KR101867314B1 - 다중 요소 반송파 시스템에서 상향링크 전송전력의 제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중 요소 반송파 시스템에서 상향링크 전송전력의 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
이러한 본 명세서는 제1 서빙셀상에서 전송될 상향링크 신호를 생성하는 단계, 제2 서빙셀에 대한 랜덤 액세스 절차의 개시를 명령하는 랜덤 액세스 개시 정보를 기지국으로부터 수신하는 단계, 상기 상향링크 신호의 전송을 위해 스케줄링된 제1 전송전력과, 랜덤 액세스 프리앰블이 맵핑되는 PRACH의 전송을 위해 스케줄링된 제2 전송전력으로부터 추정 잉여전력을 계산하는 단계, 및 상기 추정 잉여전력이 임계전력보다 작은 경우, 전력할당 우선순위에 기반하여 상기 제1 전송전력 또는 상기 제2 전송전력을 조정하는 단계를 포함하는 다중 요소 반송파 시스템에서 단말에 의한 상향링크 전송전력의 제어방법을 개시한다.
본 명세서에 따르면, 전력할당 우선순위에 따라 선택적으로 상향링크 신호를 전송함으로서 상향링크 전송전력이 효율적으로 배분될 수 있고, 전력할당이 단순하고 명확한 규칙에 의해 이루어지므로 시스템의 복잡도를 줄이면서 성능이 향상될 수 있다.

Description

다중 요소 반송파 시스템에서 상향링크 전송전력의 제어장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF CONTROLLING UPLINK TRANSMISSION POWER IN MULTIPLE COMPONENT CARRIER SYSTEM}

본 발명은 무선통신에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다중 요소 반송파 시스템에서 상향링크 전송전력의 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

차세대 무선통신 시스템의 후보로 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)와 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16m이 개발되고 있다. 802.16m 규격은 기존 802.16e 규격의 수정이라는 과거의 연속성과 차세대 IMT-Advanced 시스템을 위한 규격이라는 미래의 연속성인 두가지 측면을 내포하고 있다. 따라서, 802.16m 규격은 802.16e 규격에 기반한 Mobile WiMAX 시스템과의 호환성(compatibility)을 유지하면서 IMT-Advanced 시스템을 위한 진보된 요구사항을 모두 만족시킬 것을 요구하고 있다.

무선통신 시스템은 일반적으로 데이터 송신을 위해 하나의 대역폭을 이용한다. 예를 들어, 2세대 무선통신 시스템은 200KHz ~ 1.25MHz의 대역폭을 사용하고, 3세대 무선통신 시스템은 5MHz ~ 10 MHz의 대역폭을 사용한다. 증가하는 송신 용량을 지원하기 위해, 최근의 3GPP LTE 또는 802.16m은 20MHz 또는 그 이상까지 계속 그 대역폭을 확장하고 있다. 송신 용량을 높이기 위해서 대역폭을 늘리는 것은 필수적이라 할 수 있지만, 요구되는 서비스의 수준이 낮은 경우에도 큰 대역폭을 지원하는 것은 커다란 전력 소모를 야기할 수 있다.

따라서, 하나의 대역폭과 중심 주파수를 갖는 반송파를 정의하고, 복수의 반송파를 통해 광대역으로 데이터를 송신 및/또는 수신할 수 있도록 하는 다중 요소반송파(Multiple Component Carrier) 시스템이 등장하고 있다. 하나 또는 그 이상의 반송파를 사용함으로써 협대역과 광대역을 동시에 지원하는 것이다. 예를 들어, 하나의 반송파가 5MHz의 대역폭에 대응된다면, 4개의 반송파를 사용함으로써 최대 20MHz의 대역폭을 지원하는 것이다.

기지국이 단말의 자원을 효율적으로 활용하기 위한 한가지 방법은 단말의 전력정보를 이용하는 것이다. 전력제어 기술은 무선통신에서 자원의 효율적 배분을 위해 간섭요소를 최소화하고 단말의 배터리 소모를 줄이기 위한 필수 핵심기술이다. 단말은 기지국이 할당해주는 전송전력제어(Transmit Power Control; TPC), 변조 및 코딩 수준(Modulation and Coding Scheme; MCS), 대역폭등의 스케줄링 정보에 따라 상향링크 전송전력을 결정할 수 있다.

그런데, 다중 요소 반송파 시스템이 도입됨에 따라 요소 반송파의 상향링크 전송전력이 종합적으로 고려되어야 하므로, 단말의 전력제어는 더욱 복잡해진다. 이러한 복잡성은 단말의 최대송신전력(Maximum Transmission Power)의 측면에서 문제를 야기할 수 있다. 일반적으로 단말은 허용가능한 범위의 송신전력인 최대송신전력보다 낮은 전력에 의해 동작해야 한다. 만약 기지국이 상기 최대송신전력 이상의 송신전력을 요구하는 스케줄링을 할 경우, 실제 상향링크 전송전력이 상기 최대송신전력을 초과하는 문제를 일으킬 수 있다. 이는 다중 요소 반송파의 전력제어가 명확히 정의되지 않거나, 또는 단말과 기지국간에 상향링크 전송전력에 관한 정보가 충분히 공유되지 않기 때문이다.

본 발명의 기술적 과제는 다중 요소 반송파 시스템에서 상향링크 전송전력의 제어장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 기술적 과제는 우선순위에 따라 다수의 서빙셀에서의 물리 상향링크 채널에 전송전력을 할당하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는 다수의 서빙셀에서의 물리 상향링크 채널에서 전송전력을 할당하는 우선순위를 결정하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 다중 요소 반송파 시스템에서 단말에 의한 상향링크 전송전력의 제어방법을 제공한다. 상기 상향링크 전송전력의 제어방법은 제1 서빙셀(serving cell)상에서 전송될 상향링크 신호를 생성하는 단계, 제2 서빙셀에 대한 랜덤 액세스 절차의 개시를 명령하는 랜덤 액세스 개시 정보를 기지국으로부터 수신하는 단계, 상기 상향링크 신호의 전송을 위해 스케줄링된 제1 전송전력과, 랜덤 액세스 프리앰블이 맵핑되는 물리 랜덤 액세스 채널(physical random access channel: PRACH)의 전송을 위해 스케줄링된 제2 전송전력으로부터 추정 잉여전력(estimated power headroom)을 계산하는 단계, 및 상기 추정 잉여전력이 임계전력보다 작은 경우, 전력할당 우선순위에 기반하여 상기 제1 전송전력 또는 상기 제2 전송전력을 조정하는 단계를 포함한다.

다중 요소 반송파 시스템에서 상향링크 신호를 전송할 때, 전력할당 우선순위에 따라 선택적으로 상향링크 신호를 전송하면 상향링크 전송전력이 효율적으로 배분될 수 있다. 또한 전력할당이 단순하고 명확한 규칙에 의해 이루어지므로 시스템의 복잡도를 줄이면서 성능이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 무선통신 시스템의 일 예를 나타낸다.
도 2는 밴드내(intra-band) 인접(contiguous) 반송파 집성, 도 3은 같은 밴드내 비인접(non-contiguous) 반송파 집성, 그리고 도 4는 같은 밴드간(inter-band) 반송파 집성을 나타낸다.
도 5는 다중 반송파 시스템에서 하향링크 요소 반송파와 상향링크 요소 반송파간의 연결설정을 나타낸다.
도 6은 본 발명이 적용되는 잉여전력을 시간-주파수축에서 나타낸 그래프의 일 예이다.
도 7은 본 발명의 일 예에 따른 단말에 의한 상향링크 전송전력의 제어방법을 설명하는 순서도이다.
도 8은 본 발명의 다른 예에 따른 단말에 의한 상향링크 전송전력의 제어방법을 설명하는 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 예에 따른 상향링크 전송전력의 제어방법을 설명하는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 예에 따른 상향링크 전송전력을 제어하는 단말과 기지국을 도시한 블록도이다.

이하, 본 명세서에서는 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 명세서의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 명세서의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한 본 명세서는 무선 통신 네트워크를 대상으로 설명하며, 무선 통신 네트워크에서 이루어지는 작업은 해당 무선 통신 네트워크를 관할하는 시스템(예를 들어, 기지국)에서 네트워크를 제어하고 데이터를 송신하는 과정에서 이루어지거나, 해당 무선 네트워크에 결합한 단말에서 작업이 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 무선통신 시스템의 일 예를 나타낸다.

도 1을 참조하면, 무선통신 시스템(10)은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.

