컨텐션 존은 상기 선택된 컨텐션 존의 패턴에 포함된 하나의 컨텐션 존을 시간 영역에서 반복 또는 확산시켜 생성될 수 있다.
또한, 상기 상향링크 데이터는, 상기 선택된 컨텐션 존의 패턴에 포함된 하나의 컨텐션 존으로 상향링크 데이터의 신뢰도(reliability)를 확보하지 못하는 경우, 상기 복수의 컨텐션 존을 통해 전송될 수 있다. 즉, 단말이 단일 컨텐션 존만으로 UL 커버리지를 달성하지 못하는 경우, 단말은 복수의 컨텐션 존을 사용하여 경쟁 기반 데이터를 전송할 수 있다.
또한, 단말은 기지국으로부터 상기 공통 제어 존을 지시하는 시스템 정보를 수신할 수 있다. 상기 시스템 정보 및 상기 컨텐션 존에 대한 정보는 상기 공통 제어 존을 통해 수신될 수 있다. 즉, 시스템 정보 역시 셀 내 모든 단말로 브로드캐스팅 될 수 있다.
또한, 단말과 기지국이 가변 컨텐션 존을 사용하여 경쟁 기반 절차를 수행한다고 가정할 수 있다. 이때, 상기 기정의된 컨텐션 존의 패턴에 포함된 컨텐션 존의 충돌 비율과 다중 사용자 검출(Multi-User Detection; MUD)의 성공률을 기반으로 상기 컨텐션 존의 위치, 개수 및 주기가 변경될 수 있다. 상기 변경된 컨텐션 존의 위치, 개수 및 주기는 상기 공통 제어 존을 통해 브로드캐스트 될 수 있다.
또한, 컨텐션 존의 능력에 대해서도 고려할 수 있다. 상기 기정의된 컨텐션 존의 패턴에 포함된 컨텐션 존의 능력(capability)은 기정의된 코드워드(codeword)의 최대 개수를 지시할 수 있다. 상기 컨텐션 존의 능력은 상기 공통 제어 존을 통해 브로드캐스트될 수 있다. 상기 기정의된 코드워드의 최대 개수는 상기 컨텐션 존의 충돌 비율에 따라 달라질 수 있다. 이때, 단말은 상기 기정의된 코드워드 중 상기 단말을 위한 코드워드를 임의로 선택할 수 있다.
상기 컨텐션 존의 능력에 대한 정보(capability field, capability level 및 codebook index)는 룩업 테이블 형식으로 브로드캐스트될 수 있고, 단말은 자신이 사용할 수 잇는 코드북을 인지할 수 있다. 코드워드의 수가 많을 수록 단말이 선택할 수 있는 경우의 수가 증가하여, 충돌 비율이 감소할 수 있다.
예를 들어, 충돌이 발생할 확률이 적은 경우에는 코드워드의 수를 줄여 코드워드간 발생하는 간섭양을 줄일 필요가 있으므로, 단말은 최대 선택할 수 있는 코드워드의 수가 적은 코드북 인덱스 중에 코드워드를 선택할 수 있다. 충돌이 발생할 확률이 많은 경우에는 코드워드의 수가 많이 필요하므로, 단말은 최대 선택할 수 있는 코드워드의 수가 많은 코드북 인덱스 중에 코드워드를 선택할 수 있다.
또한, 상기 복수의 컨텐션 존은 동일한 컨텐션 존 내에서 코드분할 다중화(Code Division Multiplexing; CDM)될 수 있다. 상기 복수의 컨텐션 존은 시간분할 다중화 및 주파수 분할 다중화뿐만 아니라 코드분할 다중화로 다중 사용자 접속이 이루어질 수 있다.
제안하는 기법을 이용하면 단말이 단일 컨텐션 존만으로 UL 커버리지를 달성하지 못하는 경우, 시간 영역에서 반복 또는 확산으로 SNR 이득을 달성하거나 주파수 영역에서 반복 또는 확산으로 주파수 다이버시티를 획득하여 다수의 컨텐션 존으로 데이터를 전송할 수 있다. 따라서, 다수의 컨텐션 존에 대한 충돌을 부분적으로 생성하여 수신단이 다수의 사용자의 전송 정보를 결합할 때 LLR 계산의 이득을 가져온다. 또한, 데이터 전송의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 명세서가 적용되는 무선통신 시스템을 나타낸다.
도 2는 사용자 평면에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸 블록도이다.
도 3은 제어 평면에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸 블록도이다.
도 4는 통신 장치의 NOMA 기반 하향링크 전송/수신(Tx/Rx) 블록도를 예시한 도면이다.
도 5는 통신 장치의 NOMA 기반 상향링크 전송/수신 블록도를 예시한 도면이다.
도 6은 통신 장치의 NCMA 기반 하향링크 전송/수신 블록도를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 7은 통신 장치의 NCMA 기반의 상향링크 전송/수신 블록도를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 8은 단말-특정 NCC에 의한 데이터 전송의 주파수 축 개념도를 나타낸 도면이다.
도 9는 NCMA 시스템의 기본 송수신 구조도를 예시한 도면이다.
도 10은 LTE 시스템에서 경쟁 기반의 랜덤 액세스 절차를 나타낸다.
도 11은 LTE 시스템에서 상향링크 처리 절차에 따른 제어 시그널링의 지연과 데이터 전송의 지연을 나타낸다.
도 12는 사전에 정의된 암시적 타이밍 방식을 통한 비동기성 제어 동작의 일례를 나타낸다.
도 13은 사전에 정의된 암시적 타이밍 방식을 통한 송수신단의 타이밍 동작의 일례를 나타낸다.
도 14는 비동기성 제어를 위한 사용자 그루핑 및 리소스 존 할당 방식의 일례를 나타낸다.
도 15는 주파수 분산 자원 구성 기반의 다중 단말 간 상향링크 전송 방식의 일례를 나타낸다.
도 16은 단일 사용자 관점의 ULLS를 위해 신호를 송수신하는 절차 흐름도를 나타낸다.
도 17은 다중 사용자 관점의 ULLS를 위해 신호를 송수신하는 절차 흐름도를 나타낸다.
도 18은 본 명세서의 실시예에 따른 경쟁 기반 상향링크 연결을 수행하는 리소스 존과 경쟁 기반 상향링크 데이터를 전송하는 리소스 존의 일례를 나타낸다.
도 19는 본 명세서의 실시예에 따른 리소스 존을 이용하여 경쟁 기반 상향링크 전송을 수행하는 절차 흐름도를 나타낸다.
도 20은 본 명세서의 실시예에 따른 컨텐션 존의 밀도 패턴의 일례를 나타낸다.
도 21은 본 명세서의 실시예에 따른 컨텐션 존의 밀도 패턴의 다른 예를 나타낸다.
도 22는 본 명세서의 실시예에 따른 컨텐션 존의 밀도 패턴의 또 다른 예를 나타낸다.
도 23은 본 명세서의 실시예에 따른 리소스 존을 이용하여 경쟁 기반 상향링크 데이터를 전송하는 절차를 나타낸 흐름도이다.
도 24는 본 명세서의 실시예가 구현되는 기기를 나타낸 블록도이다.
이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier-frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 통신 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)는 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다.
설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE/LTE-A를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명이 적용되는 무선통신 시스템을 나타낸다. 이는 E-UTRAN(Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network), 또는 LTE(Long Term Evolution)/LTE-A 시스템이라고도 불릴 수 있다.
E-UTRAN은 단말(10; User Equipment, UE)에게 제어 평면(control plane)과 사용자 평면(user plane)을 제공하는 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다. 단말(10)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), MT(mobile terminal), 무선기기(Wireless Device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
기지국(20)들은 X2 인터페이스를 통하여 서로 연결될 수 있다. 기지국(20)은 S1 인터페이스를 통해 EPC(Evolved Packet Core, 30), 보다 상세하게는 S1-MME를 통해 MME(Mobility Management Entity)와 S1-U를 통해 S-GW(Serving Gateway)와 연결된다.
EPC(30)는 MME, S-GW 및 P-GW(Packet Data Network-Gateway)로 구성된다. MME는 단말의 접속 정보나 단말의 능력에 관한 정보를 가지고 있으며, 이러한 정보는 단말의 이동성 관리에 주로 사용된다. S-GW는 E-UTRAN을 종단점으로 갖는 게이트웨이이며, P-GW는 PDN을 종단점으로 갖는 게이트웨이이다.
단말과 기지국간의 무선 인터페이스를 Uu 인터페이스라 한다. 단말과 네트워크 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속(Open System Interconnection; OSI) 기준 모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1(제1계층), L2(제2계층), L3(제3계층)로 구분될 수 있는데, 이 중에서 제1계층에 속하는 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용한 정보전송서비스(Information Transfer Service)를 제공하며, 제3계층에 위치하는 RRC(Radio Resource Control) 계층은 단말과 네트워크 간에 무선자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 RRC 계층은 단말과 기지국간 RRC 메시지를 교환한다.
도 2는 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)를 나타낸 블록도이다. 도 3은 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸 블록도이다. 사용자 평면은 사용자 데이터 전송을 위한 프로토콜 스택(protocol stack)이고, 제어 평면은 제어신호 전송을 위한 프로토콜 스택이다.
도 2 및 3을 참조하면, 물리계층(PHY(physical) layer)은 물리채널(physical channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스(information transfer service)를 제공한다. 물리계층은 상위 계층인 MAC(Medium Access Control) 계층과는 전송채널(transport channel)을 통해 연결되어 있다. 전송채널을 통해 MAC 계층과 물리계층 사이로 데이터가 이동한다. 전송채널은 무선 인터페이스를 통해 데이터가 어떻게 어떤 특징으로 전송되는가에 따라 분류된다.
서로 다른 물리계층 사이, 즉 송신기와 수신기의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 상기 물리채널은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식으로 변조될 수 있으며, 시간과 주파수를 무선자원으로 활용한다.
MAC 계층의 기능은 논리채널과 전송채널간의 맵핑 및 논리채널에 속하는 MAC SDU(service data unit)의 전송채널 상으로 물리채널로 제공되는 전송블록(transport block)으로의 다중화/역다중화를 포함한다. MAC 계층은 논리채널을 통해 RLC(Radio Link Control) 계층에게 서비스를 제공한다.
RLC 계층의 기능은 RLC SDU의 연결(concatenation), 분할(segmentation) 및 재결합(reassembly)를 포함한다. 무선베어러(Radio Bearer; RB)가 요구하는 다양한 QoS(Quality of Service)를 보장하기 위해, RLC 계층은 투명모드(Transparent Mode, TM), 비확인 모드(Unacknowledged Mode, UM) 및 확인모드(Acknowledged Mode, AM)의 세 가지의 동작모드를 제공한다. AM RLC는 ARQ(automatic repeat request)를 통해 오류 정정을 제공한다.
사용자 평면에서의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층의 기능은 사용자 데이터의 전달, 헤더 압축(header compression) 및 암호화(ciphering)를 포함한다. 제어 평면에서의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층의 기능은 제어 평면 데이터의 전달 및 암호화/무결정 보호(integrity protection)를 포함한다.
RRC(Radio Resource Control) 계층은 제어 평면에서만 정의된다. RRC 계층은 RB들의 설정(configuration), 재설정(re-configuration) 및 해제(release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다.
RB는 단말과 네트워크간의 데이터 전달을 위해 제1 계층(PHY 계층) 및 제2 계층(MAC 계층, RLC 계층, PDCP 계층)에 의해 제공되는 논리적 경로를 의미한다. RB가 설정된다는 것은 특정 서비스를 제공하기 위해 무선 프로토콜 계층 및 채널의 특성을 규정하고, 각각의 구체적인 파라미터 및 동작 방법을 설정하는 과정을 의미한다. RB는 다시 SRB(Signaling RB)와 DRB(Data RB) 두가지로 나누어 질 수 있다. SRB는 제어 평면에서 RRC 메시지를 전송하는 통로로 사용되며, DRB는 사용자 평면에서 사용자 데이터를 전송하는 통로로 사용된다.
단말의 RRC 계층과 E-UTRAN의 RRC 계층 사이에 RRC 연결(RRC Connection)이 있을 경우, 단말은 RRC 연결 상태(RRC connected state)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 아이들 상태(RRC idle state)에 있게 된다.
네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향링크 전송채널로는 시스템정보를 전송하는 BCH(Broadcast Channel)과 그 이외에 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 하향링크 SCH(Shared Channel)이 있다. 하향링크 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 서비스의 트래픽 또는 제어메시지의 경우 하향링크 SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향링크 MCH(Multicast Channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향링크 전송채널로는 초기 제어메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel)와 그 이외에 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 상향링크 SCH(Shared Channel)가 있다.
전송채널 상위에 있으며, 전송채널에 매핑되는 논리채널(Logical Channel)로는 BCCH(Broadcast Control Channel), PCCH(Paging Control Channel), CCCH(Common Control Channel), MCCH(Multicast Control Channel), MTCH(Multicast 트래픽 Channel) 등이 있다.
도 4는 통신 장치의 NOMA 기반 하향링크 전송/수신(Tx/Rx) 블록도를 예시한 도면이다.
