KR101460923B1 - 통신 시스템에서 ｔｄｄ 동작을 위한 방법, 기지국, 및 이동국 - Google Patents

통신 시스템에서 ｔｄｄ 동작을 위한 방법, 기지국, 및 이동국 Download PDF

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KR101460923B1
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윌리엄 존 존스
조세프 충 슁 청
알랜 에드워드 존스
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Abstract

FDD 동작용으로 할당된 주파수 대역에서 TDD 모드로 동작하는 통신 시스템에서의 TDD 동작을 위한 방법, NodeB(320), 및 사용자 장비(330)가 제공된다. 양호하게는, FDD 업링크 통신용으로 할당된 제1 주파수 대역에서 TDD 업링크 및 다운링크 모드에서 동작하며, FDD 다운링크 통신용으로 할당된 제2 주파수 대역에서는 TDD 다운링크 모드만으로 동작한다.
본 발명은 다음과 같은 잇점들을 제공한다.
● 주파수 분할 듀플렉스 스펙트럼에서 시분할 듀플렉스 아키텍쳐를 전개하기 위한 융통성있는 방법을 제공한다.
● 업링크와 다운링크 용량 분할을 조절함으로써 시스템 용량의 융통성있는 사용을 허용한다.
● 이전의 FDD 듀플렉스 제한을 제거한다.

Description

통신 시스템에서 ＴＤＤ 동작을 위한 방법, 기지국, 및 이동국{METHOD, BASE STATION AND MOBILE STATION FOR TDD OPERATION IN A COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 셀룰러 통신 시스템에서 시분할 듀플렉스(Time Division Duplex, TDD) 동작에 관한 것이다.
본 발명의 분야에서, 제1 세대 및 제2 세대 셀룰러 표준은 모두, 다운링크(기지국 대 이동국) 및 업링크(이동국 대 기지국)에 대해 별도의 주파수가 할당되는 "주파수 분할 듀플렉스(Frequency Division Duplex)"(FDD)를 이용하는 것으로 알려져 있다. 이들 할당은 기지국 및 이동국에서 발생하는 동시 전송과 수신 사이의 간섭을 방지하기 위해 "듀플렉스 간격유지(duplex spacing)"에 의해 분리된다. FDD 할당은 전형적으로 "쌍을이룬 스펙트럼(paired spectrum)"이라 불린다.
시분할 할당(TDD)은 보다 최근의 표준들, 즉 "3세대 파트너쉽 프로젝트", (3GPP) "시분할-코드 분할 다중 액세스", (TD-CDMA) 및 3GPP "시분할-동기 코드 분할 다중 액세스"(TD-SCDMA)에서 이용된다. TDD 시스템에서, 전송과 수신은 동일한 주파수에서 시간적으로 교대로 발생한다. TDD는, 가입자 트래픽 프로파일을 충족시키도록 업링크 및 다운링크 용량이 용이하게 조절될 수 있는 패킷 데이터 통신에 매우 잘 적합화되어 있다.
TDD는 간섭문제 때문에 FDD 대역에서 사용되지 않는다. TDD는 치명적인 간섭없이 FDD 대역의 이동국 전송부(업링크)에서 동작할 수 있다. TDD 채널들의 할당은 "국제 이동통신 2000(IMT-2000)"에서 FDD 업링크 채널에 바로 인접해 있다. 국제 통신연합 지정 '3G' 대역은 이에 대한 실현가능성을 제공한다. IMT-2000에 대한 주파수 할당이 도 1에 도시되어 있다.
그러나, FDD 대역의 다운링크 부분에서 TDD의 동작은, 기존 FDD 기지국으로부터, 함께 위치하거나 근접해 있는 TDD 기지국의 수신기들로의 인접 채널 간섭 때문에 문제가 된다. 기존 FDD 기지국과 부근의 TDD 기지국 양자 모두가 통상 그 대응하는 사용자 단말기보다 높은 전력에서 전송하기 때문이다.
결과적으로, 무선 오퍼레이터가 FDD 스펙트럼 할당을 갖는 곳에서, TDD 기술은 통상 스펙트럼의 FDD 업링크 부분에서만 동작할 수 있어서, FDD 다운링크 스펙트럼이 이용되지 않고 사실상 "낭비된다".
따라서, 앞서 언급한 단점(들)이 완화될 수 있는, 통신 시스템에서 TDD 동작을 위한 구조, 방법 및 유닛이 필요하다.
