KR101988325B1

KR101988325B1 - 무선 통신 시스템에서 단말과 기지국간 신호 송수신 방법 및 이를 지원하는 장치

Info

Publication number: KR101988325B1
Application number: KR1020187016319A
Authority: KR
Inventors: 고현수; 김기준; 김은선; 윤석현
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2017-02-06
Filing date: 2018-02-06
Publication date: 2019-06-12
Also published as: US20200344704A1; CN112039813A; JP6804641B2; US20190200306A1; US20230021436A1; EP3402100B1; CN109478943A; KR20180101339A; US20200008164A1; EP3402100A4; US11902921B2; WO2018143771A1; CN112039813B; JP2019537879A; EP3402100A1; US11483783B2; CN109478943B; US10440672B2; US10757666B2

Abstract

본 발명에서는 무선 통신 시스템에서 단말과 기지국 간 신호를 송수신하는 방법 및 이를 지원하는 장치를 개시한다.
보다 구체적으로, 본 발명에서는 기지국이 다양한 빔 방향으로 동기 신호 블록을 전송하는 경우, 상기 단말이 수신된 동기 신호 블록의 인덱스를 검출하여 상기 기지국과 동기화 및 신호 송수신을 수행하는 구성을 개시한다.

Description

무선 통신 시스템에서 단말과 기지국간 신호 송수신 방법 및 이를 지원하는 장치

이하의 설명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 하나 이상의 빔 방향으로의 전송을 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말과 기지국간 신호를 송수신하는 방법 및 이를 지원하는 장치에 대한 것이다.

보다 구체적으로, 이하의 설명은 기지국이 하나 이상의 빔 방향으로 동기 신호 블록을 전송하는 경우, 상기 단말이 수신된 동기 신호 블록의 인덱스(예: SS/PBCH block index)를 검출하여 상기 기지국과 동기화 및 신호 송수신을 수행하는 방법에 대한 설명을 포함한다.

무선 접속 시스템이 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 일반적으로 무선 접속 시스템은 가용한 시스템 자원(대역폭, 전송 파워 등)을 공유하여 다중 사용자와의 통신을 지원할 수 있는 다중 접속(multiple access) 시스템이다. 다중 접속 시스템의 예들로는 CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, TDMA(time division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다.

또한, 더욱 많은 통신 기기들이 더욱 큰 통신 용량을 요구하게 됨에 따라 기존의 RAT (radio access technology) 에 비해 향상된 모바일 브로드밴드 통신에 대한 필요성이 대두되고 있다. 또한 다수의 기기 및 사물들을 연결하여 언제 어디서나 다양한 서비스를 제공하는 매시브 MTC (Machine Type Communications) 역시 차세대 통신에서 고려되고 있다. 뿐만 아니라 신뢰성 (reliability) 및 지연(latency) 에 민감한 서비스/UE 를 고려한 통신 시스템 디자인이 고려되고 있다.

이와 같이 향상된 모바일 브로드밴드 통신, 매시프 MTC, URLLC (Ultra-Reliable and Low Latency Communication) 등을 고려한 차세대 RAT의 도입이 논의되고 있다.

본 발명의 목적은 새로이 제안되는 통신 시스템에서 단말과 기지국간 신호 송수신 방법을 제공하는 것이다.

특히, 본 발명은 새로이 제안하는 통신 시스템에서 기지국이 하나 이상의 빔 방향으로 동기 신호 블록을 전송하는 경우, 상기 단말이 수신된 동기 신호 블록의 인덱스를 검출하여 상기 기지국과 동기화 및 신호 송수신을 수행하는 구성을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 목적들은 이상에서 언급한 사항들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하 설명할 본 발명의 실시 예들로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 고려될 수 있다.

본 발명은 무선 통신 시스템에서 단말과 기지국간 신호를 송수신하는 방법 및 장치들을 제공한다.

본 발명의 일 양태로서, 무선 통신 시스템에서 단말이 기지국과 신호를 송수신하는 방법에 있어서, 상기 기지국으로부터 동기 신호 / 물리 방송 채널 (Synchronization Signal / Physical Broadcast Channel; SS/PBCH) 블록 을 수신; 상기 SS/PBCH 블록에 포함된 물리 방송 채널 (Physical Broadcast Channel; PBCH)를 위한 복조 참조 신호 (Demodulation Reference Signal; DM-RS)의 시퀀스, 또는 상기 시퀀스와 상기 PBCH에 포함된 정보의 조합에 기반하여, 상기 수신된 SS/PBCH 블록의 인덱스를 결정; 및 상기 결정된 SS/PBCH 블록의 인덱스에 기반하여 상기 기지국과 동기화를 수행;하는 것을 포함하는, 단말의 신호 송수신 방법을 제안한다.

본 발명의 다른 양태로서, 무선 통신 시스템에서 기지국과 신호를 송수신하는 단말에 있어서, 송신부; 수신부; 및 상기 송신부 및 수신부와 연결되어 동작하는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는, 상기 기지국으로부터 SS/PBCH 블록을 수신; 상기 SS/PBCH 블록에 포함된 물리 방송 채널 (Physical Broadcast Channel; PBCH)를 위한 복조 참조 신호 (Demodulation Reference Signal; DM-RS)의 시퀀스, 또는 상기 시퀀스와 상기 PBCH에 포함된 정보의 조합에 기반하여, 상기 수신된 SS/PBCH 블록의 인덱스를 결정; 및 상기 결정된 SS/PBCH 블록의 인덱스에 기반하여 상기 기지국과 동기화를 수행; 하도록 구성되는, 단말을 제안한다.

상기 SS/PBCH 블록은, 1차 동기 신호 (Primary Synchronization Signal; PSS) 및 2차 동기 신호 (Secondary Synchronization Signal; SSS)를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 단말은 상기 PSS 및 SSS에 기반하여 시간 동기 및 셀 식별자 (cell identifier; cell ID)를 획득;하는 것을 더 포함할 수 있다.

상기 경우에 있어, 상기 DM-RS의 시퀀스로는 골드 시퀀스 (Gold Sequence)가 이용될 수 있다.

일 예로, 상기 골드 시퀀스는 상기 cell ID 및 상기 동기 신호 블록의 인덱스에 기반하여 결정되는 초기값을 이용할 수 있다.

상기 구성에 있어, 상기 PBCH의 전송 시간 구간 (Transmission Time Interval; TTI)로는 80ms가 적용될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태로서, 무선 통신 시스템에서 기지국이 단말과 신호를 송수신하는 방법에 있어서, 하나 이상의 SS/PBCH 블록을 전송하되, 각 SS/PBCH 블록에 포함된 물리 방송 채널 (Physical Broadcast Channel; PBCH)를 위한 복조 참조 신호 (Demodulation Reference Signal; DM-RS)의 시퀀스, 또는 상기 시퀀스와 상기 PBCH에 포함된 정보의 조합은 각 SS/PBCH 블록의 인덱스를 지시하고; 상기 하나 이상의 SS/PBCH 블록에 기반하여 상기 기지국과 동기화를 수행하는 단말과 신호를 송수신;하는 것을 포함하는, 기지국의 신호 송수신 방법을 제안한다.

본 발명의 또 다른 양태로서, 무선 통신 시스템에서 단말과 신호를 송수신하는 기지국에 있어서, 송신부; 수신부; 및 상기 송신부 및 수신부와 연결되어 동작하는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는, 하나 이상의 SS/PBCH 블록을 전송하되, 각 SS/PBCH 블록에 포함된 물리 방송 채널 (Physical Broadcast Channel; PBCH)를 위한 복조 참조 신호 (Demodulation Reference Signal; DM-RS)의 시퀀스, 또는 상기 시퀀스와 상기 PBCH에 포함된 정보의 조합은 각 SS/PBCH 블록의 인덱스를 지시하고; 상기 하나 이상의 SS/PBCH 블록에 기반하여 상기 기지국과 동기화를 수행하는 단말과 신호를 송수신;하도록 구성되는, 기지국을 제안한다.

여기서, 상기 하나 이상의 SS/PBCH 블록은 서로 독립적인 빔으로 전송될 수 있다.

또한, 상기 SS/PBCH 블록은, 1차 동기 신호 (Primary Synchronization Signal; PSS) 및 2차 동기 신호 (Secondary Synchronization Signal; SSS)를 더 포함할 수 있다.

또한, 각 SS/PBCH 블록에 포함된 PBCH를 위한 DM-RS의 시퀀스는, 셀 식별자 (cell identifier; cell ID) 및 각 SS/PBCH 블록 인덱스에 기반한 골드 시퀀스 (Gold Sequence)에 대응하도록 설정될 수 있다.

상술한 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.

본 발명의 실시 예들에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 기지국이 하나 이상의 빔 방향으로 복수의 동기 신호 블록들을 전송하는 경우, 상기 단말은 수신된 동기 신호 블록의 인덱스를 검출하여 검출된 동기 신호 블록이 상기 복수의 동기 신호 블록들 중 어떤 것에 대응되는지를 검출할 수 있고, 이에 기반하여 상기 기지국과 동기화 및 신호 송수신을 수행할 수 있다.

본 발명의 실시 예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 이하의 본 발명의 실시 예들에 대한 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 발명을 실시함에 따른 의도하지 않은 효과들 역시 본 발명의 실시 예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.

이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시 예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시 예로 구성될 수 있다. 각 도면에서의 참조 번호(reference numerals)들은 구조적 구성요소(structural elements)를 의미한다.
도 1은 물리 채널들 및 이들을 이용한 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 무선 프레임의 구조의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3는 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 예시한 도면이다.
도 4는 상향링크 서브 프레임의 구조의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 하향링크 서브 프레임의 구조의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 적용 가능한 자립적 서브프레임 구조 (Self-contained subframe structure)를 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8은 TXRU와 안테나 요소 (element)의 대표적인 연결 방식을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 예에 따른 TXRU 및 물리적 안테나 관점에서의 하이브리드 빔포밍 구조를 간단히 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 예에 따른 하향링크 (Downlink, DL) 전송 과정에서 동기 신호 (Synchronization signal)와 시스템 정보 (System information)에 대한 빔 스위핑 (Beam sweeping) 동작을 간단히 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명에 적용 가능한 SS 블록의 구조를 간단히 나타낸 도면이다.
도 12는 하나의 SS 블록 세트 주기 내 복수의 SS 버스트가 전송되는 구성을 간단히 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명에 적용 가능한 단말과 기지국 간 신호 송수신 방법을 나타낸 도면이다.
도 14는 제안하는 실시 예들이 구현될 수 있는 단말 및 기지국의 구성을 도시하는 도면이다.

이하의 실시 예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시 예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시 예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시 예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시 예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시 예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.

도면에 대한 설명에서, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 절차 또는 단계 등은 기술하지 않았으며, 당업자의 수준에서 이해할 수 있을 정도의 절차 또는 단계는 또한 기술하지 아니하였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.

본 명세서에서 본 발명의 실시예들은 기지국과 이동국 간의 데이터 송수신 관계를 중심으로 설명되었다. 여기서, 기지국은 이동국과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미가 있다. 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 이동국과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있다. 이때, '기지국'은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), gNode B (gNB), 발전된 기지국(ABS: Advanced Base Station) 또는 억세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에서 단말(Terminal)은 사용자 기기(UE: User Equipment), 이동국(MS: Mobile Station), 가입자 단말(SS: Subscriber Station), 이동 가입자 단말(MSS: Mobile Subscriber Station), 이동 단말(Mobile Terminal) 또는 발전된 이동단말(AMS: Advanced Mobile Station) 등의 용어로 대체될 수 있다.

또한, 송신단은 데이터 서비스 또는 음성 서비스를 제공하는 고정 및/또는 이동 노드를 말하고, 수신단은 데이터 서비스 또는 음성 서비스를 수신하는 고정 및/또는 이동 노드를 의미한다. 따라서, 상향링크에서는 이동국이 송신단이 되고, 기지국이 수신단이 될 수 있다. 마찬가지로, 하향링크에서는 이동국이 수신단이 되고, 기지국이 송신단이 될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802.xx 시스템, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 시스템, 3GPP LTE 시스템, 3GPP 5G NR 시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있으며, 특히, 본 발명의 실시예들은 3GPP TS 36.211, 3GPP TS 36.212, 3GPP TS 36.213, 3GPP TS 36.321, 3GPP TS 36.331, 3GPP TS 38.211, 3GPP TS 38.212, 3GPP TS 38.213, 3GPP TS 38.321 및 3GPP TS 38.331 문서들에 의해 뒷받침 될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 설명하지 않은 자명한 단계들 또는 부분들은 상기 문서들을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.

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.

또한, 본 발명의 실시예들에서 사용되는 특정(特定) 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

예를 들어, 전송기회구간(TxOP: Transmission Opportunity Period)라는 용어는 전송구간, 전송 버스트(Tx burst) 또는 RRP(Reserved Resource Period)라는 용어와 동일한 의미로 사용될 수 있다. 또한, LBT(Listen Before Talk) 과정은 채널 상태가 유휴인지 여부를 판단하기 위한 캐리어 센싱 과정, CCA(Clear Channel Accessment), 채널 접속 과정(CAP: Channel Access Procedure)과 동일한 목적으로 수행될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예들이 사용될 수 있는 무선 접속 시스템의 일례로 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 대해서 설명한다.

