KR101513512B1 - 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서의 이종 서브프레임간 송수신 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 OFDM 방식을 사용하는 통신 시스템에서 이종(異種) 하향링크 서브프레임을 송수신하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 LTE 시스템과 LTE-A 시스템이 공존하는 시스템에서 각 시스템에 해당하는 단말이 서로 다른 용도의 서브프레임을 구분하는 방법을 정의한다. 본 발명은 기존의 LTE 채널을 이용하여 LTE 단말은 특정 서브프레임을 수신하지 못하게 하며 LTE-A 단말은 해당 서브프레임이 LTE-A 전용임을 인지하여 각 시스템이 하나의 기지국을 통해 공존을 보장할 수 있도록 한다.

LTE (Long Term Evolution), SR (Scheduling Request), BSR (Buffer Status Report), MAC (Medium Access Control), PDU(Protocol Data Unit), SDU(Service Data Unit), PDCCH (Physical Downlink Control Channel)

Description

직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서의 이종 서브프레임 간 송수신 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS OF TRANSMISSION AND RECEPTION SCHEME FOR SUBFRAME IN OFDM WIRELESS TELECOMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 "OFDM"이라 칭함) 방식을 사용하는 통신 시스템에서 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 서로 다른 용도로 사용되는 서브프레임이 시스템에 함께 존재하는 경우 단말 임의의 서브프레임 위치에 존재하는 이종의 서브프레임이 존재함을 구분하도록 하는 방법 및 이런 서브프레임을 송수신하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

OFDM 전송 방식은 다중 반송파 즉, 멀티-캐리어(Multi-Carrier)를 사용하여 데이터를 전송하는 방식으로서, 직렬로 입력되는 심볼(Symbol) 열을 병렬화하고, 이들 각각을 상호 직교 관계를 가지는 다수의 멀티 캐리어들, 즉 다수의 서브 캐리어 채널(sub-carrier channel)들로 변조하여 전송하는 멀티캐리어 변조(Multi Carrier Modulation) 방식의 일종이다.

이와 같은 멀티캐리어 변조 방식을 적용하는 시스템은 1950년대 후반 군용 고주파 라디오에 처음 적용되었으며, 다수의 직교하는 서브 캐리어를 중첩시키는 OFDM 방식은 1970년대부터 발전하기 시작하였으나, 멀티 캐리어들 간의 직교 변조의 구현이 난해한 문제였기 때문에 실제 시스템 적용에 한계가 있었다. 그러나 1971년 Weinstein 등이 상기 OFDM 방식을 사용하는 변복조는 DFT(Discrete Fourier Transform)를 이용하여 효율적으로 처리가 가능함을 발표하면서 OFDM 방식에 대한 기술개발이 급속히 발전했다. 또한 보호구간(guard interval)을 사용하고, 보호구간에 순환 전치 심볼(Cyclic Prefix, 이하 "CP")을 삽입하는 방식이 알려지면서 다중경로 및 지연 확산(delay spread)에 대한 시스템의 부정적 영향을 더욱 감소시키게 되었다.

이러한 기술적 발전에 힘입어 OFDM 방식 기술은 디지털 오디오 방송(DAB: digital audio broadcasting)과 디지털 비디오 방송(DVB: digital video broadcasting), 무선 근거리 통신망(WLAN: wireless local area network) 그리고 무선 비동기 전송 모드(WATM: wireless asynchronous transfer mode) 등의 디지털 전송 기술에 광범위하게 적용되고 있다. 즉, OFDM 방식은 하드웨어적인 복잡도(complexity)로 인하여 널리 사용되지 못하다가 최근 고속 퓨리에 변환(FFT: fast Fourier transform)과 역 고속 퓨리에 변환(IFFT: inverse fast Fourier transform)을 포함한 각종 디지털 신호 처리 기술이 발전함으로써 실현 가능해졌다.

OFDM 방식은 종래의 주파수 분할 다중(FDM: frequency division multiplexing) 방식과 비슷하나, 무엇보다도 다수개의 톤 간의 직교성(orthogonality)을 유지하여 전송함으로써 고속 데이터 전송시 최적의 전송 효율을 얻을 수 있는 특징을 가진다. 또한 OFDM 방식은 주파수 사용 효율이 좋고 다중 경로 페이딩(multi-path fading)에 강한 특성이 있어 고속 데이터 전송시 최적의 전송 효율을 얻을 수 있다는 특징을 가진다.

OFDM 방식의 또 다른 장점은 주파수 스펙트럼을 중첩하여 사용하므로 주파수 사용이 효율적이고, 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading)에 강하고, 다중경로 페이딩에 강하며, 보호구간을 이용하여 심벌간 간섭(ISI: inter symbol interference) 영향을 줄일 수 있고, 하드웨어적으로 등화기(equalizer) 구조를 간단하게 설계하는 것이 가능하며, 임펄스(impulse)성 잡음에 강하다는 장점을 가지고 있어서 통신시스템 구조에 적극 활용되고 있는 추세다.

무선 통신에서 고속, 고품질의 데이터 서비스를 저해하는 요인은 대체적으로 채널 환경에 기인한다. 상기 무선 통신에서 채널 환경은 백색 가우시안 잡음(AWGN: additive white Gaussian noise) 이외에도 페이딩(fading) 현상으로 인하여 발생되는 수신 신호의 전력 변화, 음영(shadowing), 단말기의 이동 및 빈번한 속도 변화에 따른 도플러(Doppler) 효과, 타 사용자 및 다중 경로(multi-path) 신호에 의한 간섭 등으로 인해 자주 변하게 된다. 따라서, 무선 통신에서 고속, 고품질의 데이터 서비스를 지원하기 위해서는 상기와 같은 채널 환경의 저해 요인을 효과적으로 극복하는 것이 필요하다.

OFDM 방식에서 변조 신호는 시간과 주파수로 구성된 2차원 자원(resource)에 위치한다. 시간 축 상의 자원은 서로 다른 OFDM 심볼로 구별되며 이들은 서로 직교한다. 주파수축 상의 자원은 서로 다른 톤(tone)으로 구별되며 이들 또한 서로 직교한다. 즉 OFDM 방식에서는 시간 축 상에서 특정 OFDM 심볼을 지정하고 주파수축 상에서 특정 톤을 지정하면 하나의 최소 단위 자원을 가리킬 수 있는데, 이를 자원요소(Resource Element, 이하 "RE")라고 칭한다. 서로 다른 RE는 주파수 선택적 채널(frequency selective channel)을 거치더라도 서로 직교하는 특성을 가지고 있어서, 서로 다른 RE로 전송된 신호는 상호 간섭을 일으키지 않고 수신 측으로 수신될 수 있다.

물리 채널은 하나 또는 그 이상의 부호화된 비트 열을 변조한 변조 심볼을 전송하는 물리 계층의 채널이다. 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 "OFDMA") 시스템에서는 송신하는 정보열의 용도나 수신기에 따라 복수의 물리 채널을 구성하여 전송한다. 하나의 물리 채널을 어떤 RE에 배치하여 전송할 것인가를 송신기와 수신기가 미리 약속하여야 하는데 그 규칙을 사상(寫像, mapping, 이하 "매핑"이라 칭함)이라고 한다.

LTE 시스템은 OFDM시스템이 하향링크에 적용된 대표적인 시스템이며, 최근에는 LTE 시스템이 진화된 LTE-A (Long term evolution - advance) 시스템의 개발에 대한 연구가 진행되고 있다. LTE-A 시스템은 다양한 시나리오로 구성이 예상되는데, 그 중에서 한 예로 LTE-A 시스템은 실내 채널 환경에 적합하도록 개선된 OFDM 심볼 구조를 사용할 수 있으며, 이는 실내 환경에서는 셀의 크기가 작아 채널 지연 이 작으며 다중 경로로 인행 영향이 작기 때문이다. 이러한 경우 기존의 LTE시스템의 구조와 다르게 CP의 길이를 작게 만들어 한 심볼에서의 주파수 효율을 높게 만들 수 있으며 기존의 LTE 시스템과 다른 심볼 구조가 도입될 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 LTE(Long Term Evolution) 시스템의 라디오 프레임 구조(101)를 도시하는 도면이다.

상기 도 1을 참조하면, 참조번호 109는 하향 링크의 라디오 프레임 구조를 도시하고 있으며, 참조번호 111은 상향 링크의 프레임 구조를 도시하고 있다. 상기 도 1에 도시된 바와 같은 FDD(Frequency duplex division)의 구성(109, 111)을 가진 경우, 상향링크(111)와 하향링크(109)의 주파수로 구분이 되며, 하나의 라디오 프레임은 10msec의 길이를 가지며 10개의 서브프레임(105)으로 구성된다. 라디오 프레임을 구성하는 서브프레임은 0번에서 9번까지 구분된다. 특별히 0번 서브프레임(117)과 5번 서브프레임(119)은 시스템에 접속을 돕는 신호가 전송된다. 상하향 링크간 전송 관계는 단말이 하향 링크 #i 번 서브프레임(여기서 #i가 #1이라고 가정하면, 서브프레임은 서브프레임(105)가 될 수 있음)을 수신하는 경우 제어 채널만 수신하여 전송하는 경우에는 상향링크의 i+4번째(서브프레임 113)에 데이터 채널까지 수신한 후에 전송하는 경우에는 i+6번째(서브프레임 115)에 하향링크에 대한 상향 링크 데이터를 전송한다. 그 반대도 동일하게 적용된다.