다중 단말(혹은 다중 사용자) 정보를 동일 자원에 할당하여 전송하는 비직교 다중 접속 방식 (Non-orthogonal Multiple Aceess, NOMA)에 있어서, 도 4와 같이 하향링크 지원을 위한 송수신단 구조는 일반적이다. NOMA 시스템은 3GPP 표준화 작업에서는 Multiuser Superposition Transmission (MUST)로 불리우기도 한다. NOMA 시스템은 동일 시간-주파수 자원에 다수의 단말을 위한 정보를 중첩하여 전송함으로써, LTE 시스템 대비 전송 용량 이득을 얻거나 동시 접속 수를 증대하는 것을 목적으로 차세대 5G 시스템의 요소 기술로써 고려되고 있다. 차세대 5G 시스템의 NOMA 계열 기술로는 Power Level을 기반으로 단말을 구분하는 MUST와, Sparse Complex Codebook 기반 변조를 활용하는 Sparse Code Multiple Access (SCMA), 단말-특정 인터리버(User-specific Interleaver)를 이용하는 interleave Division Multiple Access (IDMA) 등이 있다.
MUST 시스템의 경우, 도 4의 송신단에서 다중 단말 데이터의 변조 이후에 각 심볼의 파워 할당을 다르게 하거나, 계층적 변조(Hierarchical Modulation)를 기반으로 다중 단말 데이터를 계층적 변조하여 전송하고, 수신단에서 다중 단말(혹은 다중 사용자) 검출(Multiuser Detection, MUD)를 통해 다중 단말의 데이터(이하 다중 단말 데이터라 칭함)를 복조 한다.
SCMA 시스템의 경우, 도 4의 송신단에서, 다중 단말 데이터에 대한 Forward Error Correction (FEC) Encoder와 변조 과정을 미리 약속된 Sparse Complex Codebook 변조 방식으로 대체하여 전송하고, 수신단에서 MUD를 통해 다중 단말 데이터를 복조한다.
IDMA 시스템의 경우, 도 4의 송신단에서 다중 단말 데이터에 대해 FEC Encoding 정보를 단말-특정 인터리버를 통해 변조하여 전송하고, 수신단에서 MUD를 통해 다중 단말 데이터를 복조한다.
상기 각 시스템은 다양한 MUD 방식으로 다중 단말 데이터를 복조 할 수 있으며, 예를 들어 Maximum Likelihood (ML), Maximum joint A posteriori Probability (MAP), Message Passing Algorithm (MPA), Matched Filtering (MF), Successive Interference Cancellation (SIC), Parallel Interference Cancellation (PIC), Codeword Interference Cancellation (CWIC) 등이 있다. 각 복조 방식에 따라 또는 반복 복조 시도 수에 따라, 복조 복잡도와 처리시간 지연에 차이가 있을 수 있다.
도 5는 통신 장치의 NOMA 기반 상향링크 전송/수신 블록도를 예시한 도면이다.
도 5는 다중 단말의 정보(이하 다중 단말 정보로 칭함)를 동일 자원에 할당하여 전송하는 NOMA 계열 시스템의 상향링크 지원을 위한 송수신단 구조를 도시하고 있다. 상기 각 시스템은 도 4의 하향링크 구조에 대한 설명과 같은 방식으로 다중 단말 데이터를 전송하고 수신단에서 복조 할 수 있다. NOMA 계열 시스템들은 동일 시간-주파수 자원에 다수 단말 신호를 중첩 전송하기 때문에, LTE 시스템과 비교하여 더 높은 복호 오류율을 가지지만, 더 높은 주파수 이용 효율이나 더 많은 Connectivity 를 지원할 수 있다. 비직교 다중 접속 방식(NOMA)은 시스템 환경에 따라, 부호율 제어를 통해 복호 오류율을 유지하면서, 더 높은 주파수 이용효율이나 더 많은 Connectivity 를 달성하는 것이 가능하다.
상기 NOMA 계열 시스템들은 동일 자원에 다수 단말의 데이터를 할당하기 때문에, 단일 단말 데이터를 할당하는 것과 비교하여 다중 단말의 데이터에 대한 간섭이 필연적으로 발생한다. 도 4의 NOMA 계열 시스템에서 k번째 수신단의 신호를 간단히 표현하면 다음 수학식 1과 같다.
Figure PCTKR2017004351-appb-M000001
여기서, hk는 송신단에서 k번째 수신단으로의 채널을 의미하고 sk는 k번째 수신단으로의 데이터 심볼, nk는 신호 잡음을 의미한다. K는 동일 시간-주파수 자원에 할당된 다중 단말의 수이다.
상기 수학식 1의 3번째 식의 2번째 항(
Figure PCTKR2017004351-appb-I000001
)은 다른 수신단으로의 데이터 심볼에 의한 다중 단말 간섭 신호 (Multiuser Interference, MUI)를 나타낸다. 따라서, 상기 수신 신호에 의한 전송 용량을 간단히 표현하면 다음 수학식 2와 같다.
Figure PCTKR2017004351-appb-M000002
상기 수학식 2에서의 전송 용량에서 K가 증가할수록 더해지는 Rk의 개수가 증가하여 C의 증대를 기대할 수 있다. 하지만, K가 증가할수록 MUI의 증가로 인해, 각 Rk가 감소하여 전체 전송 용량 C의 감소를 초래할 수 있다. MUD 기법에 따라, MUI를 효과적으로 감소시키면서 각 단말의 데이터를 복조 할 수 있다 하더라도, 근본적으로 MUI의 존재는 전체 전송 용량을 경감시키고, 높은 복잡도의 MUD를 요구하게 된다. 만약 다중 단말의 데이터 전송에 대한 MUI 발생을 최소화하면, 더 높은 전송 용량을 기대할 수 있다. 또는, 다중 단말의 데이터 전송에 대한 MUI 발생을 정량적으로 제어할 수 있으면, 다중 단말의 데이터 중첩에 대한 스케줄링으로 더 높은 전송 용량을 계획할 수 있다. 따라서, 다중 단말의 데이터 중첩 전송에 의한 MUI를 제어할 수 있는 다중 단말 접속 기술 개발이 필요하다. 동일 시간-주파수 자원에 대한 다중 단말의 데이터 중첩 전송시 발생하는 MUI를 제어할 수 있는 다중 단말 접속 기술 개발이 필요하다.
따라서, 본 발명에서는 차세대 5G 시스템의 다중 단말 간섭을 최소화하는 비직교 부호 다중 접속 방식(Non-orthogonal Coded Multiple Access, NCMA)을 제시한다.
도 6은 통신 장치의 NCMA 기반 하향링크 전송/수신 블록도를 예시적으로 도시한 도면이고, 도 7은 통신 장치의 NCMA 기반의 상향링크 전송/수신 블록도를 예시적으로 도시한 도면이다.
동일 시간-주파수 자원에 다중 단말의 데이터를 중첩 전송할 때 다중 단말 간섭을 최소화하는 비직교 부호 다중 접속 방식(NCMA)를 제안한다. 도 6과 도 7은 다중 단말 정보를 동일 시간-주파수 자원에 할당할 때, 단말-특정 비직교 코드 커버(UE Specific Non-orthogonal Code Cover(NCC)를 사용하여 중첩 전송하는 NCMA 시스템의 하향링크와 상향링크 송수신단 구조이다. 송신단/수신단(혹은 송신측/수신측)은 사전에 정의된 비직교 코드북을 이용하여 각 단말에게 단말-특정 NCC를 할당한다.
본 발명에서 언급하는 코드워드는 비직교 다중 접속을 수행하기 위해, 각 단말이 선택하는(또는 할당받은) 복소 엘리먼트 벡터(complex element vector)를 의미한다. 코드북은 비직교 다중 접속을 수행하기 위해 각 단말이 사용하는 코드워드들의 세트를 의미한다. 상기에서 언급한 코드북은 복수 개로 존재할 수 있다. 단말-특정 NCC(UE specific NCC)는 각 단말이 선택하는(또는 할당받은) 코드북의 복소 엘리먼트 벡터(complex element vector)를 전송하려는 심볼에 사용하는 것을 의미한다. 따라서, NCC(혹은 단말-특정 NCC)는 코드북 인덱스와 코드워드 인덱스로 표현할 수 있다. 비직교 코드북을 표현하면 다음 수학식 3과 같다.
Figure PCTKR2017004351-appb-M000003
상기 수학식 3에서 c(j)는 j 번째 단말을 위한 코드워드로서, 전체 K명의 단말에 대한 코드워드 세트는 코드북 C가 된다. j 번째 단말의 데이터를 전송하기 위해 c(j)를 사용하는 것을 NCC라고 정의한다. 또한 상기 코드북은 코드워드의 벡터 길이 N과 코드워드의 개수 K로 표현될 수 있다. 여기서, N은 확산 계수(spreading factor)를 의미하고, K는 중첩 계수(superposition factor)를 의미한다. 상기에서 설명의 편의를 위해 하나의 코드워드를 하나의 단말에서 사용하는 것을 예시하나, 다수개의 코드워드를 하나의 단말이 사용하거나, 하나의 코드워드를 다수의 단말에서 사용하는 것을 배제하지 않는다. 또한, 하나의 단말에 할당된 하나 또는 다수개의 코드워드는 시간에 따라 또는 사용 빈도에 따라 같은 코드북 내의 다른 코드워드의 사용 또는 다른 코드북 내의 다른 코드워드의 사용으로 코드워드를 호핑(Hopping) 할 수도 있다.
단말-특정 NCC(UE Specific NCC)의 할당은 RRC Connection Process에서 단말 식별자(UE ID)와 연결하여 할당될 수도 있고, 하향링크 제어 채널(예를 들어, PDCCH)에 포함된 DCI(Downlink Control Information) 포맷을 통해서 할당할 수도 있다.
경쟁 기반 다중 접속(Contention based MA)에 사용되는 상향링크 환경의 경우, 단말은 비직교 코드워드를 랜덤 선택할 수도 있고 또는 단말 식별자와 연결하여 선택할 수도 있다. 이 때, 단말-특정 NCC는 기지국이 할당하는 방식이 아니라, 단말이 직접 선택하며 이로 인해 다수 단말간 NCC의 충돌이 있을 수 있다. 수신단인 기지국에서는 NCC의 충돌이 있을 경우 MUD로 다수 단말 정보의 구분 성공률이 감소한다.
단말-특정 NCC는 Grassmannian line packing에 의해 정의될 수 있으며, 동일 부분공간(Subspace) 내에서 임의의 두 벡터가 형성하는 코들 거리(Chordal Distance)는 항상 같다. 즉,
Figure PCTKR2017004351-appb-I000002
를 만족하는 코드북으로서 수학적 또는 알고리즘적으로 구할 수 있다. 단말-특정 NCC는 다음 수학식 4와 같은 성질을 가진다.
Figure PCTKR2017004351-appb-M000004
여기서,
Figure PCTKR2017004351-appb-I000003
는 c(k)의 conjugate 코드워드이다. 상기 수학식 4의 성질은 아래 (1), (2), (3)과 같다.
(1) 송수신단에서 동일한 코드워드의 곱은 1이다.
(2) 동일 코드북 내에서 자신의 코드워드와 다른 코드워드 사이의 Chordal Distance는 같다.
(3) N≤K 이면, 자신의 코드워드와 다른 코드워드는 직교한다.
상기 특성을 가지는 코드북을 송신단/수신단(혹은 송신측/수신측)이 사전에 약속하여 단말-특정 NCC를 구성하면, 임의의 두 코드워드에 의한 Chordal Distance
Figure PCTKR2017004351-appb-I000004
의 Lower Bound를 가진다. 따라서, 다중 단말 데이터 중첩 전송에 대한 MUI는 상기 Lower Bound에 의해 최소화되어 결정된다. 또한, 상기 임의의 두 코드워드에 대한 Chordal Distance는 항상 같으므로, 단말 수에 의해 MUI의 통계적 예측이 가능하다. 단말 수가 결정되면, MUI 값에 의해 수신단의 복호 오류율이 예측 가능하므로 다중 단말 중첩 전송에 대한 간섭량을 기반으로 MCS 레벨의 제어가 가능하다. 예를 들어, (N×1) 차원에서 K개의 코드워드가 전송될 때, 수신단에서 자신의 코드워드로 복호하면, 자신의 코드워드부터 1이 복호되고, 다른 K-1개의 코드워드로부터 δN,K(K-1) 의 통계적 간섭량이 남게 된다. 이 수치는 코드북 설계의 최적화 정도에 따라 차이가 있다. 또한, N과 K 값에 따라 δN,K의 값에 차이가 존재하므로, 통신 시스템의 요구하는 SINR(Required SINR) 또는 타겟 QoS에 따라, 중첩 단말 수(K) 또는 사용 자원 수(N)를 변화시켜 MUI 값을 제어할 수 있다.
비직교 코드북에 대한 실시 예를 3GPP TS 36.211의 형태로 나타내면 다음 표 1 및 표 2와 같으며, 단말-특정 NCC(UE specific NCC)로 사용될 수 있다.
표 1은 Spreading Factor N = 2 인 경우의 코드북을 예시하고 있다.
Figure PCTKR2017004351-appb-T000001
표 2는 Spreading Factor(N = 4)인 경우의 코드북을 예시하고 있다.