이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 적용될 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 LTE(Long Term Evolution)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(Advanced) 시스템은 3GPP LTE 시스템이 개량된 시스템이다. 본 발명의 기술적 특징에 대한 설명을 명확하게 하기 위해, 본 발명의 실시예들을 3GPP LTE/LTE-A 시스템을 위주로 기술하지만 IEEE 802.16e/m 시스템 등에도 적용될 수 있다.

1. 3GPP LTE/LTE_A 시스템

1.1 물리 채널들 및 이를 이용한 신호 송수신 방법

무선 접속 시스템에서 단말은 하향링크(DL: Downlink)를 통해 기지국으로부터 정보를 수신하고, 상향링크(UL: Uplink)를 통해 기지국으로 정보를 전송한다. 기지국과 단말이 송수신하는 정보는 일반 데이터 정보 및 다양한 제어 정보를 포함하고, 이들이 송수신 하는 정보의 종류/용도에 따라 다양한 물리 채널이 존재한다.

도 1은 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 물리 채널들 및 이들을 이용한 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.

전원이 꺼진 상태에서 다시 전원이 켜지거나, 새로이 셀에 진입한 단말은 S11 단계에서 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색 (Initial cell search) 작업을 수행한다. 이를 위해 단말은 기지국으로부터 주동기 채널 (P-SCH: Primary Synchronization Channel) 및 부동기 채널 (S-SCH: Secondary Synchronization Channel)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득한다.

그 후, 단말은 기지국으로부터 물리방송채널 (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 S12 단계에서 물리하향링크제어채널 (PDCCH: Physical Downlink Control Channel) 및 물리하향링크제어채널 정보에 따른 물리하향링크공유 채널 (PDSCH: Physical Downlink Control Channel)을 수신하여 조금 더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다.

이후, 단말은 기지국에 접속을 완료하기 위해 이후 단계 S13 내지 단계 S16과 같은 임의 접속 과정 (Random Access Procedure)을 수행할 수 있다. 이를 위해 단말은 물리임의접속채널 (PRACH: Physical Random Access Channel)을 통해 프리앰블 (preamble)을 전송하고(S13), 물리하향링크제어채널 및 이에 대응하는 물리하향링크공유 채널을 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다(S14). 경쟁 기반 임의 접속의 경우, 단말은 추가적인 물리임의접속채널 신호의 전송(S15) 및 물리하향링크제어채널 신호 및 이에 대응하는 물리하향링크공유 채널 신호의 수신(S16)과 같은 충돌해결절차 (Contention Resolution Procedure)를 수행할 수 있다.

상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상/하향링크 신호 전송 절차로서 물리하향링크제어채널 신호 및/또는 물리하향링크공유채널 신호의 수신(S17) 및 물리상향링크공유채널 (PUSCH: Physical Uplink Shared Channel) 신호 및/또는 물리상향링크제어채널 (PUCCH: Physical Uplink Control Channel) 신호의 전송(S18)을 수행할 수 있다.

단말이 기지국으로 전송하는 제어정보를 통칭하여 상향링크 제어정보(UCI: Uplink Control Information)라고 지칭한다. UCI는 HARQ-ACK/NACK (Hybrid Automatic Repeat and reQuest Acknowledgement/Negative-ACK), SR (Scheduling Request), CQI (Channel Quality Indication), PMI (Precoding Matrix Indication), RI (Rank Indication) 정보 등을 포함한다.

LTE 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.

1.2. 자원 구조

도 2는 본 발명의 실시예들에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 나타낸다.

도 2(a)는 타입 1 프레임 구조(frame structure type 1)를 나타낸다. 타입 1 프레임 구조는 전이중(full duplex) FDD(Frequency Division Duplex) 시스템과 반이중(half duplex) FDD 시스템 모두에 적용될 수 있다.

하나의 무선 프레임(radio frame)은 T_f= 307200*T_s= 10ms의 길이를 가지고, T_slot = 15360*T_s = 0.5ms의 균등한 길이를 가지며 0부터 19의 인덱스가 부여된 20개의 슬롯으로 구성된다. 하나의 서브프레임은 2개의 연속된 슬롯으로 정의되며, i 번째 서브프레임은 2i 와 2i+1에 해당하는 슬롯으로 구성된다. 즉, 무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성된다. 하나의 서브프레임을 전송하는 데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)이라 한다. 여기서, T_s 는 샘플링 시간을 나타내고, T_s=1/(15kHz×2048)=3.2552×10^-8(약 33ns)로 표시된다. 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼 또는 SC-FDMA 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 복수의 자원블록(Resource Block)을 포함한다.

하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심볼을 포함한다. 3GPP LTE는 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 블록(resource block)은 자원 할당 단위이고, 하나의 슬롯에서 복수의 연속적인 부반송파(subcarrier)를 포함한다.

전이중 FDD 시스템에서는 각 10ms 구간 동안 10개의 서브프레임은 하향링크 전송과 상향링크 전송을 위해 동시에 이용될 수 있다. 이때, 상향링크와 하향링크 전송은 주파수 영역에서 분리된다. 반면, 반이중 FDD 시스템의 경우 단말은 전송과 수신을 동시에 할 수 없다.

상술한 무선 프레임의 구조는 하나의 예시에 불과하며, 무선 프레임에 포함되는 서브 프레임의 수 또는 서브 프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.

도 2(b)는 타입 2 프레임 구조(frame structure type 2)를 나타낸다. 타입 2 프레임 구조는 TDD 시스템에 적용된다. 하나의 무선 프레임(radio frame)은 T_f= 307200*T_s= 10ms의 길이를 가지며, 153600*T_s = 5ms 길이를 가지는 2개의 하프프레임(half-frame)으로 구성된다. 각 하프프레임은 30720*T_s = 1ms의 길이를 가지는 5개의 서브프레임으로 구성된다. i 번째 서브프레임은 2_i 와 2_i+1에 해당하는 각 T_slot = 15360*T_s = 0.5ms의 길이를 가지는 2개의 슬롯으로 구성된다. 여기에서, T_s 는 샘플링 시간을 나타내고, T_s=1/(15kHz×2048)=3.2552×10^-8(약 33ns)로 표시된다.

타입 2 프레임에는 DwPTS(Downlink Pilot Time Slot), 보호구간(GP: Guard Period), UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)인 3가지의 필드로 구성되는 특별 서브프레임을 포함한다. 여기서, DwPTS는 단말에서의 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. 보호구간은 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간이다.

다음 표 1은 특별 프레임의 구성(DwPTS/GP/UpPTS의 길이)을 나타낸다.

도 3은 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 예시한 도면이다.

도 3을 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(resource element)하고, 하나의 자원 블록은 12 × 7 개의 자원 요소를 포함한다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원 블록들의 수 NDL은 하향링크 전송 대역폭(bandwidth)에 종속한다. 상향링크 슬롯의 구조는 하향링크 슬롯의 구조와 동일할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 상향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.

도 4를 참조하면, 상향링크 서브 프레임은 주파수 영역에서 제어 영역과 데이터 영역으로 나눌 수 있다. 제어 영역에는 상향링크 제어 정보를 나르는 PUCCH가 할당된다. 데이터 영역은 사용자 데이터를 나르는 PUSCH가 할당된다. 단일 반송파 특성을 유지하기 위해 하나의 단말은 PUCCH와 PUSCH를 동시에 전송하지 않는다. 하나의 단말에 대한 PUCCH에는 서브 프레임 내에 RB 쌍이 할당된다. RB 쌍에 속하는 RB들은 2개의 슬롯들의 각각에서 서로 다른 부 반송파를 차지한다. 이러한 PUCCH에 할당된 RB 쌍은 슬롯 경계(slot boundary)에서 주파수 도약(frequency hopping)된다고 한다.

도 5는 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 하향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.

도 5를 참조하면, 서브 프레임내의 첫번째 슬롯에서 OFDM 심볼 인덱스 0부터 최대 3개의 OFDM 심볼들이 제어 채널들이 할당되는 제어 영역(control region)이고, 나머지 OFDM 심볼들은 PDSCH이 할당되는 데이터 영역(data region)이다. 3GPP LTE에서 사용되는 하향링크 제어 채널의 일례로 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PDCCH, PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 등이 있다.

PCFICH는 서브 프레임의 첫 번째 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, HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)에 대한 ACK(Acknowledgement)/NACK(Negative-Acknowledgement) 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.

1.3. CSI 피드백

3GPP LTE 또는 LTE-A 시스템에서는, 사용자 기기(UE)가 채널 상태 정보(CSI)를 기지국(BS 또는 eNB)으로 보고하도록 정의되었다. 여기서, 채널 상태 정보(CSI)는 UE와 안테나 포트 사이에 형성되는 무선 채널(또는 링크)의 품질을 나타내는 정보를 통칭한다.

예를 들어, 상기 채널 상태 정보 (CSI)는 랭크 지시자(rank indicator, RI), 프리코딩 행렬 지시자(precoding matrix indicator, PMI), 채널 품질 지시자(channel quality indicator, CQI) 등을 포함할 수 있다.

여기서, RI는 해당 채널의 랭크(rank) 정보를 나타내며, 이는 UE가 동일 시간-주파수 자원을 통해 수신하는 스트림의 개수를 의미한다. 이 값은 채널의 롱 텀 페이딩(Long Term Fading)에 의해 종속되어 결정된다. 이어, 상기 RI는 PMI, CQI보다 보통 더 긴 주기로 상기 UE에 의해 BS로 피드백될 수 있다.

PMI는 채널 공간 특성을 반영한 값으로 SINR 등의 메트릭(metric)을 기준으로 UE가 선호하는 프리코딩 인덱스를 나타낸다.

CQI는 채널의 세기를 나타내는 값으로 일반적으로 BS가 PMI를 이용했을 때 얻을 수 있는 수신 SINR을 의미한다.

3GPP LTE 또는 LTE-A 시스템에서 기지국은 다수개의 CSI 프로세스를 UE에게 설정해 주고, 각 프로세스에 대한 CSI를 UE로부터 보고 받을 수 있다. 여기서 CSI 프로세스는 기지국으로부터의 신호 품질 특정을 위한 CSI-RS와 간섭 측정을 위한 CSI 간섭 측정 (CSI-interference measurement, CSI-IM) 자원으로 구성된다.

1.4. RRM 측정

LTE 시스템에서는 전력 제어 (Power control), 스케줄링 (Scheduling), 셀 검색 (Cell search), 셀 재선택 (Cell reselection), 핸드오버 (Handover), 라디오 링크 또는 연결 모니터링 (Radio link or Connection monitoring), 연결 수립/재수립 (Connection establish/re-establish) 등을 포함하는 RRM (Radio Resource Management) 동작을 지원한다. 이때, 서빙 셀은 단말에게 RRM 동작을 수행하기 위한 측정 값인 RRM 측정 (measurement) 정보를 요청할 수 있다. 대표적인 정보로, LTE 시스템에서 단말은 각 셀에 대한 셀 검색 (Cell search) 정보, RSRP (reference signal received power), RSRQ (reference signal received quality) 등의 정보를 측정하여 보고할 수 있다. 구체적으로, LTE 시스템에서 단말은 서빙 셀로부터 RRM 측정을 위한 상위 계층 신호로 'measConfig'를 전달 받고, 상기 단말은 상기 'measConfig'의 정보에 따라 RSRP 또는 RSRQ를 측정할 수 있다.

여기서 LTE 시스템에서 정의하는 RSRP, RSRQ, RSSI는 다음과 같이 정의될 수 있다.

먼저, RSRP는 고려되는 측정 주파수 대역 내 셀-특정 참조 신호를 전송하는 자원 요소들의 전력 분포(power contribution, [W] 단위)의 선형 평균으로 정의된다. (Reference signal received power (RSRP), is defined as the linear average over the power contributions (in [W]) of the resource elements that carry cell-specific reference signals within the considered measurement frequency bandwidth.) 일 예로, RSRP 결정을 위해 셀-특정 참조 신호 R₀가 활용될 수 있다. (For RSRP determination the cell-specific reference signals R₀ shall be used.) 만약 UE가 셀-특정 참조 신호 R₁이 이용 가능하다고 검출하면, 상기 UE는 R₁을 추가적으로 이용하여 RSRP를 결정할 수 있다. (If the UE can reliably detect that R₁ is available it may use R₁ in addition to R₀ to determine RSRP.)

RSRP를 위한 참조 포인트는 UE의 안테나 커넥터가 될 수 있다. (The reference point for the RSRP shall be the antenna connector of the UE.)

만약 UE가 수신기 다이버시티를 이용하면, 보고되는 값은 개별적인 다이버시티 브랜치에 대응하는 RSRP보다 작으면 안 된다. (If receiver diversity is in use by the UE, the reported value shall not be lower than the corresponding RSRP of any of the individual diversity branches.)

이어, N이 E-UTRA 반송파 RSSI 측정 대역폭의 RB의 개수일 때, RSRQ는 E-UTRA 반송파 RSSI에 대한 RSRP의 비율로써, N*RSRP/(E-UTRA carrier RSSI)로 정의된다. (Reference Signal Received Quality (RSRQ) is defined as the ratio N*RSRP/(E-UTRA carrier RSSI), where N is the number of RB's of the E-UTRA carrier RSSI measurement bandwidth.) 상기 측정 값 내 분모 및 분자는 자원 블록의 동일한 세트에 의해 결정될 수 있다. (The measurements in the numerator and denominator shall be made over the same set of resource blocks.)