본 발명의 제1 면에 따르면, 청구항1에 개시된 바와 같은, 통신 시스템에서의 TDD 동작을 위한 방법이 제공된다.
본 발명의 제2 면에 따르면, 청구항 8에 개시된 바와 같은, 통신 시스템에서의 TDD 동작을 위한 기지국이 제공된다.
본 발명의 제3 면에 따르면, 청구항 15에 개시된 바와 같은, 통신 시스템에서의 TDD 동작을 위한 이동국이 제공된다.
본 발명을 포함하는 통신 시스템에서의 TDD 동작을 위한 방법, 기지국, 및 이동국이 첨부된 도면들을 참조하여, 예를 통해 설명될 것이다.
도 1은 IMT-2000 주파수 할당의 개략적 블럭도를 도시한다.
도 2는 보조 다운링크 이용을 갖는 TDD의 개략적 블럭도이다.
도 3은 보조 다운링크를 갖는 TDD의 시스템 아키텍쳐의 개략적 블럭도이다.
본 발명은,
● FDD용으로 쌍을이룬 스펙트럼으로서 할당된 대역에서 TDD 기술의 동작을 가능케할 수 있고,
● 용량을 제공하고 낭비를 피하도록 FDD 다운링크 스펙트럼을 효과적으로 사용하는 능력―보조 TDD 다운링크 채널이라 불림―을 제공할 수 있고,
● FDD 다운링크 스펙트럼에서의 TDD의 동작에 대한 치명적인 간섭을 피할 수 있고,
● 고정된 듀플렉스 주파수 분리 요건을 제거할 수 있도록,
발명자들에 의해 이루어진 구현에 기초하고 있다.
보조 다운링크를 갖는 TDD 동작의 예가 도 2에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 표준 TDD는 업링크 FDD 스펙트럼(210)에서 동작하는 반면 보조 다운링크는 다운링크 FDD 스펙트럼(220)에서 동작한다. 도시된 예에서, 15-타임 슬롯 프레임 구조의 예가 나타나 있다. 무선 프레임에서 상향 화살표는 업링크 타임슬롯을 가리키고, 하향 화살표는 다운링크 타임슬롯을 가리킨다. 알 수 있는 바와 같이, 시스템 용량은 보조 다운링크를 이용함으로써 확장된다.
도 3은 본 발명을 포함하는 3GPP 셀룰러 통신 시스템의 기본 아키텍쳐를 도시한다. 도시된 바와 같이, NodeB(또는 기지국)(310)는 무선 네트워크 제어기(RNC)에 의해 ('Iub' 인터페이스를 통해) 제어되고, Uu 무선 인터페이스를 통해 사용자 장비(UE 또는 이동 단말기, 330)와 통신한다.
다른 면들에서 시스템(300)은 관련 3GPP 기술 명세(http://www.3gpp.org)에 따라 동작하므로, 본 명세서에서 더 이상 설명되지는 않을 것이라는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이하에서 더 기술되는 바와 같이, NodeB(320)의 경우, 기지국(NodeB)은 하위측대역 논리 유닛(322) 및 상위측 대역 논리 유닛(324)을 포함하며, RNC(310)의 제어하에, 상위측(FDD 다운링크) 및 하위측(FDD 업링크) 대역 양자 모두에서 동시에 동작한다는 점에 유의해야 한다.
하위측 대역 논리 유닛(322)은 통상의 TDD 동작을 지원하며, 여기서, 무선 자원은 타임 슬롯들로 분할된다.
상위측 대역 논리 유닛(324)은 보조 다운링크 동작을 지원한다. 이 논리 유닛은 다운링크 동작만을 지원한다. 무선 자원은 타임 슬롯들로 분할된다.
도 3의 시스템에서, 3가지 유형의 UE(330)가 지원될 수 있다:
1. 단일 주파수 표준 TDD UE(미도시):
이것은, 업링크 및 다운링크 양자 모두가 단일 주파수에서 동작하는 표준 TDD UE이다. 이 유형의 UE는 NodeB 내의 하위측 대역 논리 유닛과 통신함으로써 동작할 것이다.