도 2는 본 발명이 적용되는 LTE(Long Term Evolution) 시스템에서의 서브프레임 구조를 도시한 것이다.

상기 도 2를 참조하면, 상기 도 2는 3개의 자원블록(Resource Block, 이하 "RB"라 칭함)(201)(203)(207)로 구성된 상태를 도시하고 있다. 그리고 하나의 자원 블록(Resource Block), (이하의 설명에서는 자원블록 RB#0 (207)을 예로들어 설명하기로 함)은 주파수 축으로 배열된 12개의 톤과 시간 축으로 배열된 14개의 OFDM 심볼(221)로 구성되어 있다. RB#0(207)은 첫 번째 RB을 나타내며, 시간 축에서 14 OFDM 심볼은 하나의 서브프레임(221)을 구성하며 시간 축 상에서의 자원 할당의 기본 단위가 된다. 하나의 서브프레임(221)은 1ms의 길이를 가지며 두 개의 슬롯(219, 223)으로 구성된다.

기준 신호(Reference Signal, 이하 "RS"라 칭함)는 단말기가 채널 추정을 할 수 있도록 단말기로 전송하는 기지국과 약속된 신호로, RS0(229), RS1(227), RS2(233), RS3(231)은 각각 안테나 포트 0, 1, 2, 3로부터 송신되는 RS를 의미한다. 안테나 포트 수가 1이상인 경우 다중 안테나 (Multi antenna)를 사용하는 것을 의미한다. 만약 송신 안테나 포트가 하나만 사용된다면 RS0(229)만 데이터 송신에 사용되고 RS1(227)은 송신에 사용되지 않으며 RS2(233), RS3(231)은 데이터 혹은 제어 신호 심볼 전송에 사용된다. 또한 송신 안테나 포트가 둘로 정의되었다면 RS0(229)과 RS1(227)이 데이터 송신에 사용되고 RS2(233), RS3(231)은 데이터 혹은 제어 신호 심볼 전송에 사용된다.

주파수 축 상에서 RS가 배치되는 RE의 절대적 위치는 셀 별로 다르게 설정되지만, RS간의 상대적인 간격은 일정하게 유지된다. 즉 동일한 안테나 포트의 RS는 6RE 간격을 유지하며, RS0(229), RS1(227) 간의 간격과 RS2(233), RS3(231)의 간격은 3RE 간격을 유지한다. RS의 절대적 위치가 셀 별로 다르게 설정되는 이유는 RS 의 셀 간 충돌을 피하기 위함이다.

한편 제어 채널(control channel) 신호는 시간 축 상에서 한 서브프레임의 선두에 위치한다. 도 2에서 참조번호 217은 제어 채널 신호가 위치할 수 있는 영역을 도시한 것이다. 제어 채널 신호는 서브프레임의 선두에 위치한 L개의 OFDM 심볼에 걸쳐 전송될 수 있다. L은 1,2 또는 3의 값을 가질 수 있다. 제어 채널의 양이 적어서 하나의 OFDM 심볼로 제어 채널 신호의 전송이 충분한 경우에는 선두의 1 OFDM 심볼만이 제어 채널 신호 전송에 사용되고(L=1), 나머지 13 OFDM 심볼은 데이터 채널 신호 전송에 사용된다. 제어 채널 신호가 2 OFDM 심볼을 소비할 경우에는 선두의 2 OFDM 심볼만이 제어 채널 신호 전송에 사용되고(L=2), 나머지 12 OFDM 심볼은 데이터 채널 신호 전송에 사용된다. 그리고 제어 채널 신호의 양이 많아서 3 OFDM 심볼을 모두 사용하여야 하는 경우에는, 선두 3 OFDM 심볼이 제어 채널 신호 전송에 사용되고(L=3), 나머지 11 OFDM 심볼이 데이터 채널 신호 전송에 사용된다. L의 값은 제어 채널을 수신 동작에서 디맵핑을 위한 기본 정보로 사용되며, 이를 수신하지 못하는 경우 제어채널을 복구할 수 없게 된다.

제어 채널 신호를 서브프레임의 선두에 위치시키는 이유는 단말기가 우선 제어 채널 신호를 수신하여 자신에게 전송되는 데이터 채널 신호의 전송 여부를 인지함으로써 데이터 채널 수신 동작을 수행할 것인가를 판단하기 위함이다. 따라서 만약 자신에게 전송되는 데이터 채널 신호가 없다면 데이터 채널 신호를 수신할 필요가 없고, 따라서 데이터 채널 신호 수신 동작에서 소모되는 전력을 아낄 수 있다.

LTE 시스템에서 정의하는 하향링크 제어 채널은 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel)(209), PHICH(Physical HybridARQ Indicator Channel)(213), PDCCH(Packet Data Control Channel) 등이 있다. 상기 하향링크 제어채널들의 기능은 다음과 같다.

상기 PCFICH(209)는 CCFI(Control Channel Format Indicator) 정보를 전송하기 위한 물리채널이다. CCFI란 L을 알려주기 위해 2 bit로 구성된 정보이다. 우선적으로 CCFI를 수신하여야 제어 채널에 할당된 심볼 수를 알고 수신할 수 있으므로, PCFICH는 고정적으로 하향링크 자원이 할당된 경우를 제외한 모든 단말기가 서브프레임에서 최초로 수신해야 하는 채널이다. 그리고 PCFICH를 수신하기 전에는 L을 알 수 없기 때문에, PCFICH는 첫 번째 OFDM 심볼에서 전송되어야만 한다. PCFICH 채널은 셀 별로 미리 정해진 고정 위치에 전송된다.

PHICH(213)는 하향링크 ACK/NACK 신호를 전송하기 위한 물리채널이다. PHICH(213)를 수신하는 단말기는 상향링크에서 데이터 송신을 진행 중인 단말기이다. 따라서 PHICH의 개수는 상향링크에서 데이터 송신을 진행 중인 단말기의 수에 비례한다. PHICH는 첫 번째 OFDM 심볼에서 전송되거나(L_PHICH=1), 세 OFDM 심볼에 걸쳐서 전송된다(L_PHICH=3). L_PHICH는 셀마다 정의하는 파라미터로, 셀의 크기가 큰 경우에는 한 OFDM 심볼만으로 PHICH를 전송하기 힘들 수 있기 때문에 이를 조정하기 위해 도입된 것이다. PHICH의 구성 정보(사용되는 채널의 양, L_PHICH)는 단말에게 PBCH(Primary broadcast channel)를 통해 모든 단말에게 셀에 최초 접속 시에 알려준다. PHICH 채널도 PCFICH와 동일하게 셀 마다 지정된 위치에 전송하게 된다. 따 라서 PHICH 제어 채널은 다른 제어 채널 정보와 무관하게 단말에 셀에 연결되어 PBCH 정보를 얻게 되면 수신할 수 있다.

PDCCH는 데이터 채널 할당 정보 혹은 전력제어 정보 등을 송신하는 물리 채널이다. PDCCH는 수신하는 단말기의 채널 상태에 따라서 채널 부호화율을 다르게 설정할 수 있다. PDCCH는 변조 방식으로 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)를 고정적으로 사용하기 때문에 채널 부호화율을 변경하려면 하나의 PDCCH가 사용하는 자원의 양을 변경해야 한다. 채널 상태가 양호한 단말기에게는 높은 채널 부호화율을 적용하여 사용하는 자원의 양을 줄일 수 있도록 한다. 반면에 채널 상태가 나쁜 단말기에게는 사용하는 자원의 양을 늘리더라도 높은 채널 부호화율을 적용하여 수신이 가능하도록 한다. 개별 PDCCH가 소모하는 자원의 양은 제어 채널 요소(Control Channel Element, 이하 "CCE")라는 단위로 결정된다. 또한, CCE는 다수 개의 REG(resource element group)로 구성된다. PDCCH의 REG는 다이버시티 보장을 위해 인터리버를 거친 후해 제어 채널 자원에 배치된다.

REG는 CCE, PCFICH와 PHICH를 구성하는 제어 채널 자원의 기본 단위이다. PCFICH와 PHICH는 일정량의 고정된 자원을 사용하는데 PDCCH와의 다중화와 송신 다이버시티를 적용하기에 용이하도록 하기 위해서 REG의 집합으로 자원의 양을 결정한다. 하나의 PCFICH는 N_PCFICH개의 REG를 사용하여 구성하며, 하나의 PHICH는 N_PHICH개의 REG를 사용하여 구성한다. N_PCFICH=4이고 N_PHICH=3이라면, PCFICH는 16 RE를 사용하고 PHICH는 12 RE를 사용하는 것을 의미한다.