E-UTRA 반송파 RSSI는 공동-채널(co-channel) 서빙 및 비-서빙 셀, 인접 채널 간섭, 열 잡음 등을 포함하는 모든 소스로부터의 수신 신호에 대해, N 개의 자원 블록에 걸쳐, 측정 대역폭에서 안테나 포트 0 에 대한 참조 심볼을 포함하는 OFDM 심볼들만에서 단말에 의해 측정된 총 수신 전력([W] 단위)의 선형 평균을 포함한다. (E-UTRA Carrier Received Signal Strength Indicator (RSSI), comprises the linear average of the total received power (in [W]) observed only in OFDM symbols containing reference symbols for antenna port 0, in the measurement bandwidth, over N number of resource blocks by the UE from all sources, including co-channel serving and non-serving cells, adjacent channel interference, thermal noise etc.) 만약 상위 계층 시그널링이 RSRQ 측정을 위해 어떤 서브프레임들을 지시한 경우, 상기 지시된 서브프레임들 내 모든 OFDM 심볼들에 대해 RSSI가 측정된다. (If higher-layer signalling indicates certain subframes for performing RSRQ measurements, then RSSI is measured over all OFDM symbols in the indicated subframes.)

RSRQ를 위한 참조 포인트는 UE의 안테나 커넥터가 될 수 있다. (The reference point for the RSRQ shall be the antenna connector of the UE.)

만약, UE가 수신기 다이버시티를 이용하면, 보고되는 값은 개별적인 다이버시티 브랜치에 대응하는 RSRQ보다 작으면 안 된다. (If receiver diversity is in use by the UE, the reported value shall not be lower than the corresponding RSRQ of any of the individual diversity branches.)

이어, RSSI는 수신기 펄스 모양 필터에 의해 정의된 대역폭 내 열 잡음 및 수신기에서 생성된 잡음을 포함하는 수신된 광대역 전력으로 정의된다. (Received Signal Strength Indicator (RSSI) is defined as the received wide band power, including thermal noise and noise generated in the receiver, within the bandwidth defined by the receiver pulse shaping filter.)

측정을 위한 참조 포인트는 UE의 안테나 커넥터가 될 수 있다. (The reference point for the measurement shall be the antenna connector of the UE.)

만약, UE가 수신기 다이버시티를 이용하면, 보고되는 값은 개별적인 다이버시티 브랜치에 대응하는 UTRA 반송파 RSSI 보다 작으면 안 된다. (If receiver diversity is in use by the UE, the reported value shall not be lower than the corresponding UTRA carrier RSSI of any of the individual receive antenna branches.)

상기와 같은 정의에 따라, LTE 시스템에서 동작하는 단말은 주파수 간 측정 (Intra-frequency measurement)의 경우 SIB3에는 (system information block type 3)에서 전송되는 허용된 측정 대역폭 (Allowed measurement bandwidth) 관련 IE (information element)를 통해 지시되는 대역폭에서 RSRP를 측정할 수 있다. 또는, 주파수 내 측정 (Inter-frequency measurement)인 경우 상기 단말은 SIB5에서 전송되는 허용된 측정 대역폭을 통해 지시된 6, 15, 25, 50, 75, 100RB (resource block) 중 하나에 대응되는 대역폭에서 RSRP를 측정할 수 있다. 또는, 상기와 같은 IE가 없을 경우 상기 단말은 디폴트 동작으로써 전체 DL (downlink) 시스템의 주파수 대역에서 RSRP를 측정할 수 있다.

이때, 단말이 허용된 측정 대역폭에 대한 정보를 수신하는 경우, 상기 단말은 해당 값을 최대 측정 대역폭 (maximum measurement bandwidth)으로 생각하고 해당 값 이내에서 자유롭게 RSRP의 값을 측정할 수 있다. 다만, 서빙 셀이 WB-RSRQ로 정의되는 IE을 상기 단말에게 전송하고, 허용된 측정 대역폭을 50RB 이상으로 설정하면, 상기 단말은 전체 허용된 측정 대역폭에 대한 RSRP 값을 계산하여야 한다. 한편, 상기 단말은 RSSI 측정시 RSSI 대역폭의 정의에 따라 단말의 수신기가 갖는 주파수 대역을 이용해 RSSI를 측정한다.

2. 새로운 무선 접속 기술 (New Radio Access Technology) 시스템

더욱 많은 통신 기기들이 더욱 큰 통신 용량을 요구하게 됨에 따라 기존의 무선 접속 기술 (radio access technology, RAT)에 비해 향상된 단말 광대역 (mobile broadband) 통신에 대한 필요성이 대두되었다. 또한 다수의 기기 및 사물들을 연결하여 언제 어디서나 다양한 서비스를 제공하는 매시브 (massive) MTC (Machine Type Communications) 역시 필요하게 되었다. 뿐만 아니라 신뢰성 (reliability) 및 지연 (latency) 에 민감한 서비스/UE 를 고려한 통신 시스템의 디자인이 제시되었다.

이와 같이 향상된 단말 광대역 통신 (enhanced mobile broadband communication), 매시브 MTC, URLLC (Ultra-Reliable and Low Latency Communication) 등을 고려한 새로운 무선 접속 기술로써 새로운 무선 접속 기술 시스템이 제안되었다. 이하, 본 발명에서는 편의상 해당 기술을 New RAT 또는 NR (New Radio)이라 명명한다.

2.1. 뉴머롤로지들 (Numeriologies)

본 발명이 적용 가능한 NR 시스템에서는 하기 표와 같은 다양한 OFDM 뉴머롤로지를 지원한다. 이때, 반송파 대역폭 부분 (carrier bandwidth part)별 μ 및 순환 전치 (Cyclic prefix) 정보는 하향링크 (DL) 또는 상향링크 (UL) 별로 각각 시그널링될 수 있다. 일 예로, 하향링크 반송파 대역폭 부분 (downlink carrier bandwidth part)을 위한 별 μ 및 순환 전치 (Cyclic prefix) 정보는 상위 계층 시그널링 DL-BWP-mu 및 DL-MWP-cp를 통해 시그널링될 수 있다. 다른 예로, 상향링크 반송파 대역폭 부분 (uplink carrier bandwidth part)을 위한 별 μ 및 순환 전치 (Cyclic prefix) 정보는 상위 계층 시그널링 UL-BWP-mu 및 UL-MWP-cp를 통해 시그널링될 수 있다

2.2. 프레임 구조

하향링크 및 상향링크 전송은 10ms 길이의 프레임으로 구성된다. 상기 프레임은 1ms 길이의 서브프레임이 10개 모여 구성될 수 있다. 이때, 각 서브프레임 별 연속하는 OFDM 심볼의 개수는

이다.

각 프레임은 2개의 동일한 크기를 갖는 하프-프레임(half frame)으로 구성될 수 있다. 이때, 각 하프-프레임은 각각 서브프레임 0 - 4 및 서브프레임 5- 9 로 구성될 수 있다.

부반송파 간격(subcarrier spacing) μ 에 대해, 슬롯은 하나의 서브프레임 내 오름차순으로

와 같이 넘버링되고, 하나의 프레임 내 오름차순으로

와 같이 넘버링될 수 있다. 이때, 하나의 슬롯내 연속하는 OFDM 심볼 개수 (

)는 순환 전치에 따라 하기 표와 같이 결정될 수 있다. 하나의 서브프레임 내 시작 슬롯 (

)은 동일한 서브프레임 내 시작 OFDM 심볼 (

) 과 시간 차원에서 정렬되어 있다 (aligned). 하기 표 3은 일반 순환 전치 (normal cyclic prefix)를 위한 슬롯별 / 프레임별/ 서브프레임별 OFDM 심볼의 개수를 나타내고, 표 4는 확장된 순환 전치 (extended cyclic prefix)를 위한 슬롯별 / 프레임벨/ 서브프레임별 OFDM 심볼의 개수를 나타낸다.

본 발명이 적용 가능한 NR 시스템에서는 상기와 같은 슬롯 구조로써 자립적 슬롯 구조 (Self-contained slot structure)가 적용될 수 있다.

도 6은 본 발명에 적용 가능한 자립적 슬롯 구조 (Self-contained slot structure)를 나타낸 도면이다.

도 6에서 빗금친 영역 (예: symbol index =0)은 하향링크 제어 (downlink control) 영역을 나타내고, 검정색 영역 (예: symbol index =13)은 상향링크 제어 (uplink control) 영역을 나타낸다. 이외 영역 (예: symbol index = 1 ~ 12)은 하향링크 데이터 전송을 위해 사용될 수도 있고, 상향링크 데이터 전송을 위해 사용될 수도 있다.

이러한 구조에 따라 기지국 및 UE는 한 개의 슬롯 내에서 DL 전송과 UL 전송을 순차적으로 진행할 수 있으며, 상기 하나의 슬롯 내에서 DL 데이터를 송수신하고 이에 대한 UL ACK/NACK도 송수신할 수 있다. 결과적으로 이러한 구조는 데이터 전송 에러 발생시에 데이터 재전송까지 걸리는 시간을 줄이게 되며, 이로 인해 최종 데이터 전달의 지연을 최소화할 수 있다.

이와 같은 자립적 슬롯 구조에서 기지국과 UE가 송신 모드에서 수신모드로 전환 또는 수신모드에서 송신모드로 전환을 위해서는 일정 시간 길이의 타입 갭(time gap)이 필요하다. 이를 위하여 자립적 슬롯 구조에서 DL에서 UL로 전환되는 시점의 일부 OFDM 심볼은 가드 구간 (guard period, GP)로 설정될 수 있다.

앞서 상세한 설명에서는 자립적 슬롯 구조가 DL 제어 영역 및 UL 제어 영역을 모두 포함하는 경우를 설명하였으나, 상기 제어 영역들은 상기 자립적 슬롯 구조에 선택적으로 포함될 수 있다. 다시 말해, 본 발명에 따른 자립적 슬롯 구조는 도 6과 같이 DL 제어 영역 및 UL 제어 영역을 모두 포함하는 경우 뿐만 아니라 DL 제어 영역 또는 UL 제어 영역만을 포함하는 경우도 포함할 수 있다.

일 예로, 슬롯은 다양한 슬롯 포맷을 가질 수 있다. 이때, 각 슬롯의 OFDM 심볼은 하향링크 ('D'로 표기함), 플렉시블('X'로 표기함), 상향링크 ('U'로 표기함)로 분류될 수 있다.

따라서, 하향링크 슬롯에서 UE는 하향링크 전송이 'D' 및 'X' 심볼들에서만 발생한다고 가정할 수 있다. 이와 유사하게, 상향링크 슬롯에서 UE는 상향링ㄹ크 전송이 'U' 및 'X' 심볼에서만 발생한다고 가정할 수 있다.

2.3. 아날로그 빔포밍 (Analog beamforming)

밀리미터 파 (Millimeter Wave, mmW)에서는 파장이 짧아 동일 면적에 다수개의 안테나 요소(element)의 설치가 가능하다. 즉, 30GHz 대역에서 파장은 1cm이므로, 5 * 5 cm의 패널(panel)에 0.5 lambda(파장) 간격으로 2-차원 (2-dimension) 배열을 하는 경우 총 100개의 안테나 요소를 설치할 수 있다. 이에 따라, 밀리미터 파 (mmW)에서는 다수개의 안테나 요소를 사용하여 빔포밍 (beamforming, BF) 이득을 높여 커버리지를 증가시키거나, 쓰루풋 (throughput)을 높일 수 있다.

이때, 안테나 요소 별로 전송 파워 및 위상 조절이 가능하도록 각 안테나 요소는 TXRU(Transceiver Unit)을 포함할 수 있다. 이를 통해, 각 안테나 요소는 주파수 자원 별로 독립적인 빔포밍을 수행할 수 있다.

그러나 100여개의 안테나 요소 모두에 TXRU를 설치하기에는 가격측면에서 실효성이 떨어지는 문제를 갖게 된다. 그러므로 하나의 TXRU에 다수개의 안테나 요소를 매핑하고 아날로그 위상 시프터 (analog phase shifter)로 빔(beam)의 방향을 조절하는 방식이 고려되고 있다. 이러한 아날로그 빔포밍 방식은 전 대역에 있어서 하나의 빔 방향만을 만들 수 있어 주파수 선택적 빔포밍이 어렵다는 단점을 갖는다.

이에 대한 해결 방안으로, 디지털 빔포밍과 아날로크 빔포밍의 중간 형태로 Q개의 안테나 요소보다 적은 개수인 B개의 TXRU를 갖는 하이브리드 빔포밍 (hybrid BF)를 고려할 수 있다. 이 경우에 B개의 TXRU와 Q개의 안테나 요소의 연결 방식에 따라서 차이는 있지만, 동시에 전송할 수 있는 빔(beam)의 방향은 B개 이하로 제한될 수 있다.

도 7 및 도 8은 TXRU와 안테나 요소 (element)의 대표적인 연결 방식을 나타낸 도면이다. 여기서 TXRU 가상화 (virtualization) 모델은 TXRU의 출력 신호와 안테나 요소의 출력 신호의 관계를 나타낸다.

도 7은 TXRU가 서브 어레이 (sub-array)에 연결된 방식을 나타낸 도면이다. 도 7의 경우, 안테나 요소는 하나의 TXRU에만 연결된다.

반면, 도 8은 TXRU가 모든 안테나 요소에 연결된 방식을 나타낸 도면이다. 도 8의 경우, 안테나 요소는 모든 TXRU에 연결된다. 이때, 안테나 요소가 모든 TXRU에 연결되기 위하여 도 8에 도시된 바와 같이 별도의 덧셈기를 필요로 한다.