Figure PCTKR2017004351-appb-T000002
수학적 또는 알고리즘을 이용하여 상기 표 1 및 표 2 이외에도 다양한 값이 나올 수 있다.
도 8은 단말-특정 NCC에 의한 데이터 전송의 주파수 축 개념도를 나타낸 도면이다.
도 8은 송신단(혹은 송신측)에서 단말-특정 NCC를 통해 주파수 축에서 k번째 단말 데이터를 전송하는 개념을 도시하고 있다. Grassmaniann line packing에 의해 정의된 단말-특정 NCC가 송신단과 수신단 사전에 약속되었을 때, k번째 단말에 해당하는 코드워드에 k번째 단말을 위한 데이터를 곱하여 전송한다. 이 때, 하나의 데이터 심볼 sk가 (N×1) 차원의 코드워드 벡터 c(k)에 대응된다. 그러면 코드워드의 N개 Element는 N개 부반송파에 대응된다.
즉, 도 8에서는 N개의 부반송파로 하나의 데이터 심볼을 전송하므로, 기존 LTE 시스템 대비 동일 시간-주파수 자원 효율이 1/N로 감소한다. 반면, N개 이상의 심볼을 중첩 전송하면, LTE 시스템 대비 시주파수 자원 효율이 증대된다. 예를 들어, N<K 일 때 K개의 심볼을 중첩 전송하면, K/N배 만큼 주파수 자원 효율이 증대된다.
도 9는 NCMA 시스템의 기본 송수신 구조도를 예시한 도면이다.
도 9는 단말-특정 NCC를 사용하는 NCMA 시스템의 기본 송수신 구조도 이다. 송신단에서 각 단말에 대한 데이터 심볼은 각 단말에 해당하는 단말-특정 NCC로 변환되어 중첩된다. 중첩된 N길이의 주파수축 신호는 N-IFFT를 통해 시간축 신호로 변환되어 OFDM 전송을 수행하고, 수신단에서 N-FFT를 통해 주파수축 신호로 복원한다. 복원된 주파수축 신호는 각 단말에 해당하는 단말-특정 NCC의 Conjugate Codeword로 각 단말 데이터 심볼을 복호한다. 복호된 sk는 중첩된 단말 수에 따라 MUI가 포함되어 있을 수 있으며, MUD 방식 등을 통해 정확한 sk 복호가 가능하다. 이 때, 사전에 정의된 단말-특정 NCC에 따라 변환된 주파수축 신호의 길이는 N보다 짧을 수 있다. 예를 들어 N/2 길이의 단말-특정 NCC로 변환된 주파수축 신호 벡터 2개를 직렬 연결하여 N 길이로 형성하면, N-FFT해도 수신단에서 복조가 가능함은 자명하다.
하향링크의 경우, k번째 단말 수신단에서 데이터 복호를 위한 검출 수식을 표현하면 다음 수학식 5와 같다.
Figure PCTKR2017004351-appb-M000005
상기 수학식 5에서, Hk는 k번째 송신단에서 수신단으로의 (N×N) 채널 행렬를 의미하고 대각행렬(diagonal matrix)로 주파수 축 채널 계수들을 포함한다. c(k)는 k번째 송신단에서 수신단에 대한 (N×1) 단말-특정 NCC 벡터이고, sk는 k번째 수신단으로의 데이터 심볼, n는 (N×1) 신호 잡음 벡터를 의미한다. K는 동일 시간-주파수 자원에 할당된 다중 단말의 수 이다. 여기서,
Figure PCTKR2017004351-appb-I000005
는 A 벡터의 j번째 요소(element)와 B 행렬의 j번째 대각 요소(diagonal element)의 나눗셈을 의미한다. A 벡터가 대각 행렬일 경우, 대각 행렬끼리의 요소(element) 나눗셈을 의미한다.
상기 수학식 5에서 채널 보상을 통해 원하는 코드워드들(Desired Codewords) 신호와 잡음만 남게 되며, 수신단의 단말-특정 NCC의 Conjugate Codeword를 통해, 다음 수학식 6과 같이 검출된다.
Figure PCTKR2017004351-appb-M000006
상기 수학식 6에서 마지막 행의 2번째 항목은 MUI를 나타내며, MUD 방식을 통해 제거 또는 감소시킬 수 있다.
상향링크의 경우, 기지국의 수신단에서 데이터 복호를 위한 검출 수식을 표현하면 다음 수학식 7과 같다.
Figure PCTKR2017004351-appb-M000007
상기 수학식 7의 3번째 식의 2번째 항은 다른 수신단으로의 데이터 심볼에 의한 다중 단말 간섭 신호 MUI를 나타낸다. k번째 단말의 데이터 복호를 위한 수신단의 검출 수식을 표현하면 다음 수학식 8과 같다.
Figure PCTKR2017004351-appb-M000008
k번째 단말 데이터를 위한 채널 보상을 통해 원하는 코드워드들 신호와MUI, 잡음만 남게 되며, 수신단의 단말-특정 NCC의 Conjugate Codeword를 통해, 다음 수학식 9와 같이 검출된다.
Figure PCTKR2017004351-appb-M000009
상기 수학식 9에서 마지막 행의 2번째 항목은 MUI를 나타내며, MUD 방식을 통해 제거 또는 감소시킬 수 있다. 이 때, 다중 단말로부터의 채널 환경 차이로 인해,
Figure PCTKR2017004351-appb-I000006
의 주파수 축 채널 변화량이 단말-특정 NCC에 의한 MUD 수행 시 MUI 값의 변화를 가져온다. 상기 설명에서 설명의 편의를 위하여, 송수신 안테나의 개수를 단일 개로 설명하였으나, 다중 안테나를 사용하는 환경에서도 같은 방식으로 적용됨은 자명하다.
앞서 설명한 NCMA 방식에 관련한 내용을 통해 다중 단말 데이터 중첩 전송에 의한 MUI를 제어하면서, 중첩 단말 수에 따라 더 높은 주파수 이용효율이나 더 많은 Connectivity를 달성하는 것이 가능하다.
본 명세서는 경쟁 기반 다중 접속 방식(Multiple Access, MA)에 관한 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 경쟁 기반 다중 접속에서 계층적 코딩 및 변조(modulation)를 기반으로 하는 운영 기법을 포함한다. 이하에서는 경쟁 기반의 다중 접속 방식을 설명한다.
도 10은 LTE 시스템에서 경쟁 기반의 랜덤 액세스 절차를 나타낸다.
무선 통신 시스템에 있어서, 도 10과 같이 경쟁 기반의 다중 접속 방식은 일반적인 기술이다. 도 10은 LTE 통신 시스템에서 상향링크 접속 방식이다. 또한, 이러한 접속 방식 D2D(Device to Device) 또는 V2X(Vehicular to Everthing)와 같은 애드혹(ad-hoc) 네트워크와 LTE-A(LTE-Advanced), MTC(Machine Type Communication)와 같은 셀룰러 기반 방식에서 사용될 수 있다.
경쟁 기반의 다중 접속 방식은 단말에서 기지국(eNB)로 SR(Scheduling Request)를 수행(S1010)하여, 기지국의 스케줄링 정보를 수신(S1020)함으로써 시작된다. 기지국으로부터 수신하는 스케줄링 정보는 다중 사용자들로부터의 수신 신호간 동기화를 위한 TA(Timing Adjustment 또는 Timing Advance), 셀 ID 및 상향링크 접속을 위한 그랜트(예를 들어, MCS Level 정보나 자원 할당 정보를 포함하는 제어 정보로써 PDCCH로 전송한다) 등을 포함한다. 일반적으로 통신 시스템은 한정된 무선 자원을 다수의 단말이 사용하는 통신 시스템인데 반해, 하나의 단말은 다른 단말의 상태를 알 수 없으므로, 동시에 같은 자원에 대해서 다수의 단말이 자원 할당을 요청하는 경우가 발생할 수 있다. 따라서, 기지국은 하나의 경쟁에 다수의 단말이 요청한 자원의 충돌을 해결하고 그 정보를 전송한다(S1040). 또한, 기지국과 단말은 네트워크 접속과 HARQ를 위한 제어 정보를 주고 받아 상향링크 데이터를 전송한다(S1030).
도 11은 LTE 시스템에서 상향링크 처리 절차에 따른 제어 시그널링의 지연과 데이터 전송의 지연을 나타낸다.
차세대 무선 통신 시스템에서는 ULLS(Ultra-Low Latency Service)를 타겟으로 하는 V2X, 응급 서비스(Emergency Service), 기계 제어(Machine Control) 등이 고려되고 있다. ULLS는 E2E(End-to-End) 레이턴시 요구(latency requirement)가 매우 제한적이고, 높은 데이터 레이트(data rate)를 요구한다. 예를 들어, E2E Latency< 1ms, DL Data Rate: 50Mbps, UL Data Rate: 25Mbps가 될 수 있다. 일반적으로 E2E 레이턴시는 네트워크 지연과 프로세싱 지연, 무선 인터페이스(air interface) 지연에 의해 결정된다. 기존 경쟁 기반의 다중 접속 방식은 도 4에서와 같이 헤비 컨트롤링(heaving controlling)이 필수적으로 요구되어, 긴 무선 인터페이스 지연을 가지고 있다. 도 11에서는 기존 LTE 시스템의 상향링크 처리 절차에 따른 제어 시그널링의 지연과 데이터 전송의 지연을 나타낸다. 따라서, ULLS를 위한 제어 절차의 간소화와 경쟁을 효율적으로 해결할 수 있는 방식, 데이터의 전송 속도를 높일 수 있는 다중 접속 방식이 필요하다.
따라서, 차세대 무선 통신 시스템의 저지연 서비스를 위해 간소화된 제어 절차와 경쟁을 해결할 수 있는 방식, 데이터의 전송 속도를 높일 수 있는 다중 접속 방식 및 자원할당 방식을 제안한다.
ULLS 달성을 위해, 다중 접속을 위한 제어 시그널링 절차를 간소화하고, 단말의 즉각적인 데이터 전송이 보장되는 다중 접속 제어 방식을 제안한다.
특히, 상기 서비스를 보장하기 위해, 1) UL 전송을 위한 초기 제어 시그널링(TA(Timing Advance)와 그랜트 수신 등) 감소와 2) 데이터 전송에 대한 ACK/NACK의 수신 시간 감소를 달성해야 한다. 조건 1)의 달성을 위해 TA를 수행하지 않을 때 발생하는 다중 사용자 전송에 대한 비동기성 제어 및 SR과 그랜트의 수신 없이 상향링크 전송이 가능하도록 하는 기술을 제안한다. 또한, 조건 2)의 달성을 위해 단말의 트래픽 전달 완료 시점을 최소화하는 기술을 제안한다.
방법 1: Asynchronous Multiple Access based on Control Signaling Reduction for Ultra-Low Latency
조건 1)의 달성을 위해, 각 단말은 데이터 전송에 따른 트래픽 발생 시 기지국으로부터 TA와 스케줄링을 수행하지 않은 상태로 즉각적으로 데이터 전송을 수행한다고 가정한다. 수신하는 기지국 입장에서는 다수의 사용자의 데이터의 수신 동기가 맞지 않은 문제와 다중 사용자의 데이터 간의 충돌 발생 문제가 존재할 수 있다. 비동기와 다중 사용자의 데이터 충돌에 강건한 다중 접속 방식(예를 들어, Interleave Division Multiple Access (IDMA) 또는 Sparse Code Multiple Access (SCMA), Power Level Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA))을 사용하더라도, 수신단에서 다수의 사용자 간 데이터의 비동기는 사용자 간 구분을 어렵게 하고, 데이터의 복호율을 감소시키는 원인이 될 수 있다. 따라서, 비동기성 제어를 위한 다중 접속 방식이 필요하다.
방법 1에서는 ULLS 지원을 위한 제어 시그널링 감소에서 발생하는 다중 사용자 간 비동기 문제를 해결하는 기법을 제안한다. 단말들은 상향링크 전송 수행 시, 초기 제어 시그널링을 수행하지 않아 발생하는 비동기 문제를 사전에 정의된 암시적 타이밍을 통해 해결한다. 단말들은 상향링크 데이터 전송에 따른 트래픽 발생 시, 사전에 정의된 주기적 타이밍을 통해 전송 관점의 심벌 단위 동기화를 수행하여 비동기를 제어한다. 또한, 유사한 전파지연 시간을 가지는 단말들을 사용자 그루핑하고 동일 리소스 존(resource zone)을 할당하여, 수신 관점의 타이밍 오프셋을 CP(Cyclic Prefix) 이내로 제어한다. 사용자 그루핑은 사전에 정의된 타이밍 지점(timing distance)에 의해 기지국이 수행하고, 사전에 각 사용자 그룹에 리소스 존을 할당한다. 이때, 동기화된 단말의 상향링크 데이터 충돌은 MUD(Multi-user Detection) 방식을 통해 구분해낸다.
제안하는 방법을 사용하면, TA와 그랜트 없이 동기화된 상향링크 데이터를 전송할 수 있으며, 이때 발생하는 상향링크 데이터의 충돌은 MUD를 통해 구분해 낼 수 있다.
일례로, 비동기성 제어를 위한 사전에 정의된 암시적 타이밍(Pre-defined Implicit Timing) 기법을 제안한다. 이는 송신 관점에서 타이밍 오프셋을 제거하는 방법에 대응할 수 있다.
