KR101899034B1 - 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터의 전송 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents
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Abstract
본 명세서는 무선 통신 시스템에서 낮은 지연(low latency)을 요구하는 상향링크 데이터(UL data)의 전송 방법에 있어서, 단말에 의해 수행되는 상기 방법은 특정 단말 및/또는 데이터를 구별하기 위해 사용되는 CPRB(Contention PUSCH Resource Block) 지시 정보를 기지국으로 전송하는 단계; CP 존(Contention based PUSCH Zone)의 CPRB 자원을 통해 UL(Uplink) 데이터를 상기 기지국으로 전송하는 단계; 및 상기 기지국으로부터 상기 UL 데이터에 대한 HARQ(Hybrid Automatic Retransmit reQuest) 응답을 PHICH(Physical Hybrid AKQ Indicator Channel)를 통해 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 명세서는 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게 단말이 상향링크 데이터를 기지국에 전송하기 위한 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.
이동 통신 시스템은 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스를 제공하기 위해 개발되었다. 그러나 이동통신 시스템은 음성뿐 아니라 데이터 서비스까지 영역을 확장하였으며, 현재에는 폭발적인 트래픽의 증가로 인하여 자원의 부족 현상이 야기되고 사용자들이 보다 고속의 서비스에 대한 요구하므로, 보다 발전된 이동 통신 시스템이 요구되고 있다.
차세대 이동 통신 시스템의 요구 조건은 크게 폭발적인 데이터 트래픽의 수용, 사용자 당 전송률의 획기적인 증가, 대폭 증가된 연결 디바이스 개수의 수용, 매우 낮은 단대단 지연(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 CPRB에 대한 순환 시프트(Cyclic Shift) 값을 CPRB 지시 정보를 기반으로 할당함으로써, 단말들의 동일 CPRB 선택으로 인해 발생할 수 있는 UL 데이터 채널 추정 불가 및 이에 매핑되는 오류 정정 응답(HARQ ACK/NACK) 송수신의 충돌을 방지하기 위한 방법을 제공함에 목적이 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서는 무선 통신 시스템에서 낮은 지연(low latency)을 요구하는 상향링크 데이터(UL data)의 전송 방법에 있어서, 단말에 의해 수행되는 상기 방법은 특정 단말 및/또는 데이터를 구별하기 위해 사용되는 CPRB(Contention PUSCH Resource Block) 지시 정보를 기지국으로 전송하는 단계; CP존(Contention based PUSCH Zone)의 CPRB 자원을 통해 UL(Uplink) 데이터를 상기 기지국으로 전송하는 단계; 및 상기 기지국으로부터 상기 UL 데이터에 대한 HARQ(Hybrid Automatic Retransmit reQuest) 응답을 PHICH(Physical Hybrid ARQ Indicator Channel)를 통해 수신하는 단계를 포함하되, 상기 CP 존은 상향링크 그랜트(UL Grant) 할당 없이 UL 데이터를 전송할 수 있는 자원 영역이며, 상기 CPRB 자원 및 상기 PHICH는 상기 CPRB 지시 정보를 기반으로 설정되는 순환 시프트(Cyclic Shift:CS) 값이 매핑되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 CPRB 지시 정보는 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel) 또는 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)를 통해 전송되는 신호 또는 시퀀스인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 순환 시프트 값은 동일한 CPRB에 대해 0부터 <(CPRB 지시 정보 값의 최대값+1)/N>-1 까지 설정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 PHICH는 상기 순환 시프트 값에 따라 단말 별로 구분되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 CPRB 지시 정보 및 상기 UL 데이터는 동일 서브프레임에서 전송되거나 연속된 서브프레임을 통해 전송되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서는 무선 통신 시스템에서 낮은 지연(low latency)을 요구하는 상향링크 데이터(UL data)의 수신 방법에 있어서, 기지국에 의해 수행되는 상기 방법은 특정 단말 및/또는 데이터를 구별하기 위해 사용되는 CPRB(Contention PUSCH Resource Block) 지시 정보를 적어도 둘 이상의 단말들로부터 수신하는 단계; CP 존(Contention based PUSCH Zone)의 CPRB 자원을 통해 UL(Uplink) 데이터를 상기 적어도 둘 이상의 단말들로부터 수신하는 단계; 및 상기 적어도 둘 이상의 단말들로 상기 UL 데이터에 대한 HARQ(Hybrid Automatic Retransmit reQuest) 응답을 PHICH(Physical Hybrid ARQ Indicator Channel)를 통해 전송하는 단계를 포함하되, 상기 CP 존은 상향링크 그랜트(UL Grant) 할당 없이 UL 데이터를 전송할 수 있는 자원 영역이며, 상기 CPRB 자원 및 상기 PHICH는 상기 CPRB 지시 정보를 기반으로 설정되는 순환 시프트(Cyclic Shift:CS) 값이 매핑되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서는 무선 통신 시스템에서 UL(Uplink) 데이터를 전송하기 위한 단말에 있어서, 무선 신호를 송수신하기 위한 RF(Radio Frequency) 유닛; 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 특정 단말 및/또는 데이터를 구별하기 위해 사용되는 CPRB(Contention PUSCH Resource Block) 지시 정보를 기지국으로 전송하고; CP 존(Contention based PUSCH Zone)의 CPRB 자원을 통해 UL(Uplink) 데이터를 상기 기지국으로 전송하고; 및 상기 기지국으로부터 상기 UL 데이터에 대한 HARQ(Hybrid Automatic Retransmit reQuest) 응답을 PHICH(Physical Hybrid ARQ Indicator Channel)를 통해 수신하도록 제어하되, 상기 CP 존은 상향링크 그랜트(UL Grant) 할당 없이 UL 데이터를 전송할 수 있는 자원 영역이며, 상기 CPRB 자원 및 상기 PHICH는 상기 CPRB 지시 정보를 기반으로 설정되는 순환 시프트(Cyclic Shift:CS) 값이 매핑되는 것을 특징으로 한다.
본 명세서는 CPRB에 대한 순환 시프트(Cyclic Shift) 값을 CPRB 지시 정보를 기반으로 할당함으로써, 단말들의 동일 CPRB 선택으로 인해 발생할 수 있는 UL 데이터 자원(e.g., DMRS: Demodulation-Reference Signal)의 충돌 문제를 해결함으로써 성공적인 UL 데이터 송수신 확률을 높여줄 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 명세서는 CPRB 지시 정보를 기반으로 순환 시프트(Cyclic Shift) 값을 할당함으로써, 동일 CPRB를 통해 전송되는 UL 데이터에 대한 오류 정정 응답(HAQR ACK/NACK) 송수신의 충돌 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 E-UTRAN(evolved universal terrestrial radio access network)의 네트워크 구조의 일 예를 나타낸다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol) 구조를 나타낸다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE/LTE-A에서 무선 프레임의 구조를 나타낸다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 상향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.
도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 DCI 포맷 0의 구조를 예시하는 도면이다.
도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 PUCCH 포맷들이 상향링크 물리자원블록의 PUCCH 영역에 매핑되는 형태의 일례를 나타낸다.
도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 일반 CP의 경우의 CQI 채널의 구조를 나타낸다.
도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 일반 CP의 경우에 ACK/NACK 채널의 구조를 나타낸다.
도 12는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 ACK/NACK과 SR을 다중화하는 방법을 예시한다.
도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 MAC 엔티티(entity)에서 사용하는 MAC PDU를 예시하는 도면이다.
도 14 및 도 15는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 MAC PDU의 서브 헤더를 예시한다.
도 16은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 버퍼 상태 보고를 위한 MAC 제어 요소의 포맷을 예시하는 도면이다.
도 17은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 컴포넌트 캐리어 및 캐리어 병합의 일례를 나타낸다.
도 18은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말의 상향링크 자원 할당 과정을 예시하는 도면이다.
도 19는 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE-A에서 요구하는 제어 평면(C-Plane)에서의 지연 시간(latency)을 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE-A에서 요구하는 동기화된 단말의 도먼트 상태(dormant state)에서 액티브 상태(active state)로의 천이 시간을 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 랜덤 접속 과정(Random Access Procedure)의 일 예를 나타낸 도이다.
도 22는 상향 링크 서브프레임의 구조를 도시하는 다른 도면이다.
도 23은 상향링크로 참조신호를 전송하기 위한 신호 처리 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 24는 복조용 참조 신호를 전송하기 위한 서브프레임의 구조를 도시한 도면이다.
도 25는 CP 존 설정 및 경쟁 PUSCH 자원 블록의 일 예를 나타낸 도이다.
도 26은 경쟁 PUSCH 자원 블록의 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.
도 27은 CP 존과 관련된 정보 전송 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 28은 버퍼 상태 보고(BSR)에서 CP 존을 사용하는 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 29는 버퍼 상태 보고(BSR)에서 CP 존을 이용하는 경우 다양한 방식의 CP 존 설정의 일 예를 나타낸 도이다.
도 30은 버퍼 상태 보고(BSR)에서 CPRB 매핑 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 31은 동일한 CPRB 점유로 인해 BSR 전송 시 발생하는 충돌 현상의 일 예를 나타낸 도이다.
도 32는 본 명세서에 제안하는 CPRB의 DMRS 순환 시프트를 설정하기 위한 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 33은 본 명세서에서 제안하는 DMRS 순환 시프트 값을 설정하는 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 34는 본 명세서에서 제안하는 DMRS 순환 시프트 값을 설정하는 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.
도 35는 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 E-UTRAN(evolved universal terrestrial radio access network)의 네트워크 구조의 일 예를 나타낸다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol) 구조를 나타낸다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE/LTE-A에서 무선 프레임의 구조를 나타낸다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 상향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.
도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 DCI 포맷 0의 구조를 예시하는 도면이다.
도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 PUCCH 포맷들이 상향링크 물리자원블록의 PUCCH 영역에 매핑되는 형태의 일례를 나타낸다.
도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 일반 CP의 경우의 CQI 채널의 구조를 나타낸다.
도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 일반 CP의 경우에 ACK/NACK 채널의 구조를 나타낸다.
도 12는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 ACK/NACK과 SR을 다중화하는 방법을 예시한다.
도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 MAC 엔티티(entity)에서 사용하는 MAC PDU를 예시하는 도면이다.
도 14 및 도 15는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 MAC PDU의 서브 헤더를 예시한다.
도 16은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 버퍼 상태 보고를 위한 MAC 제어 요소의 포맷을 예시하는 도면이다.
도 17은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 컴포넌트 캐리어 및 캐리어 병합의 일례를 나타낸다.
도 18은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말의 상향링크 자원 할당 과정을 예시하는 도면이다.
도 19는 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE-A에서 요구하는 제어 평면(C-Plane)에서의 지연 시간(latency)을 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE-A에서 요구하는 동기화된 단말의 도먼트 상태(dormant state)에서 액티브 상태(active state)로의 천이 시간을 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 랜덤 접속 과정(Random Access Procedure)의 일 예를 나타낸 도이다.
도 22는 상향 링크 서브프레임의 구조를 도시하는 다른 도면이다.
도 23은 상향링크로 참조신호를 전송하기 위한 신호 처리 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 24는 복조용 참조 신호를 전송하기 위한 서브프레임의 구조를 도시한 도면이다.
도 25는 CP 존 설정 및 경쟁 PUSCH 자원 블록의 일 예를 나타낸 도이다.
도 26은 경쟁 PUSCH 자원 블록의 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.
도 27은 CP 존과 관련된 정보 전송 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 28은 버퍼 상태 보고(BSR)에서 CP 존을 사용하는 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 29는 버퍼 상태 보고(BSR)에서 CP 존을 이용하는 경우 다양한 방식의 CP 존 설정의 일 예를 나타낸 도이다.
도 30은 버퍼 상태 보고(BSR)에서 CPRB 매핑 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 31은 동일한 CPRB 점유로 인해 BSR 전송 시 발생하는 충돌 현상의 일 예를 나타낸 도이다.
도 32는 본 명세서에 제안하는 CPRB의 DMRS 순환 시프트를 설정하기 위한 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 33은 본 명세서에서 제안하는 DMRS 순환 시프트 값을 설정하는 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 34는 본 명세서에서 제안하는 DMRS 순환 시프트 값을 설정하는 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.
도 35는 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
본 명세서에서 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다. 즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국(BS: Base Station)'은 고정국(fixed station), Node B, eNB(evolved-NodeB), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(AP: Access Point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말(Terminal)'은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), MS(Mobile Station), UT(user terminal), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station), AMS(Advanced Mobile Station), WT(Wireless terminal), MTC(Machine-Type Communication) 장치, M2M(Machine-to-Machine) 장치, D2D(Device-to-Device) 장치 등의 용어로 대체될 수 있다.
이하에서, 하향링크(DL: downlink)는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크(UL: uplink)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국의 일부이고, 수신기는 단말의 일부일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부이고, 수신기는 기지국의 일부일 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
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), NOMA(non-orthogonal multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 이용될 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)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.
본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802, 3GPP 및 3GPP2 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.
설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE/LTE-A를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니다.
시스템 일반
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 E-UTRAN(evolved universal terrestrial radio access network)의 네트워크 구조의 일 예를 나타낸다.
E-UTRAN 시스템은 기존 UTRAN 시스템에서 진화한 시스템으로, 예를 들어, 3GPP LTE/LTE-A 시스템일 수 있다. E-UTRAN은 단말에게 제어 평면(control plane)과 사용자 평면(user plane) 프로토콜을 제공하는 기지국(eNB)들로 구성되고, 기지국들은 X2 인터페이스를 통해 연결된다. X2 사용자 평면 인터페이스(X2-U)는 기지국들 사이에 정의된다. X2-U 인터페이스는 사용자 평면 PDU(packet data unit)의 보장되지 않은 전달(non guaranteed delivery)을 제공한다. X2 제어 평면 인터페이스(X2-CP)는 두 개의 이웃 기지국 사이에 정의된다. X2-CP는 기지국 간의 컨텍스트(context) 전달, 소스 기지국과 타겟 기지국 사이의 사용자 평면 터널의 제어, 핸드오버 관련 메시지의 전달, 상향링크 부하 관리 등의 기능을 수행한다. 기지국은 무선인터페이스를 통해 단말과 연결되고 S1 인터페이스를 통해 EPC(evolved packet core)에 연결된다. S1 사용자 평면 인터페이스(S1-U)는 기지국과 서빙 게이트웨이(S-GW: serving gateway) 사이에 정의된다. S1 제어 평면 인터페이스(S1-MME)는 기지국과 이동성 관리 개체(MME: mobility management entity) 사이에 정의된다. S1 인터페이스는 EPS(evolved packet system) 베어러 서비스 관리 기능, NAS(non-access stratum) 시그널링 트랜스포트 기능, 네트워크 쉐어링, MME 부하 밸런싱 기능 등을 수행한다. S1 인터페이스는 기지국과 MME/S-GW 간에 다수-대-다수 관계(many-to-many-relation)를 지원한다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol) 구조를 나타낸다. 도 2의 (a)는 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타내고, 도 2의 (b)는 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 통신 시스템의 기술분야에 공지된 널리 알려진 개방형 시스템 간 상호접속(OSI: open system interconnection) 표준 모델의 하위 3 계층에 기초하여 제1 계층(L1), 제2 계층 (L2) 및 제3 계층 (L3)으로 분할될 수 있다. 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜은 수평적으로 물리계층(physical layer), 데이터링크 계층(data link layer) 및 네트워크 계층(network layer)으로 이루어지며, 수직적으로는 데이터 정보 전송을 위한 프로토콜 스택(protocol stack) 사용자 평면(user plane)과 제어신호(signaling) 전달을 위한 프로토콜 스택인 제어 평면(control plane)으로 구분된다.
제어평면은 단말과 네트워크가 호를 관리하기 위해서 이용하는 제어 메시지들이 전송되는 통로를 의미한다. 사용자 평면은 애플리케이션 계층에서 생성된 데이터, 예를 들어, 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미한다. 이하, 무선 프로토콜의 제어평면과 사용자평면의 각 계층을 설명한다.
제1 계층(L1)인 물리 계층(PHY: physical layer)은 물리 채널(physical channel)을 사용함으로써 상위 계층으로의 정보 송신 서비스(information transfer service)를 제공한다. 물리 계층은 상위 레벨에 위치한 매체 접속 제어(MAC: medium access control) 계층으로 전송 채널(transport channel)을 통하여 연결되고, 전송 채널을 통하여 MAC 계층과 물리 계층 사이에서 데이터가 전송된다. 전송 채널은 무선 인터페이스를 통해 데이터가 어떻게 어떤 특징으로 전송되는가에 따라 분류된다. 그리고, 서로 다른 물리 계층 사이, 송신단의 물리 계층과 수신단의 물리 계층 간에는 물리 채널(physical channel)을 통해 데이터가 전송된다. 물리 계층은 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식으로 변조되며, 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다.
물리 계층에서 사용되는 몇몇 물리 제어 채널들이 있다. 물리 하향링크 제어 채널(PDCCH: physical downlink control channel)는 단말에게 페이징 채널(PCH: paging channel)와 하향링크 공유 채널(DL-SCH: downlink shared channel)의 자원 할당 및 상향링크 공유 채널(UL-SCH: uplink shared channel)과 관련된 HARQ(hybrid automatic repeat request) 정보를 알려준다. 또한, PDCCH는 단말에게 상향링크 전송의 자원 할당을 알려주는 상향링크 승인(UL grant)를 나를 수 있다. 물리 제어 포맷 지시자 채널(PDFICH: physical control format indicator channel)는 단말에게 PDCCH들에 사용되는 OFDM 심볼의 수를 알려주고, 매 서브프레임마다 전송된다. 물리 HARQ 지시자 채널(PHICH: physical HARQ indicator channel)는 상향링크 전송의 응답으로 HARQ ACK(acknowledge)/NACK(non-acknowledge) 신호를 나른다. 물리 상향링크 제어 채널(PUCCH: physical uplink control channel)은 하향링크 전송에 대한 HARQ ACK/NACK, 스케줄링 요청 및 채널 품질 지시자(CQI: channel quality indicator) 등과 같은 상향링크 제어 정보를 나른다. 물리 상향링크 공유 채널(PUSCH: physical uplink shared channel)은 UL-SCH을 나른다.
제2 계층(L2)의 MAC 계층은 논리 채널(logical channel)을 통하여 상위 계층인 무선 링크 제어(RLC: radio link control) 계층에게 서비스를 제공한다. 또한, MAC 계층은 논리 채널과 전송 채널 간의 맵핑 및 논리 채널에 속하는 MAC 서비스 데이터 유닛(SDU: service data unit)의 전송 채널 상에 물리 채널로 제공되는 전송 블록(transport block)으로의 다중화/역다중화 기능을 포함한다.
제2 계층(L2)의 RLC 계층은 신뢰성 있는 데이터 전송을 지원한다. RLC 계층의 기능은 RLC SDU의 연결(concatenation), 분할(segmentation) 및 재결합(reassembly)을 포함한다. 무선 베어러(RB: radio bearer)가 요구하는 다양한 QoS(quality of service) 를 보장하기 위해, RLC 계층은 투명 모드(TM: transparent mode), 비확인 모드(UM: unacknowledged mode) 및 확인 모드(AM: acknowledge mode)의 세 가지의 동작 모드를 제공한다. AM RLC는 ARQ(automatic repeat request)를 통해 오류 정정을 제공한다. 한편, MAC 계층이 RLC 기능을 수행하는 경우에 RLC 계층은 MAC 계층의 기능 블록으로 포함될 수 있다.
제2 계층(L2)의 패킷 데이터 컨버전스 프로토콜(PDCP: packet data convergence protocol) 계층은 사용자 평면에서 사용자 데이터의 전달, 헤더 압축(header compression) 및 암호화(ciphering) 기능을 수행한다. 헤더 압축 기능은 작은 대역폭을 가지는 무선 인터페이스를 통하여 IPv4(internet protocol version 4) 또는 IPv6(internet protocol version 6)와 같은 인터넷 프로토콜(IP: internet protocol) 패킷을 효율적으로 전송되게 하기 위하여 상대적으로 크기가 크고 불필요한 제어 정보를 담고 있는 IP 패킷 헤더 사이즈를 줄이는 기능을 의미한다. 제어 평면에서의 PDCP 계층의 기능은 제어 평면 데이터의 전달 및 암호화/무결정 보호(integrity protection)을 포함한다.