2. 단일 순간 주파수 UE(미도시):
이 유형의 UE는 네트워크의 제어하에 동일한 TDD 프레임에서 상이한 2개의 주파수(하위측 및 상위측 FDD 대역)에 동조될 수 있다. UE는 하위측 FDD 대역에서 업링크 전송을 동작시킨다. UE는, 네트워크의 제어하에 표준 TDD 다운링크(하위측 FDD 대역) 또는 보조 다운링크(상위측 FDD 대역)에서 동작할 수 있다.
3. 듀얼 동시 주파수 UE(330):
이 유형의 UE는 하위측 대역 UL/DL 논리 유닛(332), 상위측 'Aux DL' 논리 유닛(334), 및 'Aux DL' Capability Messaging 논리 유닛(336)을 가지며, 하위측 및 상위측 FDD 대역 양자 모두에 동시에 동조될 수 있다. UE는 하위측 FDD 대역에서 업링크 전송을 동작시킨다. UE는 네트워크의 제어하에 표준 TDD 다운링크(하위측 FDD 대역) 및 보조 다운링크(상위측 FDD 대역)을 동작시킨다. 듀얼 동시 주파수 능력과 더불어, UE는 증가된 다운링크 능력으로 동작할 수 있다.
도 3의 동작에서, 보조 다운링크('Aux DL') 능력은, 고유의 TDD 기술이 FDD 다운링크 대역을 효율적으로 이용하도록 허용하여 스펙트럼의 낭비를 피한다. 하위측 및 상위측 대역들에서의 다운링크 자원은, 요구시 사용자들에게 할당될 수 있는 결합된 '단일 풀' 자원으로서 간주된다. NodeB(320)는 양자 모두의 TDD 주파수들에 대해 공통의 시그널링을 제공한다.
어느 때라도, 'Aux DL' 동작 모드를 지원할 수 있는 개개의 UE는, 하위측 대역 또는 상위측 대역 또는 양자 모두에서 다운로드 용량을 할당받을 수 있다.
UE와 NodeB는, 'Aux DL'능력을 갖는 NodeB와 UE들과 'Aux DL'능력을 갖지 않는 NodeB와 UE들이 네트워크에서 공존한채 각각이 그 능력의 최상에서 동작하도록 하는 방식으로, 'Aux DL' 능력 메시지들을 교환한다.
예를 들어, 또 다른 TDD 네트워크로부터의 로밍 UE와 같이, 보조 다운링크를 지원하지 않는 UE는, 하위측 대역에서 표준 TDD 모드로 동작시킴으로써 보조 다운링크 아키텍쳐와 호환될 수 있다. 이 경우, 보조 다운링크 특징은 UE에게 투명하다.
보조 다운링크는 전체 다운링크 용량을 증가시키지만, 하위측 TDD 대역에서 추가의 타임슬롯들이 업링크 트래픽 채널들에 할당될 수 있기 때문에, 업링크 용량도 증가시킬 수 있다.
하위측 및 상위측 대역의 분리는 표준 FDD 듀플렉스 주파수 분리에 의해 제한되지 않는다. UE는 보조 다운링크를 위한 올바른 주파수에 동조하도록 네트워크에 의해 명령받는다. 네트워크 레벨에서 상위측 대역의 보조 다운링크는 하위측 대역에 인접해 있을수도 있다(비록 UE는 수신기 필터링 요건을 최소화하기 위해 한번에 하나의 주파수상에서만 동작할 것이 요구되지만). 이것은 오퍼레이터가 제안된 TDD 기술을 연속된 주파수 할당으로 배치할 수 있도록 허용한다.
상기에 기술된 통신 시스템에서의 TDD 동작을 위한 배치, 방법, 및 유닛은 이하의 잇점들을 제공한다.
● 주파수 분할 듀플렉스 스펙트럼에서 시분할 듀플렉스 아키텍쳐를 전개하기 위한 융통성있는 방법을 제공한다.
● 업링크와 다운링크 용량 분할을 조절함으로써 시스템 용량의 융통성있는 사용을 허용한다.
● 이전의 FDD 듀플렉스 제한을 제거한다.