무선통신 시스템(10)는 적어도 하나의 기지국(11; Base Station, BS)을 포함한다. 각 기지국(11)은 특정한 지리적 영역(일반적으로 셀(cell)이라고 함)(15a, 15b, 15c)에 대해 통신 서비스를 제공한다. 셀은 다시 다수의 영역(섹터라고 함)으로 나누어질 수 있다.

단말(12; mobile station, MS)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(user equipment), MT(mobile terminal), UT(user terminal), SS(subscriber station), 무선기기(wireless device), PDA(personal digital assistant), 무선 모뎀(wireless modem), 휴대기기(handheld device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.

기지국(11)은 일반적으로 단말(12)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. 셀은 기지국(11)이 커버하는 일부 영역을 나타내는 포괄적인 의미로 해석되어야 하며, 메가셀, 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀, 펨토셀 등 다양한 커버리지 영역을 모두 포괄하는 의미이다.

이하에서, 하향링크(downlink)는 기지국(11)에서 단말(12)로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink)는 단말(12)에서 기지국(11)으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국(11)의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말(12)의 일부분일 수 있다.

상향링크에서 송신기는 단말(12)의 일부분일 수 있고, 수신기는 기지국(11)의 일부분일 수 있다.

무선통신 시스템에 적용되는 다중 접속 기법에는 제한이 없다. CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA(Single Carrier-FDMA), OFDM-FDMA, OFDM-TDMA, OFDM-CDMA와 같은 다양한 다중 접속 기법을 사용할 수 있다. 상향링크 전송 및 하향링크 전송은 서로 다른 시간을 사용하여 전송되는 TDD(Time Division Duplex) 방식이 사용될 수 있고, 또는 서로 다른 주파수를 사용하여 전송되는 FDD(Frequency Division Duplex) 방식이 사용될 수 있다.

단말과 네트워크 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol)의 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속 (Open System Interconnection; OSI) 모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1(제1 계층), L2(제2 계층), L3(제3 계층)로 구분될 수 있다.

제1 계층인 물리계층(Physical Layer)은 상위에 있는 매체연결제어(Medium Access Control; MAC) 계층과는 전송채널(transport channel)을 통해 연결되어 있으며, 이 전송채널을 통해 MAC과 물리계층 사이의 데이터가 이동한다. 그리고 서로 다른 물리계층 사이, 즉 송신 측과 수신 측의 물리계층 사이는 물리채널(Physical Channel)을 통해 데이터가 이동한다. 물리계층에서 사용되는 몇몇 물리 제어채널들이 있다.

물리 제어정보를 전송하는 물리 하향링크 제어채널(physical downlink control channel; PDCCH)은 단말에게 PCH(paging channel)와 DL-SCH(downlink shared channel)의 자원 할당 및 DL-SCH와 관련된 HARQ(hybrid automatic repeat request) 정보를 알려준다. PDCCH는 단말에게 상향링크 전송의 자원 할당을 알려주는 상향링크 그랜트(uplink grant)를 나를 수 있다. PCFICH(physical control format indicator channel)는 단말에게 PDCCH들에 사용되는 OFDM 심벌의 수를 알려주고, 매 서브프레임(subframe)마다 전송된다. PHICH(physical Hybrid ARQ Indicator Channel)는 상향링크 전송의 응답으로 HARQ ACK/NAK 신호를 나른다.

물리 상향링크 제어채널(Physical uplink control channel: PUCCH)은 하향링크 전송에 대한 HARQ ACK/NAK, 스케줄링 요청 및 CQI(Channel Quality Information)와 같은 상향링크 제어 정보를 나른다. 물리 상향링크 공용채널(Physical uplink shared channel: PUSCH)은 UL-SCH(uplink shared channel)을 나른다.

단말이 PUCCH 또는 PUSCH를 전송하는 상황은 다음과 같다.

단말은 CQI 또는 측정된 공간채널정보를 기반으로 선택한 PMI(Precoding Matrix Index), 또는 RI(Rank Indicator)에 대한 정보들 중 적어도 하나 이상의 정보에 대하여 PUCCH를 구성하고 이를 기지국으로 주기적으로 전송한다. 또한, 단말은 기지국으로부터 수신한 하향링크 데이터에 대한 ACK/NACK(Acknowledgement/non-Acknowledgement)에 대한 정보를 상기 하향링크 데이터를 수신한 후 일정한 개수의 서브프레임 이후에 기지국으로 전송한다. 일 예로 n번째 서브프레임에서 하향링크 데이터를 수신한 경우 n+4 서브프레임에서 상기 하향링크 데이터에 대한 ACK/NACK 정보로 구성된 PUCCH를 전송한다. 만일 단말이 기지국으로부터 할당받은 PUCCH상으로 ACK/NACK 정보를 모두 전송할 수 없는 경우 또는 ACK/NACK를 전송할 수 있는 PUCCH를 기지국으로부터 할당받지 못한 경우, 단말은 ACK/NACK 정보를 PUSCH에 실어 보낼 수 있다.

제2 계층인 무선 데이터링크 계층은 MAC 계층, RLC 계층, PDCP 계층으로 구성된다. MAC 계층은 논리채널과 전송채널 사이의 매핑을 담당하는 계층으로서, RLC 계층에서 전달된 데이터를 전송하기 위하여 적절한 전송채널을 선택하고, 필요한 제어 정보를 MAC PDU(Protocol Data Unit)의 헤더(header)에 추가한다. RLC 계층은 MAC의 상위에 위치하여 데이터의 신뢰성있는 전송을 지원한다. 또한 RLC 계층은 무선 구간에 맞는 적절한 크기의 데이터를 구성하기 위하여 상위 계층으로부터 전달된 RLC SDU(Service Data Unit)들을 분할(Segmentation)하고 연결(Concatenation)한다. 수신기의 RLC 계층은 수신한 RLC PDU들로부터 원래의 RLC SDU를 복구하기 위해 데이터의 재결합(Reassemble)기능을 지원한다. PDCP 계층은 패킷교환 영역에서만 사용되며, 무선채널에서 패킷 데이터의 전송효율을 높일 수 있도록 IP 패킷의 헤더를 압축하여 전송할 수 있다.

제3 계층인 RRC(Radio Resource Control) 계층은 하위 계층을 제어하는 역할과 함께, 단말과 네트워크 사이에서 무선자원 제어정보를 교환한다. 단말의 통신 상태에 따라 휴지 모드(Idle Mode), RRC 연결 모드(Connected Mode)등 다양한 RRC 상태가 정의되며, 필요에 따라 RRC 상태간 전이가 가능하다. RRC 계층에서는 시스템 정보방송, RRC 접속 관리 절차, 다중 요소 반송파 설정절차, 무선 베어러(Radio Bearer) 제어절차, 보안절차, 측정절차, 이동성 관리 절차(핸드오버)등 무선자원관리와 관련된 다양한 절차들이 정의된다.

반송파 집성(carrier aggregation : CA)은 복수의 요소 반송파를 지원하는 것으로서, 스펙트럼 집성 또는 대역폭 집성(bandwidth aggregation)이라고도 한다. 반송파 집성에 의해 묶이는 개별적인 단위 반송파를 요소 반송파(component carrier; 이하 CC)라고 한다. 각 CC는 대역폭과 중심 주파수에 의해 정의된다. 반송파 집성은 증가되는 수율(throughput)을 지원하고, 광대역 RF(radio frequency) 소자의 도입으로 인한 비용 증가를 방지하고, 기존 시스템과의 호환성을 보장하기 위해 도입되는 것이다. 예를 들어, 5MHz 대역폭을 갖는 반송파 단위의 그래뉼래리티(granularity)로서 5개의 CC가 할당된다면, 최대 25Mhz의 대역폭을 지원할 수 있다.

CC들은 활성화(activation) 여부에 따라 1차(primary) CC(이하 PCC)와 2차(secondary) CC(이하 SCC)로 나뉠 수 있다. PCC는 항상 활성화되어 있는 반송파이고, SCC는 특정 조건에 따라 활성화 또는 비활성화되는 반송파이다. 활성화는 트래픽 데이터의 송신 또는 수신이 행해지거나 준비 상태(standby state)에 있는 것을 말한다. 비활성화는 트래픽 데이터의 송신 또는 수신이 불가능하고, 측정이나 최소 정보의 송신/수신이 가능한 것을 말한다. 단말은 하나의 PCC만을 사용하거나, PCC와 더불어 하나 또는 그 이상의 SCC를 사용할 수 있다. 단말은 PCC 또는 SCC를 기지국으로부터 할당받을 수 있다.

반송파 집성은 도 2와 같은 밴드내(intra-band) 인접(contiguous) 반송파 집성, 도 3과 같은 밴드내 비인접(non-contiguous) 반송파 집성, 그리고 도 4와 같은 밴드간(inter-band) 반송파 집성으로 나뉠 수 있다.

