KR102054804B1 - Lte 셀룰러 네트워크에서의 업링크 통신을 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 디바이스로부터 베이스 노드로의 데이터 송신을 위한 방법에 관한 것으로, 베이스 노드는 셀룰러 네트워크의 일부이고 주파수 분할 다중 액세스 방법을 지원하도록 구성되고, 베이스 노드에 의해 수신가능한 대역폭은 복수의 부반송파들을 포함하고, 무선 디바이스는 베이스 노드에 캠핑 온하고, 방법은: 베이스 노드가, 복수의 부반송파들 중 한 부반송파를 무선 디바이스에 할당하는 단계, 및 할당된 부반송파만을 사용하여 적어도 하나의 데이터 서비스 세션의 기간 동안 무선 디바이스로부터 베이스 노드로 데이터를 송신하는 단계를 포함하여, 이에 의해 상기 베이스 노드에 캠핑 온하는 적어도 하나의 제2 무선 디바이스에 의해 복수의 부반송파들 중 하나 초과의 부반송파들에 대해 사용되는 변조 스킴과는 상이한, 할당된 부반송파에 대한 제1 변조 스킴을 상기 데이터 송신을 위해 사용한다.

Description

LTE 셀룰러 네트워크에서의 업링크 통신을 위한 방법

본 발명은 특히 롱 텀 에볼루션(long term evolution) 네트워크에서의 저능력 무선 디바이스에 대해, 무선 디바이스로부터 베이스 노드로의 데이터 송신을 위한 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 방법을 사용하는 무선 디바이스에 관한 것이다. 추가로, 본 발명은 상기 무선 디바이스와 통신하는 베이스 노드에 관한 것이다.

일반적으로, 무선 통신 분야에서 롱 텀 에볼루션(LTE)의 기술은 특히 2G(GSM, GPRS, EDGE) 또는 3G(UMTS, HSPA)를 지원하는 가용 셀룰러 네트워크들에 의해 제공되는 것보다 더 높은 데이터 요구들에 따른 새로운 서비스들의 도입을 가능하게 하기 위해, 레이턴시를 감소시켜 더 높은 대역폭을 가능하게 하는 기술로서 3GPP에 의해 표준화되고 있다. 동시에, 네트워크 오퍼레이터들은 유지되는 셀룰러 네트워크 표준들의 수를 감소시키려는 경향이 있다. 긴 시야에서 보면, 레거시 셀룰러 네트워크들 중 적어도 하나가 스위칭 오프될 것으로 예상된다.

다른 한편으로는, 롱 텀 에볼루션 표준의 정의는, 표준을 지원하는 무선 디바이스들이 - 서비스의 종류에 관계없이 - 주목할 만한 프로세싱 능력(processing power)을 가진 무선 디바이스들을 필요로 하는 특정 능력들을 제공할 필요가 있음을 암시한다. 특히 1밀리초 내에 20MHz 주파수 대역을 지원하라는 요구는 무선 디바이스측에서는 상당한 양의 하드웨어 리소스들을 필요로 한다.

물론, 이러한 상황은 머신-투-머신(machine-to-machine)(M2M) 디바이스들의 증가 추세와 양립할 수 없다. 이들 M2M 디바이스들은 전형적으로, 벤딩 머신들, 판매시점관리(point of sale)(POS) 디바이스들, 전력량계(electricity meter)들 또는 다른 센서 디바이스들, 또는 가정 보안 디바이스들과 같은 머신들이 셀룰러 네트워크를 통해 원격 서버들과 정기적으로 통신하는 것들이고, 이들은 바람직하게는 소량의 데이터를 드물게 전송하도록 설계된다. 따라서, 이들 M2M 디바이스들이 저능력 무선 디바이스들이다. 이들에게는 이들이 동작하고 있는 셀룰러 네트워크와의 모든 시그널링 활동들을 수행하는 데 필요한 모든 컴포넌트들을 통합시킨 무선 모듈이 통상적으로 구비되어 있다.

비용 관점에서, 언급된 예들과 같은 저능력 무선 디바이스는 LTE 가능 무선 모듈이 통합되는 경우에만 단지 매력적일 것이다. 동시에, 그 분야에는 지금까지 이미 수백만 개의 저능력 무선 디바이스들이 있고, 이들이 LTE로만 스위칭하는 경우, 현재의 LTE 가능 셀룰러 네트워크들(LTE 네트워크들)은 이러한 부하로 인해 용량 면에서 압도당할 것이다. 이는 어떠한 페이로드도 제공함이 없이 오늘날의 표준 사양에 따라 주목할 만한 양의 오버헤드 시그널링이 요구되기 때문에, 저능력 무선 디바이스들이 이와 같이 데이터를 단지 드물게 전송하더라도 그러한 경우에 해당된다.

따라서, 한편으로는 저비용 디바이스들, 특히 저능력 무선 디바이스들을 지원하기 위해, 그리고 다른 한편으로는 예상된 양의 저능력 무선 디바이스들을 서빙하기 위한 LTE 네트워크들을 준비하기 위해, LTE 표준을 적응시킬 필요가 있다.