PHICH는 여러 ACK/NACK 신호를 다중화 하기 위해 코드 다중화 (CDM: Code Domain Multiplexing, 이하"CDM") 기법을 적용한다. 하나의 REG에는 8개의 PHICH 신호가 4개씩 실수부와 허수부에 각각 CDM되고, 주파수 다이버시티 이득을 얻기 위해서 N_PHICH개수만큼 반복되어 주파수 축 상에서 최대한 떨어지도록 배치되어 전송된다. 따라서 N_PHICH개의 REG를 사용하면 8개 혹은 그 이하의 PHICH 신호를 구성할 수 있다. 8개를 초과하는 PHICH 신호를 구성하기 위해서는 또 다른 N_PHICH개의 REG를 사용하여야 한다.

PCFICH와 PHICH의 자원 양과 할당이 정해진 후에는 스케줄러는 L값을 정하게 되고, 이 값에 근거하여 제외한 물리 제어 채널은 할당된 제어채널의 REG에 매핑되고 주파수 다이버시티 이득을 얻기 위해 인터리빙(interleaving)을 수행한다. 인터리빙은 제어채널의 REG단위로 L에 의해 정해진 서브프레임의 총 REG에 대해 수행한다. 제어채널의 인터리버의 출력은 셀 간에 동일한 인터리버를 사용하기 때문에 발생하는 셀간 간섭(inter-cell interference)을 방지함과 동시에 하나 혹은 다수개의 심볼에 걸쳐 할당된 제어채널의 REG들이 주파수 축에서 멀리 떨어져 다이버시티 이득을 얻을 수 있도록 한다. 또한 동일한 채널을 구성하는 REG가 각 채널 별로 심볼 간에 균등하게 분배함을 보장한다.

LTE-A 시스템은 LTE 시스템이 진화된 구조이기 때문에 기본적으로 LTE 시스템에 접근이 가능해야 한다. 따라서 LTE 시스템에서 사용하는 제어 채널은 모두 재사용이 가능하다. 또한 LTE-A 시스템이 도입되는 초기에는 LTE 단말의 비율이 LTE- A 단말보다 많기 때문에 LTE-A 기지국은 LTE 단말의 송수신에 지장이 없도록 시스템을 구성하여야 한다. 실내에서 설치된 LTE-A 기지국은 LTE-A 단말이 접속하는 경우 더 높은 주파수 효율을 위해서 LTE-A 단말만을 위한 전용 서브프레임을 구성할 수 있다. 이 경우에 기존의 LTE 단말은 LTE-A 전용 서브프레임을 수신할 수 있으나 데이터를 복구할 수 없다. 따라서 현재의 LTE 시스템 제어 채널 구성으로는 LTE-A 전용 서브프레임이 존재하는 경우, LTE 단말은 LTE-A 전용 서브프레임에 대한 정보를 알 수 없으며 각 서브프레임에 대한 구별이 불가능한 문제점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 LTE-A 단말을 위한 서브프레임 혹은 LTE 단말이 수신할 수 없는 서브프레임이 존재하는 LTE-A 기지국에서 LTE 단말이 해당 서브프레임에 대한 불필요한 수신 동작을 수행하지 않으며 LTE-A 단말은 해당하는 서브프레임이 특별한 구조로 구성되어 있음을 인지하는 방법 및 장치를 제안한다.

본 발명의 실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중 방식을 사용하는 서로 다른 방식의 이동 통신 시스템의 제어정보를 구성하는 방법이, 서브프레임 번호가 특정 서브프레임의 번호이면 제1 방식의 시스템의 물리 제어 포맷 지시자 채널을 제1 방식으로 구성하고, 제어정보 및 데이터를 구성하는 과정과, 서브프레임 번호가 특정 서브프레임의 번호가 아니며 제2방식의 시스템으로 스케쥴링된 서브프레임이면 제2방식의 시스템의 물리 제어 포맷 지시자 채널을 제1 방식으로 구성하고, 제어정보 및 데이터를 구성하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

또한 직교 주파수 분할 다중 방식을 사용하는 서로 다른 방식의 이동 통신 시스템의 제어정보를 처리하는 방법이, 송신기가 서브프레임 번호가 특정 서브프레임의 번호이면 제1 방식의 시스템의 물리 제어 포맷 지시자 채널을 제1 방식으로 구성하고, 제어정보 및 데이터를 구성하여 전송하며, 서브프레임 번호가 특정 서브프레임의 번호가 아니며 제2방식의 시스템으로 스케쥴링된 서브프레임이면 제2방식 의 시스템의 물리 제어 포맷 지시자 채널을 제2 방식으로 구성하고, 제어정보 및 데이터를 구성하여 전송하는 과정과, 수신기가 수신된 서브프레임 번호가 특정 서브프레임의 번호이면 제1방식으로 서브프레임을 수신하여 처리하며, 수신된 서브프레임 번호가 특정 서브프레임의 번호가 아니며 물리 제어 포맷 지시자 채널이 제2방식이면 제1방식으로 서브프레임을 수신하여 처리하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

그리고 직교 주파수 분할 다중 방식을 사용하는 서로 다른 방식의 이동 통신 시스템의 제어정보를 처리하는 장치가, 서브프레임 번호가 특정 서브프레임의 번호이면 제1 방식의 시스템의 물리 제어 포맷 지시자 채널을 제1 방식으로 구성하고, 제어정보 및 데이터를 구성하여 전송하며, 서브프레임 번호가 특정 서브프레임의 번호가 아니며 제2방식의 시스템으로 스케쥴링된 서브프레임이면 제2방식의 시스템의 물리 제어 포맷 지시자 채널을 제2 방식으로 구성하고, 제어정보 및 데이터를 구성하여 전송하는 송신기와, 수신된 서브프레임 번호가 특정 서브프레임의 번호이면 제1방식으로 서브프레임을 수신하여 처리하며, 수신된 서브프레임 번호가 특정 서브프레임의 번호가 아니며 물리 제어 포맷 지시자 채널이 제2방식이면 제1방식으로 서브프레임을 수신하여 처리하는 수신기로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, LTE-A 시스템 전용 서브프레임을 전송하고 수신하는데 있어서 LTE 단말에게는 기존의 채널을 이용하여 기존 LTE 시스템 서브프레 임과 구별할 수 있다. 또한, 필요한 제어 채널은 수신하면서 불필요한 제어 채널의 수신 동작을 하지 않아 단말 전력 소비를 줄일 수 있다. LTE-A 단말에는 상위 시그널링을 이용하지 않고 현재 서브프레임이 LTE와 다른 심볼 구조임을 알 수 있는 효과가 있다. 또한 LTE 단말과 LTE-A 단말이 LTE-A 기지국 동시에 운영될 수 있는 효과가 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하 본 명세서에서는 LTE 시스템을 예로 들어 기술되었지만, 본 발명은 기지국 스케줄링이 적용되는 여타의 무선통신 시스템에 별다른 가감 없이 적용 가능하다.

도 3은 본 발명에서 제안하는 LTE시스템의 서브프레임과 LTE-A 시스템의 서브프레임이 하나의 기지국에서 전송되는 경우에 가능한 구조의 예 도시한 것이다.

상기 도 3을 참조하면, 참조번호 305는 하향 링크의 라디오 프레임 구조를 도시하고 있으며, 참조번호 307은 상향 링크의 프레임 구조를 도시하고 있다. 상기 도 3은 하나의 하향링크(305)나 상향링크(307) 라디오 프레임(301)에 LTE 서브 프레임(303)과 LTE-A 서브 프레임(315)이 동시에 존재하는 경우의 구조를 도시하고 있다. LTE-A 서브 프레임은 임의의 위치에 존재할 수 있지만, 하향링크의 특정 서브프레임 번호에는 전송할 수 없도록 한다. 본 발명의 실시예에서는 하향링크 서브프레임 번호 0번(303)과 5번(313)에 LTE-A 서브프레임을 전송할 수 없는 것으로 가정한다. 이는 LTE 단말과 LTE-A 단말이 공존하기 위해서는 LTE 단말이 셀에 접근이 가능해야 하는데, 서브프레임 번호 0번(303)과 5번(313)에는 셀에 접근하기 위한 기본적인 채널이 전송되기 때문이다. 본 발명의 실시예에서 상향링크의 경우에는 스케줄러의 결과에 따라 특정 서브프레임이 LTE 단말(327) 혹은 LTE-A 단말(323, 325) 혹은 LTE와 LTE-A 단말(321)이 모두 전송 가능한 구조 모두에 적용 가능함을 알려둔다.