우선, 도 2를 참조하면, 밴드내 인접 반송파 집성은 동일 밴드내에서 연속적인 CC들 사이에서 이루어진다. 예를 들어, 집성되는 CC들인 CC#1, CC#2, CC#3, ... , CC #N이 모두 인접하다.

도 3을 참조하면, 밴드내 비인접 반송파 집성은 불연속적인 CC들 사이에 이루어진다. 예를 들어, 집성되는 CC들인 CC#1, CC#2는 서로 특정 주파수만큼 이격되어 존재한다.

도 4를 참조하면, 밴드간 반송파 집성은 다수의 CC들이 존재할 때, 그 중 하나 이상의 CC가 다른 주파수 대역상에서 집성되는 형태이다. 예를 들어, 집성되는 CC들인 CC #1은 밴드(band) #1에 존재하고, CC #2는 밴드 #2에 존재한다.

하향링크와 상향링크 간에 집성되는 CC 수는 다르게 설정될 수 있다. 하향링크 CC 수와 상향링크 CC 수가 동일한 경우를 대칭적(symmetric) 집성이라고 하고, 그 수가 다른 경우를 비대칭적(asymmetric) 집성이라고 한다.

또한, CC들의 크기(즉 대역폭)는 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 70MHz 대역의 구성을 위해 5개의 CC들이 사용된다고 할 때, 5MHz CC(carrier #0) + 20MHz CC(carrier #1) + 20MHz CC(carrier #2) + 20MHz CC(carrier #3) + 5MHz CC(carrier #4)과 같이 구성될 수도 있다.

다중 반송파(multiple carrier) 시스템이라 함은 반송파 집성을 지원하는 시스템을 말한다. 다중 반송파 시스템에서 인접 반송파 집성 또는 비인접 반송파 집성이 사용될 수 있으며, 또한 대칭적 집성 또는 비대칭적 집성 어느 것이나 사용될 수 있다.

도 5는 다중 반송파 시스템에서 하향링크 요소 반송파와 상향링크 요소 반송파간의 연결설정(linkage)을 나타낸다.

도 5를 참조하면, 하향링크에서, 하향링크 요소 반송파(이하 DL CC) D1, D2, D3이 집성되어(aggregated) 있고, 상향링크에서 상향링크 요소 반송파(이하 UL CC) U1, U2, U3이 집성되어 있다. 여기서 Di는 DL CC의 인덱스이고, Ui는 UL CC의 인덱스이다(i=1, 2, 3). 적어도 하나의 DL CC는 PCC이고, 나머지는 SCC이다. 마찬가지로, 적어도 하나의 UL CC는 PCC이고, 나머지는 SCC이다. 예를 들어, D1, U1이 PCC이고, D2, U2, D3, U3은 SCC이다.

FDD 시스템에서 DL CC와 UL CC는 1:1로 연결 설정되며, 예를 들어, D1은 U1과, D2는 U2와, D3은 U3과 각각 1:1로 연결 설정된다. 논리채널 BCCH가 전송하는 시스템 정보 또는 DCCH가 전송하는 단말 전용 RRC 메시지를 통해, 단말은 상기 DL CC들과 UL CC들간의 연결설정을 한다. 단말은 각 연결설정을 셀 특정하게(cell specific) 설정할 수도 있으며, 단말 특정하게(UE specific) 설정할 수도 있다.

도 5는 DL CC와 UL CC간의 1:1 연결설정만을 예시로 들었으나, 1:n 또는 n:1의 연결설정도 성립할 수 있음은 물론이다. 또한, 요소 반송파의 인덱스는 요소 반송파의 순서 또는 해당 요소 반송파의 주파수 대역의 위치에 일치하는 것은 아니다.

서빙셀(serving cell)의 개념은 반송파 집성(carrier aggregation; CA)에서 정의될 수 있다. 반송파 집성에 의해 묶이는 개별적인 단위 반송파를 요소 반송파(component carrier; 이하 CC)라고 한다. 하향링크 전송에 사용되는 CC를 하향링크 CC(DL CC)라 하고, 상향링크 전송에 사용되는 CC를 상향링크 CC(UL CC)라 한다. 각 CC는 대역폭과 중심 주파수로 정의된다. CC는 서빙셀(serving cell)에 대응할 수 있다. DL CC가 하나의 서빙셀을 구성할 수도 있고, DL CC와 UL CC가 연결설정되어 하나의 서빙셀을 구성할 수도 있다. 그러나, 하나의 UL CC만으로는 서빙셀이 구성되지 않는다.

주서빙셀과 부서빙셀은 다음과 같은 특징을 가진다.

첫째, 주서빙셀은 PUCCH의 전송을 위해 사용된다.

둘째, 주서빙셀은 항상 활성화되어 있는 반면, 부서빙셀은 특정 조건에 따라 활성화/비활성화되는 반송파이다.

셋째, 주서빙셀이 무선링크실패(Radio Link Failure; 이하 RLF)를 경험할 때, RRC 재연결이 트리거링(triggering)되나, 부서빙셀이 RLF를 경험할 때는 RRC 재연결이 트리거링되지 않는다.

넷째, 주서빙셀은 보안키(security key) 변경이나 RACH(Random Access CHannel) 절차와 동반하는 핸드오버 절차에 의해서 변경될 수 있다. 단, MSG4 (contention resolution)의 경우, MSG4를 지시하는 PDCCH만 주서빙셀를 통하여 전송되어야 하고 MSG4 정보는 주서빙셀 또는 부서빙셀을 통하여 전송될 수 있다.

다섯째, NAS(non-access stratum) 정보는 주서빙셀를 통해서 수신한다.

여섯째, 언제나 주서빙셀는 DL PCC와 UL PCC가 페어(pair)로 구성된다.

일곱째, 각 단말마다 다른 CC를 주서빙셀로 설정할 수 있다.

여덟째, 부서빙셀의 재설정(reconfiguration), 추가(adding) 및 제거(removal)와 같은 절차는 RRC 계층에 의해 수행될 수 있다. 신규 부서빙셀의 추가에 있어서, 전용(dedicated) 부서빙셀의 시스템 정보를 전송하는데 RRC 시그널링이 사용될 수 있다.

주서빙셀과 부서빙셀의 특징에 관한 본 발명의 기술적 사상은 반드시 상기의 설명에 한정되는 것은 아니며, 이는 예시일 뿐이고 더 많은 예를 포함할 수 있다.

단말에는 다수의 서빙셀이 구성될 수 있다. 예를 들어, 단말에는 주서빙셀와 하나의 부서빙셀이 구성될 수도 있고, 주서빙셀과 다수의 부서빙셀들이 구성될 수도 있다. 그리고 단말에 구성된 다수의 서빙셀상에서 동시에, 또는 병렬적으로 상향링크 채널이 전송될 수 있다. 여기서, 상향링크 채널은 물리 상향링크 제어채널(PUCCH), 물리 상향링크 공용채널(PUSCH), 물리 랜덤 액세스 채널(physical random access channel: PRACH)을 포함한다. PRACH에는 랜덤 액세스 채널(random access channel: RACH)이 맵핑된다. 다수의 서빙셀상으로 다수의 상향링크 채널이 병렬적으로 전송되는 예는 다음과 같다. 일 예로서, 주서빙셀상으로 PUCCH가, 부서빙셀상으로 PRACH가 병렬적으로 전송될 수 있다. 다른 예로서, 주서빙셀상으로 PUSCH, 부서빙셀상으로 PRACH가 병렬적으로 전송될 수 있다.

단말이 다수의 상향링크 채널을 다수의 서빙셀상으로 전송하기 위해서는 다수의 상향링크 채널을 전송할 수 있는 전력이 필요하다. 그런데, 단말에 구성된 최대송신전력(maximum transmission power)은 한정되어 있으며, 모든 상향링크 채널을 전송하기에 부족할 수 있다. 예를 들어, 단말에 구성된 최대송신전력이 10W인데, 주서빙셀상으로 PUSCH, 부서빙셀상으로 PRACH를 전송하는데 각각 7W와 5W가 필요하다고 하자. PUSCH와 PRACH의 전송전력은 총 12W이므로 최대송신전력이 2W만큼 부족하다. 따라서 PUSCH와 PRACH 중 적어도 하나는 그 전송에 필요한 전력보다 적은 전력이 할당될 수 밖에 없다. 이를 위해 단말은 주어진 상향링크 전송전력을 우선순위에 기반하여 각 채널에 할당할 수 있다. 상기 우선순위를 전력할당 우선순위(power allocation priority)라 한다.