도 12는 사전에 정의된 암시적 타이밍 방식을 통한 비동기성 제어 동작의 일례를 나타낸다.
도 12를 참조하면, 기지국(eNB)과 각 단말(UE 1, UE 2, UE 3)는 기정의된 타이밍을 공유하고 있다고 가정한다. 기정의된 암시적 타이밍(Pre-defined Implicit Timing)은 심벌 단위로 정의되며, 시스템 환경의 심벌 듀레이션(symbol duration)에 따라 그 주기는 다를 수 있다. 이때, 기정의된 함축적 타이밍은 주기성을 나타내며, 그 주기는 심벌, 서브프레임, 프레임 등 다양하게 정의될 수 있다. 즉각적인 데이터 전송을 요구하는 단말은 그 시점에서부터 가장 가까운 기정의된 암시적 타이밍에 대한 정보를 전송한다. 여기서, 기정의된 암시적 타이밍은 하향링크의 동기화로부터 약속될 수도 있고, 사전에 기지국과 모든 단말 사이의 기정의된 제어 정보를 통해 절대적 시간으로 약속될 수도 있다. 다만, 기정의된 암시적 타이밍은 절대적 시간 기준 T를 기준으로 TImplicit(N) = T + Tsymbol*N로 정의할 수 있다. 여기서, N = 0, …, ∞이고, Tsymbol은 CP 길이를 포함한 Symbol의 길이, Sub-frame의 길이 또는, Frame의 길이일 수 있다.
예를 들어, 도 12에서와 같이, 단말 1과 단말 2의 트래픽이 TImplicit(k)와 TImplicit(k+1) 사이에서 발생할 때, 가장 가까운 기정의된 암시적 타이밍인 TImplicit(k+1)에 상향링크 전송을 시작한다. 마찬가지로, 단말 3의 경우, 트래픽이 TImplicit(k+1) 과 TImplicit(k+2) 사이에서 발생할 때, 가장 가까운 기정의된 암시적 타이밍인 TImplicit(k+2)에 상향링크 전송을 시작한다.
도 13은 사전에 정의된 암시적 타이밍 방식을 통한 송수신단의 타이밍 동작의 일례를 나타낸다.
기정의된 암시적 타이밍은 심벌 단위로 동기성을 유지하므로, 도 13과 같이 단말 1,2,3은 다른 시점에 상향링크 트래픽이 발생하더라도 전송 관점에서 심벌 동기를 보장할 수 있다. 이때, 각 단말은 최대 Tsymbol(=71.4us) 만큼의 상향링크 전송 레이턴시가 발생할 수 있다.
이때, 도 13과 같이 전송 시점은 동일하게 유지되더라도, 수신하는 기지국(eNB)에서는 각 단말이 겪는 다중 경로 채널과 물리적인 거리에 의해 다른 타이밍에 수신하게 된다. 따라서, 수신하는 기지국에서는 각 단말의 타이밍 변수(Timing Variance), Δt를 겪게 된다. 따라서 Δt를 CP 듀레이션 이내로 제어하기 위한 방법이 필요하다.
다른 예로, 비동기성 제어를 위한 사용자 그루핑(User Grouping) 및 리소스 존(Resource Zone) 할당 방식을 제안한다. 이는 수신 관점에서 타이밍 오프셋을 CP 이내로 제어하는 방법에 대응할 수 있다.
도 14는 비동기성 제어를 위한 사용자 그루핑 및 리소스 존 할당 방식의 일례를 나타낸다.
도 14를 참조하면, 기지국(eNB)는 주기적으로 또는 단말의 하향링크 전송 또는 상향링크 전송 시에, 단말의 타이밍 지점(Timing Distance)에 대한 정보를 수신한다. 여기서, 타이밍 지점은 물리적인 거리뿐만 아니라 단말의 다중 경로에 의한 전파 지연이나 시스템 환경에 의해 결정된다. 도 14의 좌측도와 같이, 기지국은 다수의 사용자 간 타이밍 지점을 고려하여 Fractional Timing Distance Zone을 구성하고 사용자 그루핑을 수행할 수 있다.
예를 들어, Δt를 CP 듀레이션으로 제어하는 경우, 물리적 거리나 다중경로에 의한 전파지연 시간이 0-Δt에 해당하는 UE 들을 Timing Distance Zone A에 있다고 가정하고 사용자 그루핑을 수행한다. 유사한 방식으로 전파지연 시간이 Δt-2*Δt에 해당하는 단말들을 Timing Distance Zone B에 있다고 가정하고 사용자 그루핑을 수행한다. 따라서, 하나의 사용자 그룹은 수신하는 기지국 관점에서 CP 듀레이션 이내의 타이밍 오프셋을 가지게 된다. 여기서 타이밍 변수 Δt는 시스템 환경 (예를 들어, 셀 반경 또는 CP 듀레이션 등)에 따라 다양하게 정의될 수 있다. 이 때, Δt의 크기를 줄일수록 수신관점의 타이밍 오프셋은 감소하지만, Timing Distance Zone은 세분화되고 User Group의 수가 증가하여 시스템 운영의 복잡도가 증가한다. 반면에, Δt의 크기를 늘릴수록 수신관점의 타이밍 오프셋은 증가하지만, Timing Distance Zone의 단순화와 사용자 그룹의 수가 감소하여 시스템 운영의 복잡도가 감소한다. 또한, CP를 넘어서는 Δt가 설정될 경우에는 수신하는 기지국에서 Rake 수신기를 통해 신호를 구분해 내고, 각 개별 신호에 대한 IFT(Inverse Fourier Transform)을 통해 신호를 검출할 수도 있다. 이러한 사용자 그루핑은 단말의 즉각적인 상향링크 데이터 전송과는 무관하게 주기적으로 또는 단말의 하향링크 전송이나 상향링크 전송 시에 이루어진다.
예를 들어, 도 14의 좌측도에서 기지국은 단말들의 타이밍 지점에 대한 정보를 통해 Timing Distance Zone을 A, B, C, D의 네 가지 단계로 구분하고 타이밍 지점이 유사한 단말 1, 2, 3을 Timing Distance Zone A에 할당한다. 여기서, Timing Distance Zone을 나누는 방식은 도면 14의 Δt를 CP 듀레이션 이내가 되도록 제어할 수 있다. 다양한 캐리어 간격(Carrier Spacing) 및 CP의 구성에 따라, Δt의 제어 조건은 변화할 수 있다. 따라서, 기지국이 동일한 Timing Distance Zone에 할당된 단말들에게 동일한 리소스 존을 할당해주면, 각 단말은 다른 사용자의 타이밍이나 기지국으로부터의 UL Grant/Time Advance와 무관하게 기정의된 암시적 타이밍만을 고려하여 즉각적인 상향링크 전송을 수행할 수 있다. 각 단말의 즉각적인 상향링크 전송에서 자원 블록(Resource Block)의 타이밍은 다를지라도 CP 듀레이션 이내의 심벌 타이밍을 보장할 수 있다.
도 14에서 기정의된 리소스 존(Pre-defined Resource Zone)은 시스템 환경이나 기지국에 접속하는 사용자 수에 따라 가변적일 수 있다. 예를 들어 도면 14 에서, Fractional Timing Distance Zone에 따라 Pre-defined Resource Zone을 설정할 수 있고, Pre-defined Resource Zone은 시분할, 주파수분할, 시-주파수 분할 방식으로 구분할 수 있다. 여기서, 시분할의 경우 심벌, 슬롯, 서브프레임, 프레임 등 다양하게 구분이 가능하며, 구분하지 않을 수도 있다. 유사하게 주파수분할의 경우, 서브캐리어, 서브밴드, 총 대역(Total-band) 등 다양하게 구분이 가능하며, 구분하지 않을 수도 있다. 여기서 구분하지 않는다는 의미는 전체 자원을 사용할 수 있다는 의미이다.
도 14에서, 동일한 Timing Distance Zone A의 UE 1, 2, 3은 Resource Zone A로 상향링크 전송을 수행하며, 동일한 Resource Zone 전체를 공유한다. 따라서, 동일한 Resource Zone 내의 상향링크 전송을 수행하는 단말들은 같은 자원으로 상향링크 전송을 수행하기 때문에, 수신하는 기지국이 단말들의 데이터를 구분해 내야 한다. 다중 사용자 데이터를 구분해 내기 위해 Multi-user Detection (MUD)이 가능한 다중 접속 기술을 활용할 수 있다. 예를 들어, IDMA, SCMA, Power Level NOMA 방식 등을 활용할 수 있다.
방법 2: Time-Frequency Resource Sharing based on Asynchronous Multiple Access for Ultra-Low Latency
상술한 조건 2)의 달성을 위해, 각 UE는 UL 트래픽 발생 시점으로부터 트래픽 전송 완료 시점까지의 Latency를 최소화해야 한다. 상기 Latency를 최소화 하기 위해서, 각 UE는 최대한 많은 자원을 통해서 UL 트래픽 발생과 동시에 데이터 전송을 시작할 필요가 있다. 따라서, 다중 사용자가 한정된 자원을 공유하면서 복호율의 손실 없이 즉각적인 데이터 전송을 수행하는 기법이 필요하다.
본 명세서에서는 한정된 자원을 공유하는 다중 사용자의 접속 방식에서 즉각적인 Data 전송 시작과 트래픽 전송 완료 시점을 최소화 하는 기법을 제시한다. 서로 다른 UL 전송 요구와 트래픽 사이즈를 가지는 UE들은 방법 1에서 언급된 Pre-defined Implicit Timing만을 고려하여, MUD가 가능한 다중 접속 방식으로 UL 전송을 수행한다. 방법 1의 Resource Zone 내의 사용자들은 CP 이내의 타이밍 오프셋을 가지기 때문에, 다른 사용자의 Timing이나 Resource 점유를 고려하지 않고, UL 전송을 수행한다. 그러면, 수신하는 eNB는 심벌 레벨에서 MUD를 수행한다. MUD 방식은 사용하는 다중 접속 방식에 따라 다를 수 있으며, 반복적 복호 방식인 Successive Interference Cancelation (SIC) 또는 Parallel Interference Cancelation (PIC) 방식 등을 통해 다중 사용자의 신호를 구분해 낸다. 또한, 한정된 Resource Zone의 가변적인 구성을 통해, Air Interface 측면의 Latency를 감소시킨다.
제안하는 방식을 사용하면, 다중 사용자가 한정된 Resource를 공유하면서 복호율의 손실 없이 즉각적인 Data 전송을 수행할 수 있다.
일례로, 주파수 분산 자원(Frequency Spread Resource) 구성 기반 다중 UE간 UL 전송 기법을 제안한다.
도 15는 주파수 분산 자원 구성 기반의 다중 단말 간 상향링크 전송 방식의 일례를 나타낸다.
도 15에서는 Frequency Spread Resource 구성을 기반으로 트래픽 전송 완료 시점을 최소화 하는 다중 UE들의 UL 전송 방식을 예시한다. 서로 다른 UL 전송 요구와 트래픽 사이즈를 가지는 UE들은 상기 언급된 Pre-defined Implicit Timing만을 고려하여, MUD가 가능한 다중 접속 방식으로 UL 전송을 수행한다. 예를 들어, 가장 먼저 UL 전송 요구가 발생한 UE A가 전송을 수행하고 있을 때, UE C가 같은 Resource Zone으로 UL 전송을 수행한다. 같은 방식으로 트래픽 사이즈와 무관하게 각 UE는 자신의 전송 요구가 발생할 때, 다른 사용자의 Timing이나 Resource 점유를 고려하지 않고, UL 전송을 수행한다. 그러면, 수신하는 eNB는 Symbol Level에서 MUD를 수행한다. MUD 방식은 사용하는 다중 접속 방식에 따라 다를 수 있으며, 반복적 복호 방식인 Successive Interference Cancelation (SIC) 또는 Parallel Interference Cancelation (PIC) 방식 등을 통해 다중 사용자의 신호를 구분해 낼 수 있다.
방법 2의 다중 접속 방식은 다중 UE들이 동일한 Resource Zone을 공유하여 UL 전송을 수행하기 때문에, 자원을 가변적으로 활용할 수 있다. 도 15에서와 같이 Air Interface 측면의 Low Latency 달성을 위해, 더 작은 Transmission Time Interval (TTI)와 더 넓은 서브캐리어 또는 대역폭으로 RB 또는 서브밴드를 구성할 수 있다. 예를 들어, Legacy LTE의 시스템의 서브캐리어 간격 15KHz를 확장하여, 30KHz, 60KHz, 등 다양한 서브캐리어 구성을 통해, Symbol Duration의 변화가 있을 수 있으며, 서브캐리어 간격의 변화가 발생하더라도, 방법 2에서 제시하는 다중 접속 방식이 활용될 수 있다는 것은 자명하다. 마찬가지로 RB의 단위가 12개의 서브캐리어에서 10개, 14개 등 다양한 RB 단위 구성을 설정하더라도 상기 언급된 다중 접속 방식이 활용될 수 있다는 것은 자명하다. 유사한 방식으로 서브밴드 또한 가변적으로 구성할 수 있다.