본 발명의 실시예에서 제안하는 하향링크 LTE-A와 LTE 서브프레임간 TDM 구조에서는 LTE-A 서브프레임이 존재하는 서브프레임이라 하여도 LTE단말이나 LTE-A 단말이 하향링크의 제어 채널 중에서 PHICH는 모든 서브프레임에서 모든 단말이 수신이 가능하도록 구성되어야 한다. 이는 상향 링크 서브프레임에는 상기 설명한 것과 같이 임의의 서브프레임에 임의의 단말이 전송이 가능하기 때문이다. 따라서 LTE-A 전용 서브프레임의 제어 채널 부분의 PHICH를 수신하기 위해서는 단말은 LTE 단말과 LTE-A 단말과 무관하게 채널 추정을 위한 RS를 구조를 따라야 한다. 즉, LTE-A 전용 서브프레임의 경우라도 제어 채널은 LTE의 구조를 따라야 한다.

도 4는 LTE-A전용 서브프레임의 제어 채널과 데이터 채널 구조를 도시한 것이다.

본 발명의 실시예에서 제안하는 구조로 구성된 경우 LTE 단말은 LTE-A 전송 서브프레임에서도 제어 채널이 LTE 서브프레임과 동일하게 때문에 수신하는 시도를 하게 되는데 이는 불필요한 동작이며, 이를 방지하도록 LTE 단말에게 지시해야 한다. 또한 LTE-A 단말은 LTE 호환 서브프레임에서 데이터를 수신하는 심볼 구조와 LTE-A 전용 서브프레임의 심볼 구조가 다르기 때문에 이를 단말에 알려주는 장치가 필요하게 된다.

위의 도시한 LTE 서브프레임과 LTE-A 서브프레임 간의 TDM 구조를 설계하기 위해서는 도 4와 같은 구조가 필요하게 된다. 도 4의 PDCCH 영역(417)은 LTE 서브프레임의 전송 안테나의 포트가 1개나 2개인 경우에는 PDCCH 영역은 1, 2, 3개까지 가능하며, LTE 서브 프레임의 전송 안테나 포트가 3개 이상인 경우에는 PDCCH 영역은 2, 3개가 가능하다. 기존 LTE의 RS의 위치나 구조는 PDCCH 영역(417)에만 전송되어야 하고, 실제 데이터 전송에 사용되는 LTE-A를 위한 PDSCH 영역(425)은 LTE-A전용 RS가 전송되어야 하며, 이는 LTE 단말은 인지하지 못한다. 본 발명의 실시예에서는 LTE-A 전용 PDSCH 영역의 구조에 대한 내용은 포함하지 않는다. 제어채널 내에 존재하는 PCFICH(411), PHICH(407, 413), PDCCH를 위한 REG(401)는 LTE와 동일한 구조를 유지한다.

따라서 본 발명의 실시예에서는 도 4의 구조의 LTE-A 전용 서브프레임을 LTE 단말과 LTE-A단말에 인식 시키기 위한 방법으로 기존의 PCFICH와 LTE-A 전용의 PCFICH를 이용하는 방법을 제안한다. 또한 이러한 서브프레임을 전송하기 위한 기지국과 단말의 송수신 방법과 송수신기 구조를 제안한다. 하기에는 본 발명에서 제안하는 구조에 대한 구체적인 실시 예에 대해서 설명한다.

본 발명의 제 1 실시예에서 제안하는 방법은 PCFICH에 전송되는 CCFI값 중에서 남은 CCFI=4의 값을 사용한다. LTE시스템의 CCFI는 1, 2, 3의 경우가 정의되어 있으며, 4의 경우는 사용하지 않고 있다. 상기와 같이 PCFICH를 4로 설정하는 경우, LTE 단말은 제어 채널을 복구를 위한 디인터리버를 수행할 수 없기 때문에 더 이상 수신 동작을 수행하지 않게 된다. 따라서 추가적은 제어 채널의 수신 동작이 진행되지 않아 전력 소모를 최소화할 수 있다. LTE-A의 경우에는 현재 전송된 서브프레임이 LTE-A 전용 서브프레임을 알 수 있지만 현재 제어채널이 몇 개의 심볼을 사용하는지 알려주는 기능을 상실하게 된다. 따라서 PCFICH를 4로 사용하는 경우에는 LTE-A 전용 서브프레임에 사용되는 제어 채널의 심볼 수는 L_PHICH와 동일하게 하도록 한다. 이 경우에 LTE-A 전용 서브프레임은 LTE 시스템에서 얻을 수 있는 제어 채널 의 가변에 의한 이득을 얻을 수 없다. 하지만 데이터 채널이 기존 LTE 시스템에 비해 높은 주파수 효율로 전송되기 때문에 이를 보상할 수 있게 된다.

본 발명의 제 2 실시에서 제안하는 방법은 LTE-A 시스템을 위한 다른 PCFICH를 구성하는 방법이다. 이 경우에는 LTE-A 전용 서브프레임에는 LTE에 사용되었던 PCFICH는 전송하지 않도록 한다. LTE에 사용된 PCFICH를 전송하지 않는 경우 LTE 단말은 PCFICH의 수신 시도를 하게 되고 수신이 되지 않는 경우에는 더 이상의 제 어 채널 복원 시도를 중단하게 된다. 그러나 PCFICH가 전송되지 않음에도 불구하고 수신 값이 1 혹은 2 혹은 3인 경우에는 제어 채널의 복원을 시도하게 되며 불필요한 전력 소모가 발생할 수 있다. 반면 LTE-A 단말의 경우에는 LTE 단말이 인지하지 못하는 위치에 제어 채널 양에 대한 정보를 전송하는 경우, 상기 제1실시예에서 사용할 수 없었던 LTE-A 서브프레임에 가변 제어 채널을 활용할 수 있게 되어 이에 대한 이득을 얻을 수 있게 된다. LTE-A를 위한 PCFICH를 PCFICH-A라 하고 이 제어 채널에 전송되는 CCFI를 CCFI-A라고 정의하면 PCFICH-A의 전송 위치는 PCFICH와는 다른 곳에 위치해야 하며 기존의 PCFICH가 PHICH와 RS, Cell ID가 고려되어 있기 때문에 (PCFICH location + offset)% REG(0^thsymbol)로 위치를 지정할 수 있다. Offset 값은 REG 단위이며 0을 제외한 정수가 가능하다. 이에 따른 과정과 송수신 구조를 제안한다.

본 발명의 제 3 실시예에서는 상기 제안하는 제 1 실시예와 제 2 실시예를 동시에 적용하는 방법을 제안한다. 따라서 LTE-A 서브프레임 전송 시에 PCFICH의 CCFI 값에는 4를 전송하여 CCFI=4를 수신한 LTE 단말은 해당 서브프레임의 수신을 중단하도록 하고 동시에 기지국은 해당 서브프레임에 PCFICH-A에 CCFI-A를 전송하여 LTE-A단말은 PCFICH와 PCFICH-A를 모두 수신하여 현재 서브프레임이 LTE- A 전용 서브프레임임을 인지함과 동시에 LTE-A의 제어 채널에 사용된 가변 제어 채널 심볼의 양을 CCFI-A 값을 통해 알 수 있게 된다.

<제 1 실시예>

도 5는 본 발명에서 제안하는 제 1 실시예를 설명하기 위한 도면이다.

제 1 실시예에서 제안하는 방법은 PCFICH(501)에 전송되는 CCFI값 중에서 남은 CCFI=4의 값(517)을 사용하는 것이다. 기존의 LTE시스템의 CCFI는 상기 명시한 바와 같이 1, 2, 3의 경우(503, 505, 507, 509)가 정의되어 있으며 4의 경우는 사용하지 않고 있다. LTE 시스템에서 제어채널을 위한 심볼이 3개 이상인 경우는 대역폭이 좁은 경우 이외에는 존재하지 않기 때문에 구분에 문제가 없으면 대역폭은 좁은 경우에도 1, 2, 3를 통한 구분이 가능하도록 LTE 시스템이 구성되어 있다. 상기와 같이 PCFICH(517)를 4로 설정하는 경우(519, 521, 523, 525), LTE 단말은 제어 채널을 복구를 위한 디인터리버를 수행할 수 없기 때문에 더 이상 수신 동작을 수행하지 않게 된다. 따라서 추가적인 제어 채널의 수신 동작이 진행되지 않아 전력 소모를 최소화할 수 있다. LTE-A의 경우에는 현재 전송된 서브프레임이 LTE-A 전용 서브프레임을 알 수 있지만, 현재 제어채널이 몇 개의 심볼을 사용하는지 알려주는 기능을 상실하게 된다. 따라서 PCFICH를 4로 사용하는 경우에는 LTE-A 전용 서브프레임에 사용되는 제어 채널의 심볼 수는 L_PHICH와 동일하게 하도록 한다(531). 이 경우에 LTE-A 전용 서브프레임은 LTE 시스템에서 얻을 수 있는 제어 채널 의 가변에 의한 이득을 얻을 수 없다. 하지만 데이터 채널이 기존 LTE 시스템에 비해 높은 주파수 효율로 전송되기 때문에 이를 보상할 수 있게 된다. 하기 표는 제 1 실시예에서 제안하는 각 제어 채널의 수신 동작을 정리한 것이다.