일 예로서, 단말은 10W의 전력을 PUSCH와 PRACH 중 어느 하나에 우선 할당하고, 나머지를 다른 채널의 전송에 할당한다. 예를 들어, PUSCH가 우선순위가 높을 경우, 단말은 PUSCH에 7W를 우선할당하고, 남은 3W만을 PRACH의 전송에 할당할 수 있다. 이 경우, PUSCH의 전송에 요구되는 전력은 모두 할당되고, PRACH의 전송에 요구되는 전력은 2W만큼 덜 할당된다. 반대로, PRACH가 우선순위가 높을 경우, 단말은 PRACH에 5W를 우선할당하고, 남은 5W만을 PUSCH의 전송에 할당할 수도 있다. 이 경우, PUSCH의 전송에 요구되는 전력은 2W만큼 덜 할당되고, PRACH의 전송에 요구되는 전력은 모두 할당된다.

전력할당 우선순위를 PUSCH와 PRACH만을 예로 들어 설명하였으나, PUCCH, PUSCH, PRACH 및 SRS 등 모든 물리 상향링크 채널간에 전력할당 우선순위가 매겨질 수 있다.

전력할당 우선순위를 결정하는 일 요소는 채널의 신뢰도이다. 더 높은 신뢰도가 보장되어야 하는 채널이 더 높은 전력할당 우선순위를 가진다. 더 큰 전력으로 전송되는 신호일수록 수신의 신뢰도는 높아진다.

첫번째로, PUSCH와 PRACH간의 신뢰도에 있어서, 기지국은 PUSCH에 대해 불연속전송(discontinuous transmission: DTX)을 검출할 수 있으므로 PUSCH의 신뢰도가 낮더라도 시스템 성능에 큰 영향은 없다. 반면 기지국이 PRACH를 검출하지 못하면 단말의 상향링크 자원요청등에 즉각적으로 반응할 수 없으므로 시스템 성능 열화를 야기할 수 있다. 즉, PRACH가 PUSCH보다 높은 신뢰도가 요구되며, PUSCH와 PRACH간에는 PRACH가 전력할당 우선순위가 높을 수 있다. 다만, ACK/NACK 신호, 채널품질정보(channel quality information: CQI) 및 랭크 지시자 중 적어도 하나가 PUSCH를 통해서도 전송되는 경우에는 예외적으로 PUSCH가 PRACH보다 전력할당 우선순위가 높다.

두번째로, PUCCH와 PRACH간의 신뢰도에 있어서, PUCCH는 ACK/NACK 신호, 채널상태정보, 랭크 지시자(rank indicator)등 주요한 제어정보를 나르므로 PUCCH의 신뢰도가 PRACH보다 높다. 왜냐하면 기지국이 하향링크 데이터에 대한 ACK/NACK 신호의 수신에 실패하는 경우, 하향링크 전송 또는 재전송이 누적적으로 지연되어 시스템 성능 열화를 야기할 수 있기 때문이다. 따라서 PUCCH와 PRACH간에는 PUCCH가 전력할당 우선순위가 높다.

세번째로, 사운딩 기준신호(sounding reference signal: SRS)는 어떠한 물리 상향링크 채널과 비교할 때 전력할당 우선순위가 가장 낮다. 사운딩 기준신호는 상향링크 스케줄링에 사용되는 기준신호이다. 단말은 상향링크 채널로 사운딩 기준신호를 보내고, 기지국은 사운딩 기준신호로부터 상향링크 채널 상태를 파악한 후 상향링크 전송을 위한 스케줄링을 수행한다.

이하에서, 잉여전력(power headroom: PH)에 관하여 상세히 개시된다. 잉여전력은 현재 단말이 상향링크 전송에 사용하는 전력이외에 추가적으로 사용할 수 있는 여분의 전력을 의미한다. 예를 들어, 허용가능한 범위의 송신전력인 최대송신전력이 10W인 단말을 가정해 보자. 그리고 현재 단말이 10Mhz의 주파수 대역에서 9W의 전력을 사용한다고 가정하자. 단말은 1W를 추가적으로 사용할 수 있으므로, 잉여전력은 1W가 된다.

여기서, 기지국이 단말에게 20Mhz의 주파수 대역을 할당한다면, 9W×2=18W의 전력이 필요하다. 그러나 상기 단말의 최대송신전력이 10W이므로, 상기 단말은 상기 20Mhz 주파수 대역을 모두 사용할 수 없거나, 혹은 전력이 부족하여 기지국이 상기 단말의 신호를 제대로 수신할 수 없을 것이다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 단말이 잉여전력이 1W임을 기지국으로 보고하면, 기지국이 잉여전력 범위내에서 추가적인 스케줄링을 할 수 있다. 상기 보고를 잉여전력 보고(Power Headroom Report; PHR)라 한다.

잉여전력(P_PH)은 수학식 1과 같이 단말에 설정된(configured) 최대송신전력 P_cmax와 상향링크 전송에 관해 추정된 전력 P_estimated간의 차이로 정의되며, dB로 표현된다.

즉, 잉여전력은 기지국에 의해 설정된 단말의 최대송신전력에서 각 서빙셀에서 사용하고 있는 송신 전력의 합인 상기 P_estimated를 제외한 나머지 값이 P_PH값이 된다. 한편, 최대송신전력은 서빙셀마다 개별적으로 정의될 수 있는데, 예를 들어 서빙셀 c에서의 최대송신전력은 P_{cmax ,c}와 같이 표시된다.

일 예로서, P_{estimated ,c}는 서빙셀 c에서 물리 상향링크 공용채널(Physical Uplink Shared CHannel; 이하 PUSCH)의 전송에 관해 추정된 전력 P_{PUSCH ,c}와 같다. 따라서, 이 경우 잉여전력은 수학식 2에 의해 구할 수 있다. 수학식 2는 서빙셀 c의 상향링크로 PUSCH만이 전송되는 경우이며, 이를 타입 1이라 한다. 타입 1에 따른 잉여전력을 타입 1 잉여전력(P_{PH ,c- type1})이라 한다.

다른 예로서, P_{estimated ,c}는 서빙셀 c에서의 PUSCH 전송에 관해 추정된 전력 P_PUSCH,c 및 물리 상향링크 제어채널(Physical Uplink Control CHannel; 이하 PUCCH) 전송에 관해 추정된 전력 P_{PUCCH ,c}의 합과 같다. 따라서, 이 경우 잉여전력은 수학식 3에 의해 구할 수 있다. 수학식 3은 서빙셀 c의 상향링크로 PUSCH와 PUCCH가 동시에 전송되는 경우이며, 이를 타입 2라 한다. 타입 2에 따른 잉여전력을 타입 2 잉여전력(P_PH,c-type2)이라 한다. 여기서, 서빙셀 c는 주서빙셀을 포함한다.

수학식 3에 따른 잉여전력을 시간-주파수축에서 그래프로 표현하면 도 6과 같다. 이는 하나의 서빙셀 c에 대한 잉여전력을 나타낸 것이다.

도 6을 참조하면, 단말의 설정된 최대송신전력 P_cmax는 P_PH(605), P_PUSCH(610) 및 P_PUCCH(615)로 구성된다. 즉, P_cmax에서 P_PUSCH(610)및 P_PUCCH(615)를 제외한 나머지가 전력이 P_PH(605)로 정의된다. 각 전력은 매 전송시간구간 (transmission time interval, TTI)단위로 계산된다.

주서빙셀(primary serving cell)은 PUCCH를 전송할 수 있는 UL PCC를 보유하는 유일한 서빙셀이다. 따라서, 부서빙셀(secondary serving cell)에서는 PUCCH를 전송할 수 없으므로 잉여전력은 수학식 2와 같이 정해지며, 수학식 3에 의해 정해지는 잉여전력의 보고방법에 대한 파라미터 및 동작은 정의되지 않는다.

반면, 주서빙셀에서는 수학식 3에 의해 정해지는 잉여전력의 보고방법에 대한 동작과 파라미터들이 정의될 수 있다. 만일, 단말이 기지국으로부터 상향링크 그랜트를 수신하여 주서빙셀에서 PUSCH를 전송하여야 하고 정해진 규칙에 의해 동일한 서브프레임에 PUCCH를 동시에 전송하는 경우, 단말은 잉여전력보고가 트리거링되는 시점에 상기 수학식 2 및 수학식 3에 따른 잉여전력을 모두 계산하여 기지국으로 전송한다.