예를 들어, 도 15에서 UE A의 트래픽이 tA시간에 발생했고, 단위시간 TA 동안 전송될 수 있는 트래픽 양이라고 할 때, Legacy LTE의 SC-FDMA 방식 등에 의한 스케줄링을 수행하면 tACK = tA + tcontol + TA/Ncarrier/Nsymbol 과 같이 전송 완료 시간을 표현할 수 있다. 여기서, tcontrol 은 TA와 Grant 수신 등의 스케줄링 제어 시간이다. Ncarrier 와 Nsymbol 은 UE A가 사용할 수 있는 주파수와 시간 자원이다. 반면에, 방법 1과 방법 2에서 제시하는 다중 접속 방식에 의해, 조건 1)과 2)를 달성하면, tACK = tA + tImplicit + TA/(Ncarrier* Nuser)/Nsymbol 과 같이 전송 완료 시간을 표현할 수 있다. 따라서, 트래픽 발생 시간 tA 는 동일하지만, 도 13에서 설명된 바와 같이 tImplicit << tcontrol 이라는 사실은 명확하다. Legacy LTE를 기준으로 tImplicit의 최대값은 71.4us 이고 tcontrol 은 4-8ms 이다. 또한, UE A는 Resource Zone 내의 모든 시간-주파수를 점유할 수 있으므로, 점유하는 UE의 수에 비례하게 전송 시간 TA 를 감소시킬 수 있다. 도 15에서의 경우, 점유하는 UE의 수는 4명이므로 TA/4로 전송 시간 단축이 가능하다. 상기 설명된 예시는 자원의 가변적 활용에 따라 변경될 수 있으며, 다중 접속에 의한 복호율 감소를 고려한 채널 코딩 기법의 파라미터 변경에 따라 시간 단축의 차이가 존재할 수 있다.
제안하는 Frequency Spread Resource 방식에서, 동시 전송하는 UE의 수가 많아지면, MUD의 성능 감소로 인해 복호율이 감소하고, 재전송 요구가 수행될 수 있다. 따라서, 동시 접속 UE의 수에 적응적으로 Frequency Spread Resource의 정도를 변경해야 한다. 예를 들어, 사용하는 다중 사용자 중첩 접속 방식의 동시 전송 최대치가 4명이라고 할 때, 동시 전송이 4명으로부터 수행되면, 현재의 Resource Zone을 Frequency Domain에서 2등분하여, 최대 8명의 동시 전송이 가능하게 만든다. 위의 Frequency Division 정보를 지시자 비트(Indication Bit)로 브로드캐스팅하여 현재의 Resource Zone을 사용하는 UE들에게 알려준다. UE들은 수신된 지시자 비트를 기반으로 UL 전송을 계속 수행한다.
방법 3: Asynchronous Multiple Access based Signal Flow for Ultra-Low Latency
방법 1과 2의 수행을 위해, 송수신단 관점의 시그널 플로우(Signal Flow)의 정의가 필요하다.
본 방법에서는 방법 1과 2에서 제시한 다중 사용자 접속 방식 수행을 위한 송수신단 관점의 Signal Flow를 제안한다. 각 UE는 소속 eNB로부터 사전에 Pre-defined Control Information을 통해 UL 전송에 사용할 Resource Zone의 후보군과 다중 사용자 데이터 전송을 위한 제어 정보를 할당 받는다. 각 UE는 UL 트래픽 발생시, 필수적인 제어 메시지(Essential Control Message)를 eNB에 전송하고, eNB에게 어떠한 제어도 받지 않은 상태에서 다른 사용자의 UL 전송과 무관하게 데이터 전송을 즉각적으로 수행한다. 데이터 전송이 완료되지 않은 상태에서 eNB의 제어 정보를 수신하면, 수신된 제어 정보에 따라 데이터 전송 방식을 변경하여 전송할 수도 있다.
제안하는 방식을 사용하면, UE의 UL Data 트래픽 발생시에 eNB의 제어 정보 수신을 대기하지 않고 즉각적인 Data 전송이 가능하다.
일례로, 단일 사용자 관점의 ULLS를 위한 시그널 플로우를 제안한다.
도 16은 단일 사용자 관점의 ULLS를 위해 신호를 송수신하는 절차 흐름도를 나타낸다.
방법 1과 2에 의해 ULLS를 위한 조건 1)과 2)가 달성 가능하며, 도 11의 상향링크 절차는 도 16과 같이 변경될 수 있다.
도 16에서는 기존의 다중 접속 방식의 제어 시그널링 절차(Control Signaling Procedure)를 간소화 하고, UE의 즉각적인 Data 전송을 수행하는 구조를 예시한다. 각 UE는 소속 eNB로부터 사전에 UL 전송에 사용할 Resource Zone의 후보군과 다중 사용자 데이터 전송을 위한 제어 정보를 할당 받았다(S1610)고 가정한다. 여기서, Resource Zone은 도 14에서 예시된 바와 같이 Timing Distance Zone을 기반으로 할당되며, 시스템 환경에 따라 UL 전송을 위해 할당된 자원을 세분화되어 구성될 수 있고, 구분 없이 하나의 Zone으로 구성될 수 있다. 다중 사용자 데이터 전송을 위한 제어 정보는 하나의 시간-주파수 자원을 다수의 사용자가 사용할 경우, 이를 구분해 내기 위한 다중 접속 기법의 필수 제어 정보이다. 예를 들어, IDMA의 User-specific Interleaver 방식 또는 Index, SCMA의 Codebook 방식 또는 Codeword Index, Power Level NOMA의 Power Control 방식 또는 Power Level 등이 있을 수 있다. 여기서 도 12의 Pre-defined Control Information들은 Long-term Control 정보로써 UL 정보 전송 트래픽 발생과는 무관할 수 있다.
각 UE는 Data 전송의 트래픽이 발생하면, 네트워크 접속을 위한 필수 제어 정보 만을 보내고(S1620), Grant의 수신이나 Timing Advance 없이 바로 Data를 전송한다(S1630). 필수 제어 정보로는 도 16과 같이 네트워크 접속을 위한 L2/L3 Message와 사용된 Modulation and Coding Scheme (MCS) Level, 현재 사용하고 있는 Resource Map 정보 등을 포함할 수 있다. 필수 제어 정보의 전송은 이후 Data 전송의 복호율에 영향을 미칠 수 있는 소량의 정보로써, 높은 복호율을 보장할 수 있는 고정된 MCS Level 또는 반복(Repetition)을 고려하여 전송할 필요가 있다. 이 때, 각 사용자의 MCS Level이나 Power Control은 Long-term 관점의 CQI 정보를 기반으로 UE 스스로 결정한다. 예를 들어, 각 사용자는 이전 시간의 PDCCH 정보 기반 또는 DL RSSI 정보를 기반으로 MCS Level과 Power Control을 수행할 수 있다. 또는 이전 시간의 UL 전송을 위한 MCS Level 보다 상대적으로 낮은 Level과 이전 시간의 UL 전송을 위한 Power Level 보다 높은 Level로 Data를 전송하여, 수신 안정성을 높일 수 있다.
초기 결정된 MCS Level과 Power Level은 즉각적인 Data 송신 후, 지속적인 Data 전송 시간 동안 PDCCH로 수신한 Short Grant와 Timing Advance를 기반으로 MCS/Power Level 조절과 동기화가 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 16에서 각 UE는 Data 송신 트래픽이 발생시에 다중 사용자간 스케줄링 없이 필수 제어 정보를 송신한다(S1620). 그리고 eNB의 어떠한 제어도 없는 상태에서 Data를 계속해서 전송한다(S1630). 필수 제어 정보를 수신한 eNB는 현재의 UL Resource 상태 및 Timing 정보를 기반으로 MCS/Power Level 제어 정보와 Timing Advance 정보를 각 UE에게 전송한다(S1640). 어떠한 제어도 없는 상태에서 Data를 계속해서 전송하던 각 UE들은 eNB의 제어 정보를 수신한 시점부터, 제어 정보를 기반으로 MCS/Power Level 변경을 수행하고, Timing Advance를 수행하여 Data를 계속해서 전송한다(S1650). 이 때, 방법 2의 Resource Zone에 대한 Frequency Division의 지시자 비트를 수신할 수 있다. eNB의 제어 정보 송수신은 선택적 방식일 수 있다.
또 다른 예로, 다중 사용자 관점의 ULLS를 위한 시그널 플로우를 제안한다.
도 17은 다중 사용자 관점의 ULLS를 위해 신호를 송수신하는 절차 흐름도를 나타낸다.
도 17에서는 방법 3에서 제안하는 다중 접속 방식 기반, ULLS를 위한 시그널링을 예시한다. 다중 사용자는 방법 3의 기법을 통해, 조건 1)과 2)가 달성되며, 비동기 특성에 강건하게 UL 트래픽 발생 즉시 Data 전송을 수행할 수 있음이 자명하다. eNB는 Resource Zone에 해당하는 UE들의 Data를 지속적으로 복호화 하고 있으며, 복호화 성공 또는 Data 수신을 인지하면, UE와 Connection 유지를 위한 추가적인 제어 시그널링(Control Signaling)을 수행할 수 있다.
이하에서는, 경쟁 기반 다중 접속을 위한 컨텐션 존(contention zone)을 설계하는 방법을 설명한다.
본 명세서에서 설명하는 시퀀스(sequence), 코드워드(codeword) 등은 NOMA에서 다수 사용자 구분을 위해 사용되는 주파수 또는 시간 축 복소 벡터를 의미한다. 상기 복소 벡터는 구성에 따라 직교적(Orthogonal) 또는 비직교적(Non-orthogonal) 특성을 보유할 수 있다. 또한, 복소 벡터는 복소 벡터의 구성에 따라 단일 스칼라 값으로 표현 될 수 있으며, 이 경우 기존의 단일 자원 단일 정보 전송과 매칭될 수 있다. 본 명세서에서 언급하는 확산(Spreading)은 주파수 또는 시간 축 확산을 의미하고, 상기 복소 벡터를 통해 확산한다. 또한, 복소 벡터의 구성과 자원 할당 방식에 따라 동일 자원영역에서 중첩되어 전송되거나 중첩되지 않고 단일 전송이 이루어질 수 있다.
도 18은 본 명세서의 실시예에 따른 경쟁 기반 상향링크 연결을 수행하는 리소스 존과 경쟁 기반 상향링크 데이터를 전송하는 리소스 존의 일례를 나타낸다.
본 명세서에서는 NOMA를 기반으로 경쟁 기반 UL 연결 또는 UL 데이터 전송을 위한 컨텐션 존(1830)이 UE들에게 브로드캐스트되는 것을 가정한다. 예를 들어, UE는 DL 동기화 신호를 통해 (예를 들어, LTE의 PSS와 SSS 또는 New RAT에서 제안되는 DL 동기화 신호 등) 하향링크 동기화를 수행한다. UE는 하향링크 동기화를 기준으로 시스템 정보(System Information; SI, 1810, 예를 들어, LTE의 PBCH를 통한 MIB 정보, PDSCH를 통한 SIB 정보들 또는 New RAT에서 제안되는 브로드캐스트되는 시스템 정보)를 수신한다. 상기 동기화 신호와 시스템 정보(1810)는 공통 제어 존(Common Control Zone, 1820)을 통해 브로드캐스트되며, 모든 UE는 상기 동기화 신호와 시스템 정보(1810)를 복호할 수 있다.
상기 시스템 정보를 통해, 단말은 경쟁 기반 UL 연결을 수행하는 자원 영역과 경쟁 기반 UL 데이터 전송을 수행하는 자원 영역을 인지할 수 있다. 예를 들어, 시스템 정보(1810)를 통해 공통 제어 존(1820)에 해당하는 자원 인덱스를 지시하거나, 사전에 고정적인 자원의 사용을 약속할 수 있다. 이 때, 공통 제어 존(1820)을 복호하기 위한 RNTI (예를 들어, 컨텐션 존의 식별자에 대한 RNTI)는 새롭게 정의될 수 있으며 이는 미리 약속되어 있다. 공통 제어 존(1820)으로 전송된 제어 정보를 통해, 컨텐션 존(1830)에 해당하는 자원 인덱스를 지시하거나, 사전에 고정적인 자원의 사용을 약속할 수 있다. 상기 방법은 연결된(CONNECTED) 상태가 아닌 단말의 경우 즉, IDLE 상태에 있는 단말의 경우에도 전송할 수 있게 할 수 있다. 물론, 공통 제어 존에 대한 정보는 시스템 정보가 아닌 RRC를 통해서 연결된 상태의 UE들에게 알려줄 수도 있다.
도 18에서 x축 방향은 시간 영역이고, y축 방향은 주파수 영역으로 예시된다.
컨텐션 존의 종류는 1) UL 연결을 위한 랜덤 액세스 존(Random Access Zone 예를 들어, LTE의 PRACH Zone 또는 New RAT의 xPRACH Zone), 2) UL 데이터 전송 영역을 할당 받기 위한 스케줄링 요청 존(Scheduling Request Zone, LTE의 SR Zone 또는 New RAT의 xSR Zone), 3) UL 제어 전송을 위한 UL 제어 존(UL Control Zone, LTE의 PUCCH Zone 또는 New RAT의 xPUCCH Zone), 그리고 4) UL 데이터 전송을 위한 UL 데이터 존(UL Data Zone, LTE의 PUSCH Zone 또는 New RAT의 xPUSCH Zone)으로 구분할 수 있다. 여기서는, 컨텐션 존이 주로 4)의 경우로 사용되는 경우를 기술한다.