도 7 및 도 8에서, W는 아날로그 위상 시프터 (analog phase shifter)에 의해 곱해지는 위상 벡터를 나타낸다. 즉, W는 아날로그 빔포밍의 방향을 결정하는 주요 파라미터이다. 여기서 CSI-RS 안테나 포트와 TXRU들과의 매핑은 1:1 또는 1:다(多) (1-to-many) 일 수 있다.

도 7의 구성에 따르면, 빔포밍의 포커싱이 어려운 단점이 있으나, 전체 안테나 구성을 적은 비용으로 구성할 수 있다는 장점이 있다.

도 8의 구성에 따르면, 빔포밍의 포커싱이 쉽다는 장점이 있다. 다만, 모든 안테나 요소에 TXRU가 연결되는 바, 전체 비용이 증가한다는 단점이 있다.

본 발명이 적용 가능한 NR 시스템에서 복수의 안테나가 사용되는 경우, 디지털 빔포밍 (Digital beamforming) 및 아날로그 빔포밍 (Analog beamforming)을 결합한 하이브리드 빔포밍 (Hybrid beamforming) 기법이 적용될 수 있다. 이때, 아날로그 빔포밍 (또는 RF (Radio Frequency) 빔포밍)은 RF 단에서 프리코딩 (또는 콤바이닝 (Combining))을 수행하는 동작을 의미한다. 그리고, 하이브리드 빔포밍에서 베이스밴드 (Baseband) 단과 RF 단은 각각 프리코딩 (또는 콤바이닝)을 수행한다. 이로 인해 RF 체인 수와 D/A (Digital-to-Analog) (또는 A/D (Analog-to-Digital) z컨버터 수를 줄이면서도 디지털 빔포밍에 근접하는 성능을 낼 수 있다는 장점이 있다.

설명의 편의상, 상기 하이브리드 빔포밍 구조는 N개 송수신단 (Transceiver unit, TXRU)과 M개의 물리적 안테나로 표현될 수 있다. 이때, 송신단에서 전송할 L개 데이터 계층 (Data layer)에 대한 디지털 빔포밍은 N * L (N by L) 행렬로 표현될 수 있다. 이후 변환된 N개 디지털 신호는 TXRU를 거쳐 아날로그 신호로 변환되고, 상기 변환된 신호에 대해 M * N (M by N) 행렬로 표현되는 아날로그 빔포밍이 적용된다.

도 9는 본 발명의 일 예에 따른 TXRU 및 물리적 안테나 관점에서의 하이브리드 빔포밍 구조를 간단히 나타낸 도면이다. 이때, 상기 도 9에서 디지털 빔의 개수는 L개이며, 아날로그 빔의 개수는 N개이다.

추가적으로, 본 발명이 적용 가능한 NR 시스템에서는 기지국이 아날로그 빔포밍을 심볼 단위로 변경할 수 있도록 설계하여 특정한 지역에 위치한 단말에게 보다 효율적인 빔포밍을 지원하는 방법을 고려하고 있다. 더 나아가, 도9와 같이 특정 N개의 TXRU와 M개의 RF 안테나를 하나의 안테나 패널(panel)로 정의할 때, 본 발명에 따른 NR 시스템에서는 서로 독립적인 하이브리드 빔포밍이 적용 가능한 복수의 안테나 패널을 도입하는 방안까지 고려되고 있다.

상기와 같이 기지국이 복수의 아날로그 빔을 활용하는 경우, 단말 별로 신호 수신에 유리한 아날로그 빔이 다를 수 있다. 이에 따라, 본 발명이 적용 가능한 NR 시스템에서는 기지국이 특정 서브프레임 (SF) 내에서 심볼 별로 상이한 아날로그 빔을 적용하여 (적어도 동기 신호, 시스템 정보, 페이징 (Paging) 등) 신호를 전송함으로써 모든 단말이 수신 기회를 가질 수 있도록 하는 빔 스위핑 (Beam sweeping) 동작이 고려되고 있다.

도 10은 본 발명의 일 예에 따른 하향링크 (Downlink, DL) 전송 과정에서 동기 신호 (Synchronization signal)와 시스템 정보 (System information)에 대한 빔 스위핑 (Beam sweeping) 동작을 간단히 나타낸 도면이다.

도 10에 있어, 본 발명이 적용 가능한 NR 시스템의 시스템 정보가 브로드캐스팅 (Broadcasting) 방식으로 전송되는 물리적 자원 (또는 물리 채널)을 xPBCH (physical broadcast channel)으로 명명한다. 이때, 한 심볼 내에서 서로 다른 안테나 패널에 속하는 아날로그 빔들은 동시에 전송될 수 있다.

또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용 가능한 NR 시스템에서는 아날로그 빔 별 채널을 측정하기 위한 구성으로써 (특정 안테나 패널에 대응되는) 단일 아날로그 빔이 적용되어 전송되는 참조 신호 (Reference signal, RS)인 빔 참조 신호 (Beam RS, BRS)의 도입이 논의되고 있다. 상기 BRS는 복수의 안테나 포트에 대해 정의될 수 있으며, BRS의 각 안테나 포트는 단일 아날로그 빔에 대응될 수 있다. 이때, BRS와 달리, 동기 신호 또는 xPBCH는 임의의 단말이 잘 수신할 수 있도록 아날로그 빔 그룹 내 모든 아날로그 빔이 적용되어 전송될 수 있다.

2.4. 동기 신호 블록 (Synchronization Signal Block)

본 발명이 적용 가능한 NR 시스템에서 PSS (Primary Synchronization Signal), SSS (Secondary Synchronization Signal) 및/또는 PBCH (Physical Broadcast Channel) 은 하나의 동기 신호 블록 (Synchronization Signal Block 또는 Synchronization Signal PBCH block, 이하 SS block 또는 SS/PBCH block이라 함) 내에서 전송될 수 있다. 이때, 상기 하나의 SS 블록 내에서 다른 신호를 다중화하는 것은 배제되지 않을 수 있다. (Multiplexing other signals are not precluded within a 'SS block').

하나 또는 복수의 SS 블록은 하나의 SS 버스트를 구성할 수 있다. 이때, 하나의 SS 버스트 내 포함된 SS 블록은 연속하거나 불연속할 수 있다. 또한, 하나의 SS 버스트 내 포함된 SS 블록은 서로 동일하거나 동일하지 않을 수 있다.

도 11은 본 발명에 적용 가능한 SS 블록의 구조를 간단히 나타낸 도면이다.

도 11에 도시된 바와 같이, PSS, SSS, PBCH 는 4 개의 심볼을 통해 전송될 수 있다. 이때, PSS 및 SSS는 동일한 주파수 대역 내 서로 다른 심볼에서 전송될 수 있다. 특히, PSS는 상기 SSS 보다 시간 차원에서 앞선 심볼에서 전송될 수 있다.

이어, PBCH는 PSS 및 SSS가 전송되는 주파수 대역보다 큰 주파수 대역으로 전송되고, 상기 PSS 보다 시간 차원에서 뒤에 위치한 심볼에서 전송될 수 있다.

도 11에서는 SS 블록이 PSS, SSS, PBCH 순서로 전송되는 구성을 개시하였으나, 변형 예로 상기 SS 블록은 PSS, PBCH, SSS, PBCH 순서로 전송될 수 있다. 이때, 상기 PBCH가 전송되는 주파수 대역은 상기 PSS, SSS가 전송되는 주파수 대역보다 큰 바, 상기 SSS가 전송되는 심볼 내 상기 SSS가 전송되는 않는 주파수 대역에서 상기 PBCH가 전송될 수도 있다.

하나 또는 복수의 SS 버스트는 하나의 SS 버스트 세트를 구성할 수 있다.

도 12는 하나의 SS 블록 세트 주기 내 복수의 SS 버스트가 전송되는 구성을 간단히 나타낸 도면이다.

도 12에 도시된 바와 같이, 하나의 SS 블록 세트 주기 내 복수의 SS 버스트는 지역화된 타입 (Localized type) 또는 분산된 타입 (Distributed type)으로 전송될 수 있다.

여기서, 하나의 SS 블록 세트 주기로는 {5ms, 10ms, 20ms, 40ms, 80ms, 160ms} 중 하나의 값이 적용될 수 있다. 이때, 초기 셀 선택 (initial cell selection)을 위한 기본(default) SS 블록 세트 주기 값으로는 20ms 가 적용될 수 있다.

일 예로, 초기 셀 선택을 위해, UE는 SS 블록이 포함된 하프 프레임은 2 프레임 주기로 발생될 수 있다고 가정할 수 있다. (For initial cell selection, a UE may assume that half frames with SS blocks occur with a periodicity of 2 frames.)

2.5. 동기화 절차 (Synchronization procedure)

UE는 gNB로부터 상기와 같은 SS 블록을 수신하여 동기화를 수행할 수 있다. 이때, 상기 동기화 절차는 크게 셀 ID 검출 (Cell ID detection) 단계 및 타이밍 검출 (timing detection) 단계를 포함한다. 여기서, 셀 ID 검출 단계는 PSS에 기반한 셀 ID 검출 단계와 SSS에 기반한 셀 ID 검출 단계를 포함할 수 있다. 또한, 타이밍 검출 단계는 PBCH DM-RS (Demodulation Reference Signal)에 기반한 타이밍 검출 단계와 PBCH 컨텐츠 (예: MIB (Master Information Block)에 기반한 타이밍 검출 단계를 포함할 수 있다.

먼저, UE는 PSS와 SSS 검출을 통해 시간 동기 및 검출된 셀의 물리적 셀 ID (Physical cell ID)를 획득할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 UE는 PSS 검출을 통해 SS 블록에 대한 심볼 타이밍을 획득하고, 셀 ID 그룹 내 셀 ID를 검출할 수 있다. 이어, UE는 SSS 검출을 통해 셀 ID 그룹을 검출한다.

또한, 상기 UE는 PBCH의 DM-RS를 통해 SS 블록의 시간 인덱스 (예: 슬롯 경계)를 검출할 수 있다. 이어, 상기 UE는 PBCH에 포함된 MIB를 통해 하프 프레임 경계 정보 및 SFN (System Frame Number) 정보 등을 획득할 수 있다.

3. 제안하는 실시예

본 발명에서는 상기와 같은 기술 구성에 기반하여, UE가 수신된 하나 이상의 SS block의 인덱스를 구분하고, 이에 기반하여 결정된 슬롯 경계 (및/또는 서브 프레임 경계, 프레임 경계 등)에 기반하여 단말과 기지국 간 신호를 송수신하는 방법에 대해 상세히 설명한다.

3.1. SS/PBCH block 인덱싱 방법

본 절에서는 하나의 SS 버스트 세트 (burst set) 구간 내 복수 개의 SS/PBCH block (예: 하프 프레임별 SS/PBCH Block)을 구분하는 방법에 대해 설명한다. 이때, 상기 복수 개의 SS/PBCH block은 서로 다른(또는 서로 독립적인) 빔 (beam) 방향으로 전송될 수 있다. 이때, 상기 빔의 개수는 특정 대역을 위한 SS/PBCH 구간 내 최대 SS/PBCH 빔의 개수(the maximum number of SS/PBCH beams in an SS/PBCH period for a particular band)보다 작거나 같을 수 있다.

이하에서는, 상기 복수 개의 SS/PBCH block을 구분하기 위해 각 SS/PBCH block에 대한 인덱스 (index)를 부여하는 방법에 대해 상세히 설명한다. 본 발명에 있어, 각 SS/PBCH block에 대한 인덱스는 SS/PBCH index 또는 SS/PBCH block index 등과 같이 표현될 수 있다. 이에, 본 발명에서는 상기 두 표현 모두 SS/PBCH block에 대한 인덱스를 의미할 수 있다.

먼저, SS/PBCH block의 인덱스는 다음 두 가지 방법 중 하나에 따라 지정될 수 있다.

(1) Single index 방식: 하나의 SS 버스트 세트 내 모든 SS/PBCH block에 대해 인덱스를 부여 (예: One time index for every SS/PBCH block within an SS-burst set)

(2) Dual index 방식: 2개의 인덱스(예: SS 버스트 인덱스, SS 블록 인덱스)를 이용하여 하나의 SS 버스트 세트 내 SS 버스트 별로 인덱스를 부여하고, 하나의 SS 버스트 별 SS 블록에 대해 인덱스를 부여 (예: One time index that is specific to each SS-block within an SS-burst, and an SS burst index that is specific to each SS burst within an SS-burst set. SS burst index is common across SS blocks in each SS-burst)

3.1.1. 제1 SS/PBCH block 인덱싱 방법

본 절에서는 기지국이 각 SS/PBCH block에 대해 상이한 PBCH의 DM-RS 시퀀스를 이용하여 (적용하여) 전송함으로써 UE가 SS/PBCH block을 구분(구체적으로, SS/PBCH block의 인덱스를 감지)하는 방법에 대해 설명한다. 일 예로, 하나의 SS 버스트 세트 구간 동안 K개의 SS 블록이 전송되는 경우, 기지국은 각 SS 블록 별로 상이한 PBCH의 DM-RS 시퀀스를 부여할 수 있다. 여기서, PBCH의 DM-RS는 PBCH의 복조 (demodulation)을 위해 사용되는 RS를 의미하며, 실시예에 따라 상기 예와 달리 명명될 수도 있다.

UE는 초기 동기 과정에서 PSS와 SSS의 검출을 통해 시간 동기 및 검출된 셀의 물리적 셀 ID를 획득한다.