최대송신전력이 충분히 커서 수학식 2 또는 3에 따른 잉여전력이 0dB보다 크면 다수의 물리 상향링크 채널 또는 SRS를 동시에 다수의 서빙셀상으로 전송하더라도 문제가 없다. 이 경우에는 전력할당 우선순위가 적용될 필요가 없다.

전력할당 우선순위가 문제되는 상황은 단말이 제1 서빙셀상에서 PUCCH의 전송 또는 PUSCH의 전송 또는 SRS의 전송 또는 PUCCH와 PUSCH의 전송시, 제2 서빙셀상에서 PRACH를 병렬적으로 전송함으로 인해 잉여전력이 0dB보다 작아지게 되는 경우이다. 예를 들어, 단말이 제1 서빙셀상으로 PUSCH를 전송한다고 할 때, 잉여전력은 수학식 2에 의해 계산된다. 그런데 단말이 제2 서빙셀상으로 PRACH를 함께 전송해야 하는 경우, PRACH의 전송전력만큼 최대송신전력 P_cmax가 감소한다. 이는 최대송신전력 P_cmax의 크기를 감소시키는 파라미터인 전력조정(power coordination)값이 PRACH로 인해 커지기 때문이다. 수학식 2에서 P_cmax가 감소하면 잉여전력의 크기가 0dB보다 작아지게 된다.

이때는 전력할당 우선순위에 따라 PUSCH와 PRACH 중 어느 하나만을 선택적으로 전송하든지, 아니면 PUSCH와 PRACH를 모두 전송하되 어느 하나의 전송전력을 감소시켜야 한다.

도 7은 본 발명의 일 예에 따른 단말에 의한 상향링크 전송전력의 제어방법을 설명하는 순서도이다.

도 7을 참조하면, 단말은 제1 서브프레임의 제1 서빙셀상에서 전송되도록 스케줄링된 상향링크 신호를 생성한다(S700). 상향링크 신호는 예를 들어 물리 상향링크 채널 또는 SRS를 포함한다. 물리 상향링크 채널은 PUCCH, PUSCH 중 적어도 하나를 포함한다. 단말에는 2개 이상의 서빙셀이 구성된 상태이며, 제1 서빙셀은 주서빙셀을 포함한다.

단말은 상기 제1 서브프레임의 제2 서빙셀상에서 랜덤 액세스 절차의 개시를 명령하는 랜덤 액세스 개시 정보(RA initiate information)를 기지국으로부터 수신한다(S705). 랜덤 액세스 개시 정보는 제2 서빙셀에 대한 것이다. 랜덤 액세스 개시 정보는 하향링크 제어정보(downlink control information: DCI)를 포함한다. 상기 DCI는 PDCCH에 맵핑되어 기지국으로부터 단말로 전송된다. 이는 PDCCH 명령(order)이라 불릴 수 있다. 상기 DCI는 DCI 포맷 1A 일 수 있으며, 다음의 표와 같이 정의될 수 있다.

- 캐리어 지시자 필드(Carrier indicator field: CIF) - 0 or 3 bits. - 포맷 0/1A 식별을 위한 플래그 - 1 bit (0인 경우 포맷 0을, 1인 경우 포맷 1A를 지시함) 포맷 1A CRC가 C-RNTI에 의해 스크램블되고, 남은 필드들이 아래와 같이 설정되는 경우, 포맷 1A는 PDCCH 명령(order)에 의해 개시되는 랜덤 액세스 절차를 위해 사용된다. -아래- - 국지적/분산적(Localized/Distributed) VRB 할당 플래그 - 1 bit. 0으로 설정됨 - 자원블록할당 - bits. 모든 비트들이 1로 설정됨 - 프리앰블 인덱스(Preamble Index) - 6 bits - PRACH 마스크 인덱스(Mask Index) - 4 bits - 하나의 PDSCH 부호어의 간이 스케줄링 할당을 위한 포맷 1A의 모든 남은 비트들이 0으로 설정됨

표 1을 참조하면, 프리앰블 인덱스의 값에 따라 기지국의 명령에 의한 랜덤 액세스 절차가 경합 기반이 될 수도 있고, 비경합 기반이 될 수도 있다. 일 예로서, 프리앰블 인덱스 정보 6비트가 모두 '0'으로 설정되면 경합 기반 랜덤 액세스 절차가 진행된다. 예를 들어, 프리앰블 인덱스='000000'이면, 단말은 임의의 프리앰블을 선택하고, PRACH 마스크 인덱스 값도 '0'으로 설정한 후 PRACH를 전송한다. PRACH 마스크 인덱스는 사용 가능한 시간/주파수 자원 정보이다. 사용 가능한 시간/주파수 자원 정보는 주파수 분할 듀플렉스(frequency division duplex: FDD) 시스템과 시간 분할 듀플렉스(time division duplex: TDD) 시스템에 따라, 지시하는 자원이 달라진다.

상기 제2 서빙셀은 부서빙셀을 포함한다. 왜냐하면, 단말은 부서빙셀에서의 랜덤 액세스 절차를 자발적으로 시작할 수 없고, 기지국으로부터 랜덤 액세스 개시 지시자를 수신해야 시작할 수 있기 때문이다. 이때 표 1에서의 셀 지시자 필드(cell indicator field: CIF)는 랜덤 액세스 절차가 개시될 제2 서빙셀을 지시한다. 단계 S700과 S705 절차는 그 순서가 바뀔 수도 있고, 동시에 수행될 수도 있다.

단말은 상기 제1 서브프레임에서 추정되는 추정 잉여전력(estimated-PH: E-PH)을 계산한다(S710). 추정 잉여전력은 타입 1 잉여전력과 타입 2 잉여전력을 포함한다. 타입 1 잉여전력은 상기 수학식 1에 의해, 타입 2 잉여전력은 상기 수학식 2에 의해 계산된다.

단말은 상기 추정 잉여전력이 임계전력(P_th)보다 작은지 판단한다(S715). 임계전력은 0dB일 수 있다. 예를 들어 단말이 PUSCH만을 전송할 예정이면 단말은 타입 1 잉여전력이 0dB보다 작은지 판단하고, 단말이 PUSCH와 PUCCH를 함께 전송할 예정이면, 단말은 타입 0 잉여전력이 0dB보다 작은지 판단한다. 단말이 추정 잉여전력이 0dB보다 작은지를 판단하는 것은, PRACH를 전송하는 제1 서브프레임에서의 추정 잉여전력이 0dB보다 작게 설정되는 서빙셀이 존재하는지를 판단하는 것과 대응한 개념이다.

만약, 추정 잉여전력이 임계전력보다 작으면, 단말은 잉여전력보고(PHR)를 트리거링(triggering)한다(S720). 잉여전력보고는 i) 추정 잉여전력이 임계전력보다 작은 경우, ii) 주기적 타이머(Periodic timer)가 만료되는 경우, iii) 경로손실(Path Loss; PL) 추정치가 일정 기준값 이상으로 변화하는 경우, iv) 부서빙셀에 대한 랜덤 액세스 절차 지시자를 수신한 경우 중 어느 하나를 만족할 경우, 트리거링된다. 잉여전력은 수시로 변하기 때문에, 주기적(Periodic) 잉여전력 보고 방식이 사용될 수 있다. 주기적 잉여전력 보고 방식에 따르면, 단말은 주기적 타이머가 만료되면, 잉여전력 보고를 트리거링하고, 잉여전력이 보고되면, 주기적 타이머를 재구동한다. 또한, 단말이 측정한 경로손실 추정치가 일정 기준 값 이상으로 변화했을 때도 잉여전력 보고는 트리거링될 수 있다. 경로손실 추정치는 RSRP(reference symbol received power)에 기반하여 단말에 의해 측정된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 단계 S720은 경우에 따라서 생략될 수도 있다. 이 경우, 추정 잉여전력이 임계전력보다 작으면 바로 단계 S725의 단계가 수행된다. 또는 단계 S720과 S725는 그 순서가 뒤바뀔 수도 있고, 동시에 수행될 수도 있음은 물론이다. 여기서 상기 잉여전력보고에 포함되는 서빙셀들은 잉여전력보고가 측정되는 서브프레임에서 활성화되어 있는 서빙셀들로 한정하거나 활성화되어 있으며 유효한 상향링크 시간정렬값을 확보한 서빙셀들로 제한될 수 있다.

단말은 상기 상향링크 신호와, PRACH 중에서 전력할당 우선순위에 따라 우선하는 것만을 선택적으로 제1 서브프레임에서 기지국으로 전송한다(S725). 예를 들어, 상기 상향링크 신호가 PRACH보다 전력할당 우선순위가 높으면, 단말은 제1 서브프레임의 제1 서빙셀상으로 상기 상향링크 신호를 전송한다. 반면, 상기 PRACH가 상기 상향링크 신호보다 전력할당 우선순위가 높으면, 단말은 제1 서브프레임의 제2 서빙셀상으로 상기 PRACH를 전송한다. 이때, 전력할당 우선순위가 낮은 것은 전송되지 않는다.