[표 1]

제 1실시예에 따른 각 채널에 따른 단말의 동작 (PCFICH=1, 2, 3 case)

[표 2]

제 1 실시예에 따른 각 채널에 따른 단말의 동작 (PCFICH=4 case)

도 6은 본 발명의 제 1실시예에서 제안하는 송신기 구조의 흐름도를 나타낸 것이다.

상기 도 6을 참조하면, 우선 기지국은 603단계에서 서브프레임의 번호가 0번인지 5번인지를 확인한다. 이때 상기 기지국은 서브프레임의 번호가 0번과 5번인 경우에는 기존의 LTE 서브프레임 전송을 수행하고, 그렇지 않은 경우에는 기지국은 현재의 서브프레임이 LTE-A 단말을 스케줄링하기 위한 서브프레임인지 결정한다.

따라서 상기 서브프레임 0번 또는 5번이 아니면(즉, 1-4, 6-9), 상기 기지국은 621단계에서 해당 서브프레임이 LTE-A단말만 스케쥴링된 서브프레임인가를 확인한다. 이때 LTE-A 전용 서브프레임으로 결정되면, 상기 기지국은 625단계에서 PCFICH의 CFI 값 중에서 4를 선택하고, 627단계에서 LTE/LTE-A 단말의 PHICH를 인코딩하고 PHICH 매핑 유니트에 매핑하며, 629단계에서 LTE-A 단말의 스케쥴링 정보와 공통제어정보를 포함하는 PDCCH를 인코딩하고 이를 매핑하고, 631단계에서 LTE-A 단말의 PDSCH를 인코딩하고 자원요소(resource element)에 매핑한다. 즉, 상기 기지국은 LTE-A단말만 스케쥴링된 서브프레임인가를 확인하면, PCFICH의 CFI 값 중에서 4를 선택하고 PHICH, PDCCH 및 PDSCH의 데이터를 송신 형태로 코딩 및 매핑한다. 이후 상기 기지국은 613단계에서 상기 625단계-631단계를 수행하면서 처리한 현재의 서브프레임을 전송한다.

그러나 상기 603단계에서 서브프레임 번호가 0번 또는 5번이거나, 또는 상기 621단계에서 현재 스케쥴링된 서브프레임이 LTE-A 단말용 서브프레임이 아니면, 상기 기지국은 605단계에서 스케쥴링 정보를 바탕으로 PCFICH의 CFI 값 중에서 1,2,3을 선택한다. 이후 상기 기지국은 607단계에서 LTE/LTE-A 단말의 PHICH를 인코딩하고 PHICH 매핑 유니트에 매핑하며, 609단계에서LTE/ LTE-A 단말의 스케쥴링 정보와 공통제어정보를 포함하는 PDCCH를 인코딩하고 이를 매핑하고, 611단계에서 LTE-A 단말의 PDSCH를 인코딩하고 자원요소(resource element)에 매핑한다. 즉, 상 기 기지국은 서브프레임 번호가 특정 서브프레임 번호(여기서는 0번 및 5번 서브프레임임)이거나 또는 LTE/LTE-A단말로 스케쥴링된 서브프레임임을 확인하면, PCFICH의 CFI 값 중에서 1,2,3을 선택하고 PHICH, PDCCH 및 PDSCH의 데이터를 송신 형태로 코딩 및 매핑한다. 이후 상기 기지국은 613단계에서 상기 605-611단계를 수행하면서 처리한 현재의 서브프레임을 전송한다.

상기한 바와 같이 우선 기지국은 서브프레임의 번호가 0번인지 5번인지를 확인한다. 여기서 0번과 5번인 경우에는 기존의 LTE 서브프레임 전송을 수행하고, 그렇지 않은 경우에는 기지국은 현재의 서브프레임이 LTE-A 단말을 스케줄링하기 위한 서브프레임인지 결정한다. 이때 LTE-A 전용 서브프레임으로 결정되면 PCFICH 값을 4로 결정하고, PHICH 채널과 PDCCH 채널을 구성한다. LTE-A 전용 서브프레임이 아닌 경우에는 스케줄링 정보에 따라 PCFICH 값을 1, 2 혹은 3에서 결정하고 제어 채널을 구성 하고 데이터 채널을 전송한다. 현재 서브프레임에 대한 구성이 완료되면 전송을 하고, 다음 서브프레임 구성으로 전환된다.

도 7은 본 발명의 제 1실시예에서 제안하는 수신기 구조의 흐름도를 나타낸 것이다.

상기 도 7을 참조하면, 수신기는 라디오 프레임이 수신되면, 703단계에서 서브프레임 번호가 0번 또는 5번 서브프레임인가 검사한다. 이때 서브프레임 번호가 0번 또는 5번이면, 상기 수신기는 705단계에서 PCFICH를 수신하여 CFI 값을 결정한다. 이후 상기 수신기는 707단계에서 PHICH를 수신하여 해당하는 매핑유니트를 디코딩하며, 709단계에서 CFI값을 이용하여 PDCCH를 디코딩하여 해당 PDCCH를 수신하 고, 711단계에서 수신된 PDCCH를 이용하여 해당 PDSCH를 수신한다. 즉, LTE 단말과 LTE-A 단말이 공존하기 위해서는 LTE 단말이 셀에 접근이 가능해야 하는데, 서브프레임 번호 0번(303)과 5번(313)에는 셀에 접근하기 위한 기본적인 채널이 전송된다. 따라서 수신기는 수신된 서브프레임의 번호가 0번 또는 5번이면, PCFICH로부터 CFI 값을 결정한 후, 이에 따라 PDCCH 및 PDSCH를 수신한다. 이후 상기 수신기는 713단계에서 해당 서브프레임의 수신 처리를 종료한다.

그러나 상기 703단계에서 서브프레임 번호가 0번 또는 5번이 아니면, 상기 수신기는 723단계에서 PFICH를 수신하여 CFI값을 결정한다. 이때 상기 CFI 값이 4이면, 상기 수신기는 725단계에서 이를 감지하고, 729단계에서 Rel.10 단말인가 검사한다. 이때 상기 CFI 값이 4이고 Rel.10 단말이면, 상기 수신기는 733단계에서 PHICH를 수신하여 해당하는 매핑 유니트를 통해 디코딩하고, 735단계에서 PHICH 주기(duration) 값을 이용하여 PDCCH를 디코딩하여 해당 PDCCH를 수신하며, 737단계에서 수신된 PDCCH를 이용하여 해당 PDSCH를 수신한 후, 713단계로 진행하여 해당 서브프레임의 수신을 종료한다.

그러나 상기 729단계에서 Rel.10 단말이 아니면, 상기 수신기는 717단계에서 PHICH를 수신하여 해당하는 매핑 유니트를 통해 디코딩한 후, 713단계로 진행하여 해당 서브프레임의 수신을 종료한다. 또한 상기 703단계에서 서브프레임 번호가 0번 또는 5번이 아니고(1-4, 6-9의 번호를 서브프레임) 상기 725단계에서 CFI 값이 4가 아니면(CFI 값이 1, 2, 3 중의 하나이면), 상기 수신기는 상기 707단계 - 713단계를 수행하면서 해당 서브프레임의 수신을 처리한다.

상기 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 단말은 현재 서브프레임의 번호가 0번이나 5번인 경우에는 LTE 서브프레임 구조 수신을 수행한다. 단말은 PCFICH 채널을 수신하여 CCFI를 얻게 되고, 그 값이 4인 경우에 LTE-A 단말은 LTE-A 전용 서브프레임 수신을 하게 되고, LTE 단말은 PHICH를 수신하고 현재 서브프레임의 수신 동작을 더 이상 수행하지 않고 끝내게 된다. LTE-A 전송 서브프레임을 수신하는 LTE-A 단말은 모든 제어 채널을 수신하고, 데이터 채널을 수신하여 현재 서브프레임의 수신을 완료한다.

<제 2 실시예>

도 8을 본 발명에서 제안하는 제 2실시예의 과정을 도시한 것이다.

상기 도 8을 참조하면, 제 2실시에서 제안하는 방법은 참조번호 817과 같이 LTE-A 시스템을 위한 다른 PCFICH를 구성하는 방법이다. 이 경우에는 LTE-A 전용 서브프레임에는 LTE에 사용되었던 참조번호 803, 805, 807, 809와 같은 PCFICH는 전송하지 않도록 한다. LTE에 사용된 PCFICH를 전송하지 않는 경우 LTE 단말은 PCFICH의 수신 시도를 하게 되고 수신이 되지 않는 경우에는 더 이상의 제어 채널 복원 시도를 중단하게 된다. 그러나 PCFICH가 전송되지 않음에도 불구하고 수신 값이 1 혹은 2 혹은 3인 경우에는 제어 채널의 복원을 시도하게 되며 불필요한 전력 소모가 발생할 수 있다. 반면 LTE-A 단말의 경우에는 LTE 단말이 인지하지 못하는 위치에 참조번호 827, 829, 831, 833과 같은 제어 채널 양에 대한 정보를 전송하는 경우, 상기 제1실시예에서 사용할 수 없었던 LTE-A 서브프레임에 가변 제어 채널을 활용할 수 있게 되어 이에 대한 이득을 얻을 수 있게 된다. LTE-A를 위한 PCFICH(801)를 PCFICH-A(817)라 하고 이 제어 채널에 전송되는 CCFI를 CCFI-A(839)라고 정의하면 PCFICH-A의 전송 위치는 PCFICH와는 다른 곳에 위치해야 하며, 기존의 PCFICH가 PHICH와 RS, Cell ID가 고려되어 있기 때문에 (PCFICH location + offset)% REG(0^thsymbol)로 위치를 지정할 수 있다. Offset 값은 REG 단위이며 0을 제외한 정수가 가능하다. 이에 따른 과정과 송수신 구조를 제안한다.