그리고 상기 UE는 검출된 SS/PBCH block이 SS 버스트 세트의 전송 구간에서 몇 번째 SS/PBCH block인지 또는 SS 버스트 세트의 전송 구간 중에서 몇 번째 프레임의 몇 번째 슬롯의 몇 번째 OFDM 심볼에서 전송되는 SS/PBCH block인지 여부를 PBCH의 DM-RS 시퀀스를 통해 알아낼 수 있다. 이를 위해, UE는 SS 버스트 세트의 전송 구간에서 각 SS/PBCH block 별로 사용되는 PBCH DM-RS에 대해 사전에 알고 있거나, 또는 특정 PBCH DM-RS가 어떤 OFDM 심볼 시점에 전송되는 SS/PBCH block에 사용되는 PBCH DM-RS에 대해 사전에 알고 있을 수 있다.

이를 위해, UE는 검출된 셀에 대해 SS/PBCH block의 PBCH DM-RS 시퀀스로 사용될 수 있는 K개의 DM-RS 시퀀스를 수신된 신호와 매칭 (matching or correlation)시켜 보고, 그 결과 값을 통해 전송된 (또는 수신된) DM-RS 시퀀스를 확인할 수 있다. 이를 통해, 상기 UE는 수신된 SS/PBCH block이 몇 번째 SS/PBCH block인지에 대한 정보 및/또는 프레임의 경계에 대한 정보를 알 수 있다.

보다 구체적으로, SS/PBCH block의 인덱스를 PBCH의 DM-RS로 구분하는 구체적인 방법으로는 다음의 방법들이 적용될 수 있다. 이하 설명에 있어, PBCH DM-RS의 발생 시퀀스로는 PN (Pseudo Noise) 시퀀스 또는 골드 시퀀스 (Gold sequence)가 사용된다고 가정한다.

(1) Option1-1

기지국은 PBCH DM-RS의 발생 시퀀스로 PN 시퀀스 또는 골드 시퀀스를 사용할 수 있다. 이때, PN 또는 골드 시퀀스 생성기 (Gold sequence generator)는 OFDM 심볼 단위로 초기화되고, 초기값으로는 셀 ID 및 OFDM 심볼 인덱스가 사용될 수 있다. 또는, 초기값으로는 셀 ID, OFDM 심볼 인덱스 및 슬롯 인덱스가 사용될 수 있다.

(2) Option1-2

기지국은 PBCH DM-RS의 발생 시퀀스로 PN 시퀀스 또는 골드 시퀀스를 사용할 수 있다. 이때, PN 또는 골드 시퀀스 생성기 (Gold sequence generator)는 슬롯 단위로 초기화되고, 초기값으로는 셀 ID 및 슬롯 인덱스가 사용될 수 있다.

(3) Option1-3

기지국은 PBCH DM-RS의 발생 시퀀스로 PN 시퀀스 또는 골드 시퀀스를 사용할 수 있다. 이때, PN 또는 골드 시퀀스 생성기 (Gold sequence generator)는 SS/PBCH block 단위로 초기화되고, 초기값으로는 셀 ID 및 SS/PBCH block index 가 사용될 수 있다.

(4) Option1-4

SS/PBCH block 인덱스로 앞서 상술한 Dual index 방식이 사용되는 경우, 기지국은 PBCH DM-RS의 발생 시퀀스로 PN 시퀀스 또는 골드 시퀀스를 사용할 수 있다. 이때, PN 또는 골드 시퀀스 생성기 (Gold sequence generator)는 SS/PBCH block 단위로 초기화되고, 초기값으로는 셀 ID 및 SS 블록 인덱스가 사용될 수 있다. 추가적으로, SS 버스트 인덱스는 PBCH를 통해 전달되는 정보들 중에 하나로써 UE에게 전달될 수 있다. 여기서, SS 버스트는 다수의 SS/PBCH block을 그룹핑한 단위를 의미할 수 있다. 이때, 상기 SS 블록 인덱스 및 SS 버스트 인덱스는 각각 본 발명에 따른 SS/PBCH index를 나타내는 6 bit 정보 중 1,2,3, 번째 비트 정보 및 4,5,6 번째 비트 정보를 의미할 수 있다.

본 방법에 있어, UE는 DM-RS 시퀀스를 수신된 신호와 매칭 (matching or correlation)시키는 과정을 통해 SS 블록 인덱스를 확인할 수 있다. 그리고, 상기 UE는 PBCH를 디코딩하여 획득된 정보로부터 SS 버스트 인덱스를 확인할 수 있다. 여기서 UE는 동일 SS 버스트 내 SS 블록 간의 PBCH 정보는 동일하다고 가정하여 상기 PBCH에 대해 결합 디코딩을 수행할 수 있다.

(5) Option1-5

앞서 상술한 (4)의 변형 예로, UE는 DM-RS 시퀀스를 수신된 신호와 매칭시키는 과정을 통해 SS 블록 인덱스와 SS 버스트 인덱스의 일부를 확인할 수 있다. 이어, 상기 UE는 PBCH를 디코딩하여 획득된 정보로부터 최종 SS 버스트 인덱스를 확인할 수 있다.

일 예로, SS 버스트 인덱스가 짝수 (even number)인 경우와 홀수 (odd number)인 경우, SS 블록 인덱스는 동일하여도 PBCH DM-RS 시퀀스는 상이하게 사용될 수 있다.

설명의 편의상, 라디오 프레임 (radio frame)은 10msec이고, SS 버스트 세트 주기는 20msec이고, SS 버스트가 5msec 간격으로 4개가 전송된다고 가정한다. 이때, 기지국은 DM-RS 시퀀스를 슬롯 인덱스를 사용하여 발생시킬 수 있다.

이 경우, SS 버스트 세트 주기 동안 첫번째 SS 버스트와 두번째 SS 버스트가 전송되는 슬롯 인덱스가 다른 반면, 첫번째 SS 버스트와 세번째 SS 버스트는 전송되는 슬롯 인덱스는 동일하지만 서브프레임 인덱스가 상이할 수 있다. 이때, 상기 UE가 첫번째 SS 버스트, 두번째 SS 버스트, 세번째 SS 버스트 (특히, 첫번째 SS 버스트와 세번째 SS 버스트)를 각각 구분하기 위한 방법으로써, 상기 UE는 PBCH를 통해 검출된 SS 버스트가 짝수번째 서브프레임 (even subframe)에 전송된 것인지 또는 홀수번째 서브프레임 (odd subframe)에 전송된 것인지를 알 수 있다.

3.1.2. 제2 SS/PBCH block 인덱싱 방법

기지국은 각 SS/PBCH block에 사용되는 SSS 또는 추가 SSS (이하, additional SSS)의 시퀀스를 다르게 사용하여 (또는 적용하여) 전송함으로써, 각 SS/PBCH block을 구분할 수 있다. 여기서 additional SSS는 셀 ID 검출을 위한 SSS에 추가하여 시간 정보 검출을 위해 전송되는 SSS를 의미할 수 있다.

본 발명에 있어, additional SSS는 3번째 SS등과 같이 다르게 명명될 수도 있다.

앞서 상술한 바와 같이, UE는 초기 동기 과정에서 PSS와 SSS 검출을 통해 시간 동기 및 검출된 셀의 물리적 셀 ID를 획득할 수 있다. 이어, 상기 UE는 해당 셀에서 전송 가능한 SSS 또는 additional SSS의 시퀀스 후보들과 수신된 신호를 매칭시키고, 매칭 결과 값을 이용하여 SS/PBCH block 인덱스 및 SS/PBCH block 세트 주기의 경계를 검출할 수 있다.

여기서, SS/PBCH block의 인덱스를 SSS 또는 additional SSS의 시퀀스를 통해 구분하는 구체적인 방법으로써 다음의 방법들이 적용될 수 있다.

(1) Option2-1

SS/PBCH block 인덱스로 single index 방식이 사용되는 경우, 기지국은 SS/PBCH block 별로 각각 다른 SSS 또는 additional SSS의 시퀀스를 전송할 수 있다.

(2) Option2-2

앞서 상술한 (1)의 방법과 결합하는 방법으로써, SS/PBCH block 인덱스로 Dual index 방식이 사용되는 경우, 기지국은 SS 버스트의 SS 블록 별로 PBCH의 DM-RS 시퀀스를 다르게 할당할 수 있다. 이에 따라, UE는 각 SS 블록 인덱스를 구분할 수 있다. 이어, 상기 기지국은 SS 버스트 별로 SSS 또는 additional SSS의 시퀀스를 다르게 할당할 수 있다. 이에 따라, UE는 각 SS 버스트 인덱스를 구분할 수 있다.

(3) Option2-3

앞서 상술한 (1)의 방법과 결합하는 방법으로써, SS 블록 인덱스로 Dual index 방식이 사용되는 경우, 기지국은 SS 버스트의 SS 블록 별로 SSS 또는 additional SSS의 시퀀스를 다르게 할당할 수 있다. 이에 따라, UE는 각 SS 블록 인덱스를 구분할 수 있다. 이어, 상기 기지국은 SS 버스트 별로 PBCH의 DM-RS 시퀀스를 다르게 할당할 수 있다. 이에 따라, UE는 각 SS 버스트 인덱스를 구분할 수 있다.

(4) Option2-4

블록 인덱스로 Dual index 방식이 사용되는 경우,

기지국은 SS 버스트의 SS 블록 별로 SSS 또는 additional SSS의 시퀀스를 다르게 할당할 수 있다. 이에 따라, UE는 각 SS 블록 인덱스를 구분할 수 있다. 이어, 상기 기지국은 SS 버스트 인덱스를 PBCH를 통해 UE에게 전송할 수 있다. 여기서 UE는 동일 SS 버스트 내 SS 블록 간의 PBCH 정보는 동일하다고 가정하여 상기 PBCH에 대해 결합 디코딩을 수행할 수 있다.

3.2. PBCH TTI boundary를 구분하는 방법

본 절에서는 UE가 PBCH TTI(Super subframe) 경계를 찾는 방법 (또는 PBCH TTI 경계에 대한 정보를 획득하는 방법)에 대해 상세히 설명한다.

이하 설명에 있어, SS 버스트 세트 주기는 Ps (대표적으로 5ms), 그리고 PBCH TTI는 Pb(대표적으로 40ms 또는 80ms)로 표시한다. 그리고 NR 프레임 길이 (frame duration)은 Pf (대표적으로 10ms)로 표시한다.

3.2.1. SSS를 이용하여 PBCH TTI 경계를 구분하는 방법

기지국은 PBCH TTI 동안에 동일 빔(beam) 에 해당하는 SS/PBCH block을 (Pb/Ps)번 전송할 수 있다. 즉, 하나의 SS/PBCH block에 하나의 SSS가 포함되는 경우, PBCH TTI 구간 동안 동일 빔에 해당하는 SSS는 N(N=Pb/Ps)번 전송된다.

이하 설명에 있어, PBCH TTI 구간에서 i-번째 전송되는 SS/PBCH block의 SSS를 SSS(i)라고 표시하면, 본 절에서는 기지국이 상이한 SSS(i) (i=1,…,N)를 이용하여 UE로 하여금 PBCH TTI 경계를 구분하도록 하는 방법에 대해 설명한다. 보다 구체적으로, 기지국은 PBCH TTI 구간 동안 N번 전송되는 SSS를 다음과 같이 할당함으로써 UE로 하여금 PBCH TTI 경계를 구분하도록 할 수 있다.

(1) SSS(i) (i=1,…,N)의 발생 시퀀스를 모두 다르게 할당하는 방법

이 경우, 셀당 N개의 SSS 시퀀스가 필요하다. 물리적 셀 ID가 전체 L개인 경우, 기지국 및 UE는 전체 L*N개의 SSS 시퀀스로 셀 ID와 PBCH TTI 경계를 구분할 수 있다. 즉, UE는 초기 동기 획득 과정에서 검출된 SSS 시퀀스의 ID를 이용하여 셀 ID와 PBCH TTI 경계를 결정할 수 있다.

(2) PBCH TTI 구간 동안 N번 전송되는 SSS중에서 일부를 다르게 할당하는 방법

기지국은 셀 당 2개의 SSS 시퀀스를 부여하여 SSS(1)의 경우와 그 이외의 SSS(i) (i=2,…,N)의 발생 시퀀스를 다르게 하여 UE로 하여금 PBCH TTI 경계를 구분하도록 할 수 있다. 물리적 셀 ID가 전체 L개인 경우, 기지국 및 UE는 전체 2*L개의 SSS 시퀀스로 셀 ID와 PBCH TTI 경계를 구분할 수 있다. 즉, UE는 SSS(1)이 검출된 SS/PBCH block이 PBCH TTI의 첫번째 SS/PBCH block인 바, 이를 통해서 PBCH TTI 경계를 결정할 수 있다.

상기 방식은 PBCH TTI 구간 동안 i-번째 전송되는 SS/PBCH block 내 SSS(i)의 SSS 시퀀스와 다른 SS/PBCH block 내 SSS(j) (j≠i)의 SSS 시퀀스를 상이하게 함으로써 UE로 하여금 PBCH TTI 경계를 결정하도록 하는 방식으로 변형될 수 있다.