이하에서는, 컨텐션 존의 자원 영역(resource region), 컨텐션 존의 능력(capability) 및 컨텐션 존의 다중화(multiplexing)에 대해 설명한다.
일례로, 컨텐션 존의 자원 영역은 1) 단일(single) 컨텐션 존, 2) 다수(multiple)의 컨텐션 존, 3) 가변(variable) 컨텐션 존으로 구분할 수 있다.
1) 단일 컨텐션 존은 컨텐션을 기반으로 전송하려는 정보가 하나의 컨텐션 존으로 전송되는 경우를 의미한다.
2) 다수의 컨텐션 존은 컨텐션을 기반으로 전송하려는 정보가 두 개 이상의 컨텐션 존으로 반복(repetition) 또는 확산(spreading)되어 전송되는 것을 의미한다.
여기서 반복 또는 확산은 단말 특정(UE-specific)할 수 있고, 단말 특정 정보는 사전에 기지국으로부터 할당 받거나 UE ID 또는 MAC Address등 단말 특정 정보와 연동되어 선택되거나, 임의로 선택(Random Selection) 될 수 있다. 다수의 컨텐션 존은 TDM 또는 FDM 될 수 있고, 혼합되어 다중화 될 수 있다.
예를 들어, 도 18에서 컨텐션 존 1만 있으면, 단일 컨텐션 존이다. 컨텐션 존 2가 다수의 컨텐션 존으로 사용된다면, FDM 기반의 다수의 컨텐션 존이다. 컨텐션 존 1과 2는 단말 특정하게 반복 또는 확산을 통해 정보를 전송할 수 있다. 유사하게, 컨텐션 존 3이 다수의 컨텐션 존으로 사용된다면, TDM 기반의 다수의 컨텐션 존이다. 컨텐션 존 4가 다수의 컨텐션 존으로 사용된다면, TDM/FDM 기반의 다수의 컨텐션 존이다. 컨텐션 존 1과 3, 컨텐션 1과 4는 단말 특정하게 반복 또는 확산을 통해 정보를 전송할 수 있다.
상기 다수의 컨텐션 존은 단말 특정한 패턴(UE-specific pattern)을 기반으로 선택적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, UE 1은 컨텐션 존 1-4 중에 컨텐션 존 1, 2에 반복 또는 확산을 기반으로 정보를 전송하고 UE 2는 컨텐션 존 2, 4에 반복 또는 확산을 기반으로 정보를 전송할 수 있다. 이때, 수신단인 기지국에서 컨텐션 존 2에서만 중첩 수신이 이루어져, 다중 사용자(Multiuser)의 정보에 대한 검출 성공률을 높게 할 수 있다. 즉, 단일 컨텐션 존만으로 커버리지(coverage)를 달성하지 못하는 UE의 경우, 시간 영역에서 반복 또는 확산으로 SNR 이득(SNR gain)을 달성하여, 다수의 컨텐션 존으로 데이터를 전송해야 한다. 상기 동작을 통한 이득은, 다수의 컨텐션 존에 대한 충돌을 부분적으로 생성하여, 수신단의 결합(combining)시에 LLR(Log-likelihood ratio) 계산의 이득을 가져올 수 있다는 것이다. 즉, 상기 예시에서는 UE 1과 UE 2가 컨텐션 존 1-4 중에 컨텐션 존 2에서만 중첩 전송을 하므로, 기지국은 UE 1과 UE 2의 전송 정보를 결합하여 수신할 때 LLR 계산의 이득을 얻을 수 있다. 또한, 주파수 영역으로의 반복 또는 확산은 주파수 다이버시티(frequency diversity)를 획득하여 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
컨텐션 존의 선택에 대한 패턴 레벨(pattern level)을 예시하면 다음과 같다. 여기서, 컨텐션 존은 특정 주기 내에 4개의 컨텐션 존(컨텐션 존 1-4)이 존재한다고 가정한다.
패턴 레벨 1: 단일 컨텐션 존
- Pattern n = Zone n (for n=1, …, 4)
- 단일 컨텐션 존만으로 UL Coverage를 달성할 수 있는 UE Class의 사용자들은 상기 패턴 레벨 1에 해당하는 패턴을 선택한다.
패턴 레벨 2: 다수의 컨텐션 존
- Pattern 1 (= Zone 1 + Zone 2) or Pattern 2 (= Zone 3 + Zone 4)
- 주파수 다이버시티를 기반으로 UL data의 신뢰도(Reliability)를 증대 시킬 필요가 있는 UE Class의 사용자 들은 상기 패턴 레벨 2의 Pattern 1 또는 Pattern 2를 선택한다. 이 때, 2개의 컨텐션 존은 동일 UL data가 반복될 수도 있고, 확산 또는 Low Code Rate 전송이 수행될 수 도 있다. 상기 동작은 오프라인(Offline) 또는 RRC 시그널링이나 상위 계층 신호 전송을 통해 사전에 정의되거나, 기지국의 공통 제어 시그널링(Common Control Signaling)을 통해 주기적 브로드캐스팅 될 수 있다.
- Pattern 3 (= Zone 1 + Zone 3) or Pattern 4 (= Zone 2 + Zone 4)
- 단일 컨텐션 존만으로 UL Coverage를 달성할 수 없는 UE Class의 사용자 들은 SNR 확보(SNR Gathering)를 위해, 상기 패턴 레벨 2의 Pattern 3 또는 Pattern 4를 선택한다. 이 때, 2개의 컨텐션 존은 동일 UL data가 반복될 수도 있고, 확산 또는 Low Code Rate 전송이 수행될 수도 있다.
- Pattern 5 (= Zone 1 + Zone 4) or Pattern 6 (= Zone 2 + Zone 3)
- 단일 컨텐션 존만으로 UL Coverage를 달성할 수 없는 UE Class의 사용자 들은 SNR 확보(SNR Gathering)와 주파수 다이버시티를 동시에 얻기 위해, 상기 패턴 레벨 2의 Pattern 5 또는 Pattern 6를 선택한다. 이 때, 2개의 컨텐션 존은 동일 UL data가 반복될 수도 있고, 확산 또는 Low Code Rate 전송이 수행될 수 도 있다.
상기 예시를 정리하면 아래의 표 3과 같다. 여기서, 컨텐션 존은 특정 주기 내에 4개가 존재하고, UE Class는 4개로 구분되었다고 가정한다. UE class는 특정 패턴을 기반으로 경쟁 기반 전송을 수행하는 단말 그룹에 해당할 수 있다.
Pattern Level Pattern Index Contention Zone UE Class
Pattern Level 1 1 1 1 (Single Contention Zone Class)
2 2 1 (Single Contention Zone Class)
3 3 1 (Single Contention Zone Class)
4 4 1 (Single Contention Zone Class)
Pattern Level 2 1 1, 2 2 (Frequency Diversity Class)
2 3, 4 2 (Frequency Diversity Class)
3 1, 3 3 (SNR Gathering Class)
4 2, 4 3 (SNR Gathering Class)
5 1, 4 4 (Frequency Diversity w/ SNR Gathering Class)
6 2, 3 4 (Frequency Diversity w/ SNR Gathering Class)
표 3의 패턴 레벨 및 패턴 인덱스는 UE class에 의해 선택되며, 해당 패턴 레벨 및 패턴 정보는 기지국의 공통 제어 시그널링(Common Control Signaling), RRC 시그널링, 상위 계층 시그널링 또는 오프라인을 통한 사전에 정의된 방법 등으로 사전에 약속할 수 있다.
도 19는 본 명세서의 실시예에 따른 리소스 존을 이용하여 경쟁 기반 상향링크 전송을 수행하는 절차 흐름도를 나타낸다.
먼저, UE는 기정의된 컨텐션 존 정보를 eNB로부터 수신한다(S1910). 다만, eNB는 기정의된 컨텐션 존 정보를 브로드캐스팅하므로 셀 내에 있는 모든 UE가 이를 수신한다. 기정의된 컨텐션 존 정보는 상기 표 3에서 기술한 컨텐션 존의 패턴, UE class와 전송 기법에 대한 정보를 포함한다. 전송 기법이란 컨텐션 존이 반복되어 전송되는지 확산되어 전송되는지를 가리킨다. 즉, 표 3의 컨텐션 존의 패턴 레벨, 패턴 인덱스, UE class는 UE와 eNB 간에 사전에 약속되어 있다.
UE는 표 3의 UE class 중에 자신이 사용할 UE class를 선택한다(S1920). UE는 자신이 SNR 확보(SNR gathering)가 필요한지 주파수 다이버시티(frequency diversity)가 필요한지에 따라 UE class를 선택할 수 있다.
또한, UE는 선택된 UE class에 따라 컨텐션 존의 패턴을 선택한다(S1930). UE는 상기 선택된 컨텐션 존을 통해 경쟁 기반의 UL 데이터 전송을 수행한다(S1940).
이때, 수신단(eNB)은 기정의된 컨텐션 존 정보를 브로드캐스팅했으므로, 어떤 UE가 어떤 UE class에 해당하는지 모를 수 있다. eNB는 각 패턴에 대한 블라인드 검출(blind detection)을 수행하거나, 또는 단말 특정 프리앰블(UE specific Preamble) 또는 단말 식별자(UE identification)를 위한 UL 제어 연결(UL control linkage)이 가능하다고 가정할 수 있다. 즉, 예를 들어, 상기 표 3에서 예시된 패턴을 기반으로 eNB는 패턴 레벨 1에 대해 4개의 컨텐션 존(패턴)을 블라인드 검출하고 패턴 레벨 2에 대해 6개의 패턴을 블라인드 검출 해야 한다. 즉, eNB는 다중 사용자 검출(Multi-User Detection, MUD) 방식을 수행하여 UE가 전송한 데이터를 검출할 수 있다(S1950).
eNB가 UE의 UL 데이터를 다중 사용자 검출 방식을 통해 검출에 성공한다면, ACK/NACK을 전송할 수 있다(S1960).
또는, 상술한 절차와 달리, RRC 단계에서 기지국이 단말의 UE Class를 인지하고, 컨텐션 존 사용에 대한 패턴을 지정해 줄 수 있다. 이 경우, 기지국은 RRC 시그널링 또는 상위 계층 시그널링을 통해, UE class에 따른 컨텐션 존 사용 패턴을 직접 시그널링하고 단말은 지시에 따라 트래픽이 발생했을 때, 지정된 패턴으로 경쟁 기반 데이터 전송을 수행할 수 있다.
또 다른 예로, 단말은 C-RNTI등의 UE specific 정보를 기반으로 컨텐션 존 또는 컨텐션 존 사용 패턴을 선택할 수 있다. 예를 들어, k 번째 단말이 선택할 수 있는 컨텐션 존이 1에서 4까지 존재할 때, 단일 컨텐션 존의 선택은 하기와 같은 수식으로 정의될 수 있다.
- Contention Zone Index (k) = mod(C-RNTI (k), Maximum Contention Zone Index) + 1
즉, 상기 예시에서, k 번째 단말이 C-RNTI등의 UE-ID 정보를 5로 가지고 있을 때, Maximum Contention Zone Index는 4이므로, modulo 연산을 통해 Contention Zone Index (k) = 2의 정보를 획득하고 사용할 수 있다.
또한, k 번째 단말이 선택할 수 있는 컨텐션 존이 1에서 4까지 존재할 때, 다수 컨텐션 존의 선택은 하기와 같은 수식으로 정의될 수 있다.
- Contention Zone Indices (k) = {mod(C-RNTI (k), Maximum Contention Zone Index) + 1, mod(C-RNTI (k), Maximum Contention Zone Index / N_c) + 1 + N_c}
여기서 N_c는 단말이 동시에 선택하는 컨텐션 존의 수이다. 즉, 상기 예시에서, N_c=2라고 할 때, k 번째 단말이 C-RNTI등의 UE-ID 정보를 5로 가지고 있을 때, Maximum Contention Zone Index는 4이므로, modulo 연산을 통해 Contention Zone Indices (k) = {2, 4}의 정보를 획득하고 사용할 수 있다.
3) 가변 컨텐션 존은 컨텐션 존의 자원 영역의 위치와 수가 시스템 환경에 따라 시변하는 것을 의미한다.
기지국이 단말 간 충돌이 발생했는지 여부를 판단하는 방법은 다음과 같다. 기지국은 수신 신호의 세기(에너지) 등의 측정을 통해 참조 신호(DMRS)를 확인할 수 있다. 기지국은 상기 참조 신호를 통해 채널을 추정하고 데이터를 수신하여 CRC(Cyclical Redundancy Check) 체크를 할 수 있다. 이때, CRC 에러가 났으면 접속한 사용자는 있는데 데이터의 복호에는 에러가 났으므로 다수의 사용자에 의해 충돌이 발생했음을 확인할 수 있다. 이를 통해, 기지국은 컨텐션 존의 충돌 비율(Collision Ratio)을 확인할 수 있다.
기지국은 시스템의 통계적 특성 또는 컨텐션 존의 충돌 비율, 다중 사용자 검출(Multiuser Detection) 성공률 등을 기반으로 컨텐션 존의 위치와 수, 주기를 변경하여, 시스템 정보 또는 공통 제어 존으로 변경된 정보를 브로드캐스트 한다.