Claims (23)

  1. 통신 시스템에 있어서, 기지국과 사용자 장치와의 사이에서 통신하는 방법으로서, 상기 기지국은, 제1 다운링크 주파수 송신 디바이스 및 추가(additional) 다운링크 주파수 송신 디바이스를 포함하고, 상기 방법은,
    듀얼 동시 주파수 다운링크에서, 동시에 제1 주파수 대역 및 추가 주파수 대역 양쪽에서 상기 기지국으로부터 상기 사용자 장치로 통신하는 단계; 및
    상기 기지국은, 상기 제1 주파수 대역 및 상기 추가 주파수 대역 양쪽을 사용하는 동시 주파수 다운링크 전송을 수신하는 기능을 상기 사용자 장치가 갖는지를 나타내는 메시지를 수신하여, 상기 사용자 장치가 상기 동시 주파수 다운링크 전송을 수신하는 기능을 갖는 경우, 상기 사용자 장치와의 사이에, 상기 동시 주파수 다운링크 전송을 위한 링크를 확립하여, 상기 듀얼 동시 주파수 다운링크에서 동작할 수 없는 다른 사용자 장치에 비하여, 상기 사용자 장치에 증가된 다운링크 용량을 제공하는 단계를 포함하는, 통신 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 동시에 제1 주파수 대역 및 추가 주파수 대역 양쪽에서 상기 기지국으로부터 상기 사용자 장치로 통신하는 단계는,
    업링크 통신용으로 할당된 제1 주파수 대역에서 업링크 및 다운링크 모드로 동작하는 단계; 및
    다운링크 통신용으로 할당된 제2 주파수 대역에서 다운링크 모드만으로 동작하는 단계
    를 포함하는, 통신 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 및 제2 주파수 대역에 대한 공통된 시그널링을 채택하는 단계를 더 포함하는, 통신 방법.
  5. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기지국과 상기 사용자 장치와의 사이에서 메시지를 교환하여, 상기 사용자 장치가 제2 분할 듀플렉스 모드용으로 할당된 주파수 대역에서, 제1 분할 듀플렉스 모드로 동작가능한지 여부를 설정하고, 그에 따라 상기 기지국과 상기 사용자 장치와의 사이에서 통신하는 단계를 더 포함하는, 통신 방법.
  6. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 주파수를 하나의 자원으로서 관리하는 단계를 더 포함하는, 통신 방법.
  7. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 주파수 대역에서 업링크 타임 슬롯의 할당을 증가시킴으로써 업링크 용량을 증가시키는 단계를 포함하는, 통신 방법.
  8. 통신 시스템에서 동작하는 전자기기로서,
    프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는,
    제1 다운링크 주파수를 송신하고,
    추가 다운링크 주파수를 송신하고,
    동시에 제1 다운링크 주파수 및 추가 다운링크 주파수의 양쪽을 사용하는 듀얼 동시 주파수 다운링크에서 사용자 장치와 통신하도록 동작가능하며,
    상기 제1 다운링크 주파수 및 상기 추가 다운링크 주파수 양쪽을 사용하는 동시 주파수 다운링크 전송을 수신하는 기능을 상기 사용자 장치가 갖는지를 나타내는 메시지를 수신하여, 상기 사용자 장치가 상기 동시 주파수 다운링크 전송을 수신하는 기능을 갖는 경우, 상기 사용자 장치와의 사이에, 상기 동시 주파수 다운링크 전송을 위한 링크를 확립하여, 상기 듀얼 동시 주파수 다운링크에서 동작할 수 없는 다른 사용자 장치에 비하여, 상기 사용자 장치에 증가된 다운링크 용량을 제공하는 동작을 수행하는, 전자기기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 다운링크 주파수의 송신은, 업링크 통신용으로 할당된 제1 주파수 대역에서, 업링크 및 다운링크 모드에서 동작하도록 구성되고,
    상기 추가 다운링크 주파수의 송신은, 다운링크 통신용으로 할당된 제2 주파수 대역에서, 다운링크 모드 만으로 동작하도록 구성되는, 전자기기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 및 제2 주파수 대역에 대한 공통의 시그널링용 수단을 더 포함하는, 전자기기.
  11. 제8 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템의 사용자 장치와 메시지를 교환하여, 상기 사용자 장치가 제2 분할 듀플렉스 모드에서의 동작용으로 할당된 주파수 대역에서, 제1 분할 듀플렉스 모드로 동작가능한지 여부를 설정하고, 그에 따라 상기 사용자 장치와 통신하기 위한 수단을 더 포함하는, 전자기기.
  12. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 주파수를 하나의 자원으로서 관리하는, 전자기기.
  13. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제1 다운링크 주파수의 송신은, 제1 주파수 대역에서 업링크 타임 슬롯들의 할당을 증가시킴으로써 업링크 용량을 증가시키기 위한 동작을 포함하는, 전자기기.