(3) PBCH TTI 구간 동안 N번 전송되는 SSS를 W개의 시퀀스들의 조합으로 패턴을 할당하는 방법

기지국은 셀 당 W개의 SSS 시퀀스를 부여하고 W개의 시퀀스로 조합된 길이 N의 패턴을 통해 UE가 PBCH TTI 경계를 구분하도록 할 수 있다. 대표적인 예로, 기지국은 PBCH TTI 구간 동안 8번 전송되는 SSS를 3개의 시퀀스 (예: S1, S2, S3)로 구성된 길이 8의 패턴 (예: S1, S1, S1, S2, S2, S2, S3, S3)을 이용하여 SS/PBCH block 별로 SSS 시퀀스를 할당할 수 있다. 이에 대응하여, UE는 수신 신호와 S1, S2, S3를 매칭시킨 결과 값을 이용하여 PBCH TTI 경계를 확인할 수 있다.

3.2.2. PBCH DM-RS 시퀀스를 이용하여 PBCH TTI 경계를 구분하는 방법

(1) Alt2-1

기지국은 PBCH TTI 구간 동안 동일 빔으로 N번 전송되는 SS/PBCH block 내 PBCH DM-RS의 발생 시퀀스를 각 SS/PBCH block마다 달리 적용하여 전송할 수 있다. 이때, PBCH DM-RS의 발생 시퀀스로는 PN 또는 골드 시퀀스가 적용될 수 있으며, PN 또는 골드 시퀀스 생성기는 SS/PBCH block 단위로 초기화 될 수 있다. 여기서, 초기값으로는 셀 ID 및 시간 인덱스가 사용될 수 있다.

이때, 시간 인덱스는 다음의 구체적인 방식들에 따라 정의될 수 있다.

1) Alt2-1-1

시간 인덱스로는 OFDM symbol index, slot index, subframe index, 그리고 시스템 프레임 번호 (system frame number, SFN)의 일부 값이 적용될 수 있다. 일 예로, PBCH TTI 구간이 frame의 배수인 경우, 상기 시간 인덱스로는 SFN의 LSB(least significant bit) 일부가 사용될 수 있다.

2) Alt2-1-2

시간 인덱스는 SS/PBCH block 인덱스 값이 적용될 수 있다. 이때, SS/PBCH block 인덱스는 PBCH TTI 구간에서 몇 번째 SS/PBCH block에 해당하는지에 따라서 넘버링되도록 설정될 수 있다.

(2) A2-2

기지국은 PBCH TTI 동안 사용될 PBCH DM-RS를 전체적으로 발생하고, 이를 각 SS/PBCH block 별로 나누어 사용할 수 있다. 즉, PBCH TTI 구간 동안 동일 빔으로 N번 SS/PBCH block이 전송되고 SS/PBCH block 별로 길이 X의 DM-RS 시퀀스가 사용되는 경우, 기지국은 PBCH TTI 시작 시점에 길이 N*X의 DM-RS 시퀀스를 발생하고 이를 N등분으로 나누어 사용할 수 있다.

이러한 DM-RS 발생 방법에 있어서, 기지국은 DM-RS 시퀀스로 PN 또는 골드 시퀀스를 사용할 수 있고, 상기 PN 또는 골드 시퀀스 생성기는 PBCH TTI 단위로 초기화 될 수 있다. 이때, 초기값으로는 셀 ID 만이 사용되도록 설정될 수 있다.

3.2.3. PBCH RV (Redundancy Version) 를 이용하여 PBCH TTI 경계를 구분하는 방법

기지국은 PBCH TTI 구간 동안에 동일 빔으로 N번 전송되는 SS/PBCH block 내 PBCH의 채널 코딩 출력의 coded bit을 달리하여 전송할 수 있다. 즉, PBCH TTI 구간 동안 N번 SS/PBCH block이 전송되고 SS/PBCH block 별로 길이 Y의 PBCH의 coded bit이 전송되는 경우, 기지국은 PBCH TTI 시작 시점에 길이 N*Y의 PBCH의 coded bit sequence를 발생하고, 이를 N등분으로 나누어 각 SS/PBCH block 별로 나누어 전송할 수 있다. 이때, 길이 N*Y의 PBCH의 coded bit sequence는 길이 N*Y의 PBCH scrambling sequence로 스크램블링되어 전송될 수 있다.

3.2.4. SSS와 PBCH DM-RS 시퀀스를 이용하여 PBCH TTI 경계를 구분하는 방법

기지국은 경계에 대한 일부 정보는 SSS의 시퀀스를 통해 UE에게 제공하고, 나머지 정보는 PBCH DM-RS의 시퀀스를 통해 UE에게 제공할 수 있다.

일 예로, 기지국은 SSS에 대해 셀 마다 두 개의 시퀀스를 부여하고 이를 번갈아 가면서 사용하여 UE로 하여금 SS 버스트 세트 주기의 두 배에 해당하는 2*Ps의 경계를 구분할 수 있도록 할 수 있다. 그리고, 상기 기지국은 SS/PBCH block 별로 PBCH DM-RS의 시퀀스를 달리함으로써 UE로 하여금 Pb(=N*Ps)의 경계를 구분하도록 할 수 있다.

이에, 기지국은 PBCH TTI 구간 동안 동일 빔으로 N번 전송되는 SS/PBCH block 마다 모두 PBCH DM-RS의 시퀀스를 달리하여 UE로 하여금 구분할 수 있도록 하거나, 또는 전체 Pb 시간을 2*Ps 구간으로 나누어 각 구간에 사용되는 PBCH DM-RS의 시퀀스를 달리하여 UE로 하여금 구분할 수 있도록 할 수 있다.

또는, 상기 기지국은 SSS에 대해 셀 마다 네 개의 시퀀스를 부여하고 이를 번갈아 가면서 사용하여 UE로 하여금 SS 버스트 세트 주기의 네 배에 해당하는 4*Ps의 경계를 구분할 수 있도록 할 수 있다. 그리고, 상기 기지국은 SS/PBCH block 별로 PBCH DM-RS의 시퀀스를 달리함으로써 UE로 하여금 Pb(=N*Ps)의 경계를 구분하도록 할 수 있다.

이에, 기지국은 PBCH TTI 구간 동안 동일 빔으로 N번 전송되는 SS/PBCH block마다 모두 PBCH DM-RS의 시퀀스를 달리하여 UE로 하여금 구분할 수 있도록 하거나, 또는 전체 Pb 시간을 2*Ps 또는 4*Ps 구간으로 나누어 (N/2) 또는 (N/4)의 각 구간에 사용되는 PBCH DM-RS의 시퀀스를 달리하여 UE로 하여금 구분할 수 있도록 할 수 있다.

3.2.5. SSS와 PBCH RV를 이용하여 PBCH TTI 경계를 구분하는 방법

기지국은 경계에 대한 일부 정보는 SSS의 시퀀스를 통해 UE에게 제공하고, 나머지 정보는 PBCH RV을 통해서 UE에게 제공할 수 있다.

일 예로, 기지국은 SSS에 대해 셀 마다 두 개의 시퀀스를 부여하고 이를 번갈아 가면서 사용하여 UE로 하여금 SS 버스트 세트 주기의 두 배에 해당하는 2*Ps의 경계를 구분할 수 있도록 할 수 있다. 그리고, 기지국은 각 구간(전체 Pb 시간을 Ps 또는 2*Ps로 나눈 구간)의 SS/PBCH block의 PBCH RV를 달리함으로써 UE로 하여금 Pb(=N*Ps)의 경계를 구분할 수 있도록 할 수 있다.

또는, 상기 기지국은 SSS에 대해 셀 마다 네 개의 시퀀스를 부여하고 이를 번갈아 가면서 사용하여 SS 버스트 세트 주기의 네 배에 해당하는 4*Ps의 경계를 UE로 하여금 구분할 수 있도록 할 수 있다. 그리고, 기지국은 각 구간(전체 Pb 시간을 Ps, 2*Ps 또는 4*Ps로 나눈 구간)의 SS/PBCH block의 PBCH RV를 달리함으로써 UE로 하여금 Pb(=N*Ps)의 경계를 구분할 수 있도록 할 수 있다.

3.2.6. PBCH DM-RS 시퀀스와 PBCH RV를 이용하여 PBCH TTI 경계를 구분하는 방법

기지국은 경계에 대한 일부 정보는 PBCH DM-RS 시퀀스를 통해 UE에게 제공하고, 나머지 정보는 PBCH RV을 통해서 UE에게 제공할 수 있다.

일 예로, 기지국은 PBCH DM-RS 시퀀스로 셀 마다 두 개의 시퀀스를 부여하고 이를 번갈아 가면서 사용하여 UE로 하여금 SS 버스트 세트 주기의 두 배에 해당하는 2*Ps의 경계를 구분할 수 있도록 할 수 있다. 그리고, 상기 기지국은 각 구간(전체 Pb 시간을 Ps 또는 2*Ps로 나눈 구간)의 SS/PBCH block의 PBCH RV를 달리함으로써 UE로 하여금 Pb(=N*Ps)의 경계를 구분할 수 있도록 할 수 있다.

또는, 상기 기지국은 PBCH DM-RS 시퀀스로 셀 마다 네 개의 시퀀스를 부여하고 이를 번갈아 가면서 사용하여 UE로 하여금 SS 버스트 세트 주기의 네 배에 해당하는 4*Ps의 경계를 구분할 수 있도록 할 수 있다. 그리고, 상기 기지국은 각 구간(전체 Pb 시간을 Ps, 2*Ps 또는 4*Ps로 나눈 구간)의 SS/PBCH block의 PBCH RV를 달리함으로써 UE로 하여금 Pb(=N*Ps)의 경계를 구분할 수 있도록 할 수 있다.

3.2.7. SSS, PBCH DM-RS 시퀀스 및 PBCH RV를 이용하여 PBCH TTI 경계를 구분하는 방법

기지국은 경계에 대한 일부 정보는 SSS의 시퀀스를 통해 UE에게 제공하고, 나머지 일부 정보는 PBCH DM-RS 시퀀스를 통해 UE에게 제공하고, 나머지 정보는 PBCH RV을 통해 UE에게 제공할 수 있다.

일 예로, 기지국은 SSS에 대해 셀 마다 두 개의 시퀀스를 부여하고 이를 번갈아 가면서 사용하여 UE로 하여금 SS 버스트 세트 주기의 두 배에 해당하는 2*Ps의 경계를 구분할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 상기 기지국은 PBCH DM-RS 시퀀스로 셀 마다 네 개의 시퀀스를 부여하고 이를 번갈아 가면서 사용함으로써 UE로 하여금 SS 버스트 세트 주기의 네 배에 해당하는 4*Ps의 경계를 구분할 수 있도록 할 수 있다. 그리고, 상기 기지국은 각 구간(전체 Pb 시간을 Ps, 2*Ps 또는 4*Ps로 나눈 구간)의 PBCH RV를 달리함으로써 UE로 하여금 Pb(=N*Ps)의 경계를 구분할 수 있도록 할 수 있다.

3.3. SS burst set periodicity에 따른 PBCH TTI 설정 방법

SS 버스트 세트 주기가 기본 값 (default value)와 다르게 설정된 경우, PBCH TTI는 다음 방식들 중에 하나에 따라 결정될 수 있다. 일 예로, SS 버스트 세트 주기 값으로써 {5ms, 10 ms, 20 ms, 40 ms, 80ms} 중 하나의 값이 설정될 수 있는 경우, PBCH TTI는 하기 option들의 방식에 의해 결정될 수 있다.

(1) Opt1: PBCH TTI는 항상 동일하게 유지

본 방식에 있어, SS 버스트 세트 주기의 설정과 무관하게 PBCH TTI는 동일한 값으로 유지하도록 설정될 수 있다.

1) Opt1-1

보다 구체적으로, PBCH TTI는 SS 버스트 세트 주기로 지정될 수 있는 값들 중에서 최대값으로 고정되어 운영될 수 있다. 일 예로, SS 버스트 세트 주기 값으로써 {5ms, 10 ms, 20 ms, 40 ms, 80ms} 중 하나의 값이 설정될 수 있는 경우, PBCH TTI는 최대값인 80ms으로 설정될 수 있다.

상기 설정된 SS 버스트 세트 주기에 따라 PBCH TTI 구간 동안에 전송되는 PBCH의 회수는 {16, 8, 4, 2, 1} 중 하나의 값을 가질 수 있다.

2) Opt1-2

본 방식에 있어, PBCH TTI는 SS 버스트 세트 주기로 지정될 수 있는 값들 중에서 하나의 값으로 고정되어 운영될 수 있다. 일 예로, SS 버스트 세트 주기 값으로써 {5ms, 10 ms, 20 ms, 40 ms, 80ms} 중 하나의 값이 설정될 수 있는 경우, PBCH TTI는 40ms으로 설정될 수 있다.

이때, PBCH TTI 구간 동안 PBCH가 전송되지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 일 예로, SS 버스트 세트 주기가 80ms이고 PBCH TTI가 40ms으로 설정될 수 있다. 이때, PBCH는 연속된 PBCH TTI 중에서 하나의 TTI에 대한 TTI 구간 동안 한번 전송될 수 있다.

(2) Opt2: SS 버스트 세트 주기에 따라서 PBCH TTI가 가변함

1) Opt2-1

본 방식에 있어, SS 버스트 세트 주기와 무관하게 PBCH TTI당 전송되는 PBCH 횟수는 고정될 수 있다. 이를 위해 SS 버스트 세트 주기와 PBCH TTI는 고정 비율을 갖도록 설정될 수 있다.