예를 들어, 스케줄링 기반의 데이터 전송을 위한 자원 영역과 경쟁 기반의 데이터 전송을 위한 자원 영역 사이의 최적 자원 할당을 위하여, 컨텐션 존의 위치가 변경될 수 있다. 따라서, 시스템 정보 또는 공통 제어 존으로 변경된 위치 정보를 브로드캐스트 한다. 또한, 경쟁 기반의 정보 전송을 수행하는 시도의 수가 많거나, 충돌 비율이 높거나, 다중 사용자 검출 성공률이 떨어지는 환경에서는 컨텐션 존의 수를 더 확보해 주어 경쟁 기반 정보 전송의 성공률을 높일 수 있다. 컨텐션 존의 수를 증가 시키는 방법은, 상기 2)에서 언급된 다수의 컨텐션 존 방식을 통해 반복 또는 확산하는 패턴 등을 통해 성공률을 증가시키거나, 단일 컨텐션 존의 더 작은 주기를 통해, 더 자주 컨텐션 존을 운영하는 방법이 있다. 단일 컨텐션 존 및 다수의 컨텐션 존은 자원의 시간/주파수에 대한 인덱싱을 기반으로 알려주거나, 기준 위치를 기반으로 주기성 정보를 인덱싱하여 알려줄 수 있다. 예를 들어, 도 20 내지 도 22와 같이 5개의 컨텐션 존의 밀도 패턴(Density Pattern)이 존재할 수 있다.
도 20은 본 명세서의 실시예에 따른 컨텐션 존의 밀도 패턴의 일례를 나타낸다.
도 20의 패턴 1은 컨텐션 존의 기준 위치가 될 수 있다. 기지국은 도 20의 패턴 1을 기반으로 주기성 정보를 인덱싱하여 도 20의 패턴 2를 알려줄 수 있다. 도 20에서 Normal zone은 스케줄링 기반의 데이터 전송을 위한 자원 영역이 될 수 있다. 패턴 2,3,4,5로 갈수록 스케줄링 기반의 데이터 전송을 위한 자원 영역은 줄어들고 경쟁 기반의 데이터 전송을 위한 자원 영역이 늘어나고 있다.
도 21은 본 명세서의 실시예에 따른 컨텐션 존의 밀도 패턴의 다른 예를 나타낸다.
기지국은 도 20의 패턴 1을 기반으로 주기성 정보를 인덱싱하여 도 21의 패턴 3과 패턴 4를 알려줄 수 있다.
도 22는 본 명세서의 실시예에 따른 컨텐션 존의 밀도 패턴의 또 다른 예를 나타낸다.
기지국은 도 20의 패턴 1을 기반으로 주기성 정보를 인덱싱하여 도 22의 패턴 5를 알려줄 수 있다.
상기 컨텐션 존의 전체 밀도 패턴 정보(밀도 패턴 1 내지 5)는 기지국의 공통 제어 시그널링(Common Control Signaling), RRC 시그널링, 상위 계층 시그널링 또는 오프라인을 통한 사전 정의된 방법 등으로 사전에 약속할 수 있다. 또한, 시스템 환경에 의해 동적으로 변화하는 밀도 패턴 정보는 기지국의 공통 제어 시그널링, RRC 시그널링, 상위 계층 시그널링 등을 통해 브로드캐스팅 될 수 있다.
다른 예로, 컨텐션 존의 능력(Capability)은 1) 고정적인 capability와 2) 가변 capability로 구분할 수 있다.
1) 고정적인 Capability 컨텐션 존은 단일 컨텐션 존에 대하여 항상 고정적인 Capability를 가지는 것을 의미한다. 예를 들어, 경쟁 기반 정보 전송 성공률의 신뢰도 제공을 위해 가장 나쁜 경우(Worst Case)의 성능을 기반으로 컨텐션 존의 Capability를 설정한다. 여기서 Capability는 컨텐션 존의 최대 지원 수를 제공하는 시퀀스 또는 코드워드(Codeword), 자원의 수 등으로 형성되며, 시스템 환경에 따라 다를 수 있다. 상기 방식에서 Capability의 고정이 항상 전송 성공률의 고정을 의미하지는 않는다.
2) 가변 Capability 컨텐션 존은 단일 컨텐션 존에 대하여, 유동적인 Capability를 가지는 것을 의미한다. 예를 들어, 서비스 시나리오에 따라 (예를 들어, mMTC, URLLC, eMBB, eV2X 등) 요구되는 경쟁 기반 정보 전송 성공률이 다를 수 있으므로, 컨텐션 존의 Capability가 변경될 수 있다. 이에 따른 컨텐션 존의 정보를 브로드캐스트 한다. 또한 경쟁 기반 연결 또는 UL 데이터 전송의 시도 수 증감에 따른 최적 신뢰도와 자원 할당 사이의 트레이드오프(Tradeoff)를 반영하여, 단일 컨텐션 존의 Capability를 제어하고 이에 따른 컨텐션 존의 정보를 브로드캐스트 한다. 여기서 Capability는 컨텐션 존의 최대 지원 수를 제공하는 시퀀스 또는 코드워드(Codeword), 자원의 수 등으로 형성되며, 시스템 환경에 따라 다를 수 있다.
또한, 시스템 환경, 서비스 시나리오등에 의해 Capability를 결정하는 임계값(Threshold)을 정의할 수 있으며 (Threshold = function(Reliability, # of Connections, # of Resources, Tx/Rx Complexity, …)), Cell-specific/Service-specific/Zone-specific/UE-specific Threshold에 따라 최적 Capability를 정의할 수 있다. 상기 정보는 시스템 정보 또는 공통 제어 존을 통해 브로드캐스트 될 수 있으며, 임의의 물리 채널(Physical Channel)을 통해 고정적으로 브로드캐스트 될 수 있다. 상기 방식에서 Capability의 제어가 항상 전송 성공률의 제어를 의미하지는 않는다. 예를 들어, Capability를 코드워드의 개수로 정의하는 경우, 아래의 표 4와 같이 예시할 수 있다.
Capability field of Contention Zone 'x' Capability Level Codebook Index (the maximum number of Codewords)
00 1 1 (max. codeword index =4)
01 2 2 (max. codeword index =6)
10 3 3 (max. codeword index =8)
11 4 4 (max. codeword index =12)
상기 표 4에 따르면, 공통 제어 채널(Common Control Channel) 또는 브로드캐스팅 채널(Broadcasting Channel) 등으로 컨텐션 존 'x'에 대한 Capability field가 전송된 경우, 단말은 상기 표 4의 capability level에 대한 룩업 테이블(Look up table)를 참조하여, 단말이 사용할 수 있는 코드북을 인지한다. 여기서 코드북은 인덱스에 따라 최대 선택할 수 있는 코드워드의 수가 다를 수 있으며, 코드워드의 수가 많을 수록 단말이 선택할 수 있는 경우의 수가 증가하여, 충돌 비율이 감소할 수 있다. 예를 들어, 충돌이 발생할 확률이 적은 경우에는 코드워드의 수가 많을 필요가 없으므로, 단말은 상기 표 4의 코드북 인덱스 1에 대한 4개의 코드워드 중에 사용할 수 있는 코드워드를 선택할 수 있다. 이와 달리, 충돌이 발생할 확률이 많은 경우에는 코드워드의 수가 많이 필요하므로, 단말은 상기 표 4의 코드북 인덱스 4에 대한 12개의 코드워드 중에 사용할 수 있는 코드워드를 선택할 수 있다.
또 다른 예로, 컨텐션 존의 다중화(Multiplexing)는 1) TDM, 2) FDM, 3) CDM으로 구분할 수 있다.
1) 컨텐션 존은 타겟 서비스 시나리오(Target Service Scenario)에 따라 TDM(Time Division Multiplexing)될 수 있다. 자원 블록 단위의 컨텐션 존의 활용을 위하여, 레이턴시 요구(Latency Requirement)를 만족하기 위해 주파수 확산(Frequency Spreading)을 기반으로 TDM을 수행할 수도 있다. 상기 컨텐션 존 내에서는 확산을 기반으로 NOMA 또는 OMA로 다중 사용자 접속이 이루어질 수 있다.
2) 컨텐션 존은 타겟 서비스 시나리오에 따라 FDM(Frequency Division Multiplexing)될 수 있다. 자원 블록 단위의 컨텐션 존의 활용을 위하여, 짧은 패킷(Short Packet) 특성을 기반으로 시간 확산(Time Spreading)을 기반으로 FDM을 수행할 수도 있다. 상기 컨텐션 존 내에서는 확산을 기반으로 NOMA 또는 OMA로 다중 사용자 접속이 이루어질 수 있다.
3) 컨텐션 존은 타겟 서비스 시나리오에 따라 CDM(Code Division Multiplexing)될 수 있다.
3-1) 자원 블록 단위의 컨텐션 존의 활용을 위하여, 컨텐션 존 단위의 2D Spreading(시간/주파수 확산)을 기반으로 다중 사용자 접속이 이루어질 수 있다.
3-2) 컨텐션 존은 동일 컨텐션 존 내에서 중첩되는 정도에 차이가 있을 수 있다.
여기서, 3-2-1) 동일 컨텐션 존 내에서 자원 마다 NOMA를 기반으로 중첩되는 정도에 차이가 있는 것 또는 3-2-2) 각 컨텐션 존의 중첩되는 정도에 차이가 있는 것으로 구분될 수 있다. 예를 들어, 각 컨텐션 존의 중첩되는 정도의 차이는 컨텐션 존 1은 직교 시퀀스(Orthogonal Sequence) 또는 코드워드를 기반으로 경쟁이 허용되고, 독립적인 컨텐션 존 2는 비직교 시퀀스(Non-orthogonal Sequence) 또는 코드워드를 기반으로 경쟁이 허용될 수 있다. 3-2-3) 동일 컨텐션 존 내에서 직교 시퀀스와 비직교 시퀀스가 동시에 중첩될 수 있다. 예를 들어, 비직교 시퀀스 집합이 상위집합(Superset)으로써 직교 시퀀스 집합을 포함하는 경우, 직교 시퀀스와 비직교 시퀀스가 동일 자원 상에서 중첩될 수 있으며, 경쟁 기반 정보 전송의 중첩 정도에 따라 수신단의 다중 사용자 검출(MUD) 성능이 변화할 수 있다.
도 23은 본 명세서의 실시예에 따른 리소스 존을 이용하여 경쟁 기반 상향링크 데이터를 전송하는 절차를 나타낸 흐름도이다.
본 실시예는 비직교 다중 접속 기법이 적용되는 무선통신시스템에서 기지국과 특정 단말 간의 상향링크 통신을 나타낸다.
먼저 용어를 정리하면, 컨텐션 존은 직교 또는 비직교 다중 접속을 기반으로 경쟁 기반의 상향링크 연결 또는 상향링크 데이터 전송을 위한 자원 영역에 대응할 수 있다.
단계 S2310에서, 단말은 기지국으로부터 컨텐션 존(contention zone)에 대한 정보를 수신한다. 상기 컨텐션 존에 대한 정보는 기정의된 컨텐션 존의 패턴 및 기정의된 단말 클래스(UE class)를 포함한다.
상기 기정의된 컨텐션 존의 패턴과 상기 기정의된 단말 클래스는 기지국과 단말 간에 사전에 약속될 수 있다. 상기 기정의된 컨텐션 존의 패턴과 상기 기정의된 단말 클래스는 룩업 테이블(look up table) 형식으로 셀 내에 있는 모든 단말에게 브로드캐스팅 된다. 상기 정보를 수신한 단말은 기지국으로 비직교 다중 접속을 시도하게 된다.
상기 기정의된 컨텐션 존의 패턴은 상기 기정의된 단말 클래스를 기반으로 선택될 수 있다. 단말 클래스는 컨텐션 존에 대한 특정 패턴을 기반으로 경쟁 기반 전송을 수행하는 단말 그룹에 대응할 수 있다. 따라서, 단말 클래스와 컨텐션 존의 패턴은 서로 연관될 수 있다. 또한, 상기 기정의된 컨텐션 존의 패턴은 공통 제어 존(common control zone), RRC(Radio Resource Control) 또는 상위 계층을 통해 시그널링될 수 있다.
단계 S2320에서, 단말은 상기 기정의된 단말 클래스 중 상기 단말을 위한 단말 클래스를 선택한다. 즉, 단말은 자신이 SNR 확보(SNR gathering)가 필요한지 주파수 다이버시티(frequency diversity)를 얻는 것이 필요한지를 고려하여 상기 기정의된 단말 클래스 중 특정 단말 클래스를 선택한다.
단계 S2330에서, 단말은 상기 선택된 단말 클래스를 기반으로 상기 기정의된 컨텐션 존의 패턴 중 상기 단말을 위한 컨텐션 존의 패턴을 선택한다. 예를 들어, 단말이 SNR 확보를 위한 단말 클래스를 선택하였다면, 단말은 SNR 이득을 얻기 위해 시간 영역에서 반복 또는 확산된 컨텐션 존이 포함된 패턴을 선택한다. 또한, 단말이 주파수 다이버시티를 얻기 위한 단말 클래스를 선택하였다면, 단말은 주파수 영역에서 반복 또는 확산된 컨텐션 존이 포함된 패턴을 선택한다.