  14. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 통신 시스템은 셀룰러 통신 시스템인, 전자기기.
  15. 통신 시스템에서 동작하는 전자기기로서,
    적어도 하나의 안테나, 및 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    제1 다운링크 주파수를 송신하고,
    추가 다운링크 주파수를 송신하고,
    동시에 제1 다운링크 주파수 및 추가 다운링크 주파수의 양쪽을 사용하는 듀얼 동시 주파수 다운링크에서 사용자 장치와 통신하도록 동작가능하며,
    상기 제1 다운링크 주파수 및 상기 추가 주파수 양쪽을 사용하는 동시 주파수 다운링크 전송을 수신하는 기능을 상기 사용자 장치가 갖는지를 나타내는 메시지를 수신하여, 상기 사용자 장치가 상기 동시 주파수 다운링크 전송을 수신하는 기능을 갖는 경우, 상기 사용자 장치와의 사이에, 상기 동시 주파수 다운링크 전송을 위한 링크를 확립하여, 상기 듀얼 동시 주파수 다운링크에서 동작할 수 없는 다른 사용자 장치에 비하여, 상기 사용자 장치에 증가된 다운링크 용량을 제공하는, 전자기기.
  16. 삭제
  17. 통신 시스템에서 동작하는 전자기기로서,
    프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는,
    제1 다운링크 주파수를 수신하고,
    추가 다운링크 주파수를 수신하고,
    듀얼 동시 주파수 다운링크에서, 동시에 제1 다운링크 주파수 및 추가 다운링크 주파수 양쪽을 사용하여 기지국과 통신하도록 동작가능하며,
    상기 제1 다운링크 주파수 및 상기 추가 다운링크 주파수 양쪽을 사용하는 동시 주파수 다운링크 전송을 수신하는 기능을 갖는지를 나타내는 메시지를 송신하여, 상기 동시 주파수 다운링크 전송을 수신하는 기능을 갖는 경우, 상기 기지국과의 사이에, 상기 동시 주파수 다운링크 전송을 위한 링크를 확립하여, 상기 듀얼 동시 주파수 다운링크에서 동작할 수 없는 다른 사용자 장치에 비하여, 증가된 다운링크 용량을 할당받는, 전자기기.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 다운링크 주파수의 수신은, 업링크 통신용으로 할당된 제1 주파수 대역에서, 업링크 및 다운링크 모드에서 동작하도록 구성되고,
    상기 추가 다운링크 주파수의 수신은, 다운링크 통신용으로 할당된 제2 주파수 대역에서, 다운링크 모드 만으로 동작하도록 구성되는, 전자기기.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제1 및 제2 주파수 대역에 대한 공통의 시그널링을 위한 수단을 더 포함하는, 전자기기.
  20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기지국과 메시지를 교환하여, 제2 분할 듀플렉스 모드에서의 동작용으로 할당된 주파수 대역에서, 제1 분할 듀플렉스 모드로 동작가능한지 여부를 설정하고, 그에 따라 상기 기지국과 통신하기 위한 수단을 더 포함하는, 전자기기.
  21. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 제1 다운링크 주파수의 수신은, 제1 주파수 대역에서 업링크 타임 슬롯들의 할당을 증가시킴으로써 업링크 용량을 증가시키기 위한 동작을 포함하는, 전자기기.
  22. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 통신 시스템은 셀룰러 통신 시스템인, 전자기기.
  23. 통신 시스템에서 동작하는 전자기기로서,
    적어도 하나의 안테나, 및 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    제1 다운링크 주파수를 수신하고,
    추가 다운링크 주파수를 수신하고,
    듀얼 동시 주파수 다운링크에서, 동시에 제1 다운링크 주파수 및 추가 다운링크 주파수 양쪽을 사용하여 기지국과 통신하도록 동작가능하며,
    상기 제1 다운링크 주파수 및 상기 추가 다운링크 주파수 양쪽을 사용하는 동시 주파수 다운링크 전송을 수신하는 기능을 갖는지를 나타내는 메시지를 송신하여, 상기 동시 주파수 다운링크 전송을 수신하는 기능을 갖는 경우, 상기 기지국과의 사이에, 상기 동시 주파수 다운링크 전송을 위한 링크를 확립하여, 상기 듀얼 동시 주파수 다운링크에서 동작할 수 없는 다른 사용자 장치에 비하여, 증가된 다운링크 용량을 할당받는, 전자기기.

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