제3 계층(L3)의 최하위 부분에 위치한 무선 자원 제어(RRC: radio resource control) 계층은 제어 평면에만 정의된다. RRC 계층은 단말과 네트워크 간의 무선 자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 단말과 네트워크는 RRC 계층을 통해 RRC 메시지를 서로 교환한다. RRC 계층은 무선 베어러들의 설정(configuration), 재설정(re-configuration) 및 해제(release)와 관련하여 논리 채널, 전송 채널 및 물리 채널을 제어한다.
무선 베어러는 단말과 네트워크 사이의 데이터 전송을 위하여 제2 계층(L2)에 의하여 제공되는 논리적인 경로를 의미한다. 무선 베어러가 설정된다는 것은 특정 서비스를 제공하기 위해 무선 프로토콜 계층 및 채널의 특성을 규정하고, 각각의 구체적인 파라미터 및 동작 방법을 설정하는 것을 의미한다. 무선 베어러는 다시 시그널링 무선 베어러(SRB: signaling RB)와 데이터 무선 베어러(DRB: data RB) 두 가지로 나눠 질 수 있다. SRB는 제어 평면에서 RRC 메시지를 전송하는 통로로 사용되며, DRB는 사용자 평면에서 사용자 데이터를 전송하는 통로로 사용된다.
RRC 계층 상위에 위치하는 NAS(non-access stratum) 계층은 세션 관리(session management)와 이동성 관리(mobility management) 등의 기능을 수행한다.
기지국을 구성하는 하나의 셀은 1.25, 2.5, 5, 10, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정되어 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다.
네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향 전송채널(downlink transport channel)은 시스템 정보를 전송하는 방송 채널(BCH: broadcast channel), 페이징 메시지를 전송하는 PCH, 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 DL-SCH 등이 있다. 하향 멀티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어메시지의 경우 DL-SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향 멀티캐스트 채널(MCH: multicast channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향 전송채널(uplink transport channel)로는 초기 제어메시지를 전송하는 랜덤 액세스 채널(RACH: random access channel), 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 UL-SCH(uplink shared channel)가 있다.
논리 채널(logical channel)은 전송 채널의 상위에 있으며, 전송 채널에 맵핑된다. 논리 채널은 제어 영역 정보의 전달을 위한 제어 채널과 사용자 영역 정보의 전달을 위한 트래픽 채널로 구분될 수 있다. 논리채널로는 방송 제어 채널(BCCH: broadcast control channel), 페이징 제어 채널(PCCH: paging control channel), 공통 제어 채널(CCCH: common control channel), 전용 제어 채널(DCCH: dedicated control channel), 멀티캐스트 제어 채널(MCCH: multicast control channel), 전용 트래픽 채널(DTCH: dedicated traffic channel), 멀티캐스트 트래픽 채널(MTCH: multicast traffic channel) 등이 있다.
단말과 MME의 제어 평면에 위치한 NAS 계층에서 단말의 이동성을 관리하기 위하여 EMM(EPS mobility management) 등록 상태(EMM-REGISTERED) 및 EMM 등록 해제 상태(EMM-DEREGISTERED)가 정의될 수 있다. EMM 등록 상태 및 EMM 등록 해제 상태는 단말과 MME에게 적용될 수 있다. 단말의 전원을 최초로 켠 경우와 같이 초기 단말은 EMM 등록 해제 상태에 있으며, 이 단말이 네트워크에 접속하기 위해서 초기 접속(initial attach) 절차를 통해 해당 네트워크에 등록하는 과정을 수행한다. 접속 절차가 성공적으로 수행되면 단말 및 MME는 EMM 등록 상태로 천이(transition)된다.
또한, 단말과 네트워크 간 시그널링 연결(signaling connection)을 관리하기 위하여 ECM(EPS connection management) 연결 상태(ECM-CONNECTED) 및 ECM 아이들 상태(ECM-IDLE)가 정의될 수 있다. ECM 연결 상태 및 ECM 아이들 상태 또한 단말과 MME에게 적용될 수 있다. ECM 연결은 단말과 기지국 간에 설정되는 RRC 연결과 기지국과 MME 간에 설정되는 S1 시그널링 연결로 구성된다. RRC 상태는 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층이 논리적으로 연결(connection)되어 있는지 여부를 나타낸다. 즉, 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층이 연결되어 있는 경우, 단말은 RRC 연결 상태(RRC_CONNECTED)에 있게 된다. 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층이 연결되어 있지 않은 경우, 단말은 RRC 아이들 상태(RRC_IDLE)에 있게 된다.
네트워크는 ECM 연결 상태에 있는 단말의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있고, 단말을 효과적으로 제어할 수 있다. 반면, 네트워크는 ECM 아이들 상태에 있는 단말의 존재를 파악할 수 없으며, 코어 네트워크(CN: core network)가 셀보다 더 큰 지역 단위인 트래킹 영역(tracking area) 단위로 관리한다. 단말이 ECM 아이들 상태에 있을 때에는 단말은 트래킹 영역에서 유일하게 할당된 ID를 이용하여 NAS에 의해 설정된 불연속 수신(DRX: Discontinuous Reception)을 수행한다. 즉, 단말은 단말-특정 페이징 DRX 사이클 마다 특정 페이징 기회에 페이징 신호를 모니터링함으로써 시스템 정보 및 페이징 정보의 브로드캐스트를 수신할 수 있다. 또한, 단말이 ECM 아이들 상태에 있을 때에는 네트워크는 단말의 컨텍스트(context) 정보를 가지고 있지 않다. 따라서 ECM 아이들 상태의 단말은 네트워크의 명령을 받을 필요 없이 셀 선택(cell selection) 또는 셀 재선택(cell reselection) 과 같은 단말 기반의 이동성 관련 절차를 수행할 수 있다. ECM 아이들 상태에서 단말의 위치가 네트워크가 알고 있는 위치와 달라지는 경우, 단말은 트래킹 영역 업데이트(TAU: tracking area update) 절차를 통해 네트워크에 해당 단말의 위치를 알릴 수 있다. 반면, 단말이 ECM 연결 상태에 있을 때에는 단말의 이동성은 네트워크의 명령에 의해서 관리된다. ECM 연결 상태에서 네트워크는 단말이 속한 셀을 안다. 따라서, 네트워크는 단말로 또는 단말로부터 데이터를 전송 및/또는 수신하고, 단말의 핸드오버와 같은 이동성을 제어하고, 주변 셀에 대한 셀 측정을 수행할 수 있다.
위와 같이, 단말이 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 ECM 연결 상태로 천이하여야 한다. 단말의 전원을 최초로 켠 경우와 같이 초기 단말은 EMM 상태와 마찬가지로 ECM 아이들 상태에 있으며, 단말이 초기 접속(initial attach) 절차를 통해 해당 네트워크에 성공적으로 등록하게 되면 단말 및 MME는 ECM 연결 상태로 천이(transition)된다. 또한, 단말이 네트워크에 등록되어 있으나 트래픽이 비활성화되어 무선 자원이 할당되어 있지 않은 경우 단말은 ECM 아이들 상태에 있으며, 해당 단말에 상향링크 혹은 하향링크 새로운 트래픽이 발생되면 서비스 요청(service request) 절차를 통해 단말 및 MME는 ECM 연결 상태로 천이(transition)된다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
전원이 꺼진 상태에서 다시 전원이 켜지거나, 새로이 셀에 진입한 단말은 S301 단계에서 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(initial cell search) 작업을 수행한다. 이를 위해 단말은 기지국으로부터 주 동기 채널(P-SCH: primary synchronization channel) 및 부 동기 채널(S-SCH: secondary synchronization channel)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID(identifier) 등의 정보를 획득한다.
그 후, 단말은 기지국으로부터 물리 방송 채널(PBCH: physical broadcast channel) 신호를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편, 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호(DL RS: downlink reference signal)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다.
초기 셀 탐색을 마친 단말은 S302 단계에서 PDCCH 및 PDCCH 정보에 따른 PDSCH 을 수신하여 조금 더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다.
이후, 단말은 기지국에 접속을 완료하기 위해 이후 단계 S303 내지 단계 S306과 같은 랜덤 액세스 절차(random access procedure)을 수행할 수 있다. 이를 위해 단말은 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH: physical random access channel)을 통해 프리앰블(preamble)을 전송하고(S303), PDCCH 및 이에 대응하는 PDSCH을 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다(S304). 경쟁 기반 랜덤 액세스의 경우, 단말은 추가적인 PRACH 신호의 전송(S305) 및 PDCCH 신호 및 이에 대응하는 PDSCH 신호의 수신(S306)과 같은 충돌 해결 절차(contention resolution procedure)를 수행할 수 있다.
상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상/하향링크 신호 전송 절차로서 PDCCH 신호 및/또는 PDSCH 신호의 수신(S307) 및 물리 상향링크 공유 채널(PUSCH) 신호 및/또는 물리 상향링크 제어 채널(PUCCH) 신호의 전송(S308)을 수행할 수 있다.
단말이 기지국으로 전송하는 제어정보를 통칭하여 상향링크 제어정보(UCI: uplink control information)라고 지칭한다. UCI는 HARQ-ACK/NACK, 스케줄링 요청(SR: scheduling request), 채널 품질 지시자(CQI), 프리코딩 행렬 지시자(PMI: precoding matrix indicator), 랭크 지시자(RI: rank indication) 정보 등을 포함한다.
LTE/LTE-A 시스템에서 UCI는 일반적으로 PUCCH를 통해 주기적으로 전송되지만, 제어정보와 트래픽 데이터가 동시에 전송되어야 할 경우 PUSCH를 통해 전송될 수 있다. 또한, 네트워크의 요청/지시에 의해 PUSCH를 통해 UCI를 비주기적으로 전송할 수 있다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE/LTE-A에서 무선 프레임의 구조를 나타낸다.
셀룰라 OFDM 무선 패킷 통신 시스템에서, 상향링크/하향링크 데이터 패킷 전송은 서브프레임(subframe) 단위로 이루어지며, 한 서브프레임은 다수의 OFDM 심볼을 포함하는 일정 시간 구간으로 정의된다. 3GPP LTE/LTE-A 표준에서는 FDD(Frequency Division Duplex)에 적용 가능한 타입 1 무선 프레임(radio frame) 구조와 TDD(Time Division Duplex)에 적용 가능한 타입 2의 무선 프레임 구조를 지원한다. FDD 방식에 의하면 상향링크 전송과 하향링크 전송이 서로 다른 주파수 대역을 차지하면서 이루어진다. TDD 방식에 의하면 상향링크 전송과 하향링크 전송이 같은 주파수 대역을 차지하면서 서로 다른 시간에 이루어진다. TDD 방식의 채널 응답은 실질적으로 상호적(reciprocal)이다. 이는 주어진 주파수 영역에서 하향링크 채널 응답과 상향링크 채널 응답이 거의 동일하다는 것을 의미한다. 따라서, TDD에 기반한 무선통신 시스템에서 하향링크 채널 응답은 상향링크 채널 응답으로부터 얻어질 수 있는 장점이 있다. TDD 방식은 전체 주파수 대역을 상향링크 전송과 하향링크 전송이 시분할되므로 기지국에 의한 하향링크 전송과 단말에 의한 상향링크 전송이 동시에 수행될 수 없다. 상향링크 전송과 하향링크 전송이 서브프레임 단위로 구분되는 TDD 시스템에서, 상향링크 전송과 하향링크 전송은 서로 다른 서브프레임에서 수행된다.
도 4(a)는 타입 1 무선 프레임의 구조를 예시한다. 하향링크 무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 하나의 서브프레임은 시간 영역(time domain)에서 2개의 슬롯(slot)으로 구성된다. 하나의 서브프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)라 한다. 예를 들어 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms 일 수 있다. 하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 다수의 자원 블록(RB: Resource Block)을 포함한다. 3GPP LTE/LTE-A는 하향링크에서 OFDMA를 사용하므로 OFDM 심볼은 하나의 심볼 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것이다. OFDM 심볼은 하나의 SC-FDMA 심볼 또는 심볼 구간이라고 할 수 있다. 자원 할당 단위로서의 자원 블록은, 하나의 슬롯에서 복수의 연속적인 부 반송파(subcarrier)를 포함한다.
하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 순환 전치(CP: Cyclic Prefix)의 구성(configuration)에 따라 달라질 수 있다. CP에는 확장 순환 전치(extended CP)와 일반 순환 전치(normal CP)가 있다. 예를 들어, OFDM 심볼이 일반 순환 전치에 의해 구성된 경우, 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 7개일 수 있다. OFDM 심볼이 확장 순환 전치에 의해 구성된 경우, 한 OFDM 심볼의 길이가 늘어나므로, 한 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 일반 순환 전치인 경우보다 적다. 확장 순환 전치의 경우에, 예를 들어, 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 6개일 수 있다. 단말이 빠른 속도로 이동하는 등의 경우와 같이 채널상태가 불안정한 경우, 심볼간 간섭을 더욱 줄이기 위해 확장 순환 전치가 사용될 수 있다.
일반 순환 전치가 사용되는 경우 하나의 슬롯은 7개의 OFDM 심볼을 포함하므로, 하나의 서브프레임은 14개의 OFDM 심볼을 포함한다. 이때, 각 서브프레임의 처음 최대 3 개의 OFDM 심볼은 PDCCH(physical downlink control channel)에 할당되고, 나머지 OFDM 심볼은 PDSCH(physical downlink shared channel)에 할당될 수 있다.
도 4의(b)는 타입 2 프레임 구조(frame structure type 2)를 나타낸다. 타입 2 무선 프레임은 2개의 하프 프레임(half frame)으로 구성되며, 각 하프 프레임은 5개의 서브프레임으로 구성되고, 1개의 서브프레임은 2개의 슬롯으로 구성된다. 5개의 서브프레임 중 특히, 스페셜 서브프레임(special subframe)은 DwPTS(Downlink Pilot Time Slot), 보호구간 (GP: Guard Period), UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)로 구성된다. DwPTS는 단말에서의 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향링크 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. 보호구간은 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간이다.
상술한 무선 프레임의 구조는 하나의 예시에 불과하며, 무선 프레임에 포함되는 서브 프레임의 수 또는 서브 프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 예시한 도면이다.
도 5을 참조하면, 하나의 하향링크 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함한다. 여기서, 하나의 하향링크 슬롯은 7개의 OFDM 심볼을 포함하고, 하나의 자원 블록은 주파수 영역에서 12개의 부 반송파를 포함하는 것을 예시적으로 기술하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
자원 그리드 상에서 각 요소(element)를 자원 요소(RE: resource element)하고, 하나의 자원 블록은 12 × 7 개의 자원 요소를 포함한다. 자원 그리드 상의 자원 요소는 슬롯 내 인덱스 쌍(pair)(k, 1)에 의해 식별될 수 있다. 여기서, k(k=0, ..., NRB×12-1)는 주파수 영역 내 부 반송파 인덱스이고, l(l=0, ... ,6)은 시간 영역 내 OFDM 심벌 인덱스이다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원 블록들의 수(NRB)는 하향링크 전송 대역폭(bandwidth)에 종속한다. 상향링크 슬롯의 구조는 하향링크 슬롯의 구조와 동일할 수 있다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 서브 프레임내의 첫번째 슬롯에서 앞의 최대 3개의 OFDM 심볼들이 제어 채널들이 할당되는 제어 영역(control region)이고, 나머지 OFDM 심볼들은 PDSCH이 할당되는 데이터 영역(data region)이다. 3GPP LTE/LTE-A에서 사용되는 하향링크 제어 채널의 일례로 PCFICH, PDCCH, PHICH 등이 있다.
PCFICH는 서브 프레임의 첫번째 OFDM 심볼에서 전송되고, 서브 프레임 내에 제어 채널들의 전송을 위하여 사용되는 OFDM 심볼들의 수(즉, 제어 영역의 크기)에 관한 정보를 나른다. PHICH는 상향 링크에 대한 응답 채널이고, HARQ에 대한 ACK/NACK 신호를 나른다. PDCCH를 통해 전송되는 제어 정보를 하향링크 제어정보(DCI: downlink control information)라고 한다. 하향링크 제어정보는 상향링크 자원 할당 정보, 하향링크 자원 할당 정보 또는 임의의 단말 그룹에 대한 상향링크 전송(Tx) 파워 제어 명령을 포함한다.
기지국은 단말에게 보내려는 DCI에 따라 PDCCH 포맷을 결정하고, 제어 정보에 CRC(cyclic redundancy check)를 붙인다. CRC에는 PDCCH의 소유자(owner)나 용도에 따라 고유한 식별자(RNTI: radio network temporary identifier)가 마스킹(masking)된다. 특정 단말을 위한 PDCCH라면 단말의 고유 식별자(예를 들어 C-RNTI(cell-RNTI))가 CRC에 마스킹될 수 있다. 또는, 페이징 메시지를 위한 PDCCH라면 페이징 지시 식별자(예를 들어 P-RNTI(paging-RNTI))가 CRC에 마스킹될 수 있다. 시스템 정보 블록(SIB: system information block)을 위한 PDCCH라면 시스템 정보 식별자(SI-RNTI(system information-RNTI))가 CRC에 마스킹될 수 있다. 또한, 단말의 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 대한 응답인 랜덤 액세스 응답을 지시하기 위해 RA-RNTI(random access-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 상향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 상향링크 서브 프레임은 주파수 영역에서 제어 영역과 데이터 영역으로 나눌 수 있다. 제어 영역에는 상향링크 제어 정보를 나르는 PUCCH이 할당된다. 데이터 영역은 사용자 데이터를 나르는 PUSCH이 할당된다. 상위 계층에서 지시되는 경우, 단말은 PUSCH와 PUCCH의 동시 전송을 지원할 수 있다. 하나의 단말에 대한 PUCCH에는 서브 프레임 내에 자원 블록 쌍(pair)이 할당된다. PUCCH에 할당되는 자원 블록 쌍에 속하는 자원 블록들은 슬롯 경계(slot boundary)를 기준으로 2개의 슬롯들의 각각에서 서로 다른 부 반송파를 차지한다. 이를 PUCCH에 할당된 자원 블록 쌍은 슬롯 경계에서 주파수 도약(frequency hopping)된다고 한다.
PDCCH(Physical Downlink Control Channel)
PDCCH를 통해 전송되는 제어정보를 하향링크 제어정보(DCI: Downlink Control Indicator)라고 한다. PDCCH은 DCI 포맷에 따라서 제어 정보의 크기 및 용도가 다르며 또한 부호화율에 따라 크기가 달라질 수 있다.
표 1은 DCI 포맷에 따른 DCI를 나타낸다.
표 1을 참조하면, DCI 포맷으로는 PUSCH 스케줄링을 위한 포맷 0, 하나의 PDSCH 코드워드의 스케줄링을 위한 포맷 1, 하나의 PDSCH 코드워드의 간단한(compact) 스케줄링을 위한 포맷 1A, DL-SCH의 매우 간단한 케스줄링을 위한 포맷 1C, 폐루프(Closed-loop) 공간 다중화(spatial multiplexing) 모드에서 PDSCH 스케줄링을 위한 포맷 2, 개루프(Openloop) 공간 다중화 모드에서 PDSCH 스케줄링을 위한 포맷 2A, 상향링크 채널을 위한 TPC(Transmission Power Conotrl) 명령의 전송을 위한 포맷 3 및 3A, 다중 안테나 포트 전송 모드(transmission mode)에서 하나의 상향링크 셀 내 PUSCH 스케줄링을 위한 포맷 4가 있다.
DCI 포맷 1A는 단말에 어떤 전송 모드가 설정되어도 PDSCH 스케줄링을 위해 사용될 수 있다.