도 9는 제 2 실시예에서 제안하는 송신기 구조의 흐름도를 나타낸 것이다.

상기 도 9를 참조하면, 송신기는 903단계에서 전송할 라디오프레임의 서브프레임 번호가 0번 또는 5번인가 확인한다. 이때 0번 또는 5번 서브프레임이면, 상기 송신기는 907단계에서 스케쥴링 정보를 바탕으로 PCFICH의 CFI 값 중에서 1, 2, 3 중의 하나를 선택한다. 이후 상기 송신기는 909단계에서 LTE/LTE-A 단말의 PHICH를 인코딩하고 PHICH 매핑 유니트를 통해 매핑하며, 911단계에서 LTE/LTE-A 단말의 스케쥴링 정보와 공통 제어정보를 포함하는 PDCCH를 인코딩한 후 매핑하고, 913단계에서 LTE/LTE-A 단말의 PDSCH를 인코딩하고 자원요소(resource element)에 매핑한다. 이후 상기 송신기는 915단계에서 상기 처리된 서브프레임을 전송한다.

그러나 서브프레임이 0번 또는 5번이 아니면, 상기 송신기는 923단계에서 LTE-A 단말만 스케쥴링된 서브프레임인가 검사한다. 이때 상기 LTE-A 단말만 스케쥴링된 서브프레임이면, 상기 송신기는 923단계에서 이를 감지하고 927단계에서 스케쥴링 정보를 바탕으로 PCFICH-A의 CFI-A의 값 중에서 1,2,3을 선택한다. 이후 상 기 송신기는 929단계에서 LTE/LTE-A 단말의 PHICH를 인코딩하고 PHICH를 매핑유니트에 매핑하며, 921단계에서 LTE-A 단말의 스케쥴링 정보와 공통 제어정보를 포함하는 PDCCH를 인코딩하여 매핑하고, 933단계에서 LTE-A단말의 PDSCH를 인코딩하고 자원 요소에 매핑한 후, 915단계에서 상기 처리된 서브프레임을 전송한다.

그러나 상기 903단계 및 923단계에서 현재 처리할 서브프레임 번호가 0번 또는 5번 서브프레임이 아니고, LTE-A 단말만 스케쥴링된 서브프레임이이 아니면, 상기 송신기는 907단계 - 915단계를 수행하면서 해당 서브프레임을 처리하여 전송한다.

상기한 바와 같이 우선 기지국은 서브프레임의 번호가 0번인지 5번인지를 확인한다. 0번과 5번인 경우에는 기존의 LTE 서브프레임 전송을 수행하고, 그렇지 않은 경우에는 기지국은 현재의 서브프레임이 LTE-A 단말을 스케줄링하기 위한 서브프레임인지 결정한다. LTE-A 전용 서브프레임으로 결정되면, 기지국은 PCFICH-A 값을 LTE-A 스케줄링 정보에 따라 결정하고, PHICH 채널과 PDCCH 채널을 구성한다. LTE-A 전용 서브프레임이 아닌 경우에는 스케줄링 정보에 따라 PCFICH 값을 1, 2 혹은 3에서 결정하고, 제어 채널을 구성한 후, 데이터 채널을 전송한다. 현재 서브프레임에 대한 구성이 완료되면 전송을 하고 다음 서브프레임 구성으로 전환된다.

도 10은 수신기 구조의 흐름도를 나타낸 것이다.

상기 도 10을 참조하면, 수신기는 라디오 프레임이 수신되면, 1003단계에서 서브프레임 번호가 0번 또는 5번 서브프레임인가 검사한다. 이때 서브프레임 번호가 0번 또는 5번이면, 상기 수신기는 1007단계에서 PCFICH를 수신하여 CFI 값을 결정한다. 이후 상기 수신기는 1009단계에서 PHICH를 수신하여 해당하는 매핑유니트를 디코딩하며, 1011단계에서 CFI값을 이용하여 PDCCH를 디코딩하여 해당 PDCCH를 수신하고, 1013단계에서 수신된 PDCCH를 이용하여 해당 PDSCH를 수신한다. 이후 상기 수신기는 1015단계에서 해당 서브프레임의 수신 처리를 종료한다.

그러나 상기 1003단계에서 서브프레임 번호가 0번 또는 5번이 아니면, 상기 수신기는 1021단계에서 PFICH를 수신할 수 있는가 검사한다. 이때 상기 PFICH를 수신할 수 있으면, 상기 수신기는 1023단계에서 이를 감지하고, 1025단계에서 Rel.10 단말인가 검사한다. 이때 PCFICH를 수신할 수 있고 Rel.10 단말이면, 상기 수신기는 1029단계에서 PCFICH-A를 수신하여 CFI-A 값을 결정하며, 1031단계에서 PHICH를 수신하여 해당하는 매핑 유니트를 통해 디코딩하고, 1033단계에서 CFI-A 값을 이용하여 PDCCH를 디코딩하여 해당 PDCCH를 수신하며, 1035단계에서 수신된 PDCCH를 이용하여 해당 PDSCH를 수신한 후, 1015단계로 진행하여 해당 서브프레임의 수신을 종료한다.

그러나 상기 1025단계에서 Rel.10 단말이 아니면, 상기 수신기는 1037단계에서 PHICH를 수신하여 해당하는 매핑 유니트를 통해 디코딩한 후, 1015단계로 진행하여 해당 서브프레임의 수신을 종료한다. 또한 상기 1003단계에서 서브프레임 번호가 0번 또는 5번이 아니고(1-4, 6-9의 번호를 서브프레임) 상기 1025단계에서 PCFICH를 수신할 수 없으면, 상기 수신기는 상기 1007단계 - 1013단계를 수행하면서 해당 서브프레임의 수신을 처리한다.

상기 도 10에 도시된 바와 같이, 단말은 현재 서브프레임의 번호가 0번이나 5번인 경우에는 LTE 서브프레임 구조 수신을 수행한다. 단말은 PCFICH 채널을 수신하여 CCFI를 얻게 되고, 그 값을 얻을 수 없는 경우에 LTE-A 단말은 PCFICH-A의 채널을 수신하여 CCFI-A 값을 얻게 되며, LTE-A 전용 서브프레임 수신을 하게 되고, LTE 단말은 PHICH를 수신하고, 현재 서브프레임의 수신 동작을 더 이상 수행하지 않고 끝내게 된다. LTE-A 전송 서브프레임을 수신하는 LTE-A 단말은 모든 제어 채널을 수신하고 데이터 채널을 수신하여 현재 서브프레임의 수신을 완료한다.

<제 3 실시예>

도 11은 본 발명에서 제안하는 제 3 실시예를 도시한 것이다.

제 3 실시예에서는 상기 제안하는 제 1 실시예와 제 2 실시예를 동시에 적용하는 방법을 제안한다. 따라서 LTE-A 서브프레임 전송 시에 참조번호 1121, 1123, 1125, 1127과 같이 PCFICH의 CCFI 값에는 4를 전송하여 CCFI=4를 수신한 LTE 단말은 해당 서브프레임의 수신을 중단하도록 하고, 동시에 기지국은 해당 서브프레임에 참조번호 1129, 1131, 1133, 1135와 같이 PCFICH-A에 CCFI-A를 전송하여 LTE-A단말은 PCFICH와 PCFICH-A를 모두 수신하여 현재 서브프레임이 LTE- A 전용 서브프레임임을 인지함과 동시에 LTE-A의 제어 채널에 사용된 가변 제어 채널 심볼의 양을 CCFI-A 값을 통해 알 수 있게 된다. 이 경우에 제 1 실시예와 제 2실시예에서 제기된 단점을 모두 극복할 수 있으며 더불어 각각의 장점을 모두 얻을 수 있게 된다. <표 3>은 제 3 실시예에서 제안하는 발명에 따른 단말의 동작을 나타낸 표이다.

[표 3]

제 3 실시예에 따른 각 채널에 따른 단말의 동작 (PCFICH=4, PCFICH-A case)

도 12은 제 3실시예에서 제안하는 송신기 구조의 흐름도를 나타낸 것이다.