다시 단계 S715에서, 만약 추정 잉여전력이 임계전력보다 크거나 같으면, 단말은 제1 서브프레임에서 상기 상향링크 신호를 제1 서빙셀상에서 전송하고, PRACH를 제2 서빙셀상에서 전송한다(S730).

이와 같이 다중 요소 반송파 시스템에서 상향링크 신호를 전송할 때, 전력할당 우선순위에 따라 선택적으로 상향링크 신호를 전송하면 상향링크 전송전력이 효율적으로 배분될 수 있다. 또한 전력할당이 단순하고 명확한 규칙에 의해 이루어지므로 시스템의 복잡도를 줄이면서 성능이 향상될 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 예에 따른 단말에 의한 상향링크 전송전력의 제어방법을 설명하는 순서도이다.

도 8을 참조하면, 단말은 제1 서브프레임의 제1 서빙셀상에서 전송되도록 스케줄링된 상향링크 신호를 생성한다(S800). 상기 상향링크 신호는 예를 들어 물리 상향링크 채널 또는 SRS를 포함한다. 물리 상향링크 채널은 PUCCH, PUSCH 중 적어도 하나를 포함한다. 단말에는 2개 이상의 서빙셀이 구성된 상태이며, 제1 서빙셀은 주서빙셀을 포함한다.

단말은 상기 제1 서브프레임의 제2 서빙셀상에서 랜덤 액세스 절차의 개시를 명령하는 랜덤 액세스 개시 정보를 기지국으로부터 수신한다(S805). 랜덤 액세스 개시 정보는 제2 서빙셀에 대한 것이다. 랜덤 액세스 개시 정보는 DCI를 포함한다. 상기 DCI는 PDCCH에 맵핑되어 기지국으로부터 단말로 전송된다. 이는 PDCCH 명령이라 불릴 수 있다. 상기 DCI는 DCI 포맷 1A 일 수 있으며, 상기 표 1과 같이 정의될 수 있다. 상기 제2 서빙셀은 부서빙셀을 포함한다. 단계 S800과 S805 절차는 그 순서가 바뀔 수도 있고, 동시에 수행될 수도 있다.

단말은 상기 제1 서브프레임에서 추정되는 추정 잉여전력(estimated-PH: E-PH)을 계산한다(S810). 추정 잉여전력은 타입 1 잉여전력과 타입 2 잉여전력을 포함한다. 타입 1 잉여전력은 상기 수학식 1에 의해, 타입 2 잉여전력은 상기 수학식 2에 의해 계산된다.

단말은 상기 추정 잉여전력이 임계전력(P_th)보다 작은지 판단한다(S815). 임계전력은 0dB일 수 있다. 예를 들어 단말이 PUSCH만을 전송할 예정이면 단말은 타입 1 잉여전력이 0dB보다 작은지 판단하고, 단말이 PUSCH와 PUCCH를 함께 전송할 예정이면, 단말은 타입 0 잉여전력이 0dB보다 작은지 판단한다. 단말이 추정 잉여전력이 0dB보다 작은지를 판단하는 것은, PRACH를 전송하는 제1 서브프레임에서의 추정 잉여전력이 0dB보다 작게 설정되는 서빙셀이 존재하는지를 판단하는 것과 대응한 개념이다.

만약 추정 잉여전력이 임계전력보다 작으면, 단말은 잉여전력보고를 트리거링한다(S820). 즉, 추정 잉여전력이 임계전력보다 작은 경우는 잉여전력보고의 트리거링 요건에 포함된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 단계 S820은 경우에 따라서 생략될 수도 있다. 이 경우, 추정 잉여전력이 임계전력보다 작으면 바로 단계 S825의 단계가 수행된다. 또는 단계 S820과 S825는 그 순서가 뒤바뀔 수도 있고, 동시에 수행될 수도 있음은 물론이다.

단말은 전력할당 우선순위에 따라 상기 상향링크 신호와 PRACH에 각각 할당될 전송전력을 조정한다(S825). 예를 들어, 상기 상향링크 신호가 PRACH 보다 우선순위가 낮으면, 단말은 상기 상향링크 신호의 전송전력을 조정한다. 보다 구체적으로는, 표 2에 기반하여 전력할당 우선순위가 낮은 것의 전송전력이 조정된다.

제1 서빙셀	제2 서빙셀	전력할당 우선순위
PUSCH	PRACH	PRACH > PUSCH
PUSCH(ACK/NACK 신호, CQI 또는 RI 포함)		PUSCH > PRACH
PUCCH		PUCCH > PRACH
SRS		PRACH > SRS

표 2를 참조하면, 전력할당 우선순위는 전술된 바와 같이 PRACH가 PUSCH보다는 높되, PUSCH에 ACK/NACK 신호가 포함되어 있는 경우 PUSCH가 PRACH보다 전력할당 우선순위가 높다. 또한 PUSCH에 CQI 또는 RI가 포함되면 PUSCH가 PRACH보다 전력할당 우선순위가 높을 수 있다. 그리고 PUCCH가 PRACH보다 전력할당 우선순위가 높고, PRACH가 SRS보다 전력할당 우선순위가 높다. 표 2에서는 2개의 서빙셀에서의 2개의 채널간에 전력할당 우선순위를 정의하였으나, 이는 예시일 뿐이고 3개 이상의 서빙셀에서의 3개 이상의 채널들간에도 전력할당 우선순위는 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.

만일 서로 다른 3개 이상의 채널들이 서로 다른 서빙셀을 통해 전송이 지시되는 경우, 즉 PUCCH, PUSCH 및 PRACH가 각각 제 1 서빙셀, 제 2서빙셀, 제 3서빙셀을 통해 동시에 전송되는 경우가 발생하는 경우, 또한 제1서빙셀에서 PUCCH 및 PUSCH가 동시에 전송되며 제2서빙셀을 통해 PRACH가 전송되어야 하는 경우가 발생하는 경우, PUCCH는 언제나 PUSCH보다 높은 우선순위를 갖는다.

상기 상향링크 신호의 전송전력은, 상기 추정 잉여전력이 특정한 값 P'_{PH ,c-type1} 또는 P'_{PH ,c- type2}가 되도록 조정된다. 예를 들어 P'_{PH ,c- tyoe1}=0dB일 수 있다. 전력할당 우선순위가 낮은 것의 전송전력을 조정함은, 전력할당 우선순위가 낮은 것의 전송전력을 감소시키는 것을 포함한다. 일 예로서, 상기 수학식 2는 수학식 4로 변경되고, 상기 수학식 3은 수학식 5로 각각 변경된다. 이는 상기 상향링크 신호가 상기 PRACH보다 전력할당 우선순위가 낮은 경우이다.

즉, 단말은 우선순위가 낮은 상향링크 신호의 전송전력을 P'_{PUSCH ,c} 또는 P'_PUCCH,c로 감소시켜, 추정 잉여전력이 P'_{PH ,c- type1} 또는 P'_{PH ,c- type2}가 되도록 조정한다. 여기서, c는 서빙셀의 인덱스로서, 상향링크 신호가 제1 서빙셀상으로 전송되므로 c=1이다. 또는 주서빙셀인 경우 서빙셀 인덱스 값의 정의에 따라 c=0이 될 수 있다.

다른 예로서, 상기 수학식 2는 수학식 6으로 변경되고, 상기 수학식 3은 수학식 7로 각각 변경된다. 이는 상기 PRACH가 상기 상향링크 신호보다 전력할당 우선순위가 낮은 경우이다. 여기서, c는 서빙셀의 인덱스로서, 상향링크 신호가 제1 서빙셀상으로 전송되므로 c=1이다. 또는 주서빙셀인 경우 서빙셀 인덱스 값의 정의에 따라 c=0이 될 수 있다.

즉, 단말은 우선순위가 낮은 PRACH의 전송전력을 감소시켜 최대송신전력을 P'_cmax,c가 되도록 하고, 이로써 추정 잉여전력이 P'_{PH ,c- type1} 또는 P'_{PH ,c- type2}가 되도록 조정한다.

PRACH의 전송전력의 감소와 최대송신전력의 감소간의 관계는 다음의 수학식에 의해 결정될 수 있다.