이러한, DCI 포맷은 단말 별로 독립적으로 적용될 수 있으며, 하나의 서브프레임 안에 여러 단말의 PDCCH가 동시에 다중화(multiplexing)될 수 있다. PDCCH는 하나 또는 몇몇 연속적인 CCE(control channel elements)의 집합(aggregation)으로 구성된다. CCE는 무선채널의 상태에 따른 부호화율을 PDCCH에게 제공하기 위해 사용되는 논리적 할당 단위이다. CCE는 4개의 자원 요소로 구성된 REG의 9개의 세트에 대응하는 단위를 말한다. 기지국은 하나의 PDCCH 신호를 구성하기 위해 {1, 2, 4, 8} 개의 CCE들을 사용할 수 있으며, 이때의 {1, 2, 4, 8}은 CCE 집합 레벨(aggregation level)이라고 부른다. 특정 PDCCH의 전송을 위해 사용되는 CCE의 개수는 채널 상태에서 따라 기지국에 의하여 결정된다. 각 단말에 따라 구성된 PDCCH는 CCE 대 RE 맵핑 규칙(CCE-to-RE mapping rule)에 의하여 각 서브프레임의 제어 채널 영역으로 인터리빙(interleaving)되어 맵핑된다. PDCCH의 위치는 각 서브프레임의 제어채널을 위한 OFDM 심볼 개수, PHICH 그룹 개수 그리고 송신안테나 및 주파수 천이 등에 따라 달라질 수 있다.
상술한 바와 같이, 다중화된 각 단말의 PDCCH에 독립적으로 채널 코딩이 수행되고 CRC(Cyclic Redundancy Check)가 적용된다. 각 단말의 고유의 식별자 (UE ID)를 CRC에 마스킹(masking)하여 단말이 자신의 PDCCH를 수신할 수 있도록 한다. 하지만, 서브프레임 내에서 할당된 제어 영역에서 기지국은 단말에게 해당하는 PDCCH가 어디에 있는지에 관한 정보를 제공하지 않는다. 단말은 기지국으로부터 전송된 제어채널을 수신하기 위해서 자신의 PDCCH가 어느 위치에서 어떤 CCE 집합 레벨이나 DCI 포맷으로 전송되는지 알 수 없으므로, 단말은 서브프레임 내에서 PDCCH 후보(candidate)들의 집합을 모니터링하여 자신의 PDCCH를 찾는다. 이를 블라인드 디코딩(BD: Blind Decoding)이라 한다. 블라인드 디코딩은 블라인드 탐색(Blind Detection) 또는 블라인드 서치(Blind Search)라고 불릴 수 있다. 블라인드 디코딩은 단말이 CRC 부분에 자신의 단말 식별자(UE ID)를 디 마스킹(De-Masking) 시킨 후, CRC 오류를 검토하여 해당 PDCCH가 자신의 제어 채널인지 여부를 확인하는 방법을 말한다.
이하, DCI 포맷 0를 통해 전송되는 정보를 설명한다.
도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 DCI 포맷 0의 구조를 예시하는 도면이다.
DCI 포맷 0는 하나의 상향링크 셀에서의 PUSCH를 스케줄링하기 위해 사용된다.
표 2는 DCI 포맷 0에서 전송되는 정보를 나타낸다.
도 8 및 표 2를 참조하면, DCI 포맷 0를 통해 전송되는 정보는 다음과 같다.
1) 캐리어 지시자(Carrier indicator) - 0 또는 3 비트로 구성된다.
2) DCI 포맷 0와 포맷 1A를 구분하기 위한 플래그 - 1 비트로 구성되며, 0 값은 DCI 포맷 0를 지시하고, 1 값은 DCI 포맷 1A를 지시한다.
3) 주파수 도약(hopping) 플래그 - 1 비트로 구성 된다. 이 필드는 필요한 경우 해당 자원 할당의 최상위 비트(MSB: Most Significant bit)를 다중 클러스터(multi-cluster) 할당을 위해 사용될 수 있다.
4) 자원 블록 할당(Resource block assignment)과 도약(hopping) 자원 할당 - 
비트로 구성된다.
여기서, 단일 클러스터(single-cluster allocation) 할당에서 PUSCH 도약의 경우, 
의 값을 획득하기 위해 NUL_hop 개의 최상위 비트(MSB)들이 사용된다. 
비트는 상향링크 서브프레임 내에 첫번째 슬롯의 자원 할당을 제공한다. 또한, 단일 클러스터 할당에서 PUSCH 도약이 없는 경우, 
비트가 상향링크 서브프레임 내에 자원 할당을 제공한다. 또한, 다중 클러스터 할당(multi-cluster allocation) 에서 PUSCH 도약이 없는 경우, 주파수 도약 플래그 필드 및 자원 블록 할당과 도약 자원 할당 필드의 연결(concatenation)로부터 자원 할당 정보가 얻어지고, 
비트가 상향링크 서브프레임 내에 자원 할당을 제공한다. 이때, P 값은 하향링크 자원 블록의 수에 의해 정해진다.
5) 변조 및 코딩 기법(MCS: Modulation and coding scheme) - 5 비트로 구성된다.
6) 새로운 데이터 지시자(New data indicator) - 1 비트로 구성된다.
7) PUSCH를 위한 TPC(Transmit Power Control) 커맨드 - 2 비트로 구성된다.
8) DMRS(demodulation reference signal)을 위한 순환 쉬프트(CS: cyclic shift)와 직교 커버 코드(OC/OCC: orthogonal cover/orthogonal cover code)의 인덱스 - 3 비트로 구성된다.
9) 상향링크 인덱스 - 2 비트로 구성된다. 이 필드는 상향링크-하향링크 구성 0 에 따른 TDD 동작에만 존재한다.
10) 하향링크 할당 인덱스(DAI: Downlink Assignment Index) - 2 비트로 구성된다. 이 필드는 상향링크-하향링크 구성(uplink-downlink configuration) 1-6 에 따른 TDD 동작에만 존재한다.
11) 채널 상태 정보(CSI: Channel State Information) 요청 - 1 또는 2 비트로 구성된다. 여기서, 2 비트 필드는 하나 이상의 하향링크 셀이 설정된 단말에 단말 특정(UE specific)하게 해당 DCI가 C-RNTI(Cell-RNTI)에 의해 매핑된 경우에만 적용된다.
12) 사운딩 참조 신호(SRS: Sounding Reference Signal) 요청 - 0 또는 1 비트로 구성된다. 여기서, 이 필드는 스케줄링하는 PUSCH가 단말 특정(UE specific)하게 C-RNTI에 의해 매핑되는 된 경우에만 존재한다.
13) 자원 할당 타입(Resource allocation type) - 1 비트로 구성된다.
DCI 포맷 0 내에 정보 비트의 수가 DCI 포맷 1A의 페이로드 크기(추가된 패딩 비트 포함)보다 작은 경우, DCI 포맷 0에 DCI 포맷 1A의 페이로드 크기가 같아지도록 0이 추가된다.
PUCCH(Physical Uplink Control Channel)
PUCCH는 포맷(format)에 따라서 다음과 같은 다양한 종류의 상향링크 제어 정보 (UCI: uplink control information)를 나른다.
- SR(Scheduling Request) : 상향링크 UL-SCH 자원을 요청하는데 사용되는 정보이다. OOK(On-off Keying) 방식을 이용하여 전송된다.
- HARQ ACK/NACK: PDSCH 상의 하향링크 데이터 패킷에 대한 응답 신호이다. 하향링크 데이터 패킷이 성공적으로 수신되었는지 여부를 나타낸다. 단일 하향링크 코드워드(codeword)에 대한 응답으로 ACK/NACK 1비트가 전송되고, 2 개의 하향링크 코드워드에 대한 응답으로 ACK/NACK 2비트가 전송된다.
- CSI(Channel State Information) : 하향링크 채널에 대한 피드백 정보이다. CSI는 CQI(Channel Qualoty Indicator), RI(rank indicator), PMI(Precoding Matrix Indicator) 및 PTI(Precoding Type Indicator) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 'CQI'로 통칭하여 설명한다.
PUCCH는 BPSK(Binary Phase Shift Keying)과 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 기법을 사용하여 변조될 수 있다. PUCCH를 통하여 복수개의 단말의 제어 정보가 전송될 수 있고, 각 단말들의 신호를 구별하기 위하여 코드분할다중화(CDM: Code Division Multiplexing)을 수행하는 경우에 길이 12 의 CAZAC(Constant Amplitude Zero Autocorrelation) 시퀀스를 주로 사용한다. CAZAC 시퀀스는 시간 영역(time domain) 및 주파수 영역(frequency domain)에서 일정한 크기(amplitude)를 유지하는 특성을 가지므로 단말의 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio) 또는 CM(Cubic Metric)을 낮추어 커버리지를 증가시키기에 적합한 성질을 가진다. 또한, PUCCH를 통해 전송되는 하향링크 데이터 전송에 대한 ACK/NACK 정보는 직교 시퀀스(orthgonal sequence) 또는 직교 커버(OC: orthogonal cover)를 이용하여 커버링된다.
또한, PUCCH 상으로 전송되는 제어정보는 서로 다른 순환 시프트(CS: cyclic shift) 값을 가지는 순환 시프트된 시퀀스(cyclically shifted sequence)를 이용하여 구별될 수 있다. 순환 시프트된 시퀀스는 기본 시퀀스(base sequence)를 특정 CS 양(cyclic shift amount) 만큼 순환 시프트시켜 생성할 수 있다. 특정 CS 양은 순환 시프트 인덱스(CS index)에 의해 지시된다. 채널의 지연 확산(delay spread)에 따라 사용 가능한 순환 시프트의 수는 달라질 수 있다. 다양한 종류의 시퀀스가 기본 시퀀스로 사용될 수 있으며, 전술한 CAZAC 시퀀스는 그 일례이다.
또한, 단말이 하나의 서브프레임에서 전송할 수 있는 제어 정보의 양은 제어 정보의 전송에 이용가능한 SC-FDMA 심볼의 개수(즉, PUCCH 의 코히어런트(coherent) 검출을 위한 참조신호(RS) 전송에 이용되는 SC-FDMA 심볼을 제외한 SC-FDMA 심볼들을 의미하나, SRS(Sounding Reference Signal)가 설정된 서브프레임의 경우 서브프레임의 마지막 SC-FDMA 심볼도 제외)에 따라 결정될 수 있다.
PUCCH 는 전송되는 제어 정보, 변조 기법, 제어 정보의 양 등에 따라 총 7 가지 상이한 포맷으로 정의되며, 각각의 PUCCH 포맷에 따라서 전송되는 상향링크 제어 정보(UCI: uplink control information)의 속성은 다음의 표 3과 같이 요약할 수 있다.
표 3을 참조하면, PUCCH 포맷 1은 스케줄링 요청(SR: Scheduling Request)의 단독 전송에 사용된다. SR 단독 전송의 경우에는 변조되지 않은 파형이 적용된다.
PUCCH 포맷 1a 또는 1b는 HARQ ACK/NACK(Acknowledgement/Non-Acknowledgement)의 전송에 사용된다. 임의의 서브프레임에서 HARQ ACK/NACK이 단독으로 전송되는 경우에는 PUCCH 포맷 1a 또는 1b를 사용할 수 있다. 또는, PUCCH 포맷 1a 또는 1b를 사용하여 HARQ ACK/NACK 및 SR이 동일 서브프레임에서 전송될 수도 있다.
PUCCH 포맷 2는 CQI의 전송에 사용되고, PUCCH 포맷 2a 또는 2b는 CQI 및 HARQ ACK/NACK의 전송에 사용된다. 확장 CP 의 경우에는 PUCCH 포맷 2가 CQI 및 HARQ ACK/NACK 의 전송에 사용될 수도 있다.
PUCCH 포맷 3는 48 비트의 인코딩된 UCI를 나르는데 사용된다. PUCCH 포맷 3는 복수의 서빙셀에 대한 HARQ ACK/NACK, SR (존재하는 경우) 및 하나의 서빙셀에 대한 CSI 보고를 나를 수 있다.
도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 PUCCH 포맷들이 상향링크 물리자원블록의 PUCCH 영역에 매핑되는 형태의 일례를 나타낸다.
하나의 단말에 대한 PUCCH는 서브프레임에서 자원 블록 쌍(RB pair)으로 할당된다. 자원 블록 쌍에 속하는 자원 블록들은 제1 슬롯과 제2 슬롯 각각에서 서로 다른 부반송파를 차지한다. PUCCH에 할당되는 자원 블록 쌍에 속하는 자원 블록이 차지하는 주파수는 슬롯 경계(slot boundary)를 기준으로 변경된다. 이를 PUCCH에 할당되는 RB 쌍이 슬롯 경계에서 주파수가 홉핑(frequency-hopped)되었다고 한다. 단말이 상향링크 제어 정보를 시간에 따라 서로 다른 부반송파를 통해 전송함으로써, 주파수 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.
도 9에서 
는 상향링크에서의 자원블록의 개수를 나타내고, 0, 1,..., 
-1는 물리자원블록의 번호를 의미한다. 기본적으로, PUCCH는 상향링크 주파수 블록의 양쪽 끝단(edge)에 매핑된다. 도 9에서 도시하는 바와 같이, m=0,1로 표시되는 PUCCH 영역에 PUCCH 포맷 2/2a/2b 가 매핑되며, 이는 PUCCH 포맷 2/2a/2b가 대역-끝단(bandedge)에 위치한 자원블록들에 매핑되는 것으로 표현할 수 있다. 또한, m=2 로 표시되는 PUCCH 영역에 PUCCH 포맷 2/2a/2b 및 PUCCH 포맷 1/1a/1b 가 함께(mixed) 매핑될 수 있다. 다음으로, m=3,4,5 로 표시되는 PUCCH 영역에 PUCCH 포맷 1/1a/1b 가 매핑될 수 있다. PUCCH 포맷 2/2a/2b 에 의해 사용가능한 PUCCH RB들의 개수(
)는 브로드캐스팅 시그널링에 의해서 셀 내의 단말들에게 지시될 수 있다.
표 4는 PUCCH 포맷에 따른 변조 방식과 서브프레임 당 비트 수를 나타낸다. 표 4에서 PUCCH 포맷 2a와 2b는 일반 순환 전치의 경우에 해당한다.
표 5는 PUCCH 포맷에 따른 슬롯 당 PUCCH 복조 참조 심호(demodulation reference signal)의 심볼의 개수를 나타낸다.
표 6은 PUCCH 포맷에 따른 PUCCH 복조 참조 심호(demodulation reference signal)의 SC-FDMA 심볼 위치를 나타낸 표이다. 표 6에서 
은 심볼 인덱스를 나타낸다.
이하, PUCCH 포맷 2/2a/2b에 대하여 설명한다.
PUCCH 포맷 2/2a/2b는 하향링크 전송에 대한 CQI 피드백(또는 CQI 피드백과 함께 ACK/NACK 전송)하기 위하여 이용된다. CQI와 ACK/NACK이 함께 전송되기 위하여 ACK/NACK 신호는 CQI RS에 임베디드되어(embedded) 전송되거나(일반 CP의 경우), CQI와 ACK/NACK이 조인트 코딩(joint coding)되어 전송될 수 있다(확장 CP의 경우) .
도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 일반 CP의 경우의 CQI 채널의 구조를 나타낸다.
하나의 슬롯의 SC-FDMA 심볼 0 내지 6 중에서, SC-FDMA 심볼 1 및 5(2 번째 및 6 번째 심볼)는 복조 참조 신호(DMRS: Demodulation Reference Signal) 전송에 사용되고, 나머지 SC-FDMA 심볼에서 CQI 정보가 전송될 수 있다. 한편, 확장된 CP 의 경우에는 하나의 SC-FDMA 심볼 (SC-FDMA 심볼 3) 이 DMRS 전송에 사용된다.
PUCCH 포맷 2/2a/2b 에서는 CAZAC 시퀀스에 의한 변조를 지원하고, QPSK 변조된 심볼이 길이 12 의 CAZAC 시퀀스로 승산된다. 시퀀스의 순환시프트(CS)는 심볼 및 슬롯 간에 변경된다. DMRS에 대해서 직교 커버링이 사용된다.
하나의 슬롯에 포함되는 7 개의 SC-FDMA 심볼 중 3개의 SC-FDMA 심볼 간격만큼 떨어진 2개의 SC-FDMA 심볼에는 참조신호(DMRS)가 실리고, 나머지 5개의 SC-FDMA 심볼에는 CQI 정보가 실린다. 한 슬롯 안에 두 개의 RS가 사용된 것은 고속 단말을 지원하기 위해서이다. 또한, 각 단말은 순환 시프트(CS) 시퀀스를 사용하여 구분된다. CQI 정보 심볼들은 SC-FDMA 심볼 전체에 변조되어 전달되고, SC-FDMA 심볼은 하나의 시퀀스로 구성되어 있다. 즉, 단말은 각 시퀀스로 CQI를 변조해서 전송한다.
하나의 TTI에 전송할 수 있는 심볼 수는 10개이고, CQI 정보의 변조는 QPSK까지 정해져 있다. 처음 5 개 심볼은 첫번째 슬롯에서 전송되고 나머지 5개 심볼은 두 번째 슬롯에서 전송된다. SC-FDMA 심볼에 대해 QPSK 매핑을 사용하는 경우 2비트의 CQI 값이 실릴 수 있으므로, 한 슬롯에 10비트의 CQI 값을 실을 수 있다. 따라서, 한 서브프레임에 최대 20비트의 CQI 값을 실을 수 있다. CQI 정보를 주파수 영역에서 확산시키기 위해 주파수 영역 확산 부호를 사용한다.
주파수 영역 확산 부호로는 길이-12 의 CAZAC 시퀀스(예를 들어, ZC 시퀀스)를 사용할 수 있다. 각 제어 채널은 서로 다른 순환 시프트(cyclic Shift) 값을 갖는 CAZAC 시퀀스를 적용하여 구분될 수 있다. 주파수 영역 확산된 CQI 정보에 IFFT(inverse fast fourier tramsform)가 수행된다.
12 개의 동등한 간격을 가진 순환 시프트에 의해서 12 개의 상이한 단말들이 동일한 PUCCH RB 상에서 직교 다중화될 수 있다. 일반 CP 경우에 SC-FDMA 심볼 1 및 5 상의 (확장된 CP 경우에 SC-FDMA 심볼 3 상의) DMRS 시퀀스는 주파수 영역 상의 CQI 신호 시퀀스와 유사하지만 CQI 정보와 같은 변조가 적용되지는 않는다.
단말은 PUCCH 자원 인덱스(
,
,
)로 지시되는 PUCCH 자원 상에서 주기적으로 상이한 CQI, PMI 및 RI 타입을 보고하도록 상위 계층 시그널링에 의하여 반-정적으로(semi-statically) 설정될 수 있다. 여기서, PUCCH 자원 인덱스(
) 는 PUCCH 포맷 2/2a/2b 전송에 사용되는 PUCCH 영역 및 사용될 순환 시프트(CS) 값을 지시하는 정보이다.
표 7은 PUCCH 포맷 2/2a/2b/3에서 RS를 위한 직교 시퀀스(OC) 
를 나타낸다.
다음으로, PUCCH 포맷 1/1a/1b에 대하여 설명한다.
도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 일반 CP의 경우에 ACK/NACK 채널의 구조를 나타낸다.
도 11에서는 CQI 없이 HARQ ACK/NACK 전송을 위한 PUCCH 채널 구조를 예시적으로 나타낸다.
1 비트 및 2 비트의 확인응답 정보(스크램블링되지 않은 상태)는 각각 BPSK 및 QPSK 변조 기법을 사용하여 하나의 HARQ ACK/NACK 변조 심볼로 표현될 수 있다. 긍정확인응답(ACK)은 '1' 로 인코딩 될 수 있고, 부정확인응답(NACK)은 '0'으로 인코딩될 수 있다.
할당되는 대역 내에서 제어신호를 전송할 때, 다중화 용량을 높이기 위해 2차원 확산이 적용된다. 즉, 다중화할 수 있는 단말 수 또는 제어 채널의 수를 높이기 위해 주파수 영역 확산과 시간 영역 확산을 동시에 적용한다.
ACK/NACK 신호를 주파수 영역에서 확산시키기 위해 주파수 영역 시퀀스를 기본 시퀀스로 사용한다. 주파수 영역 시퀀스로는 CAZAC 시퀀스 중 하나인 Zadoff-Chu (ZC) 시퀀스를 사용할 수 있다.
즉, PUCCH 포맷 1a/1b에 있어서 BPSK 또는 QPSK 변조 방식을 이용하여 변조된 심볼은 길이 12 의 CAZAC 시퀀스(예를 들어, ZC 시퀀스)로 승산(multiply)된다. 예를 들어, 변조 심볼 d(0)에 길이 N 의 CAZAC 시퀀스 r(n) (n=0, 1, 2, ..., N-1) 가 승산된 결과는 y(0), y(1), y(2), ..., y(N-1) 이 된다. y(0), ..., y(N-1) 심볼들을 심볼 블록(block of symbol)이라고 칭할 수 있다.