상기 도 12를 참조하면, 송신기는 1203단계에서 전송할 라디오프레임의 서브프레임 번호가 0번 또는 5번인가 확인한다. 이때 0번 또는 5번 서브프레임이면, 상기 송신기는 1207단계에서 스케쥴링 정보를 바탕으로 PCFICH의 CFI 값 중에서 1, 2, 3을 선택한다. 이후 상기 송신기는 1209단계에서 LTE/LTE-A 단말의 PHICH를 인코딩하고 PHICH 매핑 유니트를 에 매핑하며, 1211단계에서 LTE/LTE-A 단말의 스케쥴링 정보와 공통 제어정보를 포함하는 PDCCH를 인코딩 및 매핑하고, 1213단계에서 LTE/LTE-A 단말의 PDSCH를 인코딩하고 자원요소(resource element)에 매핑한다. 이후 상기 송신기는 1215단계에서 상기와 같이 처리된 서브프레임을 전송한다.

그러나 상기 1203단계에서 서브프레임 번호가 0번 또는 5번이 아니면, 상기 송신기는 1221단계에서 LTE-A 단말만 스케쥴링된 서브프레임인가 확인한다. 이때 상기 LTE-A 단말만 스케쥴링된 서브프레임이면, 상기 송신기는 1225단계에서 PCFICH의 CFI 값 중에서 4를 선택하고, 1227단계에서 스케쥴링 정보를 바탕으로 PCFICH-A의 CFI-A의 값 중에서 1,2,3을 선택한다. 이후 상기 송신기는 1229단계에서 LTE/LTE-A 단말의 PHICH를 인코딩하고 PHICH 매핑 유니트에 매핑하며, 1231단계에서 LTE-A 단말의 스케쥴링 정보와 공통제어정보를 포함하는 PDCCH를 인코딩 및 매핑하고, 1233단계에서 LTE-A eksa라의 PDSCH를 인코딩하고 자원요소에 매핑한다. 이후 상기 송신기는 1215단계에서 상기와 같이 처리된 서브프레임을 전송한다.

또한 상기 전송할 서브프레임 번호가 0번 또는 5번 서브프레임 번호가 아니고, 또한 LTE-A 단말만 스케쥴링된 서브프레임이 아니면, 상기 송신기는 1203단계 및 1221단계에서 이를 감지하고, 상기 1207단계 - 1215단계를 수행하면서 해당 서브프레임의 데이터를 처리하여 전송한다.

상기 도 12에 도시된 바와 같이 본 발명의 제3실시예에 따르면, 우선 기지국은 서브프레임의 번호가 0번인지 5번인지를 확인한다. 이때 서브프레임이 0번과 5번인 경우에는, 상기 기지국은 기존의 LTE 서브프레임 전송을 수행하고, 그렇지 않은 경우에는 기지국은 현재의 서브프레임이 LTE-A 단말을 스케줄링하기 위한 서브프레임인지 결정한다. LTE-A 전용 서브프레임으로 결정되면, 상기 기지국은 PCFICH 값을 4로 정하고, PCFICH-A 값을 LTE-A 스케줄링 정보에 따라 결정하며, PHICH 채널(1229)과 PDCCH 채널(1231)을 구성한다. LTE-A 전용 서브프레임이 아닌 경우, 상기 기지국은 스케줄링 정보에 따라 PCFICH 값을 1, 2 혹은 3에서 결정하고, 제어 채널을 구성하고 데이터 채널을 전송한다. 현재 서브프레임에 대한 구성 이 완료되면, 상기 기지국은 완료된 서브프레임을 전송을 하고 다음 서브프레임 구성으로 전환된다.

도 13은 본 발명의 제3실시예에 따른 수신기 구조의 흐름도를 나타낸 것이다.

상기 도 13을 참조하면, 수신기는 라디오 프레임이 수신되면, 1303단계에서 서브프레임 번호가 0번 또는 5번 서브프레임인가 검사한다. 이때 서브프레임 번호가 0번 또는 5번이면, 상기 수신기는 1307단계에서 PCFICH를 수신하여 CFI 값을 결정한다. 이후 상기 수신기는 1309단계에서 PHICH를 수신하여 해당하는 매핑 유니트를 디코딩하고, 1311단계에서 CFI 값을 이용하여 PDCCH를 디코딩하여 해당 DPCCH를 수신하며, 1313단계에서 수신된 PDCCH를 이용하여 해당 PDSCH를 수신한다. 이후 상기 수신기는 해당 서브프레임의 수신을 종료한다.

그러나 상기 서브프레임 번호가 0번 또는 5번이 아니면, 상기 수신기는 1321단계에서 PCFICH의 CFI 값이 4인가 검사한다. 이때 상기 CFI 값이 4이면, 상기 수신기는 1325단계에서 Rel.10 단말인가 검사한다. 이때 PCFICH의 CF 값이 4이고 Rel.10 단말이면, 상기 수신기는 1329단계에서 PCFICH-A를 수신하여 CIF-A 값을 결정한다. 이후 상기 수신기는 1331단계에서 PHICH를 수신하여 해당하는 매핑 유니트를 디코딩하고, 1333단계에서 CFI-A 값을 이용하여 PDCCH를 디코딩하여 해당 PDCCH를 수신하고, 1335단계에서 수신된 PDCCH를 이용하여 해당 PDSCH를 수신한다. 이후 상기 수신기는 해당 서브프레임의 수신을 종료한다.

그러나 상기 1325단계에서 Rel.10 단말이 아니면, 상기 수신기는 1337단계에 서 PHICH를 수신하여 해당하는 매핑 유니트를 통해 디코딩한 후, 1315단계로 진행하여 해당 서브프레임의 수신을 종료한다. 또한 상기 1303단계에서 서브프레임 번호가 0번 또는 5번이 아니고(1-4, 6-9의 번호를 서브프레임) 상기 1321단계에서 PCFICH의 CFI 값이 4가 아니면, 상기 수신기는 상기 1307단계 - 1315단계를 수행하면서 해당 서브프레임의 수신을 처리한다.

상기 도 10에 도시된 바와 같이, 단말은 현재 서브프레임의 번호가 0번이나 5번인 경우에는 LTE 서브프레임 구조 수신을 수행한다. 단말은 PCFICH 채널을 수신하여 CCFI를 얻게 되고, 그 값이 4인 경우(1323)에 LTE-A 단말은 PCFICH-A의 채널을 수신하여 CCFI-A 값을 얻게 되며, LTE-A 전용 서브프레임 수신을 하게 되고 LTE 단말은 PHICH를 수신(1337)하고 현재 서브프레임의 수신 동작을 더 이상 수행하지 않고 끝내게 된다. LTE-A 전송 서브프레임을 수신하는 LTE-A 단말은 모든 제어 채널을 수신하고 데이터 채널을 수신하여 현재 서브프레임의 수신을 완료한다.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 발명이 적용된 송신기의 구조를 도시하는 도면이다. 여기서 상기 송신기는 기지국 송신기가 될 수 있다.

도 14를 참조하면, 제어기1423은 셀 정보, PHICH의 개수 등을 토대로 제어 채널별 매핑 규칙을 결정하고 그 정보에 따라 제어 채널의 심볼에 사용되는 양을 결정한다. PHICH메세지생성기1401은 PHICH채널로 전송될 메시지를 생성한다. RS생성기1417은 단말기가 채널 추정을 할 수 있도록 RS(기준 신호, Reference Signal)를 생성한다. PDCCH메세지생성기1411은 각 PDCCH에 전송될 대응되는 제어메시지를 생성하며, 스케쥴러1423의 제어에 의해 상기 생성된 PDCCH 제어메시지들을 출력한다. PCFICH 메시지생성기1421은 PCFICH 채널로 전송될 메시지를 생성한다. 인터리버1423은 상기 제어기1423의 제어하에 상기 PDCCH 채널 및 PCFICH 채널의 메시지들을 인터리빙한다. 다중화기1427은 상기 제어기1423의 제어하에 상기 RS생성기1417, PHICH메세지생성기1401, PCFICH메세지생성기1421 및 인터리버1415의 출력을 다중화한다. PDSCH메세지생성기1431은 PDSCH 채널로 전송될 메시지를 생성한다. 시분할다중화기1431은 상기 다중화기1427에서 출력되는 메시지들 및 상기 PDSCH메세지생성기1429에서 출력되는 메시지를 시분할 다중화하여 출력한다. TX처리부1423은 상기 시분할다중화기1431에서 출력되는 메시지들을 RF 대역으로 주파수 상승변환시켜 출력한다.