최대송신전력 P_{cmax ,c}는 최소값 P_{cmax _L,c}과 최대값 P_{cmax _H,c}의 범위를 가지는데, 최소값 P_{cmax _L,c}을 결정하는 파라미터로서 PMPR(Power management Maximum Power Reduction)이 있다. P_{cmax _L,c}은 다음의 수학식과 같이 정의된다.

수학식 8을 참조하면, PMPRc는 서빙셀 c에서 전력 백오프 값(P-MPR)이다. MIN[a,b]는 a와 b중 작은 값을 의미하고, P_{Emax ,c}는 서빙셀 c에서 기지국의 RRC 시그널링에 의해 결정되는 최대전력이다. △T_{C ,c}는 대역의 가장자리(edge)에서 상향링크 전송이 있는 경우 적용되는 전력량으로서, 대역폭에 따라 1.5dB 또는 0dB이다. P_powerclass는 다중 요소 반송파 시스템에서 다양한 단말의 사양을 지원하기 위해 정의한 수개의 전력클래스(power class)에 따른 전력값이다. 일반적으로 LTE 시스템은 전력클래스 3을 지원하며, 전력클래스 3에 의한 P_powerclass는 23dBm이다. MPRc은 서빙셀 c에서 최대전력감소량이고, AMPRc(Additional MPR)은 서빙셀 c에서 기지국에 의해 시그널링되는 추가적인 최대전력감소량이다.

이와 같이 PMPRc에 의해 각 서빙셀에서의 최대송신전력 P_{cmax ,c}가 변경된다. 각 서빙셀에서의 최대송신전력 P_{cmax ,c}가 변경되면, 결과적으로 잉여전력도 변경된다.

일 예로서, 서빙셀의 PMPR을 결정하는 식은 다음 수학식과 같다.

여기서, PMPRc은 서빙셀 c의 PMPR이고, ΣP_{cmax _ etc}는 LTE 이외의 무선 통신 시스템의 현재 송신전력의 총합이고, P_PRACH는 랜덤 액세스 절차에서 전송될 수 있는 PRACH에 할당할 송신전력 값이고, EMPRc은 해당 서빙셀 c의 LTE 주파수 대역에 의한 고유의 방출 효과를 줄이기 위한 추가적인 최대송신전력 감소값(E-MPR)이다. N은 임의의 활성화된 서빙셀에서 랜덤 액세스 개시 정보를 수신한 단말에게 구성된 UL CC를 포함한 서빙셀들의 개수이고, M은 유효한 시간정렬(timing alignment: TA)값을 확보하지 못하였거나 유효성이 만료된 시간정렬값을 확보한 시간정렬그룹(TAG)내의 서빙셀들의 개수이다. 즉, "N-M"은 임의의 활성화된 서빙셀에서 PDCCH 명령을 수신한 단말에게 구성된 UL CC를 포함한 서빙셀들 중에서 유효한 TA 값을 확보한 TAG들에 포함된 서빙셀들의 개수이다.

다른 예로서, 랜덤 액세스 절차에서 전송될 수 있는 PRACH에 할당할 송신전력 값(P_PRACH)은 프리앰블 수신 목표 전력값(preamble received target power)을 기초로 결정될 수 있다. 단, 단말의 하향링크 경로손실 추정값을 고려하며, P_{cmax ,c} 값보다는 크지 않도록 다음 수학식과 같이 결정될 수 있다.

여기서 P_{cmax ,c}(i)는 서빙셀의 서브프레임 i에 대해 설정된 단말의 송신전력이고, PLc은 단말의 서빙셀에 대한 하향링크 경로손실 추정값이다. PRTP는 프리앰블 수신 목표 전력값(preamble received target power)이다.

단말은 전력할당 우선순위에 기반하여 우선순위가 낮은 PRACH의 전송전력인 P_PRACH를 감소시킬 수 있고, 그에 따라 PMPR이 감소되어 결과적으로 P_{cmax ,c}를 감소시킬 수 있다.

또는, 상기 P_PRACH값이 PMPR에 값에 반영되지 않고 바로 P_{cmax ,c}값에 영향을 주는 값으로 정의될 수 있다. 즉 활성화되어 있으며 상향링크 시간정렬값을 확보한 서빙셀들에 대하여 P_{cmax ,c}에서 직접적으로 P_PRACH/(N-M) 만큼 낮추는 방식으로 정의될 수 있다. 단말은 조정된 전송전력에 기반하여 제1 서브프레임의 제1 서빙셀상에서 상기 상향링크 신호를 기지국으로 전송하고, 제1 서브프레임의 제2 서빙셀상에서 PRACH를 전송한다(S830). 비록 전력할당 우선순위가 낮더라도, 감소된 전송전력으로 상향링크 신호 또는 PRACH가 전송될 수 있다.

다시 단계 S815에서, 만약 추정 잉여전력이 임계전력보다 크거나 같으면, 단말은 전송전력의 조정없이 제1 서브프레임의 제1 서빙셀상에서 상기 상향링크 신호를 전송하고, 제1 서브프레임의 제2 서빙셀상에서 PRACH를 기지국으로 전송한다(S830).

이와 같이 다중 요소 반송파 시스템에서 상향링크 신호를 전송할 때, 전력할당 우선순위에 따라 각 물리 상향링크 채널 또는 신호의 전송전력을 조정하면, 특정 신호의 전송이 포기(drop)됨이 없이 모두 전송될 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 예에 따른 상향링크 전송전력의 제어방법을 설명하는 흐름도이다.

도 9를 참조하면, 기지국은 제1 서브프레임의 제2 서빙셀상에서 랜덤 액세스 절차의 개시를 명령하는 랜덤 액세스 개시 정보를 단말로 전송한다(S900). 단말에는 제1 서빙셀(SCell 1)과 제2 서빙셀(SCell 2)가 구성된 상태이며, 랜덤 액세스 개시 정보는 예시적으로 제1 서빙셀상으로 전송된다. 랜덤 액세스 개시 정보는 표 1과 같은 DCI 포맷 1A를 포함하고, 셀 인덱스 필드는 제2 서빙셀을 지시한다. 여기서, 제1 서빙셀은 주서빙셀이고, 제2 서빙셀은 부서빙셀일 수 있다.

단말은 추정 잉여전력(E-PH)를 계산한다(S905). 추정 잉여전력은 타입 1 잉여전력과 타입 2 잉여전력을 포함한다. 타입 1 잉여전력은 상기 수학식 1에 의해, 타입 2 잉여전력은 상기 수학식 2에 의해 계산된다. 여기서, 추정 잉여전력은 특정한 값(예를 들어 0dB)보다 작은 것으로 의제한다.

추정 잉여전력이 특정한 값보다 작으므로, 단말은 잉여전력보고(PHR)를 트리거링한다(S910).

단말은 제1 서브프레임의 제1 서빙셀상으로 전송될 PUSCH가 존재하면, 상기 PUSCH와 제2 서빙셀상으로 전송될 PRACH간에 전력할당 우선순위를 판단한다. 예를 들어, 상기 PUSCH가 ACK/NACK 신호, CQI, RI 중 어느 하나도 포함하지 않은 경우, 단말은 상기 PUSCH가 상기 PRACH보다 우선순위가 낮은 것으로 판단하고, 상기 PUSCH의 전송전력을 수학식 4와 같이 감소시키되, 상기 추정 잉여전력이 0dB가 되도록 감소시킨다. 그리고, 단말은 감소된 전송전력으로 상기 PUSCH를 제1 서브프레임의 제1 서빙셀을 통해 기지국으로 전송하고, 원래 스케줄된 전송전력으로 상기 PRACH를 제1 서브프레임의 제2 서빙셀을 통해 기지국으로 전송한다(S915).

이후, 단말은 잉여전력보고를 기지국으로 전송한다(S920). 이는 잉여전력이 0dB보다 작음을 기지국에 알려주고, 기지국이 랜덤 액세스 개시나 상향링크 스케줄링을 재수행하도록 하기 위함이다.

도 10은 본 발명의 일 예에 따른 상향링크 전송전력을 제어하는 단말과 기지국을 도시한 블록도이다.

도 10을 참조하면, 단말(1000)은 수신부(1005), 단말 프로세서(1010) 및 전송부(1020)를 포함한다. 단말 프로세서(1010)는 다시 전력조정부(1011) 및 신호 생성부(1012)를 포함한다.

수신부(1005)는 랜덤 액세스 개시 정보를 기지국(1050)으로부터 수신한다. 랜덤 액세스 개시 정보는 단말(1000)에 구성된 제2 서빙셀에 대한 것이다. 랜덤 액세스 개시 정보는 하향링크 제어정보(downlink control information: DCI)를 포함한다. 상기 DCI는 PDCCH에 맵핑되어 기지국으로부터 단말로 전송된다. 이는 PDCCH 명령이라 불릴 수 있다. 상기 DCI는 DCI 포맷 1A 일 수 있으며, 상기 표 1과 같이 정의될 수 있다.