이와 같이, 기본 시퀀스인 ZC 시퀀스에 서로 다른 순환 시프트(CS: Cyclic Shift)가 적용됨으로써, 서로 다른 단말 또는 서로 다른 제어 채널의 다중화가 적용될 수 있다. HARQ ACK/NACK 전송을 위한 PUCCH RB 들을 위한 SC-FDMA 심볼에서 지원되는 CS 자원의 개수는 셀-특정 상위-계층 시그널링 파라미터(
)에 의해 설정된다.
변조 심볼에 CAZAC 시퀀스를 승산한 후에, 직교 시퀀스 직교 시퀀스(orthgonal sequence)를 이용한 블록-단위(block-wise) 확산이 적용된다. 즉, 주파수 영역 확산된 ACK/NACK 신호는 직교 확산(spreading) 코드를 사용하여 시간 영역에서 확산된다. 직교 확산 코드(또는 직교 커버 시퀀스(orthogonal cover sequence) 또는 직교 커버 코드(OCC: orthogonal cover code))로는 월시-하다마드(Walsh-Hadamard) 시퀀스 또는 DFT(Discrete Fourier Transform) 시퀀스가 사용될 수 있다. 예를 들어, ACK/NACK 신호는 4 심볼에 대해 길이 4의 직교 시퀀스(w0, w1, w2, w3)를 이용하여 확산될 수 있다. 또한, RS도 길이 3 또는 길이 2의 직교 시퀀스를 통해 확산시킨다. 이를 직교 커버링(OC: Orthogonal Covering)이라 한다.
ACK/NACK 정보 또는 복조 참조 신호의 CDM에 대하여 월시 코드(Walsh code), DFT 행렬 등의 직교 커버링이 사용될 수 있다.
DFT 행렬은 정방행렬로 이루어지며, DFT 행렬은 N × N (N은 자연수) 크기로 구성될 수 있다.
DFT 행렬은 수학식 1과 같이 정의될 수 있다.
또한, 수학식 1과 동일하게 아래 수학식 2와 같은 행렬로 나타낼 수도 있다.
수학식 2에서 
는 N 제곱 원시근(primitive Nth root of unity)를 의미한다.
2 포인트, 4 포인트, 8 포인트 DFT 행렬은 각각 아래 수학식 3, 4, 5와 같다.
일반 CP의 경우, 하나의 슬롯에 포함되는 7 개의 SC-FDMA 심볼 중 중간 부분의 3개의 연속되는 SC-FDMA 심볼에는 참조신호(RS)가 실리고, 나머지 4개의 SC-FDMA 심볼에는 ACK/NACK 신호가 실린다. 반면, 확장된 CP 의 경우에는 중간의 2 개의 연속되는 심볼에 RS 가 실릴 수 있다. RS에 사용되는 심볼의 개수 및 위치는 제어채널에 따라 달라질 수 있으며 이와 연관된 ACK/NACK 신호에 사용되는 심볼의 개수 및 위치도 그에 따라 변경될 수 있다.
일반 ACK/NACK 정보에 대해서는 길이 4의 월시-하다마드(Walsh-Hadamard) 시퀀스가 사용되고, 짧은(shortened) ACK/NACK 정보 및 참조신호(Reference Signal)에 대해서는 길이 3의 DFT 시퀀스가 사용된다.
확장된 CP 의 경우의 참조신호에 대해서는 길이 2의 하다마드 시퀀스가 사용된다.
표 8은 PUCCH 포맷 1a/1b를 위한 길이 4인 직교 시퀀스(OC) 
를 나타낸다.
표 9는 PUCCH 포맷 1a/1b를 위한 길이 3인 직교 시퀀스(OC) 
를 나타낸다.
표 10은 PUCCH 포맷 1/1a/1b에서 RS를 위한 직교 시퀀스(OC) 
를 나타낸다.
전술한 바와 같은 주파수 영역에서의 CS 자원 및 시간 영역에서의 OC 자원을 이용해서 다수의 단말들이 코드분할다중화(CDM: Code Division Multiplexing) 방식으로 다중화될 수 있다. 즉, 동일한 PUCCH RB 상에서 많은 개수의 단말들의 ACK/NACK 정보 및 RS 가 다중화될 수 있다.
이와 같은 시간 영역 확산 CDM 에 대해서, ACK/NACK 정보에 대해서 지원되는 확산 코드들의 개수는 RS 심볼들의 개수에 의해서 제한된다. 즉, RS 전송 SC-FDMA 심볼들의 개수는 ACK/NACK 정보 전송 SC-FDMA 심볼들의 개수보다 적기 때문에, RS 의 다중화 용량(capacity)이 ACK/NACK 정보의 다중화 용량에 비하여 적게 된다.
예를 들어, 일반 CP 의 경우에 4 개의 심볼에서 ACK/NACK 정보가 전송될 수 있는데, 확장된 CP의 경우 ACK/NACK 정보를 위하여 4 개가 아닌 3개의 직교 확산 코드가 사용될 수 있으며, 이는 RS 전송 심볼의 개수가 3 개로 제한되어 RS 를 위하여 3 개의 직교 확산 코드만이 사용될 수 있기 때문이다.
일반 CP 의 서브프레임에서 하나의 슬롯에서 3 개의 심볼이 RS 전송을 위해서 사용되고 4 개의 심볼이 ACK/NACK 정보 전송을 위해서 사용되는 경우에, 예를 들어, 주파수 영역에서 6 개의 순환시프트(CS) 및 시간 영역에서 3개의 직교커버(OC) 자원을 사용할 수 있다면, 총 18 개의 상이한 단말로부터의 HARQ 확인응답이 하나의 PUCCH RB 내에서 다중화될 수 있다. 만약, 확장된 CP 의 서브프레임에서 하나의 슬롯에서 2 개의 심볼이 RS 전송을 위해서 사용되고 4 개의 심볼이 ACK/NACK 정보 전송을 위해서 사용되는 경우에, 예를 들어, 주파수 영역에서 6 개의 순환시프트(CS) 및 시간 영역에서 2 개의 직교커버(OC) 자원을 사용할 수 있다면, 총 12 개의 상이한 단말로부터의 HARQ 확인응답이 하나의 PUCCH RB 내에서 다중화될 수 있다.
다음으로, PUCCH 포맷 1에 대하여 설명한다. 스케줄링 요청(SR)은 단말이 스케줄링되기를 요청하거나 또는 요청하지 않는 방식으로 전송된다. SR 채널은 PUCCH 포맷 1a/1b 에서의 ACK/NACK 채널 구조를 재사용하고, ACK/NACK 채널 설계에 기초하여 OOK(On-Off Keying) 방식으로 구성된다. SR 채널에서는 참조신호가 전송되지 않는다. 따라서, 일반 CP 의 경우에는 길이 7 의 시퀀스가 이용되고, 확장된 CP 의 경우에는 길이 6 의 시퀀스가 이용된다. SR 및 ACK/NACK 에 대하여 상이한 순환 시프트 또는 직교 커버가 할당될 수 있다.
도 12는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 ACK/NACK과 SR을 다중화하는 방법을 예시한다.
SR PUCCH 포맷 1의 구조는 도 12에서 도시한 ACK/NACK PUCCH 포맷 1a/1b의 구조와 동일하다.
SR은 OOK(On-off Keying) 방식을 이용하여 전송된다. 구체적으로, 단말은 PUSCH 자원을 요청(positive SR)하기 위하여 변조 심볼 d(0)=1을 가지는 SR을 전송하고, 스케줄링을 요청하지 않는 경우(negative SR) 아무것도 전송하지 않는다. ACK/NACK을 위한 PUCCH 구조가 SR을 위해 재사용되므로, 동일 PUCCH 영역 내의 서로 다른 PUCCH 자원 인덱스(즉, 서로 다른 순환 쉬프트(CS)와 직교 코드 조합)가 SR(PUCCH 포맷 1) 또는 HARQ ACK/NACK (PUCCH 포맷 1a/1b)에 할당될 수 있다. SR 전송을 위해 단말에 의해 사용될 PUCCH 자원 인덱스는 단말 특정 상위 계층 시그널링에 의해 설정된다.
단말은 CQI 전송이 스케줄링된 서브프레임에서 positive SR을 전송할 필요가 있는 경우, CQI를 드랍(drop)하고 오직 SR만을 전송할 수 있다. 유사하게, SR 및 SRS를 동시에 전송하는 상황이 발생하면, 단말은 CQI를 드랍하고 오직 SR만을 전송할 수 있다.
SR과 ACK/NACK이 동일한 서브프레임에서 발생한 경우, 단말은 긍정 SR(positive SR)을 위해 할당된 SR PUCCH 자원 상에서 ACK/NACK을 전송한다. 반면, 부정 SR(negative SR)의 경우, 단말은 할당된 ACK/NACK 자원 상에서 ACK/NACK을 전송한다.
도 12는 ACK/NACK과 SR 동시 전송을 위한 성상 맵핑을 예시한다. 구체적으로 NACK (또는, 두 개의 MIMO 코드워드의 경우, NACK, NACK)이 +1로 변조 맵핑되는 것을 예시한다. 이로 인하여, DTX(Discontinuous Transmission) 발생 시 NACK으로 처리한다.
SR, 지속적 스케줄링(persistent scheduling)을 위해, CS, OC 및 PRB(Physical Resource Block)로 구성되는 ACK/NACK 자원은 RRC(Radio Resource Control)를 통해 단말에게 할당될 수 있다. 반면, 동적 ACK/NACK 전송, 비지속적 스케줄링(non-persistent scheduling)을 위해, ACK/NACK 자원은 PDSCH에 대응하는 PDCCH의 가장 작은(lowest) CCE 인덱스에 의해 암묵적으로(implicitly) 단말에게 할당될 수 있다.
단말은 상향링크 데이터 전송을 위한 자원이 필요한 경우에 SR을 전송할 수 있다. 즉, SR의 전송은 이벤트에 의해서 유발된다(event-triggered).
SR PUCCH 자원은 PUCCH 포맷 3을 사용하여 SR이 HARQ ACK/NACK과 함께 전송되는 경우를 제외하고, 상위 계층 시그널링에 의해 설정된다. 즉, RRC(Radio Resource Control) 메시지(예를 들어, RRC 연결 재설정(RRC connection reconfiguration) 메시지)를 통해 전송되는 SchedulingRequestConfig 정보 요소(information element)에 의해 설정된다.
표 11은 SchedulingRequestConfig 정보 요소(information element)를 예시한다.
표 12는 SchedulingRequestConfig 정보 요소(information element)에 포함된 필드를 나타낸다.
표 12를 참조하면, 단말은 SR의 전송을 위하여 RRC 메시지를 통해 sr-PUCCH-ResourceIndex 파라미터와 SR 구성 인덱스를 지시하는 sr-ConfigIndex 파라미터(
) 를 수신한다. sr-ConfigIndex 파라미터에 의해서 SR이 전송되는 주기를 지시하는 
와 SR이 전송되는 서브프레임을 지시하는 
가 설정될 수 있다. 즉, SR은 상위 계층에 의해 주어지는 
에 따라 주기적으로 반복되는 특정 서브프레임에서 전송된다. 또한, SR을 위한 자원은 서브프레임 자원과 CDM/FDM(Frequency Division Multiplexing) 자원이 할당될 수 있다.
표 13은 SR 구성 인덱스에 따른 SR 전송 주기와 SR 서브프레임을 오프셋을 나타낸다.
버퍼 상태 보고(BSR: buffer status reporting)
도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 MAC 엔티티(entity)에서 사용하는 MAC PDU를 예시하는 도면이다.
도 13을 참조하면, MAC PDU는 MAC 헤더(header), 적어도 하나의 MAC SDU(service data unit) 및 적어도 하나의 MAC 제어 요소(control element)를 포함하고, 부가적으로 패딩(padding)을 더 포함할 수 있다.
경우에 따라, MAC SDU 및 MAC 제어 요소 중 적어도 하나는 MAC PDU에 포함되지 않을 수 있다.
도 13의 예시와 같이, MAC 제어 요소는 MAC SDU 보다 선행하여 위치하는 것이 일반적이다. 그리고, MAC 제어 요소의 크기를 고정되거나 가변적일 수 있다. MAC 제어 요소의 크기가 가변적인 경우, 확장된 비트(extentded bit)를 통해 MAC 제어 요소의 크기가 확장되었는지 여부를 판단할 수 있다. MAC SDU의 크기 역시 가변적일 수 있다.
MAC 헤더는 적어도 하나 이상의 서브 헤더(sub-header)를 포함할 수 있다. 이때, MAC 헤더에 포함되는 적어도 하나 이상의 서브 헤더는 각각의 MAC SDU, MAC 제어 요소 및 패딩에 대응하는 것으로서, 서브 헤더의 순서는 대응되는 요소의 배치 순서와 동일하다. 예컨대, 도 10의 예시와 같이, MAC PDU에 MAC 제어 요소 1, MAC 제어 요소 2, 복수개의 MAC SDU 및 패딩이 포함되어 있다면, MAC 헤더에서는 MAC 제어 요소 1에 대응되는 서브 헤더, MAC 제어 요소 2에 대응되는 서브 헤더, 복수개의 MAC SDU 각각에 대응되는 복수 개의 서브 헤더 및 패딩에 대응되는 서브 헤더가 순서대로 배치될 수 있다.
MAC 헤더에 포함되는 서브 헤더는 도 10의 예시와 같이, 6개의 헤더 필드를 포함할 수 있다. 구체적으로 서브 헤더는 R/R/E/LCID/F/L의 6개의 헤더 필드를 포함할 수 있다.
고정된 크기의 MAC 제어 요소에 대응되는 서브 헤더 및 MAC PDU에 포함된 데이터 필드 중 가장 마지막 것에 대응되는 서브 헤더에 대해서는 도 10에 도시된 예와 같이, 4개의 헤더 필드를 포함하는 서브 헤더가 사용될 수 있다. 이처럼 서브 헤더가 4개의 필드를 포함하는 경우, 4개의 필드는 R/R/E/LCID일 수 있다.
도 14 및 도 15는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 MAC PDU의 서브 헤더를 예시한다.
도 14 및 도 15를 참조하여 각 필드를 설명하면 다음과 같다.
1) R: 예약 비트(Reserved bit)이며, 사용되지 않는 비트이다.
2) E: 확장 필드(Extended field)로서, 서브 헤더에 대응되는 요소의 확장 여부를 나타낸다. 예를 들어, E 필드가 '0'인 경우, 서브 헤더에 대응되는 요소는 반복없이 종료되고, E 필드가 '1'인 경우, 서브 헤더에 대응되는 요소는 1회 더 반복되어 그 길이가 2개 확장될 수 있다.
3) LCID: 논리 채널 식별 필드(Logical Channel Identification field)는 해당 MAC SDU와 대응되는 논리 채널(logical channel)을 식별하거나 또는 해당 MAC 제어 요소 및 패딩의 타입을 식별한다. 만약, 서브 헤더와 연관된 것이 MAC SDU라면 어떠한 논리 채널에 해당하는 MAC SDU 인지를 나타내고, 만약 서브 헤더와 연관된 것이 MAC 제어 요소라면 어떠한 MAC 제어 요소인지를 나타낼 수 있다.
표 14는 DL-SCH를 위한 LCID의 값을 나타낸다.
표 15는 UL-SCH를 위한 LCID의 값을 나타낸다.
LTE/LTE-A 시스템에서 단말은 LCID 필드에 단축된 BSR(Truncated BSR), 짧은 BSR(Short BSR) 및 긴 BSR(Long BSR) 중 어느 하나의 인덱스 값을 설정함으로써, 네트워크에 자신의 버퍼 상태를 보고할 수 있다.
표 14 및 표 15에 예시된 인덱스 및 LCID 값의 매핑 관계를 설명의 편의를 위해 예시된 것이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
4) F: 포맷 필드(Format field)로서, L 필드의 크기를 나타낸다.
5) L: 길이 필드(Length field)로서, 서브 헤더와 대응되는 MAC SDU 및 MAC 제어 요소의 크기를 나타낸다. 서브 헤더에 대응되는 MAC SDU 또는 MAC 제어 요소의 크기가 127 비트보다 같거나 작으면 7 비트의 L 필드가 사용되고(도 14의 (a)), 그 외의 경우에는 15 비트의 L 필드가 사용될 수 있다(도 14의 (b)). MAC 제어 요소가 가변하는 크기인 경우, L 필드를 통해 MAC 제어 요소의 크기가 정의될 수 있다. MAC 제어 요소의 크기가 고정되는 경우, L 필드로 MAC 제어 요소의 크기가 정의되지 않더라도 MAC 제어 요소의 크기를 결정할 수 있으므로 도 15와 같이 F 및 L 필드는 생략될 수 있다.
도 16은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 버퍼 상태 보고를 위한 MAC 제어 요소의 포맷을 예시하는 도면이다.
서브 헤더의 LCID 필드에 단축된 BSR 및 짧은 BSR이 정의되는 경우, 서브 헤더에 대응되는 MAC 제어 요소는 도 16의 (a)의 예시와 같이, 하나의 논리 채널 그룹 아이디(LCG ID: Logical Channel Group Identification) 필드 및 논리 채널 그룹의 버퍼 상태를 가리키는 하나의 버퍼 사이즈(Buffer Size) 필드를 포함하도록 구성될 수 있다. LCG ID 필드는 버퍼 상태를 보고하여야 할 논리 채널 그룹을 식별하기 위한 것으로서, LCG ID 필드는 2 비트의 크기를 가질 수 있다.
버퍼 사이즈 필드는 MAC PDU가 생성된 이후, 논리 채널 그룹에 속한 모든 논리 채널의 사용 가능한 총 데이터 양을 식별하기 위한 것이다. 사용 가능한 데이터는 RLC 계층 및 PDCP 계층에서 전송 가능한 모든 데이터를 포함하며, 데이터 양은 바이트(byte) 수로 나타낸다. 이때, 데이터 양을 연산할 때 RLC 헤더 및 MAC 헤더의 크기를 배제될 수 있다. 버퍼 사이즈 필드는 6 비트의 크기를 가질 수 있다.
서브 헤더의 LCID 필드에 긴 BSR이 정의되는 경우, 서브 헤더에 대응되는 MAC 제어 요소는 도 16의 (b)의 예시와 같이, 0 내지 3의 LCG ID를 가지는 4개의 그룹의 버퍼 상태를 가리키는 4개의 버퍼 사이즈 필드가 포함될 수 있다. 각 버퍼 사이즈 필드는 서로 다른 논리 채널 그룹 별로 사용 가능한 총 데이터 양을 식별하는데 이용될 수 있다.
캐리어 병합(Carrier Aggregation) 일반
본 발명의 실시예들에서 고려하는 통신 환경은 멀티 캐리어(Multi-carrier) 지원 환경을 모두 포함한다. 즉, 본 발명에서 사용되는 멀티 캐리어 시스템 또는 캐리어 병합(CA: Carrier Aggregation) 시스템이라 함은 광대역을 지원하기 위해서, 목표로 하는 광대역을 구성할 때 목표 대역보다 작은 대역폭(bandwidth)을 가지는 1개 이상의 컴포넌트 캐리어(CC: Component Carrier)를 병합(aggregation)하여 사용하는 시스템을 말한다.
본 발명에서 멀티 캐리어는 캐리어의 병합(또는, 반송파 집성)을 의미하며, 이때 캐리어의 병합은 인접한(contiguous) 캐리어 간의 병합뿐 아니라 비인접한(non-contiguous) 캐리어 간의 병합을 모두 의미한다. 또한, 하향링크와 상향링크 간에 집성되는 컴포넌트 캐리어들의 수는 다르게 설정될 수 있다. 하향링크 컴포넌트 캐리어(이하, 'DL CC'라 한다.) 수와 상향링크 컴포넌트 캐리어(이하, 'UL CC'라 한다.) 수가 동일한 경우를 대칭적(symmetric) 집성이라고 하고, 그 수가 다른 경우를 비대칭적(asymmetric) 집성이라고 한다. 이와 같은 캐리어 병합은 반송파 집성, 대역폭 집성(bandwidth aggregation), 스펙트럼 집성(spectrum aggregation) 등과 같은 용어와 혼용되어 사용될 수 있다.