상기와 같은 구성을 가지는 기지국 송신기에서, 제어기1423은 스케쥴러를 포함하며, 스케줄러는 셀 정보, PHICH의 개수 등을 토대로 제어 채널별 매핑 규칙을 결정하고 그 정보에 따라 제어 채널의 심볼에 사용되는 양을 결정한다. 그리고 이를 바탕으로 PDCCH 제어 채널의 인터리빙을 수행한다. 또한 다중화기1427은 이에 따른 제어 채널 및 RS의 자원 매핑을 수행한다. 여기서 PDCCH메세지생성기1409는 서로 다른 단말기로 전송되는 PDCCH 신호를 생성하는 PDCCH 신호 생성기로 구성되어 있다. 하나의 PDCCH가 점유하는 CCE의 개수는 제어기1423에 의해 결정된다. 또한 PHICH 신호 생성기1401은 개별 PHICH 신호 생성기1403로부터 4개의 PHICH 신호를 모아서 CDM1407을 생성한다. 제어 채널은 RS 생성기1417에서 RS와 다중화 되고,, 제어 채널과 RS가 매핑된 신호는 PDSCH와 RS가 다중화된 신호와 시간 축 상에서 다중화된 후 TX처리부1433을 거쳐 송신된다.

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 발명이 적용된 단말기 수신기 구조를 도시한 것이다. 여기서 상기 수신기는 단말 수신기가 될 수 있다.

상기 도 15를 참조하면, RX처리부1501은 수신되는 신호를 기저대역 신호로 변환한다. PCFICH채널수신기1505는 PCFICH와 PCFICH-A채널을 수신하여 제어 채널의 심볼 양 값을 수신한다. 시분할역다중화기1503은 PCFICH채널수신기1505의 출력을 바탕으로 상기 RX처리부150에서 출력되는 신호를 시간 축 상에서 제어 채널과 데이터 채널이 역다중화시켜 PDSCH 신호 및 PDSCH 영역의 RS와, 제어 채널 신호 및 제어 채널 영역의 RS로 분리한다. 역다중화기1507은 제어 채널 신호 및 제어 채널 영역의 RS 신호를 RS, PCFICH, PHICH를 분리한다.

RS디매퍼1509는 역다중화기1507에서 출력되는 RS를 디매핑하며, RS처리기1517은 상기 RS디매퍼1509에서 출력되는 RS를 처리한다. 채널추정기1521은 상기 RS처리기1512에서 출력을 이용하여 채널 추정 결과값을 생성하여, PHICH수신기1511 및 PDCCH수신기1523에 출력한다.

디인터리버1507은 역다중화기1507에서 역다중화되는 PDCCH 데이터를 디인터리빙하며, 디매퍼1519는 상기 디인터리버1513에서 출력되는 PDCCH 데이터를 디매핑하고, PDCCH수신기1523은 상기 채널추정기1521의 출력을 이용하여 상기 디매퍼1519에서 출력되는 PDCCH 데이터를 처리한다. 또한 상기 PHICH수신기1511은 상기 상기 채널추정기1521의 출력을 이용하여 상기 역다중화기1507에서 출력되는 PHICH 데이 터를 처리한다.

PDSCH/RS수신기1525는 상기 시분할역다중화기1503의 출력에서 PDSCH데이타 및 RS 신호를 추출한다. RS디매퍼1531은 상기 PDSCH/RS수신기1525에서 출력되는 RS를 디매핑하고, RS처리기1533은 상기 디매핑된 RS를 처리한다. 그리고 채널추정기1535는 상기 RS처리기1533의 출력을 이용하여 채널 추정 결과값을 생성한다. PDSCH디매퍼1527은 상기 PDSCH/RS수신기1525의 출력에서 PDSCH 데이터를 디매핑한다. PDSCH처리기1529는 상기 채널추정기1535의 출력을 이용하여 상기 디매핑된 PDSCH 데이터를 처리한다.

상기한 바와 같이, 단말기의 수신 신호는 RX처리부1510을 거쳐 기저대역 신호로 변환되고, 시분할역다중화기1503은 PCFICH와 PCFICH-A채널을 수신하여 제어 채널의 심볼 양 값을 수신한다. 이를 바탕으로 시간 축 상에서 제어 채널과 데이터 채널이 역다중화되어 PDSCH 신호 및 PDSCH 영역의 RS와, 제어 채널 신호 및 제어 채널 영역의 RS로 분리된다. 제어 채널 신호 및 제어 채널 영역의 RS 신호는 역다중화기1507에서 RS, PCFICH, PHICH를 분리된다. 우선 분리된 RS들은 채널 추정기1521로 전달되어 채널을 추정하는데 사용되고, PHICH 수신기1511 및 PDCCH 수신기1523로 전달되어 각각 PDSCH 신호와 PCFICH 신호, PHICH 신호, PDCCH 신호를 수신하는데 활용된다. 그리고 PCFICH/PCFICH-A수신기1505를 통해 PCFICH을 복원하고, 디인터리버1513은 이 정보를 이용하여 디인터리빙 동작을 수행한 후, PDCCH 디매퍼1519를 이용하여 신호를 추출한 후, PDCCH 수신기1523으로 전송하여 수신한다.

PDSCH 디매퍼1527은 PDSCH 신호를 추출하여 PDSCH 수신기1529로 전달하고, LTE-A 서브프레임에는 RS의 구조가 다르기 때문에, PDSCH수신기1529는 PDSCH 전용 RS 디매퍼1531을 이용하여 PDSCH 채널을 복원한다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

도 1은 본 발명이 적용되는 LTE 시스템의 라디오프레임 구조를 나타낸 도면

도 2는 본 발명이 적용되는 LTE 시스템의 서브프레임 구조를 나타낸 도면

도 3은 본 발명이 적용되는 TDM 구조의 LTE시스템과 LTE-A 시스템의 라디오프레임 구조를 나타낸 도면

도 4는 본 발명이 적용되는 TDM 구조의 LTE시스템과 LTE-A 시스템의 서브프레임 구조를 나타낸 도면

도 5는 본 발명의 제1 실시예를 나타낸 도면

도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기지국 동작을 도시한 도면

도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 단말 동작을 도시한 도면

도 8은 본 발명의 제2 실시예를 나타낸 도면

도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기지국 동작을 도시한 도면

도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 단말 동작을 도시한 도면

도 11은 본 발명의 제3 실시예를 나타낸 도면

도 12는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 기지국 동작을 도시한 도면

도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 단말 동작을 도시한 도면

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 기지국 장치의 구조를 도시한 도면

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 단말 장치의 구조를 도시한 도면

Claims (3)

1. 직교 주파수 분할 다중 방식을 사용하는 서로 다른 방식의 이동 통신 시스템의 제어정보를 구성하는 방법에 있어서,

   서브프레임 번호가 특정 서브프레임의 번호이면 제1 방식의 시스템의 물리 제어 포맷 지시자 채널을 제1 방식으로 구성하고, 제어정보 및 데이터를 구성하는 과정과,

   서브프레임 번호가 특정 서브프레임의 번호가 아니며 제2방식의 시스템으로 스케쥴링된 서브프레임이면 제2방식의 시스템의 물리 제어 포맷 지시자 채널을 제1 방식으로 구성하고, 제어정보 및 데이터를 구성하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 제어정보를 구성하는 방법.
2. 직교 주파수 분할 다중 방식을 사용하는 서로 다른 방식의 이동 통신 시스템의 제어정보를 처리하는 방법에 있어서,

   송신기가 서브프레임 번호가 특정 서브프레임의 번호이면 제1 방식의 시스템의 물리 제어 포맷 지시자 채널을 제1 방식으로 구성하고, 제어정보 및 데이터를 구성하여 전송하며, 서브프레임 번호가 특정 서브프레임의 번호가 아니며 제2방식의 시스템으로 스케쥴링된 서브프레임이면 제2방식의 시스템의 물리 제어 포맷 지시자 채널을 제2 방식으로 구성하고, 제어정보 및 데이터를 구성하여 전송하는 과 정과,

   수신기가 수신된 서브프레임 번호가 특정 서브프레임의 번호이면 제1방식으로 서브프레임을 수신하여 처리하며, 수신된 서브프레임 번호가 특정 서브프레임의 번호가 아니며 물리 제어 포맷 지시자 채널이 제2방식이면 제1방식으로 서브프레임을 수신하여 처리하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 제어정보를 처리하는 방법.
3. 직교 주파수 분할 다중 방식을 사용하는 서로 다른 방식의 이동 통신 시스템의 제어정보를 처리하는 장치에 있어서,

   서브프레임 번호가 특정 서브프레임의 번호이면 제1 방식의 시스템의 물리 제어 포맷 지시자 채널을 제1 방식으로 구성하고, 제어정보 및 데이터를 구성하여 전송하며, 서브프레임 번호가 특정 서브프레임의 번호가 아니며 제2방식의 시스템으로 스케쥴링된 서브프레임이면 제2방식의 시스템의 물리 제어 포맷 지시자 채널을 제2 방식으로 구성하고, 제어정보 및 데이터를 구성하여 전송하는 송신기와,

   수신된 서브프레임 번호가 특정 서브프레임의 번호이면 제1방식으로 서브프레임을 수신하여 처리하며, 수신된 서브프레임 번호가 특정 서브프레임의 번호가 아니며 물리 제어 포맷 지시자 채널이 제2방식이면 제1방식으로 서브프레임을 수신하여 처리하는 수신기로 구성된 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 제어정보를 처리하는 장치.

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