전력조정부(1011)는 제1 서브프레임에서 추정되는 추정 잉여전력(estimated-PH: E-PH)을 계산한다. 여기서, 제1 서브프레임은 단말(1000)에 구성된 제1 서빙셀과 제2 서빙셀상으로 물리 상향링크 채널 또는 신호가 전송되는 시간구간을 의미한다. 추정 잉여전력은 타입 1 잉여전력과 타입 2 잉여전력을 포함한다. 타입 1 잉여전력은 상기 수학식 1에 의해, 타입 2 잉여전력은 상기 수학식 2에 의해 계산된다.

전력조정부(1011)는 상기 추정 잉여전력이 임계전력(P_th)보다 작은지 판단한다. 임계전력은 0dB일 수 있다. 예를 들어 단말(1000)이 PUSCH만을 전송할 예정이면 전력조정부(1011)는 타입 1 잉여전력이 0dB보다 작은지 판단하고, 단말(1000)이 PUSCH와 PUCCH를 함께 전송할 예정이면, 단말은 타입 0 잉여전력이 0dB보다 작은지 판단한다. 전력조정부(1011)가 추정 잉여전력이 0dB보다 작은지를 판단하는 것은, PRACH를 전송하는 제1 서브프레임에서의 추정 잉여전력이 0dB보다 작게 설정되는 서빙셀이 존재하는지를 판단하는 것과 대응한 개념이다.

만약 추정 잉여전력이 임계전력보다 작으면, 신호 생성부(1012)는 잉여전력보고를 트리거링한다. 즉, 추정 잉여전력이 임계전력보다 작은 경우는 잉여전력보고의 트리거링 요건에 포함된다.

신호 생성부(1012)는 상향링크 신호와 PRACH를 생성한다. 상향링크 신호는 PUSCH, PUCCH 및 SRS 중 적어도 하나를 포함한다. 상향링크 신호는 제1 서빙셀상으로, PRACH는 제2 서빙셀상으로 전송되도록 스케줄링된 상태이다.

전력조정부(1011)는 전력할당 우선순위에 따라 상기 상향링크 신호와 PRACH에 각각 할당될 전송전력을 조정한다. 예를 들어 상기 상향링크 신호가 PRACH 보다 전력할당 우선순위가 낮으면, 전력조정부(1011)는 상기 상향링크 신호의 전송전력을 조정한다. 보다 구체적으로는, 전력조정부(1011)는 상기 표 2에 기반하여 전력할당 우선순위가 낮은 것의 전송전력을 조정한다. 그리고, 전력조정부(1011)는 상기 상향링크 신호가 상기 조정된 전송전력으로 전송되도록 전송부(1020)를 제어한다.

또는, 전력조정부(1011)는 전력할당 우선순위에 따라 상기 상향링크 신호와 상기 PRACH 중 어느 하나의 전송전력만을 선택하여 원래 스케줄링대로 할당하고, 다른 하나에는 전송전력을 할당하지 않는다. 즉, 전력조정부(1011)는 상기 다른 하나의 전송을 드롭(drop)한다. 이를 위해 전력조정부(1011)는 선택된 하나의 신호만이 전송되도록 전송부(1020)를 제어한다.

전송부(1020)는 전력조정부(1011)의 제어에 따라 상기 상향링크 신호와 상기 PRACH를 각각 조정된 전송전력으로 전송하되, 상기 상향링크 신호를 제1 서브프레임의 제1 서빙셀상으로 전송하고, 상기 PRACH를 제1 서브프레임의 제2 서빙셀상으로 전송한다. 또는, 전송부(1020)는 전력조정부(1011)의 제어에 따라 상기 상향링크 신호와 상기 PRACH 중 선택된 어느 하나만을 전송한다. 예를 들어, 상기 상향링크 신호가 선택된 경우, 전송부(1020)는 제1 서브프레임의 제1 서빙셀상으로 상기 상향링크 신호를 전송한다. 반면, 상기 PRACH가 선택된 경우, 전송부(1020)는 제1 서브프레임의 제2 서빙셀상으로 상기 PRACH를 전송한다.

만약 추정 잉여전력이 임계전력보다 크거나 같으면, 전력 조정부(1011)는 제1 서브프레임에서 원래 스케줄된 전송전력을 상향링크 신호와 PRACH의 전송을 위해 할당 및 분배하고, 전송부(1020)는 신호 생성부(1012)에 의해 생성된 상향링크 신호와 PRACH를 기지국(1050)으로 전송한다.

기지국(1050)은 전송부(1055), 수신부(1060) 및 기지국 프로세서(1070)를 포함한다. 기지국 프로세서(1070)는 다시 DCI 생성부(1071) 및 스케줄링부(1072)를 포함한다.

전송부(1055)는 랜덤 액세스 개시 정보를 단말(1000)로 전송한다.

수신부(1060)는 상향링크 신호와 PRACH 중 적어도 하나를 단말(1000)로부터 수신한다. 이때, 수신부(1060)는 상기 상향링크 신호를 제1 서빙셀상에서 수신하고, 상기 PRACH를 제2 서빙셀상에서 수신한다. 또는, 수신부(1060)는 때에 따라 단말(1000)의 신호가 불연속적인지를 판단하기 위한 불연속수신(discontinuous RX: DRX)모드로 동작할 수 있다.

DCI 생성부(1071)는 랜덤 액세스 개시 정보를 생성하여 전송부(1055)로 보낸다.

스케줄링부(1072)는 단말(1000)의 상향링크 신호의 전송을 스케줄링한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (9)

1. 다중 요소 반송파 시스템에서 단말에 의한 상향링크 전송전력의 제어방법에 있어서,
   제1 서빙셀(serving cell)상에서 전송될 상향링크 신호를 생성하는 단계;
   제2 서빙셀에 대한 랜덤 액세스 절차의 개시를 명령하는 랜덤 액세스 개시 정보를 기지국으로부터 수신하는 단계;
   상기 상향링크 신호의 전송을 위해 스케줄링된 제1 전송전력과, 랜덤 액세스 프리앰블이 맵핑되는 물리 랜덤 액세스 채널(physical random access channel: PRACH)의 전송을 위해 스케줄링된 제2 전송전력으로부터 추정 잉여전력(estimated power headroom)을 계산하는 단계; 및
   상기 추정 잉여전력이 임계전력보다 작은 경우, 전력할당 우선순위에 기반하여 상기 제1 전송전력 또는 상기 제2 전송전력을 조정하여 상기 상향링크 신호 및 상기 물리 랜덤 액세스 채널을 동시에 전송하거나, 상기 상향링크 신호 또는 상기 물리 랜덤 액세스 채널 중 어느 하나만을 선택적으로 전송하는 단계를 포함함을 특징으로 하는, 상향링크 전송전력의 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 전송전력 또는 상기 제2 전송전력을 조정하는 단계는,
   상기 PRACH가 상기 상향링크 신호보다 우선순위가 높은 경우, 상기 제1 전송전력을 감소시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는, 상향링크 전송전력의 제어방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 상향링크 신호는 사운딩 기준신호(sounding reference signal: SRS)인 것을 특징으로 하는, 상향링크 전송전력의 제어방법.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 상향링크 신호는 물리 상향링크 공용채널(physical uplink shared channel: PUSCH)인 것을 특징으로 하는, 상향링크 전송전력의 제어방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 전송전력 또는 상기 제2 전송전력을 조정하는 단계는,
   상기 상향링크 신호가 상기 PRACH 보다 우선순위가 높은 경우, 상기 제2 전송전력을 감소시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는, 상향링크 전송전력의 제어방법.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 상향링크 신호는 물리 상향링크 제어채널(physical uplink control channel: PUCCH)인 것을 특징으로 하는, 상향링크 전송전력의 제어방법.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 상향링크 신호는 ACK/NACK 신호, 채널품질정보(channel quality information: CQI) 및 랭크 지시자(rank indicator) 중 적어도 하나를 포함하는 PUSCH인 것을 특징으로 하는, 상향링크 전송전력의 제어방법.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 임계전력은 0dB인 것을 특징으로 하는, 상향링크 전송전력의 제어방법.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 추정 잉여전력이 상기 임계전력보다 작은 경우, 상기 추정 잉여전력의 보고를 트리거링(triggering)하는 단계를 포함함을 특징으로 하는, 상향링크 전송전력의 제어방법.
   
   
   

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