두 개 이상의 컴포넌트 캐리어가 결합되어 구성되는 캐리어 병합은 LTE-A 시스템에서는 100MHz 대역폭까지 지원하는 것을 목표로 한다. 목표 대역보다 작은 대역폭을 가지는 1개 이상의 캐리어를 결합할 때, 결합하는 캐리어의 대역폭은 기존 IMT 시스템과의 호환성(backward compatibility) 유지를 위해서 기존 시스템에서 사용하는 대역폭으로 제한할 수 있다. 예를 들어서 기존의 3GPP LTE 시스템에서는 {1.4, 3, 5, 10, 15, 20}MHz 대역폭을 지원하며, 3GPP LTE-advanced 시스템(즉, LTE-A)에서는 기존 시스템과의 호환을 위해 상기의 대역폭들만을 이용하여 20MHz보다 큰 대역폭을 지원하도록 할 수 있다. 또한, 본 발명에서 사용되는 캐리어 병합 시스템은 기존 시스템에서 사용하는 대역폭과 상관없이 새로운 대역폭을 정의하여 캐리어 병합을 지원하도록 할 수도 있다.
LTE-A 시스템은 무선 자원을 관리하기 위해 셀(cell)의 개념을 사용한다.
상술한 캐리어 병합 환경은 다중 셀(multiple cells) 환경으로 일컬을 수 있다. 셀은 하향링크 자원(DL CC)과 상향링크 자원(UL CC) 한 쌍의 조합으로 정의되나, 상향링크 자원은 필수 요소는 아니다. 따라서, 셀은 하향링크 자원 단독, 또는 하향링크 자원과 상향링크 자원으로 구성될 수 있다. 특정 단말이 단 하나의 설정된 서빙 셀(configured serving cell)을 가지는 경우 1개의 DL CC와 1개의 UL CC를 가질 수 있으나, 특정 단말이 2개 이상의 설정된 서빙 셀을 가지는 경우에는 셀의 수만큼의 DL CC를 가지며 UL CC의 수는 그와 같거나 그보다 작을 수 있다.
또는, 그 반대로 DL CC와 UL CC가 구성될 수도 있다. 즉, 특정 단말이 다수의 설정된 서빙 셀을 가지는 경우 DL CC의 수보다 UL CC가 더 많은 캐리어 병합 환경도 지원될 수 있다. 즉, 캐리어 병합(carrier aggregation)은 각각 캐리어 주파수(셀의 중심 주파수)가 서로 다른 둘 이상의 셀들의 병합으로 이해될 수 있다. 여기서, 말하는 '셀(Cell)'은 일반적으로 사용되는 기지국이 커버하는 영역으로서의 '셀'과는 구분되어야 한다.
LTE-A 시스템에서 사용되는 셀은 프라이머리 셀(PCell: Primary Cell) 및 세컨더리 셀(SCell: Secondary Cell)을 포함한다. P셀과 S셀은 서빙 셀(Serving Cell)로 사용될 수 있다. RRC_CONNECTED 상태에 있지만 캐리어 병합이 설정되지 않았거나 캐리어 병합을 지원하지 않는 단말의 경우, P셀로만 구성된 서빙 셀이 단 하나 존재 한다. 반면, RRC_CONNECTED 상태에 있고 캐리어 병합이 설정된 단말의 경우 하나 이상의 서빙 셀이 존재할 수 있으며, 전체 서빙 셀에는 P셀과 하나 이상의 S셀이 포함된다.
서빙 셀(P셀과 S셀)은 RRC 파라미터를 통해 설정될 수 있다. PhysCellId는 셀의 물리 계층 식별자로 0부터 503까지의 정수값을 가진다. SCellIndex는 S셀을 식별하기 위하여 사용되는 간략한(short) 식별자로 1부터 7까지의 정수값을 가진다. ServCellIndex는 서빙 셀(P셀 또는 S셀)을 식별하기 위하여 사용되는 간략한(short) 식별자로 0부터 7까지의 정수값을 가진다. 0값은 P셀에 적용되며, SCellIndex는 S셀에 적용하기 위하여 미리 부여된다. 즉, ServCellIndex에서 가장 작은 셀 ID (또는 셀 인덱스)을 가지는 셀이 P셀이 된다.
P셀은 프라이머리 주파수(또는, primary CC) 상에서 동작하는 셀을 의미한다. 단말이 초기 연결 설정(initial connection establishment) 과정을 수행하거나 연결 재-설정 과정을 수행하는데 사용될 수 있으며, 핸드오버 과정에서 지시된 셀을 지칭할 수도 있다. 또한, P셀은 캐리어 병합 환경에서 설정된 서빙 셀 중 제어관련 통신의 중심이 되는 셀을 의미한다. 즉, 단말은 자신의 P셀에서만 PUCCH를 할당 받아 전송할 수 있으며, 시스템 정보를 획득하거나 모니터링 절차를 변경하는데 P셀만을 이용할 수 있다. E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access)은 캐리어 병합 환경을 지원하는 단말에게 이동성 제어 정보(mobilityControlInfo)를 포함하는 상위 계층의 RRC 연결 재설정(RRCConnectionReconfigutaion) 메시지를 이용하여 핸드오버 절차를 위해 P셀만을 변경할 수도 있다.
S셀은 세컨더리 주파수(또는, Secondary CC) 상에서 동작하는 셀을 의미할 수 있다. 특정 단말에 P셀은 하나만 할당되며, S셀은 하나 이상 할당될 수 있다. S셀은 RRC 연결이 설정이 이루어진 이후에 구성 가능하고 추가적인 무선 자원을 제공하는데 사용될 수 있다. 캐리어 병합 환경에서 설정된 서빙 셀 중에서 P셀을 제외한 나머지 셀들, 즉 S셀에는 PUCCH가 존재하지 않는다. E-UTRAN은 S셀을 캐리어 병합 환경을 지원하는 단말에게 추가할 때, RRC_CONNECTED 상태에 있는 관련된 셀의 동작과 관련된 모든 시스템 정보를 특정 시그널(dedicated signal)을 통해 제공할 수 있다. 시스템 정보의 변경은 관련된 S셀의 해제 및 추가에 의하여 제어될 수 있으며, 이 때 상위 계층의 RRC 연결 재설정 (RRCConnectionReconfigutaion) 메시지를 이용할 수 있다. E-UTRAN은 관련된 S셀 안에서 브로드캐스트하기 보다는 단말 별로 상이한 파라미터를 가지는 특정 시그널링(dedicated signaling) 할 수 있다.
초기 보안 활성화 과정이 시작된 이후에, E-UTRAN은 연결 설정 과정에서 초기에 구성되는 P셀에 부가하여 하나 이상의 S셀을 포함하는 네트워크를 구성할 수 있다. 캐리어 병합 환경에서 P셀 및 S셀은 각각의 컴포넌트 캐리어로서 동작할 수 있다. 이하의 실시 예에서는 프라이머리 컴포넌트 캐리어(PCC)는 P셀과 동일한 의미로 사용될 수 있으며, 세컨더리 컴포넌트 캐리어(SCC)는 S셀과 동일한 의미로 사용될 수 있다.
도 17은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 컴포넌트 캐리어 및 캐리어 병합의 일례를 나타낸다.
도 17의 (a)는 LTE 시스템에서 사용되는 단일 캐리어 구조를 나타낸다. 컴포넌트 캐리어에는 DL CC와 UL CC가 있다. 하나의 컴포넌트 캐리어는 20MHz의 주파수 범위를 가질 수 있다.
도 17의 (b)는 LTE_A 시스템에서 사용되는 캐리어 병합 구조를 나타낸다. 도 17의 (b)의 경우에 20MHz의 주파수 크기를 갖는 3 개의 컴포넌트 캐리어가 결합된 경우를 나타낸다. DL CC와 UL CC가 각각 3 개씩 있으나, DL CC와 UL CC의 개수에 제한이 있는 것은 아니다. 캐리어 병합의 경우 단말은 3개의 CC를 동시에 모니터링할 수 있고, 하향링크 신호/데이터를 수신할 수 있고 상향링크 신호/데이터를 송신할 수 있다.
만약, 특정 셀에서 N개의 DL CC가 관리되는 경우에는, 네트워크는 단말에 M (M≤N) 개의 DL CC를 할당할 수 있다. 이때, 단말은 M 개의 제한된 DL CC 만을 모니터링하고 DL 신호를 수신할 수 있다. 또한, 네트워크는 L (L≤M≤N)개의 DL CC에 우선순위를 주어 주된 DL CC를 단말에 할당할 수 있으며, 이러한 경우 단말은 L 개의 DL CC는 반드시 모니터링해야 한다. 이러한 방식은 상향링크 전송에도 똑같이 적용될 수 있다.
하향링크 자원의 반송파 주파수(또는 DL CC)와 상향링크 자원의 반송파 주파수(또는, UL CC) 사이의 링키지(linkage)는 RRC 메시지와 같은 상위계층 메시지나 시스템 정보에 의해 지시될 수 있다. 예를 들어, SIB2(System Information Block Type2)에 의해서 정의되는 링키지에 의해서 DL 자원과 UL 자원의 조합이 구성될 수 있다. 구체적으로, 링키지는 UL 그랜트를 나르는 PDCCH가 전송되는 DL CC와 상기 UL 그랜트를 사용하는 UL CC간의 맵핑 관계를 의미할 수 있으며, HARQ를 위한 데이터가 전송되는 DL CC(또는 UL CC)와 HARQ ACK/NACK 신호가 전송되는 UL CC(또는 DL CC)간의 맵핑 관계를 의미할 수도 있다.
상향링크 자원 할당 절차
3GPP LTE/LTE-A 시스템의 경우, 자원의 활용을 최대화하기 위해 기지국의 스케줄링 기반의 데이터 송수신 방법을 사용한다. 이는 단말이 전송할 데이터가 있는 경우 우선적으로 기지국에게 상향링크 자원 할당을 요청하고, 기지국으로부터 할당된 상향링크 자원만을 이용하여 데이터를 전송할 수 있음을 의미한다.
도 18은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말의 상향링크 자원 할당 과정을 예시하는 도면이다.
상향링크의 무선 자원의 효율적인 사용을 위하여, 기지국은 각 단말 별로 어떤 종류의 데이터를 얼마만큼 상향링크로 전송할지를 알아야 한다. 따라서, 단말이 직접 자신이 전송하고자 하는 상향링크 데이터에 관한 정보를 기지국으로 전달하고, 기지국은 이에 기반하여 해당 단말에 상향링크 자원을 할당할 수 있다. 이 경우, 단말이 기지국으로 전달하는 상향링크 데이터에 관한 정보는 자신의 버퍼에 저장되어 있는 상향링크 데이터의 양으로서, 이를 버퍼 상태 보고(BSR: Buffer Status Report)라고 지칭한다. BSR은 단말이 현재 TTI에서 PUSCH 상의 자원이 할당되고 보고 이벤트(reporting event)가 트리거링된 경우, MAC 제어 요소(MAC control element)를 사용하여 전송된다.
도 18의 (a)는 단말이 버퍼 상태 보고(BSR: buffer status reporting)를 위한 상향링크 무선 자원이 단말에 할당되지 않은 경우에 실제 데이터(actual data)를 위한 상향링크 자원 할당 과정을 예시한다. 즉, DRX 모드에서 액티브 모드의 상태를 전환하는 단말의 경우, 미리 할당 받은 데이터 자원이 없기 때문에, PUCCH를 통한 SR 전송을 시작으로 상향 데이터에 대한 자원을 요청해야 하며, 이 경우 5 단계의 상향링크 자원 할당 절차가 사용된다.
도 18의 (a)를 참조하면, 단말은 BSR를 전송하기 위한 PUSCH 자원이 할당되지 않은 경우로, 단말은 PUSCH 자원을 할당 받기 위하여 먼저 스케줄링 요청(SR: scheduling request)을 기지국에 전송한다(S1801).
스케줄링 요청은 보고 이벤트(reporting event)가 발생되었으나 단말이 현재 TTI에서 PUSCH 상에 무선 자원이 스케줄링되지 않은 경우, 단말이 상향링크 전송을 위한 PUSCH 자원을 할당 받기 위하여 기지국에 요청하기 위해 이용된다. 즉, 단말은 정규적 버퍼 상태 보고(regular BSR)가 트리거(trigger)되었으나 BSR을 기지국에 전송하기 위한 상향링크 무선 자원을 가지지 않을 때 PUCCH 상에 SR을 전송한다. 단말은 SR을 위한 PUCCH 자원이 설정되었는지 여부에 따라 단말은 PUCCH를 통해 SR을 전송하거나 또는 랜덤 액세스 절차를 개시한다. 구체적으로, SR이 전송될 수 있는 PUCCH 자원은 단말 특정적으로 상위 계층(예를 들어, RRC 계층)에 의하여 설정되며, SR 설정은(SR configuration)은 SR 전송주기(SR periodicity) 및 SR 서브프레임 오프셋 정보를 포함한다.
단말은 기지국으로부터 BSR 전송을 위한 PUSCH 자원에 대한 UL grant를 수신하면(S1803), UL grant에 의해 할당된 PUSCH 자원을 통해 트리거링된 BSR을 기지국으로 전송한다(S1805).
기지국은 BSR을 통해 실제 단말이 상향링크로 전송할 데이터의 양을 확인하고 실제 데이터 전송을 위한 PUSCH 자원에 대한 UL grant를 단말에 전송한다(S1807). 실제 데이터 전송을 위한 UL grant를 수신한 단말은 할당된 PUSCH 자원을 통해 실제 상향링크 데이터를 기지국으로 전송한다(S1809).
도 18의 (b)는 단말이 BSR를 위한 상향링크 무선 자원이 단말에 할당되어 있는 경우에 실제 데이터를 위한 상향링크 자원 할당 과정을 예시한다.
도 18의 (b)를 참조하면, 단말이 BSR 전송을 위한 PUSCH 자원이 이미 할당된 경우로, 단말은 할당된 PUSCH 자원을 통해 BSR을 전송하며, 이와 함께 스케줄링 요청을 기지국에 전송한다(S1811). 이어, 기지국은 BSR을 통해 실제 단말이 상향링크로 전송할 데이터의 양을 확인하고 실제 데이터 전송을 위한 PUSCH 자원에 대한 UL grant를 단말에 전송한다(S1813). 실제 데이터 전송을 위한 UL grant를 수신한 단말은 할당된 PUSCH 자원을 통해 실제 상향링크 데이터를 기지국으로 전송한다(S1815).
도 19는 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE-A에서 요구하는 제어 평면(C-Plane)에서의 지연 시간(latency)을 설명하기 위한 도면이다.
도 19를 참조하면, 3GPP LTE-A는 아이들 모드(Idle mode) (IP 주소가 할당된 상태)에서 연결 모드(Connected mode)로의 천이(transition) 시간이 50ms 이하가 되도록 요구한다. 이때, 천이 시간은 사용자 평면(U-Plane)의 설정 시간(S1 전달 지연 시간은 제외)을 포함한다. 또한, 연결 모드 내에서 도먼트 상태(dormant state)에서 액티브 상태(active state)로의 전환 시간은 10ms 이하로 요구된다.
도먼트 상태(dormant state)에서 액티브 상태(active state)로의 천이는 다음과 같이 4가지의 시나리오에서 발생될 수 있다.
- 동기화된 단말의 경우, 상향링크 전송에 의해 개시된 천이(Uplink initiated transition, synchronized)
- 비동기화된 단말의 경우, 상향링크 전송에 의해 개시된 천이(Uplink initiated transition, unsynchronized)
- 동기화된 단말의 경우, 하향링크 전송에 의해 개시된 천이(Downlink initiated transition, synchronized)
- 비동기화된 단말의 경우, 하향링크 전송에 의해 개시된 천이(Downlink initiated transition, unsynchronized)
도 20은 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE-A에서 요구하는 동기화된 단말의 도먼트 상태(dormant state)에서 액티브 상태(active state)로의 천이 시간을 설명하기 위한 도면이다.
도 20에서는 앞서 도 18에서 설명한 3 단계(BSR을 위한 상향링크 무선 자원이 할당된 경우) 상향링크 자원 할당 절차를 예시한다. LTE-A 시스템에서는 상향링크 자원 할당을 위해 아래 표 16과 같은 지연 시간이 요구된다.
표 16은 LTE-A 시스템에서 요구되는, 동기화된 단말의 경우, 상향링크 전송에 의해 개시된 도먼트 상태(dormant state)에서 액티브 상태(active state)로의 천이 시간을 나타낸다.
도 20 및 표 16을 참조하면, 1ms/5ms PUCCH 순환(cycle)을 가지는 PUCCH 구간으로 인하여 평균적인 지연(delay)이 0.5ms/2.5ms가 요구되고, 단말이 SR 전송하는데 1ms가 요구된다. 그리고, 기지국이 SR을 디코딩하고 스케줄링 승인(scheduling grant)를 생성하기까지 3ms가 요구되고, 스케줄링 승인을 전송하는데 1ms가 요구된다. 그리고, 단말이 스케줄링 승인을 디코딩하고, L1 계층에서 상향링크 데이터를 인코딩하기까지 3ms가 요구되고, 상향링크 데이터를 전송하는데 1ms가 요구된다.
이와 같이 단말이 상향링크 데이터를 전송하는 절차를 완료하는데 총 9.5/15.5ms가 요구된다.
랜덤 접속 과정(RACH 프로시저)
도 21a 및 도 21b는 LTE 시스템에서 랜덤 접속 과정(Random Access Procedure)의 일 예를 나타낸다.
랜덤 접속 과정은 RRC_IDLE에서의 초기 접속, 무선 링크 실패 후의 초기 접속, 랜덤 접속 과정을 요구하는 핸드오버, RRC_CONNECTED 중에 랜덤 접속 과정이 요구되는 상향링크 또는 하향링크 데이터 발생 시에 수행된다. RRC 연결 요청 메시지(RRC Connection Request Message)와 셀 갱신 메시지(Cell Update Message), URA(UTRAN Registration Area) 갱신 메시지(URA Update Message) 등의 일부 RRC 메시지도 랜덤 접속 과정을 이용하여 전송된다. 논리채널 CCCH(Common Control Channel), DCCH(Dedicated Control Channel), DTCH(Dedicated Traffic Channel)가 전송채널 RACH에 매핑될 수 있다. 전송채널 RACH는 물리채널 PRACH(Physical Random Access Channel)에 매핑된다.
단말의 MAC 계층이 단말 물리계층에 PRACH 전송을 지시하면, 단말 물리계층은 먼저 하나의 접속 슬롯(access slot)과 하나의 시그너처(signature)를 선택하여 PRACH 프리앰블을 상향으로 전송한다. 랜덤 접속 과정은 경쟁 기반(Contention based)의 랜덤 접속 과정과 비경쟁기반(Non-contention based)의 랜덤 접속 과정으로 구분된다.
도 21a는 경쟁기반(Contention based)의 랜덤 접속 과정의 일 예를 나타내며, 도 21b는 비경쟁 기반(Non-contention based)의 랜덤 접속 과정의 일 예를 나타낸다.
먼저, 경쟁 기반의 랜덤 접속 과정에 대해 도 21a를 참조하여 살펴보기로 한다.
단말은 시스템 정보를 통해 기지국으로부터 랜덤 접속에 관한 정보를 수신하여 저장한다. 이후, 랜덤 접속이 필요한 경우, 단말은 랜덤 접속 프리앰블(Random Access Preamble; 메시지 1이라고도 함)을 기지국으로 전송한다(S2101).
기지국이 상기 단말로부터 랜덤 접속 프리앰블을 수신하면, 상기 기지국은 랜덤 접속 응답 메시지(Random Access Response; 메시지 2라고도 함)를 단말에게 전송한다(S2102). 구체적으로, 상기 랜덤 접속 응답 메시지에 대한 하향 스케쥴링 정보는 RA-RNTI(Random Access-Radio Network Temporary Identifier)로 CRC 마스킹되어 L1 또는 L2 제어채널(PDCCH) 상에서 전송될 수 있다. RA-RNTI로 마스킹된 하향 스케쥴링 신호를 수신한 단말은 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)로부터 랜덤 접속 응답 메시지를 수신하여 디코딩할 수 있다. 이후, 단말은 상기 랜덤 접속 응답 메시지에 자신에게 지시된 랜덤 접속 응답 정보가 있는지 확인한다.