일 예로, 일 예로, SS 버스트 세트 주기 값으로써 {5ms, 10 ms, 20 ms, 40 ms, 80ms} 중 하나의 값이 설정될 수 있는 경우, PBCH TTI Pb는 N*Ps를 갖도록 설정될 수 있다. 이를 통해, PBCH TTI 동안에 설정된 SS 버스트 세트 주기와 무관하게 PBCH는 N번 전송될 수 있다.

2) Opt2-2

앞서 설명한 Opt2-1의 경우, SS 버스트 세트 주기 Ps가 큰 경우에 PBCH TTI가 매우 커지는 문제를 가질 수 있다. 일 예로, N=4이고 Ps=80인 경우, PBCH TTI Pb는 320ms로 설정될 수 있다.

이와 같은 문제점을 보완하기 위한 방안으로써, Pb가 가질 수 있는 값은 특정 값으로 한정될 수 있다. 일 에로, PBCH TTI Pb는 Pb = max{N*Ps, Pb_max }로 설정될 수 있다.

추가적으로, PBCH를 통해 전달되는 MIB(Master System Information)에는 UE가 시스템의 프레임 시간을 알도록 SFN 정보가 포함된다. 종래 LTE 시스템의 경우, 기지국은 정보량을 최소화하기 위하여 PBCH TTI를 구성하는 라디오 프레임들의 SFN값의 공통 부분 (즉 SFN의 MSB(most significant bit))만을 UE에게 알려줄 수 있다. 일 예로, 종래 LTE 시스템에서 PBCH TTI가 40ms이면, 기지국은 SFN에서 2bit LSB를 제외하고 나머지 MSB만을 UE에게 알려줄 수 있다.

다만, 앞서 상술한 Opt2 방식에 따라 PBCH TTI가 가변될 수 있는 바, MIB에 포함되는 SFN 정보 필드의 길이는 다음의 방안들에 따라 설계될 수 있다. 이하 설명에 있어, 라디오 프레임은 10ms이고 SFN은 (L)bit으로 표현되는 경우로 가정하여 설명한다.

[1] Opt-A: SFN 정보 필드의 길이 가변

구체적으로, 설정된 PBCH TTI에 따라 SFN 정보 필드의 길이는 가변되도록 설정될 수 있다. 일 예로, PBCH TTI와 라디오 프레임의 비율이 R인 경우, MIB의 SFN은 상위 L-log₂(R) bit들로만 전송됨으로써 SFN 정보 필드는 해당 길이로 구성될 수 있다.

1] Opt-A-1

SFN 정보 필드의 길이가 변동되는 바, 전체 MIB 정보의 길이 또한 변경될 수 있다. 이때, UE는 PBCH 디코딩 전에 PBCH TTI를 다른 방법을 통해 미리 알고 있다고 가정한다. 이에, 상기 UE는 전체 MIB 정보의 길이를 결정하고 이에 따라 PBCH 디코딩을 수행할 수 있다.

2] Opt-A-2

SFN 정보 필드의 길이 변동으로 전체 MIB 정보의 길이가 변경되지 않도록 유보 비트 (reserved bit)의 길이가 역으로 가변되도록 설정할 수 있다. 즉, SFN 정보 필드의 길이와 유보 비트의 길이 합을 일정하도록 설정함으로써 전체 MIB 정보의 길이가 변경되지 않도록 할 수 있다. 이때, UE는 PBCH 디코딩 전에 PBCH TTI를 정확히 몰라도 PBCH 디코딩이 가능하다. 이에, PBCH TTI 또는 SS 버스트 세트 주기 정보는 MIB에 포함되어 전송될 수 있다.

[2] Opt-B: SFN 정보 필드의 길이 고정

1] Opt-B-1

SFN 정보 필드의 길이는 PBCH TTI가 최소값을 가질 때 요구되는 SFN 정보 필드의 길이로 설정될 수 있다. 일 예로, PBCH TTI의 최소값과 라디오 프레임의 비율이 R_min인 경우, MIB의 SFN은 상위 L-log₂(R_min) bit들로 설정될 수 있다.

2] Opt-B-2

기지국은 MIB에 포함되는 SFN 정보로써 PBCH TTI의 첫번째 라디오 프레임의 SFN을 줄이지 않고 (L)bit 크기 그대로 UE에게 알려줄 수 있다.

3.4. SSS index hopping 방법

추가적으로, UE는 SSS 검출을 통해 인접 셀을 검출하고, 추가 검증과정 없이 SSS의 평균 수신 레벨을 측정한 결과를 핸드오버 결정을 돕기 위해 제3 계층 (Layer 3)으로 기지국에 보고할 수 있다.

이러한 방식에 있어, 에러에 의해 가상의 셀이 오 검출 (false detection)됨으로써 무의미한 보고가 되는 횟수는 최소화되는 것이 바람직할 수 있다. 이때, SSS의 오 검출은 두 셀간 SSS 시퀀스 간의 코릴레이션 (correlation) 특성이 좋지 않으면 발생 확률이 높아질 수 있다. 일 예로, a-th 셀에서 전송하는 SSS(SSS_a로 표시)와 b-th 셀에서 전송하는 SSS(SSS_b로 표시)간의 일반화된 코릴레이션 값 (normalized correlation value)이 0.5를 초과하는 경우, UE는 SSS_a가 검출된 경우에 상기 SSS_a보다 3dB 약한 SSS_b도 함께 검출되었다고 판단할 수 있다.

이와 같은 SSS의 오 검출의 발생 확률을 낮추기 위한 방법으로써 각 셀에서 사용되는 SSS를 시간에 따라서 바뀌는 방법이 사용될 수 있다.

일 예로, 앞서 3.2절에서 설명한 바와 같이, 하나의 셀에서 사용되는 SSS들이 PBCH TTI 구간에 맞추어 순환되어 사용됨으로써 해당 셀에서 사용되는 SSS가 시간에 따라 변경될 수 있다. 또는, SSS의 순환 주기는 PBCH TTI의 배수로 정의될 수 있다. 또는, SSS의 순환 주기는 SS 버스트 세트 주기의 배수로 정의될 수 있다.

SSS 순환 주기 구간 동안 i-번째 전송되는 동일 빔의 SS/PBCH block 내 SSS를 SSS(i)라고 표시하는 경우, 기지국은 SSS(i) (i=1,…,N)를 다르게 하여 다른 셀에서 전송되는 SSS간의 코릴레이션이 랜덤화 (randomization) 되도록 할 수 있다. 즉, 기지국은 a-th 셀에서 사용하는 SSS_a(i)와 b-th 셀에서 사용하는 SSS_b(i)간의 코릴레이션 값이 시간에 따라서 바뀌도록 각 셀에 부여되는 SSS(i)의 패턴을 설계할 수 있다.

추가적으로, 물리적 셀 ID가 전체 L개인 경우, 기지국은 SSS_a(i) (a=1,…,L, i=1,…,N)에 모두 다른 시퀀스를 할당할 수도 있다. 이러한 방식은 SSS(i)의 패턴을 쉽게 설계할 수 있는 장점을 갖는다. 하지만 전체 L*N개의 SSS 시퀀스를 필요로 하는 바, UE 입장에서는 셀 검출과정에서 L*N개 중에 어떤 SSS 시퀀스가 전송되었는지 결정해야 되어 계산 복잡도가 증가되는 단점이 있다.

추가적으로, 기지국은 L 개 또는 c*L (c<N)개의 시퀀스들만을 사용하여 L개의 셀의 SSSa(i) 의 패턴을 설계할 수 있다. 이러한 제안 방식은 다음의 수식으로 표현될 수 있다.

여기서, f(a,i)는 SSS로 사용될 수 있는 c*L개의 시퀀스를 의미하고, S(m) (여기서, m=1,…,(c*L) 중에서 하나의 값) 은 a-th 셀에서 i-번째 SSS에 어떤 시퀀스가 부여되었는지를 알려주는 함수를 나타낸다.

일 예로, c=1인 경우, f(a,i)는 다음과 같을 수 있다.

N=4인 경우, 1st cell(a=1)은 SSS 시퀀스로 S(1), S(2), S(3), S(4)를 순환하여 사용할 수 있다. 그리고 2nd cell(a=2)은 SSS 시퀀스로 S(2), S(3), S(4), S(5)를 순환하여 사용할 수 있다. 이러한 방식에서 최종 셀 ID는 SS 버스트 세트 주기의 경계와 검출된 SSS 시퀀스의 패턴에 의해 최종 확인될 수 있다.

다른 예로, c=1인 경우, f(a,i)는 다음과 같을 수 있다.

여기서 L'는 L보다 큰 소수(prime number)를 나타낸다. 이와 같이, 기지국은 SSS 시퀀스로 L'를 생성하여 사용할 수 있다. 또는 L개의 SSS 시퀀스가 사용되는sequence를 사용하는 경우에는 L보다 큰 index가 생성된 경우에는 이를 버리고 시간 인덱스 i를 추가로 증가시키도록 한다.

도 13은 본 발명에 적용 가능한 단말과 기지국 간 신호 송수신 방법을 나타낸 도면이다.

먼저, 기지국(100)은 전송할 하나 이상의 동기 신호/물리 방송 채널 블록 (Synchronization Signal / Physical Broadcast Channel Block; SS/PBCH block)을 생성한다 (S1310). 이때, 상기 SS/PBCH Block은 PSS, SSS, PBCH를 포함하는 바, 상기 기지국(100)은 각 SS/PBCH Block에 대응하는 PSS, SSS, PBCH가 포함되도록 각 SS/PBCH Block를 생성할 수 있다.

특히, 상기 기지국(100)은 각 SS/PBCH 블록별 PBCH를 위한 DM-RS 시퀀스가 각 SS/PBCH 블록의 인덱스를 지시할 수 있도록 각 SS/PBCH Block를 생성하거나, 각 SS/PBCH Block별 PBCH를 위한 DM-RS 시퀀스 및 각 SS/PBCH Block별 PBCH에 포함된 정보의 조합이 각 SS/PBCH Block의 인덱스를 지시할 수 있도록 각 SS/PBCH Block를 생성할 수 있다.

이를 위한 방법으로써, 상기 기지국은 각 SS/PBCH block에 포함된 PBCH를 위한 DM-RS의 시퀀스를 셀 식별자 (cell identifier; cell ID) 및 각 SS/PBCH block 인덱스를 활용하여 생성할 수 있다. 이때, 상기 각 각 SS/PBCH block에 포함된 PBCH를 위한 DM-RS의 시퀀스는 골드 시퀀스 (Gold Sequence)로 생성될 수 있다.

이어, 상기 기지국(100)은 상기 하나 이상의 SS/PBCH block를 전송한다 (S1320). 보다 구체적으로, 상기 기지국(100)은 도 12와 같이 복수의 SS/PBCH block를 전송할 수 있다. 일 예로, 상기 기지국(100)은 각 SS/PBCH block를 서로 독립적인 (또는 서로 상이한) 빔 방향으로 전송할 수 있다. 이에 따라, 특정 단말(1) 입장에서는 상기 복수의 SS/PBCH block 중 하나의 SS/PBCH block만이 수신되거나, 또는, 복수의 SS/PBCH block들이 수신되나 이중 어떤 SS/PBCH block의 신호 세기는 크고 어떤 SS/PBCH block의 신호 세기는 작을 수 있다.

여기서, 상기 SS/PBCH block에 포함된 PBCH의 전송 시간 구간 (Transmission Time Interval; TTI)은 80ms로 설정될 수 있다. 다시 말해, 각 SS/PBCH block에 포함된 PBCH는 상기 80ms 동안 동일한 정보가 포함되어 전송될 수 있다.

상기 구성을 단말(1) 입장에서 상세히 설명하면, 상기 단말(1)은 상기 하나 이상의 SS/PBCH block 중 일부 또는 전부를 수신할 수 있다.

이어, 상기 단말(1)은 수신된 SS/PBCH block를 검출한다 (S1330). 보다 구체적으로, 상기 단말(1)은 수신된 SS/PBCH block에 포함된 PBCH를 위한 DM-RS의 시퀀스 (또는 상기 시퀀스와 상기 PBCH에 포함된 정보의 조합)에 기반하여 상기 SS/PBCH block의 인덱스를 검출할 수 있다. 상기 과정을 통해, 상기 단말(1)은 도 12에 도시된 복수 개의 SS/PBCH block 중 수신된 SS/PBCH block의 인덱스 (또는 위치 등)을 검출할 수 있다.

추가적으로, 상기 단말(1)은 상기 SS/PBCH block에 포함된 PSS 및 SSS에 기반하여 시간 동기 및 셀 식별자 (cell identifier; cell ID)를 획득할 수 있다.

이어, 상기 단말(1)은 상기 결정된 SS/PBCH block 인덱스에 기반하여 슬롯 경계 등을 검출함으로써 상기 기지국(100)과 동기화 및 신호 송수신을 수행한다 (S1340).

본 발명이 적용 가능한 NR 시스템은 하나 이상의 빔 방향으로의 전송을 지원할 수 있는 바, 상기 기지국(100)은 서로 독립적인 빔 방향으로 대응하는 SS/PBCH block를 전송할 수 있다. 이에 대응하여, 상기 단말(1)은 상기 수신된 SS/PBCH block에 포함된 PBCH를 위한 DM-RS의 시퀀스 (또는 상기 시퀀스와 상기 PBCH에 포함된 정보의 조합)에 기반하여 상기 수신된 SS/PBCH block의 인덱스를 검출함으로써 슬롯 경계 (및 서브프레임 경계, 하프프레임 경계, 프레임 경계 등)를 검출하여 상기 기지국과 동기화를 수행할 수 있다.