단계 S2340에서, 단말은 상기 선택된 컨텐션 존의 패턴에 포함된 복수의 컨텐션 존을 통해 상향링크 데이터를 기지국으로 전송한다.
컨텐션 존은 하나의 컨텐션 존만을 사용하는 단일 컨텐션 존, 두 개 이상의 컨텐션 존을 사용하는 다수의 컨텐션 존(복수의 컨텐션 존) 또는 컨텐션 존의 위치와 수가 변경되는 가변 컨텐션 존을 포함한다. 다만, 여기서는, 다수의 컨텐션 존을 사용하여 경쟁 기반 절차를 수행한다고 가정한다. 다수의 컨텐션 존은 경쟁 기반으로 전송하려는 정보가 두 개 이상의 컨텐션 존으로 반복 또는 확산되어 전송되는 것을 의미한다.
다시 말하면, 상기 복수의 컨텐션 존은 상기 선택된 컨텐션 존의 패턴에 포함된 하나의 컨텐션 존을 주파수 영역에서 반복(repetition) 또는 확산(spreading)시켜 생성될 수 있다. 또는, 상기 복수의 컨텐션 존은 상기 선택된 컨텐션 존의 패턴에 포함된 하나의 컨텐션 존을 시간 영역에서 반복 또는 확산시켜 생성될 수 있다.
또한, 상기 상향링크 데이터는, 상기 선택된 컨텐션 존의 패턴에 포함된 하나의 컨텐션 존으로 상향링크 데이터의 신뢰도(reliability)를 확보하지 못하는 경우, 상기 복수의 컨텐션 존을 통해 전송될 수 있다. 즉, 단말이 단일 컨텐션 존만으로 UL 커버리지를 달성하지 못하는 경우, 단말은 복수의 컨텐션 존을 사용하여 경쟁 기반 데이터를 전송할 수 있다.
또한, 단말은 기지국으로부터 상기 공통 제어 존을 지시하는 시스템 정보를 수신할 수 있다. 상기 시스템 정보 및 상기 컨텐션 존에 대한 정보는 상기 공통 제어 존을 통해 수신될 수 있다. 즉, 시스템 정보 역시 셀 내 모든 단말로 브로드캐스팅 될 수 있다.
또한, 단말과 기지국이 가변 컨텐션 존을 사용하여 경쟁 기반 절차를 수행한다고 가정할 수 있다. 이때, 상기 기정의된 컨텐션 존의 패턴에 포함된 컨텐션 존의 충돌 비율과 다중 사용자 검출(Multi-User Detection; MUD)의 성공률을 기반으로 상기 컨텐션 존의 위치, 개수 및 주기가 변경될 수 있다. 상기 변경된 컨텐션 존의 위치, 개수 및 주기는 상기 공통 제어 존을 통해 브로드캐스트 될 수 있다.
또한, 컨텐션 존의 능력에 대해서도 고려할 수 있다. 상기 기정의된 컨텐션 존의 패턴에 포함된 컨텐션 존의 능력(capability)은 기정의된 코드워드(codeword)의 최대 개수를 지시할 수 있다. 상기 컨텐션 존의 능력은 상기 공통 제어 존을 통해 브로드캐스트될 수 있다. 상기 기정의된 코드워드의 최대 개수는 상기 컨텐션 존의 충돌 비율에 따라 달라질 수 있다. 이때, 단말은 상기 기정의된 코드워드 중 상기 단말을 위한 코드워드를 임의로 선택할 수 있다.
상기 컨텐션 존의 능력에 대한 정보(capability field, capability level 및 codebook index)는 룩업 테이블 형식으로 브로드캐스트될 수 있고, 단말은 자신이 사용할 수 잇는 코드북을 인지할 수 있다. 코드워드의 수가 많을 수록 단말이 선택할 수 있는 경우의 수가 증가하여, 충돌 비율이 감소할 수 있다.
예를 들어, 충돌이 발생할 확률이 적은 경우에는 코드워드의 수를 줄여 코드워드간 발생하는 간섭양을 줄일 필요가 있으므로, 단말은 최대 선택할 수 있는 코드워드의 수가 적은 코드북 인덱스 중에 코드워드를 선택할 수 있다. 충돌이 발생할 확률이 많은 경우에는 코드워드의 수가 많이 필요하므로, 단말은 최대 선택할 수 있는 코드워드의 수가 많은 코드북 인덱스 중에 코드워드를 선택할 수 있다.
또한, 상기 복수의 컨텐션 존은 동일한 컨텐션 존 내에서 코드분할 다중화(Code Division Multiplexing; CDM)될 수 있다. 상기 복수의 컨텐션 존은 시간분할 다중화 및 주파수 분할 다중화뿐만 아니라 코드분할 다중화로 다중 사용자 접속이 이루어질 수 있다.
도 24은 본 명세서의 실시예가 구현되는 기기를 나타낸 블록도이다.
무선장치(2400)는 프로세서(2410), 메모리(2420), RF(radio frequency) 유닛(2430)을 포함할 수 있다.
프로세서(2410)는 상술한 기능, 절차, 방법들을 구현하도록 설정될 수 있다. 라디오 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol)의 계층(layer)들은 프로세서에 구현될 수 있다. 프로세서(2410)는 상술한 동작을 구동하기 위한 절차를 수행할 수 있다. 메모리(2420)는 동작적으로 프로세서(2410)에 연결되고, RF 유닛(2450)은 프로세서(2410)에 동작적으로 연결된다.
프로세서(2410)는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리(2420)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부(2430)는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시 예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(2420)에 저장되고, 프로세서(2410)에 의해 실행될 수 있다. 메모리(2420)는 프로세서(2410) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 널리 알려진 다양한 수단으로 프로세서(2410)와 연결될 수 있다.
상술한 일례들에 기초하여 본 명세서에 따른 다양한 기법들이 도면과 도면 부호를 통해 설명되었다. 설명의 편의를 위해, 각 기법들은 특정한 순서에 따라 다수의 단계나 블록들을 설명하였으나, 이러한 단계나 블록의 구체적 순서는 청구항에 기재된 발명을 제한하는 것이 아니며, 각 단계나 블록은 다른 순서로 구현되거나, 또 다른 단계나 블록들과 동시에 수행되는 것이 가능하다. 또한, 통상의 기술자라면 간 단계나 블록이 한정적으로 기술된 것이나 아니며, 발명의 보호 범위에 영향을 주지 않는 범위 내에서 적어도 하나의 다른 단계들이 추가되거나 삭제되는 것이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.
상술한 실시예는 다양한 일례를 포함한다. 통상의 기술자라면 발명의 모든 가능한 일례의 조합이 설명될 수 없다는 점을 알 것이고, 또한 본 명세서의 기술로부터 다양한 조합이 파생될 수 있다는 점을 알 것이다. 따라서 발명의 보호범위는, 이하 청구항에 기재된 범위을 벗어나지 않는 범위 내에서, 상세한 설명에 기재된 다양한 일례를 조합하여 판단해야 할 것이다.

Claims (14)

  1. 비직교 다중 접속 기법이 적용되는 무선통신시스템에서 단말이 경쟁 기반으로 상향링크 데이터를 전송하는 방법에 있어서,
    기지국으로부터 컨텐션 존(contention zone)에 대한 정보를 수신하되, 상기 컨텐션 존에 대한 정보는 기정의된 컨텐션 존의 패턴 및 기정의된 단말 클래스(UE class)를 포함하는, 단계;
    상기 기정의된 단말 클래스 중 상기 단말을 위한 단말 클래스를 선택하는 단계;
    상기 선택된 단말 클래스를 기반으로 상기 기정의된 컨텐션 존의 패턴 중 상기 단말을 위한 컨텐션 존의 패턴을 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 컨텐션 존의 패턴에 포함된 복수의 컨텐션 존을 통해 상향링크 데이터를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는
    방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 컨텐션 존은 상기 선택된 컨텐션 존의 패턴에 포함된 하나의 컨텐션 존을 주파수 영역에서 반복(repetition) 또는 확산(spreading)시켜 생성되고, 또는
    상기 복수의 컨텐션 존은 상기 선택된 컨텐션 존의 패턴에 포함된 하나의 컨텐션 존을 시간 영역에서 반복 또는 확산시켜 생성되는
    방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상향링크 데이터는, 상기 선택된 컨텐션 존의 패턴에 포함된 하나의 컨텐션 존으로 상향링크 데이터의 신뢰도(reliability)를 확보하지 못하는 경우, 상기 복수의 컨텐션 존을 통해 전송되는
    방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기정의된 컨텐션 존의 패턴은 상기 기정의된 단말 클래스를 기반으로 선택되고, 및
    상기 기정의된 컨텐션 존의 패턴은 공통 제어 존(common control zone), RRC(Radio Resource Control) 또는 상위 계층을 통해 시그널링되는
    방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기지국으로부터 상기 공통 제어 존을 지시하는 시스템 정보를 수신하는 단계를 더 포함하되,
    상기 시스템 정보 및 상기 컨텐션 존에 대한 정보는 상기 공통 제어 존을 통해 수신되는
    방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기정의된 컨텐션 존의 패턴에 포함된 컨텐션 존의 충돌 비율과 다중 사용자 검출(Multi-User Detection; MUD)의 성공률을 기반으로 상기 컨텐션 존의 위치, 개수 및 주기가 변경되고,
    상기 변경된 컨텐션 존의 위치, 개수 및 주기는 상기 공통 제어 존을 통해 브로드캐스트되는
    방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 기정의된 컨텐션 존의 패턴에 포함된 컨텐션 존의 능력(capability)은 기정의된 코드워드(codeword)의 최대 개수를 지시하고,
    상기 컨텐션 존의 능력은 상기 공통 제어 존을 통해 브로드캐스트되고,
    상기 기정의된 코드워드의 최대 개수는 상기 컨텐션 존의 충돌 비율에 따라 달라지고, 및
    상기 기정의된 코드워드 중 상기 단말을 위한 코드워드를 임의로 선택하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  8. 비직교 다중 접속 기법이 적용되는 무선통신시스템에서 경쟁 기반으로 상향링크 데이터를 전송하는 단말에 있어서,
    무선신호를 전송 및 수신하는 RF(radio frequency)부; 및
    상기 RF부에 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는
    기지국으로부터 컨텐션 존(contention zone)에 대한 정보를 수신하되, 상기 컨텐션 존에 대한 정보는 기정의된 컨텐션 존의 패턴 및 기정의된 단말 클래스(UE class)를 포함하고,
    상기 기정의된 단말 클래스 중 상기 단말을 위한 단말 클래스를 선택하고,
    상기 선택된 단말 클래스를 기반으로 상기 기정의된 컨텐션 존의 패턴 중 상기 단말을 위한 컨텐션 존의 패턴을 선택하고, 및
    상기 선택된 컨텐션 존의 패턴에 포함된 복수의 컨텐션 존을 통해 상향링크 데이터를 상기 기지국으로 전송하는
    단말.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 컨텐션 존은 상기 선택된 컨텐션 존의 패턴에 포함된 하나의 컨텐션 존을 주파수 영역에서 반복(repetition) 또는 확산(spreading)시켜 생성되고, 또는
    상기 복수의 컨텐션 존은 상기 선택된 컨텐션 존의 패턴에 포함된 하나의 컨텐션 존을 시간 영역에서 반복 또는 확산시켜 생성되는
    단말.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 상향링크 데이터는, 상기 선택된 컨텐션 존의 패턴에 포함된 하나의 컨텐션 존으로 상향링크 데이터의 신뢰도(reliability)를 확보하지 못하는 경우, 상기 복수의 컨텐션 존을 통해 전송되는
    단말.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 기정의된 컨텐션 존의 패턴은 상기 기정의된 단말 클래스를 기반으로 선택되고, 및
    상기 기정의된 컨텐션 존의 패턴은 공통 제어 존(common control zone), RRC(Radio Resource Control) 또는 상위 계층을 통해 시그널링되는
    단말.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 기지국으로부터 상기 공통 제어 존을 지시하는 시스템 정보를 수신하고, 및
    상기 시스템 정보 및 상기 컨텐션 존에 대한 정보는 상기 공통 제어 존을 통해 수신되는
    단말.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 기정의된 컨텐션 존의 패턴에 포함된 컨텐션 존의 충돌 비율과 다중 사용자 검출(Multi-User Detection; MUD)의 성공률을 기반으로 상기 컨텐션 존의 위치, 개수 및 주기가 변경되고,
    상기 변경된 컨텐션 존의 위치, 개수 및 주기는 상기 공통 제어 존을 통해 브로드캐스트되는
    단말.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 기정의된 컨텐션 존의 패턴에 포함된 컨텐션 존의 능력(capability)은 기정의된 코드워드(codeword)의 최대 개수를 지시하고,
    상기 컨텐션 존의 능력은 상기 공통 제어 존을 통해 브로드캐스트되고,
    상기 기정의된 코드워드의 최대 개수는 상기 컨텐션 존의 충돌 비율에 따라 달라지고, 및
    상기 프로세서는, 상기 기정의된 코드워드 중 상기 단말을 위한 코드워드를 임의로 선택하는
    단말.
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