자신에게 지시된 랜덤 접속 응답 정보가 존재하는지 여부는 단말이 전송한 프리앰블에 대한 RAID(Random Access Preamble ID)가 존재하는지 여부로 확인될 수 있다.
상기 랜덤 접속 응답 정보는 동기화를 위한 타이밍 옵셋 정보를 나타내는 TA(Timing Alignment), 상향링크에 사용되는 무선자원 할당 정보, 단말 식별을 위한 임시 식별자(예: Temporary C-RNTI) 등을 포함한다.
단말은 랜덤 접속 응답 정보를 수신하는 경우, 상기 응답 정보에 포함된 무선자원 할당 정보에 따라 상향링크 SCH(Uplink Shared Channel)로 상향링크 전송(메시지 3이라고도 표현함)을 수행한다(S2103). 여기서, 상향링크 전송은 스케쥴된 전송(Scheduled Transmission)으로 표현될 수도 있다.
기지국은 단말로부터 상기 상향링크 전송을 수신한 후에, 경쟁 해결(contention resolution)을 위한 메시지(메시지 4라고도 표현함)를 하향링크 공유 채널(Downlink Shared Channel:DL-SCH)을 통해 단말에게 전송한다(S2104).
다음으로, 비경쟁 기반의 랜덤 접속 과정에 대해 도 21b를 참조하여 살펴보기로 한다.
단말이 랜덤 접속 프리앰블을 전송하기 전에 기지국이 비경쟁 랜덤 접속 프리앰블(Non-contention Random Access Preamble)을 단말에게 할당한다(S2111).
비경쟁 랜덤 접속 프리앰블은 핸드오버 명령이나 PDCCH와 같은 전용 시그널링(Dedicated Signalling)을 통해 할당될 수 있다. 단말은 비경쟁 랜덤 접속 프리앰블을 할당받은 경우, 기지국으로 할당된 비경쟁 랜덤 접속 프리앰블을 전송한다(S2112).
이후, 상기 기지국은 경쟁 기반 랜덤 접속 과정에서의 S2102단계와 유사하게 랜덤 접속 응답(Random Access Response; 메시지 2라고도 표현함)을 단말에게 전송할 수 있다(S2113).
상기 설명된 랜덤 접속 과정에서 랜덤 접속 응답에 대해서는 HARQ가 적용되지 않지만, 랜덤 접속 응답에 대한 상향링크 전송이나 경쟁 해결을 위한 메시지에 대해서는 HARQ가 적용될 수 있다. 따라서, 랜덤 접속 응답에 대해서 단말은 ACK 또는 NACK을 전송할 필요가 없다.
상향링크 참조 신호
도 22는 상향 링크 서브프레임의 구조를 도시하는 다른 도면이다.
도 22를 참조하면, 사운딩 참조 신호(SRS: Sounding Reference Signal)는 PUSCH가 전송되는 대역 이외의 상향링크 대역(suh band)에 대한 채널을 추정하거나 전체 상향링크 대역폭(wide band)에 해당하는 채널의 정보를 획득하기 위해서 주기적으로 혹은 비주기적으로 단말이 전송 할 수 있다. 주기적으로 사운딩 참조 신호를 전송하는 경우는 상위 계층 시그널을 통하여 주기가 결정되며 비주기적인 사운딩 참조 신호의 전송은 기지국이 PDCCH 상향링크/하향링크 DCI 포맷의 'SRS request' 필드를 이용하여 지시하거나 트리거(triggering) 메시지를 전송할 수 있다. 도 22에 보인 예와 같이 한 서브프레임 내에서 사운딩 참조 신호가 전송될 수 있는 영역은 하나의 서브프레임에서 시간 축 상에서 가장 마지막에 위치하는 SC-FDMA 심볼이 있는 구간이다. 동일한 서브프레임의 마지막 SC-FDMA로 전송되는 여러 단말의 사운딩 참조 신호들은 주파수 위치에 따라 구분이 가능하다. 사운딩 참조 신호는 PUSCH와는 달리 SC-FDMA로 변환하기 위한 DFT(Discrete Fourier Transform) 연산을 수행하지 않으며 PUSCH에서 사용된 프리코딩 행렬을 사용하지 않고 전송된다.
나아가, 하나의 서브프레임 내에서 복조용 참조 신호(DMRS: Demodu1ation-Reference Signal)가 전송되는 영역은 시간 축 상에서 각 슬롯의 가운데 위치하는 SC-FDMA 심볼이 있는 구간이며, 마찬가지로 주파수 상으로는 데이터 전송 대역을 통하여 전송된다. 예를 들어, 일반 순환 전치가 적용되는 서브프레임에서는 4 번째 SC-FDMA 심볼과 11 번째 SC-FDMA 심볼에서 복조용 참조 신호가 전송된다.
복조용 참조 신호는 PUSCH 또는 PUCCH의 전송과 결합될 수 있다. 사운딩 참조 신호는 상향링크 스케줄링을 위해 단말이 기지국으로 전송하는 참조 신호이다. 기지국은 수신된 사운딩 참조 신호를 통해 상향링크 채널을 추정하고, 추정된 상향링크 채널을 상향링크 스케줄링에 이용한다. 사운딩 참조 신호는 PUSCH 또는 PUCCH의 전송과 결합되지 않는다. 복조용 참조 신호와 사운딩 참조 신호를 위하여 동일한 종류의 기본 시퀀스가 사용될 수 있다. 한편, 상향링크 다중 안테나 전송에서 복조용 참조 신호에 적용된 프리코딩은 PUSCH에 적용된 프리코딩과 같을 수 있다.
도 23은 상향링크로 참조신호를 전송하기 위한 신호 처리 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 23에 도시된 바와 같이, 데이터는 시간영역에서 신호를 생성하고 DFT 프리코더(precoder)를 통한 주파수 매핑 후 IFFT를 통해 전송되는 반면, 참조 신호는 DFT 프리코더를 통하는 과정이 생략된다. 구체적으로, 주파수 영역에서 참조 시퀀스가 바로 생성(S2310)된 후에, 로컬화 매핑(S2320), IFFT 과정(S2330) 및 순환 전치(CP: Cyclic Prefix) 부착(S2340) 과정을 순차적으로 거친 뒤에 전송된다.
도 24는 복조용 참조 신호(DMRS: Demodulation-Reference Signal)를 전송하기 위한 서브프레임의 구조를 도시한 도면이다.
도 24의 (a)는 일반 순환 전치(normal CP)의 경우에 복조용 참조 신호를 전송하기 위한 서브프레임의 구조를 도시한 도면이고, 도 24의 (b)는 확장 순환 전치(extended CP)의 경우에, 복조용 참조 신호를 전송하기 위한 서브프레임의 구조를 도시한 도면이다. 도 24의 (a)를 참조하면, 일반 순환 전치에서는 4번째와 11번째 SC-FDMA 심볼을 통해 복조용 참조 신호가 전송되고, 도 24의 (b)를 참조하면 확장 순환 전치에서는 3번째와 9번째 SC-FDMA 심볼을 통해 복조용 참조 신호가 전송된다.
PUSCH에 대한 복조용 참조 신호(DMRS: Demodulation-Reference Signal)
PUSCH에 대한 참조 신호는 다음과 같이 결정된다.
PUSCH에 대한 참조 신호 시퀀스 
는 레이어 인덱스 
에 대응하며, 아래 수학식 6과 같이 정의된다.
여기서, m과 n은 
을 만족하고, 
을 만족한다.
직교 시퀀스(orthogonal sequence) 
는 상위 계층 파라미터 'Activate-DMRS-with OCC' 가 셋팅되지 않거나 가장 최근의 상향링크와 관련된 DCI를 전송하기 위해 임시 C-RNTI가 사용되는 경우, DCI 포맷 0을 위해 
으로 설정된다. 반면, 해당 PUSCH 전송과 관련된 전송 블록(transport block)에 대한 가장 최근의 상향링크와 관련된 DCI에 포함된 순환 시프트 필드(cyclic shift field)에 따라 아래 표 17과 같이 설정될 수 있다.
표 17은 상향링크와 관련된 DCI 내 순환 시프트 필드와 
, 
의 대응 관계를 나타낸다.
표 18을 참조하면, 동일한 전송 블록에서 상향링크와 관련된 DCI를 포함하는 하향링크 물리 제어 채널(PDCCH)이 전송되지 않는 경우, 동일한 전송 블록에서 최초 PUSCH가 반영구적(semi-persistently)으로 스케줄링된 경우, 또는 동일한 전송 블록에서 최초 PUSCH가 랜덤 액세스 응답 그랜트(random access response grant)에 의해 스케줄링 된 경우에 표 18의 첫번째 열과 같이 값을 가질 수 있다.
동일 전송 블록을 위한 상향링크 관련된 DCI가 없고, 동일 전송 블록을 위한 초기 PUSCH가 반정적으로 스케줄링되거나 혹은 랜덤 액세스 응답에 의하여 스케줄링되는 경우 
값 및 
값을 획득하기 위해 사용될 수 있다.
참조 신호의 백터는 아래 수학식 10과 같이 프리코딩될 수 있다.
여기서, P 는 PUSCH 전송을 위해 사용되는 안테나 포트의 수이다. 하나의 안테나 포트를 이용하여 PUSCH를 전송하는 경우 P = 1, W = 1 및 
= 1 이다. 공간 멀티플렉싱(spatial multiplexing)의 경우 P = 2 또는 P = 4 일 수 있으며 프리코딩 행렬(Precoding Matrix) W 는 동일 서브프레임 내에서 PUSCH의 프리코딩을 위한 프리코딩 행렬을 동일하게 사용할 수 있다.
PUSCH에서 상향링크 참조 신호를 위한 물리적 맵핑 방법은 다음과 같다.
PUSCH 전송을 위해 사용되는 각 안테나 포트에 대하여, 
시퀀스는 진폭 스케일링 인자(amplitude scaling factor) 
와 곱해지고, 
부터 시작하여 시퀀스로 매핑된다. 매핑 프로세스에 사용되는 물리 자원 블록 세트 및 인덱스 
와 안테나 포트 번호 P 의 관계는 해당 PUSCH 전송의 경우와 동일하다. 인덱스가 
자원 요소(RE)에 일반 순환 전치의 경우 
, 확장 순환 전치의 경우 
에서 
가 커지는 순서대로 매핑되고, 다음은 슬롯 번호가 커지는 순으로 매핑된다.
TDD 시스템에서 상향링크/하향링크 스케줄링
TDD 시스템에서의 하향링크/상향링크 서브프레임 구성이 상향링크-하향링크 구성(configuration) 별로 다르기 때문에 PUSCH 및 PHICH전송 시간은 구성에 따라 다르게 설정되며, PUSCH 및 PHICH의 전송시간은 서브프레임의 인덱스(또는 숫자)에 따라 서로 다르게 구성될 수 있다.
LTE 시스템에서, PUSCH와 이에 선행하는 PDCCH, 그리고 PUSCH에 대응되는 하향링크 HARQ ACK/NACK이 전송되는 PHICH의 상/하향링크 타이밍 관계는 미리 정해져 있다.
표 19는 상향링크-하향링크 구성 별로 PDCCH와 이에 대응되는 PUSCH의 전송 타이밍을 나타내는 표이다.
표 19를 참조하면, 상향링크-하향링크 구성 1 내지 6의 경우, n 번째 하향링크 서브프레임에서 기지국으로부터 PDCCH에 의해서 UL grant를 수신하거나 PHICH을 수신 후 재전송을 해야 할 때, 단말은 PDCCH(또는 PHICH)가 전송된 하향링크 서브프레임 인덱스에 따라 이에 대응되는 n+k번째 상향링크 서브프레임에서 PUSCH을 전송한다. 이때, k값은 표 19와 같다.
상향링크-하향링크 구성 0의 경우, 상향링크 DCI 포맷 내의 상향링크 인덱스(UL index)의 값과 PHICH가 전송되는 하향링크 서브프레임 번호 및 상위 계층으로 수신되거나 PUSCH가 전송되는 상향링크 서브프레임 번호에 의해 결정되는 
값에 따라 PUSCH 전송을 표 19에 따라 전송하거나 n+7번째 상향링크 서브프레임에서 전송하거나 또는 표 19에 따른 상향링크 서브프레임과 n+7번째 상향링크 서브프레임에 모두 전송할 수도 있다.
한편, 단말이 하향링크 서브프레임 i에서 기지국으로부터 HARQ ACK/NACK을 포함하는 PHICH을 수신하면, 해당 PHICH는 상향링크 서브프레임 i-k에서 단말이 전송한 PUSCH에 대응된다. 이때, k값은 표 20과 같다.
표 20은 상향링크-하향링크 구성 별로 PUSCH와 이에 대응되는 PHICH의 전송 타이밍 관계를 나타낸다.
상향링크-하향링크 구성 1-6의 경우 또는 상향링크-하향링크 구성 0이고 
인 경우, 단말이 서브프레임 i에서 기지국으로부터 HARQ-ACK를 전송하는 PHICH을 수신하였다면, PHICH는 서브프레임 i-k에서 단말이 전송한 PUSCH에 대응된다. 반면, 상향링크-하향링크 구성 0이고, 
인 경우, 단말이 서브프레임 i에서 기지국으로부터 HARQ-ACK를 전송하는 PHICH을 수신하였다면, PHICH는 서브프레임 i-6 에서 단말이 전송한 PUSCH에 대응된다.
단말이 기지국으로 하향링크 서브프레임 i에 대응하는 PUSCH 서브프레임을 통해 전송 블록(transport block)을 전송한 후, 하향링크 서브프레임 i에서 전송 블록에 대응하는 PHICH을 수신하여 ACK이 디코딩된다면, 또는 하향링크 서브프레임 i에서 전송되는 PDCCH에 의하여 전송 블록이 비활성화(disable)된다면, 단말은 전송 블록에 대응하는 ACK을 상위 계층으로 전달한다. 그렇지 않은 경우 전송 블록에 대한 NACK이 상위 계층으로 전달된다.
단말 입장에서 살펴보면, n번째 상향링크 서브프레임에서의 단말의 PUSCH 등을 통한 상향링크 전송에 대한 ACK/NACK 응답(또는, PHICH)은 해당 상향링크 서브프레임 인덱스에 따라 이에 대응되는 n+k번째 하향링크 서브프레임에서 기지국으로부터 전송된다. 서브프레임 번들링(bundling) 경우, 해당 PHICH는 번들의 마지막 서브프레임에 대응된다. 단말은 n+k번째 하향링크 서브프레임에서 자신이 전송한 PUSCH에 대한 PHICH 응답이 기지국으로부터 전송됨을 예상하여 해당 PHICH을 검색/검출/복조해야 한다. 이때, k값은 표 21과 같다.
표 21은 상향링크-하향링크 구성 별로 PUSCH와 이에 대응되는 PHICH의 전송 타이밍 관계를 나타낸다.
PHICH 자원은 
와 같은 인덱스 쌍으로 식별된다. 
는 PHICH 그룹 번호를, 
는 해당 PHICH 그룹 안에서의 직교 시퀀스 인덱스를 나타낸다. 
및 
는 수학식 11에 의하여 구할 수 있다.
여기서, 
는 대응하는 PUSCH 전송에 관련된 전송 블록을 위한 상향링크 DCI 포맷을 가지는 가장 최근의 PDCCH에서 DMRS(demodulation reference signal) 필드를 위한 순환 시프트(cyclic shift)로부터 매핑된다. 반면, 동일한 전송 블록을 위한 상향링크 DCI 포맷을 가지는 PDCCH가 부재한 경우에 동일한 전송 블록을 위한 초기 PUSCH가 반지속적(semi-persistent)으로 스케줄링되거나 랜덤 액세스 응답 승인신호에 의하여 스케줄링되면 
는 0으로 설정된다.
표 22는 상향링크 DCI 포맷을 가지는 PDCCH에서 PHICH 자원을 결정하기 위해 사용되는 DMRS 필드를 위한 순환 시프트와 
와의 매핑 관계를 나타낸 표이다.
이하에서, 5G 시스템(또는 Future IMT-Advanced 시스템)에서 단말의 제어 플레인 지연(C-plane latency)을 최소화하기 위한 방법으로서, 경쟁 기반의 PUSCH 존(Contention based PUSCH zone, 이하 'CP 존'이라 한다.) 정의, CP 존 설정 방법, CP 존 이용 방법 등과 관련된 사항들에 대해 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.
CP 존 정의 및 설정
도 25a는 CP 존 설정의 일 예를 나타내며, 도 25b는 CP 존을 구성하는 경쟁 PUSCH 자원 블록(Contention PUSCH Resource Block:CPRB)의 일 예를 나타낸 도이다.
먼저, CP 존이라 함은 단말의 상향링크 데이터 (UL data)전송과 관련하여 기지국으로부터 별도의 자원 할당 스케쥴링 없이 단말이 바로 UL data를 전송할 수 있는 영역을 의미한다.
상기 CP 존의 경우, low latency를 요구하는 단말의 UL data 전송에 주로 사용될 수 있다.
도 25a를 참조하면, 1010은 PUCCH가 전송되는 자원 영역이며, 1020은 CP 존에 해당한다.
상기 CP 존은 UL data를 전송할 수 있는 PUSCH 영역의 특정 자원 영역에 할당될 수 있다. 즉, 상기 CP 존은 하나의 서브프래임(Sub-Frame:SF) 또는 하나 이상의 연속된 Sub-Frame에 할당될 수 있으며, 특정 Sub-Frame 에는 상기 CP 존이 할당되지 않을 수 있다.
도 25b는 CPRB를 나타내는 것으로, CP 존은 하나 이상의 CPRB로 구성될 수 있다.
CPRB는 하나의 단말이 점유할 수 있는 CP 존 내 자원 영역을 나타내는 것으로, 하나의 CPRB(1030)에 하나의 단말이 매핑되나, 이에 한정되지 않고 단말의 능력, 단말이 전송할 UL data 양 등을 고려하여 하나의 단말에 다수의 CPRB가 매핑될 수도 있고, 복수의 단말이 하나의 CPRB를 공유할 수도 있다.
도 25b에 도시된 바와 같이, 하나의 CP 존에는 N(N은 자연수)개의 CPRB가 정의될 수 있다.
일 예로, CP 존을 이용하는 단말이 3개가 있고(단말 1, 단말 2, 단말 3), CP 존을 구성하는 CPRB가 4개(CPRB #1, CPRB #2, CPRB #3, CPRB #4) 있는 경우, 단말 1에는 CPRB #1, 단말 2에는 CPRB #2, 단말 3에는 CPRB #3이 각각 할당될 수 있다.
여기서, 각각의 단말에 할당되는 CPRB는 기지국에 의해 설정되거나 기지국으로부터 CP 존의 CPRB 관련 정보를 단말이 수신한 경우에는 각 단말이 원하는 CPRB 를 기지국으로 요청함으로써 할당될 수도 있다.
또한, 기지국에서 CPRB를 각각의 단말에 할당함에 있어서, 셀에서 수용할 수 있는 단말 수(또는 사용자 수)가 제한적인 스몰 셀(small cell)의 경우, 상기 기지국은 셀에 진입한 단말과 CPRB를 1대1로 매핑할 수 있다.
예를 들어, small cell 에서 수용할 수 있는 최대 단말의 수가 N개인 경우, 상기 small cell의 기지국은 N개의 단말을 위한 CP 존을 미리 할당하고, N개를 초과하는 단말에 대해서는 셀 진입을 허용하지 않음으로써, 셀 내 단말과 CPRB가 1대1로 매핑되도록 할 수 있다.
만약, 단말과 CPRB의 1 대 1 매핑 방법을 단말의 셀 진입 후 RACH 프로시저를 위해 사용하는 경우에는 단말이 셀에 진입하기 전에 단말과 기지국 사이에 암시적으로(implicit하게) CPRB 할당 방법이 서로 약속된다. 즉, 매크로 셀(macro cell)과 연결성이 있는 단말이 dual connectivity 를 통해 small cell과의 연결을 추가하는 경우, 상기 small cell과 상기 macro cell 사이의 백홀 인터페이스(backhaul interface)를 통해 단말에게 미리 CPRB를 할당해줄 수 있다.