상기 설명한 제안 방식에 대한 일례들 또한 본 발명의 구현 방법들 중 하나로 포함될 수 있으므로, 일종의 제안 방식들로 간주될 수 있음은 명백한 사실이다. 또한, 상기 설명한 제안 방식들은 독립적으로 구현될 수 도 있지만, 일부 제안 방식들의 조합 (또는 병합) 형태로 구현될 수 도 있다. 상기 제안 방법들의 적용 여부 정보 (또는 상기 제안 방법들의 규칙들에 대한 정보)는 기지국이 단말에게 사전에 정의된 시그널 (예: 물리 계층 시그널 또는 상위 계층 시그널)을 통해서 알려주도록 규칙이 정의될 수 가 있다.

4. 장치 구성

도 14는 제안하는 실시 예가 구현될 수 있는 단말 및 기지국의 구성을 도시하는 도면이다. 도 14에 도시된 단말 및 기지국은 앞서 설명한 단말과 기지국 간 신호 송수신 방법의 실시 예들을 구현하기 위해 동작한다.

단말(UE: User Equipment, 1)은 상향링크에서는 송신단으로 동작하고, 하향링크에서는 수신단으로 동작할 수 있다. 또한, 기지국(eNB 또는 gNB, 100)은 상향링크에서는 수신단으로 동작하고, 하향링크에서는 송신단으로 동작할 수 있다.

즉, 단말 및 기지국은 정보, 데이터 및/또는 메시지의 전송 및 수신을 제어하기 위해 각각 송신기(Transmitter: 10, 110) 및 수신기(Receiver: 20, 120)를 포함할 수 있으며, 정보, 데이터 및/또는 메시지를 송수신하기 위한 안테나(30, 130) 등을 포함할 수 있다.

또한, 단말 및 기지국은 각각 상술한 본 발명의 실시 예들을 수행하기 위한 프로세서(Processor: 40, 140)와 프로세서의 처리 과정을 임시적으로 또는 지속적으로 저장할 수 있는 메모리(50, 150)를 각각 포함할 수 있다.

이와 같이 구성된 단말(1)은 수신기(20)를 통해 상기 기지국(100)으로부터 동기 신호 / 물리 방송 채널 블록 (Synchronization Signal / Physical Broadcast Channel Block; SS/PBCH block)를 수신한다. 이어, 상기 단말(1)은 프로세서(40)를 통해, 상기 SS/PBCH block에 포함된 물리 방송 채널 (Physical Broadcast Channel; PBCH)를 위한 복조 참조 신호 (Demodulation Reference Signal; DM-RS)의 시퀀스, 또는 상기 시퀀스와 상기 PBCH에 포함된 정보의 조합에 기반하여, 상기 수신된 SS/PBCH block의 인덱스를 결정한다. 이어, 상기 단말(1)은 송신기(10) 및 수신기(20)를 통해 상기 결정된 SS/PBCH block의 인덱스에 기반하여 상기 기지국과 동기화를 수행한다.

이에 대응하여, 기지국(100)은 송신기(110)를 통해 하나 이상의 동기 신호 / 물리 방송 채널 블록 (Synchronization Signal / Physical Broadcast Channel Block; SS/PBCH block)를 전송한다. 이때, 각 SS/PBCH block에 포함된 물리 방송 채널 (Physical Broadcast Channel; PBCH)를 위한 복조 참조 신호 (Demodulation Reference Signal; DM-RS)의 시퀀스, 또는 상기 시퀀스와 상기 PBCH에 포함된 정보의 조합은 각 SS/PBCH block의 인덱스를 지시하도록 설정된다.

이어, 상기 기지국(100)은 송신기(110) 및 수신기(120)를 통해 상기 하나 이상의 SS/PBCH block에 기반하여 상기 기지국과 동기화를 수행하는 단말과 신호를 송수신한다.

단말 및 기지국에 포함된 송신기 및 수신기는 데이터 전송을 위한 패킷 변복조 기능, 고속 패킷 채널 코딩 기능, 직교주파수분할다중접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 패킷 스케줄링, 시분할듀플렉스(TDD: Time Division Duplex) 패킷 스케줄링 및/또는 채널 다중화 기능을 수행할 수 있다. 또한, 도 14의 단말 및 기지국은 저전력 RF(Radio Frequency)/IF(Intermediate Frequency) 유닛을 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명에서 단말로 개인휴대단말기(PDA: Personal Digital Assistant), 셀룰러폰, 개인통신서비스(PCS: Personal Communication Service) 폰, GSM(Global System for Mobile) 폰, WCDMA(Wideband CDMA) 폰, MBS(Mobile Broadband System) 폰, 핸드헬드 PC(Hand-Held PC), 노트북 PC, 스마트(Smart) 폰 또는 멀티모드 멀티밴드(MM-MB: Multi Mode-Multi Band) 단말기 등이 이용될 수 있다.

여기서, 스마트 폰이란 이동통신 단말기와 개인 휴대 단말기의 장점을 혼합한 단말기로서, 이동통신 단말기에 개인 휴대 단말기의 기능인 일정 관리, 팩스 송수신 및 인터넷 접속 등의 데이터 통신 기능을 통합한 단말기를 의미할 수 있다. 또한, 멀티모드 멀티밴드 단말기란 멀티 모뎀칩을 내장하여 휴대 인터넷시스템 및 다른 이동통신 시스템(예를 들어, CDMA(Code Division Multiple Access) 2000 시스템, WCDMA(Wideband CDMA) 시스템 등)에서 모두 작동할 수 있는 단말기를 말한다.

본 발명의 실시 예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시 예들에 따른 방법은 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 실시 예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어 코드는 메모리 유닛(50, 150)에 저장되어 프로세서(40, 140)에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치할 수 있으며, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

본 발명은 본 발명의 기술적 아이디어 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 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. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 다양한 무선접속 시스템에 적용될 수 있다. 다양한 무선접속 시스템들의 일례로서, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 또는 3GPP2 시스템 등이 있다. 본 발명의 실시 예들은 상기 다양한 무선접속 시스템뿐 아니라, 상기 다양한 무선접속 시스템을 응용한 모든 기술 분야에 적용될 수 있다. 나아가, 제안한 방법은 초고주파 대역을 이용하는 mmWave 통신 시스템에도 적용될 수 있다.

Claims

무선 통신 시스템에서 단말이 기지국과 신호를 송수신하는 방법에 있어서,
상기 기지국으로부터 동기 신호 / 물리 방송 채널 (Synchronization Signal /Physical Broadcast Channel; SS/PBCH) 블록을 수신;
상기 SS/PBCH 블록에 포함된 물리 방송 채널 (Physical Broadcast Channel; PBCH)를 위한 복조 참조 신호 (Demodulation Reference Signal; DM-RS)의 시퀀스, 또는 상기 시퀀스와 상기 PBCH에 포함된 정보의 조합에 기반하여, 상기 수신된 SS/PBCH 블록의 인덱스를 결정하되,
상기 DM-RS의 시퀀스는 셀 식별자 (cell identifier; cell ID) 및 상기 SS/PBCH 블록의 인덱스에 기반하여 결정되는 초기 값에 기초하여 상기 SS/PBCH 블록 단위로 초기화되고; 및
상기 결정된 SS/PBCH 블록의 인덱스에 기반하여 상기 기지국과 동기화를 수행;하는 것을 포함하는, 단말의 신호 송수신 방법.
제 1항에 있어서,
상기 SS/PBCH 블록은,
1차 동기 신호 (Primary Synchronization Signal; PSS) 및 2차 동기 신호 (Secondary Synchronization Signal; SSS)를 더 포함하는, 단말의 신호 송수신 방법.
제 2항에 있어서,
상기 단말은 상기 PSS 및 SSS에 기반하여 시간 동기 및 상기 셀 식별자를 획득;하는 것을 더 포함하는, 단말의 신호 송수신 방법.
제 3항에 있어서,
상기 DM-RS의 시퀀스로는 골드 시퀀스 (Gold Sequence)가 이용되는, 단말의 신호 송수신 방법.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 PBCH의 전송 시간 구간 (Transmission Time Interval; TTI)는 80ms인, 단말의 신호 송수신 방법.
무선 통신 시스템에서 기지국이 단말과 신호를 송수신하는 방법에 있어서,
하나 이상의 동기 신호 / 물리 방송 채널 (Synchronization Signal / Physical Broadcast Channel; SS/PBCH) 블록을 전송하되,
각 SS/PBCH 블록에 포함된 물리 방송 채널 (Physical Broadcast Channel; PBCH)를 위한 복조 참조 신호 (Demodulation Reference Signal; DM-RS)의 시퀀스, 또는 상기 시퀀스와 상기 PBCH에 포함된 정보의 조합은 각 SS/PBCH 블록의 인덱스를 지시하고,
각 SS/PBCH 블록에 포함된 PBCH를 위한 상기 DM-RS의 시퀀스는 셀 식별자 (cell identifier; cell ID) 및 상기 각 SS/PBCH 블록의 인덱스에 기반하여 결정되는 초기 값에 기초하여 SS/PBCH 블록 단위로 초기화되고; 및
상기 하나 이상의 SS/PBCH 블록에 기반하여 상기 기지국과 동기화를 수행하는 단말과 신호를 송수신;하는 것을 포함하는, 기지국의 신호 송수신 방법.
제 7항에 있어서,
상기 하나 이상의 SS/PBCH 블록는 서로 독립적인 빔으로 전송되는, 기지국의 신호 송수신 방법.
제 7항에 있어서,
상기 SS/PBCH 블록는,
1차 동기 신호 (Primary Synchronization Signal; PSS) 및 2차 동기 신호 (Secondary Synchronization Signal; SSS)를 더 포함하는, 기지국의 신호 송수신 방법.
제 9항에 있어서,
각 SS/PBCH 블록에 포함된 PBCH를 위한 DM-RS의 시퀀스는,
상기 셀 식별자 및 각 SS/PBCH 블록 인덱스에 기반한 골드 시퀀스 (Gold Sequence)에 대응하는, 기지국의 신호 송수신 방법.
무선 통신 시스템에서 기지국과 신호를 송수신하는 단말에 있어서,
송신기;
수신기; 및
상기 송신기 및 수신기와 연결되어 동작하는 프로세서를 포함하되,
상기 프로세서는,
상기 기지국으로부터 동기 신호 / 물리 방송 채널 (Synchronization Signal / Physical Broadcast Channel Block; SS/PBCH) 블록을 수신;
상기 SS/PBCH 블록에 포함된 물리 방송 채널 (Physical Broadcast Channel; PBCH)를 위한 복조 참조 신호 (Demodulation Reference Signal; DM-RS)의 시퀀스, 또는 상기 시퀀스와 상기 PBCH에 포함된 정보의 조합에 기반하여, 상기 수신된 SS/PBCH 블록의 인덱스를 결정하되,
상기 DM-RS의 시퀀스는 셀 식별자 (cell identifier; cell ID) 및 상기 SS/PBCH 블록의 인덱스에 기반하여 결정되는 초기 값에 기초하여 상기 SS/PBCH 블록 단위로 초기화되고; 및
상기 결정된 SS/PBCH 블록의 인덱스에 기반하여 상기 기지국과 동기화를 수행; 하도록 구성되는, 단말.
무선 통신 시스템에서 단말과 신호를 송수신하는 기지국에 있어서,
송신기;
수신기; 및
상기 송신기 및 수신기와 연결되어 동작하는 프로세서를 포함하되,
상기 프로세서는,
하나 이상의 동기 신호 / 물리 방송 채널 (Synchronization Signal / Physical Broadcast Channel; SS/PBCH 블록을 전송하되,
각 SS/PBCH 블록에 포함된 물리 방송 채널 (Physical Broadcast Channel; PBCH)를 위한 복조 참조 신호 (Demodulation Reference Signal; DM-RS)의 시퀀스, 또는 상기 시퀀스와 상기 PBCH에 포함된 정보의 조합은 각 SS/PBCH 블록의 인덱스를 지시하고,
각 SS/PBCH 블록에 포함된 PBCH를 위한 상기 DM-RS의 시퀀스는 셀 식별자 (cell identifier; cell ID) 및 상기 각 SS/PBCH 블록의 인덱스에 기반하여 결정되는 초기 값에 기초하여 SS/PBCH 블록 단위로 초기화되고;
상기 하나 이상의 SS/PBCH 블록에 기반하여 상기 기지국과 동기화를 수행하는 단말과 신호를 송수신;하도록 구성되는, 기지국.
제 1항에 있어서,
상기 단말이 상기 DM-RS의 시퀀스에 기초하여 상기 수신된 SS/PBCH 블록의 인덱스를 결정하는 것은, 상기 단말이 상기 DM-RS의 시퀀스에 대한 매칭 (matching) 과정을 통해 상기 수신된 SS/PBCH 블록의 인덱스를 결정하는 것을 포함하고,
상기 단말이 상기 DM-RS의 시퀀스 및 상기 PBCH에 포함된 정보의 조합에 기초하여 상기 수신된 SS/PBCH 블록의 인덱스를 결정하는 것은, 상기 단말이 상기 DM-RS의 시퀀스에 대한 매칭 (matching) 과정에 기반하여 결정되는 제1 인덱스 및 상기 PBCH에 포함된 정보에 기반하여 결정되는 제2 인덱스에 기초하여 상기 수신된 SS/PBCH 블록의 인덱스를 결정하는 것을 포함하는, 단말의 신호 송수신 방법.