여기서, dual connectivity란 anchor-booster, carrier aggregation 또는 simultaneous multi-RAT communication 등과 같은 기술을 말한다.
즉, CP 존이 설정된 셀에 위치한 단말은 low latency를 요구하는 UL data가 있는 경우, 상기 UL data 전송을 위한 기지국의 스케줄링 없이(UL Grant 없이) 단말은 설정된 CP 존을 통해 UL data를 기지국으로 바로 전송할 수 있다.
CP 존은 low latency를 요구하는 단말의 UL data 전송의 경우라면 폭넓게 사용되는 것이 바람직하나, CP 존은 특정 프로시저 내에서 전송될 UL data (일 예로, 랜덤 접속 과정의 RRC 요청 메시지 및/또는 NAS 요청 메시지, BSR 프로시저 내 BSR 전송 등)에 대해서만 제한적으로 사용될 수도 있다.
또한, CP 존은 도 26에 도시된 바와 같이, 프로시저 별로 다르게 설정될 수도 있다.
CP 존은 목적에 따라 하나 이상의 존으로 정의될 수 있다. 예를 들면, RACH 프로시저를 위해 설정되는 CP 존 영역과 BSR 프로시저를 위해 설정되는 CP 존 영역은 구별되게 설정될 수 있다. 즉, 다른 목적으로 정의되는 각 CP 존은 다른 Sub-Frame에 각각 설정되거나 동일 Sub-Frame 내 다른 자원 영역에 각각 설정될 수 있다.
도 26에서, RACH 프로시저를 위한 CP 존과 BSR 등 다른 프로시저를 위한 CP 존이 다르게 설정되었음을 볼 수 있다.
CP 존 관련 정보 전송 방법
도 27은 CP 존과 관련된 정보 전송 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
특정 셀에 CP 존이 설정되어 있는 경우, 기지국(또는 특정 셀)은 (특정 셀 내) 단말들에게 상기 특정 셀에 설정된 CP 존 관련 제어정보를 전송한다(S2710).
여기서, 특정 셀은 펨토 셀, 피코 셀, 마이크로 셀 등과 같은 스몰 셀(Small Cell) 또는 매크로 셀을 의미할 수 있다.
상기 CP 존 관련 제어정보는 상기 특정 셀에 CP 존이 설정되었는지 여부를 나타내는 CP 존 설정 알림 정보를 포함한다.
또한, 상기 CP 존 관련 제어정보는 상기 특정 셀에 CP 존이 설정되어 있는 경우, 상기 CP 존 구성 등 상기 CP 존 설정과 관련된 정보인 CP 존 설정 정보를 더 포함한다.
상기 CP 존 설정 정보는 CP 존이 설정된 상향링크 자원(UL resource) 정보, CP 존 내 CPRB로 전송될 수 있는 데이터 전송과 관련된 정보를 포함할 수 있다.
상기 CP 존이 설정된 상향링크 자원 정보는 Resource utilization을 고려하여 CP 존이 설정되지 않은 UL Sub-Frame의 정보를 포함할 수도 있다.
앞에서도 살핀 바와 같이, 하나의 CP 존은 하나 이상의 단말들이 점유할 수 있는 N(자연수)개의 CPRB들로 구성될 수 있다.
상기 CP 존이 설정된 상향링크 자원 정보는 특정 시점에 임의의 한 단말이 CP 존의 자원을 점유하고자 시도할 수 있는 CP 존의 개수(M)를 나타내는 값을 포함할 수 있다.
여기서, N*M의 값은 특정 시점에 임의의 한 단말이 선택(또는 점유)할 수 있는 CPRB의 총 수를 나타낸다.
예를 들어, 1개의 CP 존에 4개의 CPRB를 가지는 동일한 목적의 CP 존이 2개인 경우(2개의 CP 존이 하나의 CP 그룹 형성), 단말은 8(4*2)개의 후보(candidate) CPRB를 갖을 수 있다.
상기 설정된 CPRB로 전송될 수 있는 데이터 전송과 관련된 정보로는, 단말 마다의 최대 자원 블록 크기(Maximum resource block size), MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨, 초기 전송 전력 기준신호(initial transmission power reference) 등이 있을 수 있다.
상기 CP 존 관련 제어 정보는 브로드캐스트 메시지(Broadcast Message)로 전송되거나 특정 단말을 위해 유니캐스트 메시지(unicast message)로 전송될 수 있다.
구체적으로, 상기 CP 존 관련 제어 정보는 아래와 같은 4가지 방식으로 전송될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 다양한 방식으로 전송될 수 있음은 물론이다.
첫 번째로, CP 존 관련 제어 정보는 MIB(Master Information Block)를 통해 단말로 전송될 수 있다. Essential physical layer information을 전송하는 MIB에 상기 CP 존 관련 제어 정보가 포함될 수 있다.
두 번째로, CP 존 관련 제어 정보는 기존의 SIB-x를 통해 단말로 전송될 수 있다.
SIB-x를 통해 전송되는 경우는, 초기 망 접속을 위해 CP 존이 설정되는 경우로서 상기 CP 존 관련 제어 정보는 SIB-2에 포함되어 전송될 수 있다.
일 예로, RACH 프로시저를 위해 CP 존이 설정되는 경우, SIB-2에 CP 존에 대한 정보를 추가하여 단말이 셀에 접속하기 전에 contention based RRC connection request 메시지 전송(예: 2-step RA)을 통해 셀에 접속할 수 있음을 미리 인지하도록 한다.
세 번째로, CP 존 관련 제어 정보는 새로운 SIB-y를 통해 단말로 전송될 수 있다.
즉, 망 접속 이후의 프로시저를 위해 CP 존이 설정되는 경우, 새로운 SIB 정의를 통해 전송될 수 있다.
여기서, 기지국은 새로운 SIB 정보를 수신해야 하는 셀임을 알리는 indication을 MIB, SIB-1 또는 SIB-2에 포함시켜 단말로 전송할 수 있다.
네 번째로, CP 존 관련 제어 정보는 새로운 control message를 통해 unicast 방식으로 특정 단말에게 전송될 수 있다.
단말이 셀에 접속한 경우, CP 존을 이용할 필요가 있는 단말에게만 상기 CP 존 관련 제어정보를 유니캐스트 메시지를 통해 전송함으로써, 상기 CP 존 관련 제어 정보를 특정 단말만이 수신하도록 할 수 있다.
이 경우, 단말은 셀에 접속(또는 진입)하는 경우, CP 존 이용을 알리는 정보를 셀 접속 시 기지국으로 전송하는 메시지 등에 포함시켜 기지국으로 전송함으로써, 기지국이 상기 단말로 CP 존 관련 제어정보를 유니캐스트 메시지를 통해 전송하게 할 수 있다.
상기 CP 존 설정 알림 정보 및 상기 CP 존 설정 정보는 앞서 살핀 바와 같이, 상기 CP 존 관련 제어 정보에 포함되어 다양한 형식(SIB, MIB, Unicast Message 등)으로 단말들에게 전송될 수도 있고, 상기 CP 존 알림 정보와 상기 CP 존 설정 정보가 각각 다른 메시지 등을 통해 따로 전송될 수도 있다.
여기서, 상기 CP 존 설정 알림 정보와 상기 CP 존 설정 정보가 따로 전송되는 경우에도 앞서 살펴본 SIB, MIB, Unicast Message 등 다양한 형식을 통해 전송될 수 있음은 물론이다.
CP 존 기반의 BSR 프로시저
BSR 프로시저에서 CP 존을 사용하는 방법에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 28은 BSR 프로시저에서 CP 존을 사용하는 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
BSR 프로시저는 UL 자원 할당 과정으로, SR(Scheduling Request) 프로시저로 표현될 수 있다.
도 28은 앞서 살핀 CP 존(contention based PUSCH zone)을 BSR (메시지) 전송을 위한 UL resource로 사용하는 방법을 나타낸다.
도 28에 도시된 바와 같이, BSR은 SR이 전송되는 서브프레임에서 동시에 전송된다. 즉, 단말은 기지국으로 1 TTI(Transmission Timing Interval)에서 SR과 BSR을 함께 전송한다(S2810).
여기서, SR 전송은 ON/OFF Keying 방식으로 PUCCH를 통해 전송되며, 단말 별 PUCCH 자원은 미리 할당되어 있음을 가정한다.
또는, 도 18a의 5-step SR 방식과 도 18b의 3-step SR 방식을 동시에 사용하는 시스템을 위해 특정 정보를 담은 SR이 사용될 수 있다.
상기 특정 정보는 일 예로, '0'인 경우, 비경쟁 기반 SR(non-contention based SR)을 나타낼 수 있고, '1'인 경우, 경쟁 기반 SR(contention based SR)을 나타낼 수 있다.
구체적으로, 단말은 PUCCH를 통해 SR 및 CP 존을 통해 BSR을 1 TTI에서 즉, 동일한 서브프레임에서 함께 기지국으로 전송한다(S2820).
이후, 상기 단말은 상기 기지국으로부터 실제 데이터 전송을 위한 UL Grant를 수신한다.
이후, 상기 단말은 상기 수신된 UL Grant를 이용하여 상기 기지국으로 실제 데이터를 전송한다(S2830).
여기서, CP 존을 이용하여 UL 자원 할당 과정을 수행하기 위해서는 먼저, 기지국이 단말로 앞서 살핀 CP 존 관련 제어정보를 전송할 수 있다.
상기 CP 존 관련 제어정보는 시스템 관련 정보이기 때문에 SIB을 통해 전송되는 것이 바람직할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 다양한 방식으로 전송될 수 있다.
살핀 바와 같이, CP 존을 이용하여 UL 자원 할당 과정을 수행하는 경우, 단말이 기지국으로 UL resource를 요청하고, 기지국으로부터 UL resource를 할당 받는 시간을 줄일 수 있기 때문에, 일반적인 기지국 스케쥴링 기반의 UL resource 할당 과정에 비해 전체 procedure latency를 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 29a 내지 도 29c는 BSR 프로시저에서 CP 존을 이용하는 경우 다양한 방식의 CP 존 설정의 일 예를 나타낸 도이다.
CP 존을 통해 BSR을 전송하는 경우, 단말은 자신에게 할당된 PUCCH 자원을 통한 SR 전송과 함께 BSR message를 전송할 수 있다.
이를 통해, 단말은 SR과 BSR message를 동일 시간 또는 연속된 시간 자원을 이용하여 전송할 수 있게 된다.
도 29a는 SR 및 BSR이 동일 서브프레임 내에서 전송되는 CP 존의 Intra sub frame 설정 방식의 일 예를 나타낸다.
즉, 도 29a에 도시된 바와 같이, SR 및 BSR은 동일 subframe 내에서 다른 자원(시간 자원 또는 주파수 자원)으로 나뉘어 할당(TDM/FDM)되는 것을 볼 수 있다.
도 29b는 SR 및 BSR이 인접 서브프레임 내에서 전송되는 CP 존의 Inter subframe 설정 방식의 일 예를 나타낸다.
즉, 도 29b에 도시된 바와 같이, SR 및 BSR은 인접한 subframe의 자원을 통해 다른 TTI로 나뉘어 할당될 수도 있는 것을 볼 수 있다.
BSR은 SR 전송 다음 서브프레임 또는 SR 전송 후 N번째 서브프레임에서 전송될 수 있다.
도 29c는 도 29a 및 도 29b의 방식이 혼합되어 CP 존이 설정되는 방식의 일 예를 나타낸다.
즉, 도 29c의 Intra sub frame 방식과 Inter sub frame 방식의 혼합 방식은 셀 내의 자원 활용을 최대화하기 위해, 특정 subframe에서 SR 영역 또는 CP 존 자원 영역을 설정하지 않는 방식을 의미한다.
도 29c를 참조하면, 하나의 subframe 에 SR만 할당되고, 다음 subframe 에는 SR 및 CP 존 자원 영역이 함께 할당되어 있는 것을 볼 수 있다.
여기서, SR 및 CP 존 자원 영역은 서로 다른 주파수 자원을 사용하여 할당되어 있음을 알 수 있다.
도 29a 내지 도 29c 방식 이외에도 SR과 CP 존의 자원 영역 설정 방법은 셀 운용 기법에 따라 다양한 방식으로 설정될 수 있다.
이하에서, SR PUCCH index에 따른 BSR CPRB의 매핑 방법에 대해 살펴보기로 한다.
도 30은 BSR CPRB 매핑 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 30은 SR과 CPRB가 1대 1로 매핑되도록 설정하는 방법의 일 예를 나타낸다.
즉, 하나의 서브프레임(SF)에 n개의 SR이 할당된 경우, n개의 CPRB를 가지는 CP존을 설정하는 방법을 나타낸다.
SR과 CPRB가 1 대 1로 매핑되도록 설정하는 방법은 아래와 같이 두 가지 방법이 있을 수 있다.
(1) SR에 대한 PUCCH physical index와 동일하게 CPRB index를 선택하는 방법
(2) SR에 대한 PUCCH logical index와 동일하게 CPRB index를 선택하는 방법
(2)의 방법에서, SR에 대한 PUCCH logical index는 해당 sub-frame에서 단말들의 SR을 위해 할당된 PUCCH resource index를 0부터 logical하게 새롭게 매핑한 index를 의미한다.
이는 SR 구성 정보 요소(configuration information element)에서 새롭게 정의되어 전송될 수 있다.
도 30a는 CP 존의 Inter subframe 설정 방법에서 SR 및 CPRB가 1:1로 매핑되는 방법을 나타내며, 도 30b는 CP 존의 Infra subframe 설정 방법에서 SR 및 CPRB가 1:1로 매핑되는 방법을 나타낸다.
도 30a를 참조하면, 단말 1이 서브프레임 n에서 PUCCH 인덱스 3을 통해 기지국으로 SR을 전송하는 경우, 다음 서브프레임 즉, 서브프레임 n+1에서 PUCCH 인덱스 3과 동일한 CPRB 인덱스 3(#3)을 사용하여 BSR을 기지국으로 전송한다.
또한, 단말 2는 서브프레임 n+2에서 PUCCH 인덱스 3을 통해 기지국으로 SR을 전송하는 경우, 다음 서브프레임 즉, 서브프레임 n+3에서 PUCCH 인덱스 3과 동일한 CPRB 인덱스 3(#3)을 사용하여 BSR을 기지국으로 전송한다.
도 3Ob를 참조하면, 단말 1이 서브프레임 n에서 PUCCH 인덱스 0을 통해 기지국으로 SR을 전송하는 경우, 동일 서브프레임(n)에서 PUCCH 인덱스 0과 동일한 CPRB 인덱스 0(#0)을 사용하여 BSR을 기지국으로 전송한다.
또한, 단말 2는 서브프레임 n에서 PUCCH 인덱스 3을 통해 기지국으로 SR을 전송하는 경우, 동일 서브프레임(n)에서 PUCCH 인덱스 3과 동일한 CPRB 인덱스 3(#3)을 사용하여 BSR을 기지국으로 전송한다.
SR과 BSR CPRB의 또 다른 매핑 방법에 대해 살펴보기로 한다.
이는 CPRB를 SR의 자원 개수보다 작은 개수로 설정하는 방법이다. 즉, 하나의 SF에 n개의 SR이 할당된 경우, 1부터 n-1개의 CPRB를 가지는 CP 존 설정 방법을 나타낸다.
이 방법의 경우, CPRB 수(x) 가 SR (n) 보다 작기 때문에, BSR 전송 collision이 발생할 수 있다.
따라서, BSR 전송에 대한 collision 발생을 줄이기 위해 아래와 같은 방법들을 사용하여 단말이 BSR을 위한 CPRB를 암시적으로 선택하도록 할 수 있다.
(1) 단말이 랜덤하게 CPRB를 선택하는 방법
(2) CPRB index(#) = modulo(UE ID % X)를 통해 선택하는 방법
(3) CPRB index(#) = modulo(SR에 대한 PUCCH physical index % X)를 통해 선택하는 방법
여기서, PUCCH physical index는 SR Configuration Information element 중, PUCCH resource index에 해당하는 값을 의미할 수 있다.
(4) CPRB index(#) = modulo(SR에 대한 PUCCH logical index % X)를 통해 선택하는 방법
여기서, PUCCH logical index는 해당 sub-frame에서 단말들의 SR을 위해 할당된 PUCCH resource index를 0부터 logical하게 새롭게 매핑한 index를 의미할 수 있으며, 해당 PUCCH logical index는 단말을 위해 SR configuration information element에서 추가적으로 전송될 수 있다.
(2)의 방법에서, n의 약수가 아닌 값이 x로 설정되는 경우, 특정 CPRB는 단말로부터 더 많은 선택을 받고, collision이 발생할 가능성이 더 높아질 수 있다.
따라서, 이러한 이유로 x는 n의 약수로 정의되는 것이 바람직할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 예로, n=6 인 경우, X= 1, 2, 3, 6중의 하나로 설정되는 것이 바람직할 수 있다.
상기 (2) 내지 (4) 의 방법에서, X는 BSR을 전송하는 단말이 점유할 수 있는 CPRB의 총 개수를 나타낸다. 또한, X 값은 시스템 정보 등을 통해 기지국으로부터 수신되는 값이다.
임의의 sub-frame PUCCH에 할당된 SR이 n 개라고 가정할 때, 이에 상응하는 BSR 전송을 위한 CPRB(Contention based PUSCH Resource Block)이 n개 이상인 경우, 단말은 CPRB로 BSR을 전송할 때 다른 단말과의 collision이 발생하지 않는다.
하지만, 앞서 살핀 바와 같이 n개의 SR에 대해 이에 상응하는(또는 매핑하는) CPRB가 n-1 개 이하로 설정되는 경우, 하나 이상의 단말이 동일한 CPRB를 통해 동시에 BSR을 기지국으로 전송할 수 있는 가능성이 존재하게 된다.
도 31은 동일한 CPRB 점유로 인해 BSR 전송 시 발생하는 충돌 현상의 일 예를 나타낸 도이다.
도 31의 경우, 단말이 선택하는 CPRB 인덱스(CPRB(#)) 는 modulo(선택된 SR PUCCH index % X)와 같이 계산될 수 있으며, X=5인 경우를 나타낸다.
X는 BSR을 전송하는 단말이 점유할 수 있는 CPRB의 총 개수를 나타내며, X 값은 시스템 정보 등을 통해 기지국으로부터 수신되는 값이다.
도 31에 도시된 바와 같이, 단말 1은 PUCCH 인덱스 1에 해당하는 PUCCH 자원을 통해 SR을 전송하고, CPRB #1에 해당하는 CPRB를 통해 BSR을 기지국으로 전송한다.
또한, 단말 2는 PUCCH 인덱스 2에 해당하는 PUCCH 자원을 통해 SR을 전송하고, CPRB #1에 해당하는 CPRB를 통해 BSR을 기지국으로 전송한다.
즉, 단말 1 및 단말 2가 동일한 CPRB를 통해 BSR을 기지국으로 전송함으로써, 상기 기지국에서 단말 1 및 단말 2가 전송하는 BSR을 구별할 수 없게 되는 자원 충돌 현상이 발생하게 된다.
이하에서, 둘 이상의 단말들이 동일한 CPRB 자원을 이용하여 동시에 BSR을 전송하는 경우, BSR의 충돌(collision)을 인식하는 방법 및 이를 해결하기 위한 방법에 대해 살펴보기로 한다.
즉, 두 개 이상의 단말이 동일한 CPRB 자원을 이용하여 BSR을 전송함으로써 collision이 발생하는 경우, 기지국이 BSR 전송의 collision 발생을 인지하고, 해당 단말들에게 BSR을 다시 전송하도록 하되, 해당 UL grant는 BSR의 재전송을 요청하기 위한 자원 할당임을 알리기 위한 BSR UL grant를 전송한다.
즉, 기지국이 단말의 BSR을 CPRB를 통해 성공적으로 수신한 경우에는 어떤 indication도 없이 actual data에 대한 UL grant를 단말로 전송한다.
다만, 두 개 이상의 단말들로부터 PUCCH를 통한 SR은 수신하였지만, BSR의 수신이 실패한 경우, 기지국은 BSR을 위한 UL grant를 단말들로 전송하면서 해당 UL grant가 BSR 전송을 위한 것임을 알리는 BSR UL grant indication을 함께 전송한다.
이하에서, 본 명세서에서 제안하는 단말들 간 동일한 CPRB 점유로 인해 발생할 수 있는 자원 충돌을 완화하기 위한 방법에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.
즉, 앞서 살핀 CP 존을 이용하여 UL 데이터를 전송하는 경우, 단말들 간 동일한 CPRB 선택으로 인해 발생할 수 있는 UL 데이터 전송의 충돌 및 상기 UL 데이터의 HARQ ACK/NACK 송수신의 충돌을 완화하는 방법에 대해 도 32 내지 도 34를 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.
먼저, LTE(-A) 시스템에서 사용되는 MU(Multi User)-MIMO에서의 UL 데이터 전송 및 오류 정정 응답(HARQ ACK/NACK) 송수신 방법에 대해 간략히 살펴보기로 한다.
현재 LTE(-A) 시스템의 경우, 기지국 스케줄링 기반으로 UL 데이터를 전송할 수 있기 때문에, 기지국은 특정 단말이 서로 어떤 자원을 이용하여 UL 데이터를 전송할 것인지를 알 수 있다.
즉, 상기 기지국은 자신이 알려준(또는 할당한) PDCCH의 UL Grant에 매핑된 PUSCH 자원을 통해 전송되는 데이터는 해당 UL Grant를 수신한 단말이 전송하는 UL 데이터임을 알 수 있다.
MU-MIMO를 이용하여 단말이 기지국으로 UL 데이터를 전송하는 경우, 둘 이상의 단말들은 동일한 시간 및/또는 주파수 자원을 이용하여 서로 다른 데이터를 기지국으로 전송할 수 있다.
여기서, 상기 기지국은 단말들이 동일한 자원을 통해 전송하는 서로 다른 UL 데이터를 잘 수신하기 위해, 각 단말 별로 DMRS(Demodulation Reference Signal)를 다르게 할당해 줌으로써, 각 단말들이 전송하는 UL 데이터에 대한 채널 정보를 별도로 수신하여, 각 단말들의 UL 데이터를 성공적으로 디코딩한다.
또한, 상기 기지국은 각 단말들로부터 성공적으로 수신된 UL 데이터에 대한 HARQ ACK/NACK을 자신이 스케줄링한 PUSCH 자원에 매핑된 PHICH 자원을 통해 각 단말들로 전송하게 된다.
상기 기지국은 동일한 가장 낮은(lowest) PRB index를 가지는 둘 이상의 단말들에 대해 서로 다른 DMRS에 대한 순환 시프트(Cyclic Shift:CS)를 할당함으로써, 해당 단말들로 서로 다른 PHICH 자원을 이용하여 ACK/NACK을 전송할 수 있게 된다.
만약, 둘 이상의 단말들 간 무선 채널 상태(e.g., H0, H1, ... , Hn)가 orthogonal하지 않은 경우, 각 단말들이 동일한 자원을 통해 전송하는 UL 데이터는 상기 기지국에서 올바르게 수신되지 못할 수 있다.
하지만, 둘 이상의 단말들 간 무선 채널 상태(e.g., H0, H1, ... , Hn)가 orthogonal한 경우, 둘 이상의 단말들이 동일한 자원을 이용하여 UL 데이터를 기지국으로 전송하더라도 상기 기지국은 둘 이상의 단말들로부터 전송되는 UL 데이터를 성공적으로 수신할 수 있게 된다.
하지만, 경쟁 기반의 PUSCH 존(CP 존)을 이용하여 UL 데이터를 전송하는 경우 즉, 기지국으로부터 UL Grant 없이 multi user(다수의 단말들)이 상향링크 데이터를 전송하는 경우, 기지국이 동일한 CPRB 자원을 통해 전송되는 단말들의 multi UL 데이터를 성공적으로 디코딩하기 위한 정보(예: 각 UL 데이터에 대한 DMRS)가 제공되는 방법은 현재 정의되어 있지 않다.
또한, 기지국이 단말들로부터 동일한 CPRB 자원을 통해 전송되는 각 단말들의 서로 다른 UL 데이터를 성공적으로 수신하였다고 하더라도, 각 단말들의 UL 데이터에 대한 오류 정정 응답(HARQ ACK/NACK)의 자원 정보를 각 단말들로 제공해 줄 수 있는 방법이 정의되어 있지 않기 때문에, 각 단말들은 UL 데이터 전송 에러에 대한 확인이 현재 불가능하다.
따라서, 이하에서 본 명세서에서 제안하는 CP 존의 동일한 CPRB 자원을 이용하여 성공적으로 UL 데이터를 송수신하는 방법 및 HARQ ACK/NACK의 송수신 방법에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.
본 명세서는 UL grant 없이 전송되는 UL 데이터(CP 존을 이용하여 전송하는 UL 데이터)의 성공적인 송수신을 위해, 특정 방법들에 따라 순환 시프트(CS) 값을 설정하고, 이를 CPRB/DMRS 설정 및 오류정정 응답(HARQ ACK/NACK)을 위한 자원(예: PHICH) 설정에 사용하는 방법을 제공한다.
도 32는 본 명세서에 제안하는 CPRB의 DMRS 순환 시프트를 설정하기 위한 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 32는 기지국으로부터 UL Grant를 수신하지 않고 CP 존을 이용하여 바로 UL 데이터를 전송하는 경우, 상기 UL Grant를 통해 전송되는 DMRS CS 값을 수신할 수 없기 때문에, CPRB 지시 정보를 기반으로 DMRS CS를 설정하는 방법을 나타낸다.
즉, 도 32는 CP 존을 이용하여 UL 데이터를 전송함으로 인해, DMRS CS 값을 수신할 수 없는 단말이 일정 규칙에 따라 선택되는 CPRB에 대해 사용할 DMRS CS 값을 CPRB 지시 정보(예: CPRB indicator)에 따라 매핑함으로써 동일한 CPRB 자원을 선택하는 단말들 간 발생할 수 있는 자원 충돌을 피할 수 있는 방법을 제공한다.
여기서, 자원 충돌은 동일한 자원을 이용하여 전송되는 서로 다른 데이터에 대한 자원 충돌 및 이에 대한 오류 정정 응답(PHICH)을 위한 자원 충돌을 모두 포함하는 개념이다.
여기서, CPRB 지시 정보는 PUSCH 또는 PUCCH를 통해 전송되는 시그널 또는 시퀀스를 의미할 수 있으며, CPRB와 동일(또는 연속된) sub-frame을 통해 전송되는 특정 단말 및/또는 데이터를 구별하기 위한 인식자로 사용될 수 있는 값을 의미할 수 있다.
즉, 상기 CPRB 지시 정보는 (1) RACH 프로시저의 Randomly selected preamble sequence, (2) 핸드오버(HO) 시의, pre-allocated preamble sequence, (3) SR 전송 시의 PUCCH SR에 대한 특정 자원 index(physical index 또는 logical index) 값, (4) CPRB를 위해 새롭게 정의된 자원을 이용한 특정 시퀀스 또는 index 또는 code 값일 수 있다.
또한, 상기 CPRB 지시 정보는 CPRB indicator 등으로 표현될 수 있다.
도 32를 참조하여 좀 더 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 32에 도시된 바와 같이, 단말 1과 단말 2는 CPRB 지시 정보와 함께 CPRB를 통해 UL 데이터를 기지국으로 전송한다(S3210).
여기서, 상기 단말 1과 상기 단말 2는 서로 다른 CPRB 지시 정보를 사용하며, 동일한 CPRB를 선택한다.
여기서, 각 단말 별로 CPRB 지시 정보를 기반으로 일정 규칙에 따라 서로 다른 DMRS CS 값이 암시적으로(implicitly) 할당된다.
즉, 각 단말들과 기지국은 상기 CPRB 지시 정보 기반의 일정 규칙에 따라 서로 다른 DMRS CS 값을 암시적으로 계산할 수 있게 된다.
이를 통해, 기지국은 동일한 CPRB를 통해 전송되는 상기 단말 1 및 상기 단말 2의 UL 데이터에 대한 구별이 가능하며, 각 단말들의 UL 데이터에 대해 서로 다른 PHICH 자원을 할당할 수 있게 된다.
상기 일정 규칙에 따라 서로 다른 DMRS CS를 할당하는 방법에 대해서는 후술할 도 33 및 도34를 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.
따라서, 상기 기지국은 상기 단말 1 및 상기 단말 2에게 서로 다른 DMRS CS를 할당하여 각 단말 별로 서로 다른 PHICH 자원을 할당함으로써, 상기 할당되는 PHICH 자원을 통해 각 단말들의 UL 데이터 전송에 대한 HARQ ACK/NACK를 각 단말들로 전송한다(S3220).
도 33은 본 명세서에서 제안하는 DMRS 순환 시프트 값을 설정하는 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 33은 CP 존을 이용하여 UL 데이터를 전송하는 경우, 동일한 CPRB 자원을 통해 UL 데이터의 전송 충돌 방지 및 상기 UL 데이터와 매핑되는 HARQ ACK/NACK을 전송하기 위한 DMRS CS 값의 매핑 방법으로, 단말과 기지국은 이를 통해 암시적으로 DMRS CS 값을 계산할 수 있게 된다.
즉, 특정 단말에 대해 할당되는 CS 값은 아래 수학식 12를 통해 계산된다.
여기서, N은 CP 존 내 CPRB의 총 개수를 나타내며, CPRB index는 CPRB 지시 정보(CPRB indicator)를 N으로 나눈 나머지(CPRB indicator value % N) 값으로, 0 ≤ CPRB index < N 에 해당하는 정수 값을 갖는다.
LTE(-A) 시스템의 경우, 앞서 살핀 바와 같이 DMRS에 매핑 되는 CS는 0≤ CS ≤7 인 정수 값으로 총 8개를 가질 수 있다.
즉, 상기 수학식 12를 통해, 서로 다른 단말이 선택하는 동일한 CPRB에 대해 0부터 <(CPRB indicator value의 최대값+1)/N> - 1만큼의 서로 다른 순환 시프트(CS) 값이 설정될 수 있다.
예를 들어, CPRB indicator value의 최대값이 9이고, N이 4인 경우, 상기 수학식 12에 따라 0부터 2까지의 서로 다른 순환 시프트 값이 설정된다.
여기서, 2=<(9+1)/4>-1에 의해 산출되는 값이며, <>는 올림 값을 나타내는 기호로, <2.5>는 3으로 계산된다.
도 33에 도시된 바와 같이, CPRB 지시 정보 값이 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15까지 값을 가지고, CP 존 내 CPRB의 총 개수 N=4인 경우, CPRB index는 0, 1, 2, 3, 0, 1, 2, 3, 0, 1, 2, 3, 0, 1, 2, 3으로 설정(CPRB indicator를 N으로 나눈 나머지 값으로 설정)된다.
따라서, 상기 수학식 12에 따라 설정되는 CS는 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3의 값을 가짐을 알 수 있다.
여기서, 상기 CPRB indicator value 값은 단말 별로 서로 다른 값이 할당됨을 가정한다.
살핀 것처럼, 단말들이 동일한 CPRB index를 가진다고 하더라도(CPRB indicator value 0값을 가지는 단말과 CPRB indicator value 4 값을 가지는 단말은 CPRB index가 0으로 동일) 수학식 12에 따라 서로 다른 순환 시프트 값이 각 단말들로 할당되기 때문에, 동일한 CPRB를 통한 UL 데이터 전송으로 인한 충돌이 발생하는 것을 피할 수 있으며, 이에 따라 단말들이 전송하는 UL 데이터에 대한 HARQ ACK/NACK을 구분하여 각 단말들로 전송할 수 있게 된다.
즉, 단말이 모두 다른 CPRB indicator value를 선택하거나 기지국으로부터 모두 다른 CPRB indicator value를 할당 받아 특정 CPRB를 선택하고, 상기 수학식 12를 통해 CPRB에 대한 DMRS CS를 설정하는 경우, N개의 CPRB를 통해 총 8N개(CS 값의 개수가 최대 8인 경우)의 데이터를 orthogonal하게 전송할 수 있게 된다.
여기서, CS 값의 개수(NCS)에 따라 orthogonal하게 전송할 수 있는 최대(i.e., 이상적으로) UL 데이터 수가 NCS*N으로 정해질 수 있다.
만약, CS 값의 개수가 최대 8인 경우, CPRB indicator value의 범위가 8N 보다 큰 값을 가진다면, 도 33에서와 같이, 둘 이상의 단말들에 서로 다른 CPRB indicator value가 설정되더라도 동일한 CPRB에 따라 동일한 순환 시프트 값이 설정될 수 있기 때문에, 둘 이상의 단말들 간에 UL 데이터의 충돌 및 오류 정정을 위한 응답 메시지 송수신의 충돌이 발생할 수 있다. 따라서, CPRB indicator value의 범위는 8N 보다 큰 값이 갖지 않도록 설정하는 것이 바람직하다.
도 34는 본 명세서에서 제안하는 DMRS 순환 시프트 값을 설정하는 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.
도 34의 경우, CS 값이 단순하게 CPRB indicator value를 기반으로 설정되는 방식으로, CPRB index가 도 33의 경우와 달리, CPRB indicator value를 기반으로 설정되지 않을 때 사용할 경우 바람직할 수 있다.
즉, 하기 수학식 13을 통해 특정 단말에 대해 할당되는 DMRS CS 값이 계산될 수 있다.
상기 %는 모듈러(modulo) 연산을 나타내는 기호를 나타낸다.
여기서, NCS은 CS의 최대값 +1 즉, CS 값의 총 개수를 나타내는 값이다.
일 예로, LTE(-A) 시스템의 경우, CS는 0부터 7까지의 값을 가지므로, NCS는 8이 된다.
도 34에 도시된 바와 같이, CPRB 지시 정보 값이 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15까지 가지고, NCS 값이 8인 경우, CPRB에 대한 DMRS CS 값은 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7로 각각 설정된다.
도 34의 방법을 통한 CPRB에 대한 DMRS CS 설정 방법의 경우, 단말들의 수에 따라 사용되는 CS의 개수가 증가함으로 인해 시스템에서의 무선 자원에 대한 사용량이 늘어날 수 있다.
또 다른 실시 예로서, 단말 ID(UE ID)를 이용하여 CPRB에 대한 DMRS CS 값을 설정할 수도 있다.
즉, CPRB indicator value 및 UE ID를 이용하여 CPRB에 대한 DMRS CS를 설정함으로써, 동일한 CPRB 선택으로 인한 자원 충돌(UL 데이터 전송의 충돌 및 HARQ ACK/NACK 송수신의 충돌)을 방지할 수 있다.
본 발명이 적용될 수 있는 장치 일반
도 35는 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
도 35를 참조하면, 무선 통신 시스템은 기지국(3510)과 기지국(3510) 영역 내에 위치한 다수의 단말(3520)을 포함한다.
기지국(3510)은 프로세서(processor, 3511), 메모리(memory, 3512) 및 RF부(radio frequency unit, 3513)을 포함한다. 프로세서(3511)는 앞서 도 1 내지 도 34에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(3511)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(3512)는 프로세서(3511)와 연결되어, 프로세서(3511)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(3513)는 프로세서(3511)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.
단말(3520)은 프로세서(3521), 메모리(3522) 및 RF부(3523)을 포함한다. 프로세서(3521)는 앞서 도 1 내지 도 34에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(3521)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(3522)는 프로세서(3521)와 연결되어, 프로세서(3521)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(3523)는 프로세서(3521)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.
메모리(3512, 3522)는 프로세서(3511, 3521) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(3511, 3521)와 연결될 수 있다.
또한, 기지국(3510) 및/또는 단말(3520)은 한 개의 안테나(single antenna) 또는 다중 안테나(multiple antenna)를 가질 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명의 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터 전송을 위한 스케줄링 요청하기 위한 방안은 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE/LTE-A 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.
Claims (10)
- 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터(UL data)를 전송하는 방법에 있어서, 단말에 의해 수행되는 상기 방법은,
단말에 의해 전송되는 상향링크 데이터를 구별하기 위해 사용되는 CPRB(Contention PUSCH Resource Block) 지시 정보를 기지국으로 전송하는 단계;
CP 존(Contention based PUSCH Zone)의 CPRB 자원을 통해 상기 상향링크 데이터를 상기 기지국으로 전송하는 단계; 및
상기 기지국으로부터 상기 상향링크 데이터에 대한 HARQ(Hybrid Automatic Retransmit reQuest) 응답을 PHICH(Physical Hybrid ARQ Indicator Channel)를 통해 수신하는 단계를 포함하되,
상기 CP 존은 상향링크 그랜트(UL Grant) 할당 없이 단말이 상향링크 데이터를 기지국으로 전송하는 자원 영역이며,
상기 단말에 의해 전송되는 상향링크 데이터는 특정 CS(Cyclic Shift)에 의해 구별되고,
상기 특정 CS는 상기 CPRB 지시 정보의 값, CPRB 인덱스 및 상기 CP 존에 포함되는 CPRB의 총 개수에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1항에 있어서, 상기 CPRB 지시 정보는,
PUSCH(Physical Uplink Shared Channel) 또는 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)를 통해 전송되는 신호인 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 특정 CS의 값은 아래 수학식을 통해 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 CPRB 인덱스(index)는 상기 CPRB 지시 정보의 값을 상기 CP 존에 포함되는 CPRB의 총 개수로 나눈 나머지 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 특정 CS의 값은 동일한 CPRB에 대해 0부터 <(CPRB 지시 정보 값의 최대값+1)/N>-1까지 설정되는 것을 특징으로 하는 방법. - 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 PHICH는 상기 특정 CS에 따라 단말 별로 구분되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 CPRB 지시 정보 및 상기 상향링크 데이터는 동일 서브프레임에서 전송되거나 연속된 서브프레임을 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 방법. - 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터(UL data)를 수신하는 방법에 있어서, 기지국에 의해 수행되는 상기 방법은,
단말에 의해 전송되는 상향링크 데이터를 구별하기 위해 사용되는 CPRB(Contention PUSCH Resource Block) 지시 정보를 적어도 둘 이상의 단말들로부터 수신하는 단계;
CP 존(Contention based PUSCH Zone)의 CPRB 자원을 통해 상향링크 데이터를 상기 적어도 둘 이상의 단말들로부터 수신하는 단계; 및
상기 적어도 둘 이상의 단말들로 상기 상향링크 데이터에 대한 HARQ(Hybrid Automatic Retransmit reQuest) 응답을 PHICH(Physical Hybrid ARQ Indicator Channel)를 통해 전송하는 단계를 포함하되,
상기 CP 존은 상향링크 그랜트(UL Grant) 할당 없이 단말이 상향링크 데이터를 기지국으로 전송하는 자원 영역이며,
상기 단말에 의해 전송되는 상향링크 데이터는 특정 CS(Cyclic Shift)에 의해 구별되고,
상기 특정 CS는 상기 CPRB 지시 정보의 값, CPRB 인덱스 및 상기 CP 존에 포함되는 CPRB의 총 개수에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법. - 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터(UL data)를 전송하기 위한 단말에 있어서,
무선 신호를 송수신하기 위한 RF(Radio Frequency) 유닛; 및
프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는,
단말에 의해 전송되는 상향링크 데이터를 구별하기 위해 사용되는 CPRB(Contention PUSCH Resource Block) 지시 정보를 기지국으로 전송하고;
CP 존(Contention based PUSCH Zone)의 CPRB 자원을 통해 상기 상향링크 데이터를 상기 기지국으로 전송하고; 및
상기 기지국으로부터 상기 UL 데이터에 대한 HARQ(Hybrid Automatic Retransmit reQuest) 응답을 PHICH(Physical Hybrid ARQ Indicator Channel)를 통해 수신하도록 제어하되,
상기 CP 존은 상향링크 그랜트(UL Grant) 할당 없이 단말이 상향링크 데이터를 기지국으로 전송하는 자원 영역이며,
상기 단말에 의해 전송되는 상향링크 데이터는 특정 CS(Cyclic Shift)에 의해 구별되고,
상기 특정 CS는 상기 CPRB 지시 정보의 값, CPRB 인덱스 및 상기 CP 존에 포함되는 CPRB의 총 개수에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 단말.
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