지금까지, 업링크 통신을 포함하여, 저능력 무선 디바이스들에 의해 지원될 필요가 있는 반송파들의 보다 작은 부분으로의 주파수 대역의 감소가, 무선 디바이스측에서 프로세싱 리소스들을 감소시킬 것이라고 알려져 있다. 지금까지 이들 접근법들은 리소스 엘리먼트의 기본 단위에 대응하는 1.4MHz의 요구된 양을 넘지 못했다. 더욱이, 단지 지원되는 대역폭을 넘어서는 업링크 통신을 위해 저비용 디바이스의 프로세싱 요건들을 완화시키는 접근법들이 없다.

따라서, 본 발명의 목적은 LTE 가능 무선 디바이스의 대응하는 베이스 노드로의 업링크 방향으로의 개선된 통신 프로토콜에 대한 솔루션을 제안하는 것이고, 이는 베이스 노드의 아키텍처에 대한 영향이 적은 무선 디바이스의 프로세싱 리소스들의 주목할 만한 감소들을 가능하게 한다.

따라서, 본 발명의 제1 양태에 따르면, 청구항 제1항에 따른 무선 디바이스로부터 베이스 노드로의 데이터 송신을 위한 방법이 제안된다. 본 발명의 제2 양태에 따르면, 청구항 제8항에 따른 무선 디바이스가 추가로 제안된다. 본 발명의 제3 양태에 따르면, 청구항 제11항에 따른 베이스 노드가 제안된다.

따라서, 본 발명의 제1 양태에 따르면, 무선 디바이스로부터 베이스 노드로의 데이터 송신을 위한 방법이 제안되고,

베이스 노드는 셀룰러 네트워크의 일부이고 주파수 분할 다중 액세스 방법을 지원하도록 구성되고, 베이스 노드에 의해 수신가능한 대역폭은 복수의 부반송파들을 포함하고, 무선 디바이스는 베이스 노드에 캠핑 온(camping on)하고,

방법은:

- 베이스 노드가, 복수의 부반송파들 중 한 부반송파를 무선 디바이스에 할당하는 단계, 및

- 할당된 부반송파만을 사용하여 적어도 하나의 데이터 서비스 세션의 기간 동안 무선 디바이스로부터 베이스 노드로 데이터를 송신하는 단계

를 포함하여, 이에 의해

상기 베이스 노드에 캠핑 온하는 적어도 하나의 제2 무선 디바이스에 의해 복수의 부반송파들 중 하나 초과의 부반송파들에 대해 사용되는 변조 스킴(scheme)과는 상이한, 할당된 부반송파에 대한 제1 변조 스킴을 상기 데이터 송신을 위해 사용한다.

방법은 셀룰러 네트워크의 베이스 노드에 기초하고, 베이스 노드는 주파수 분할 다중 액세스 방법을 지원한다. 이는 특히 LTE 무선 표준을 지원하는 베이스 노드들, 소위 eNodeB들에 해당된다. 베이스 노드가 지원되는 주파수 대역의 부반송파들의 전체 범위에 걸쳐 하나의 수신 무선 디바이스에 대해 송신된 심볼들을 분포시킬 수 있는 LTE 다운링크와는 대조적으로, LTE에서 업링크 통신은 바람직하게는 단일 반송파 주파수 분할 다중 액세스를 사용하여 수행되는데, 이는 베이스 노드와 동작하는 무선 디바이스가 다른 무선 디바이스들과 함께 동일한 주파수 범위에서 데이터를 제공하고 있음을 의미하고, 무선 디바이스는 주파수 대역의 하나 이상의 할당된 부반송파들 상에서 데이터를 송신하는 것으로 여겨진다.

부반송파는 주파수 대역의 15kHz 섹션을 나타낸다.

업링크 데이터 송신의 일부로서, 베이스 노드는 후속 데이터 송신을 위해 사용할 것으로 예상되는 각각의 부반송파를 무선 디바이스에 할당한다.

이는 바람직하게는 데이터 서비스 세션을 셋업하라는 무선 디바이스로부터의 요청과 함께 일어날 것이다. 이 데이터 서비스 세션은 특히, 무선 디바이스가 베이스 노드로 데이터를 송신할 것으로 그리고/또는 베이스 노드로 데이터를 송신하고 베이스 노드로부터 데이터를 수신할 것으로 여겨지는 기간이다. 그러한 데이터 서비스 세션은 특히 데이터 커넥션, 1회 송신 기간 또는 무선 디바이스가 베이스 노드에 캠핑 온하는 시간이다. 그렇더라도, 데이터 서비스 세션을 시작 및/또는 종료하는 다른 이벤트들이 또한 커버된다.

이에 응답하여, 무선 디바이스는 이 베이스 노드와 동작하는 다른 무선 디바이스들에 의해 사용되는 변조 스킴들과는 상이한 변조 스킴에 의해 15kHz의 주파수 범위에 있는 할당된 부반송파 상에서 데이터를 송신할 것이다. 사용된 제1 변조 스킴은 특히, 단 하나의 부반송파, 그에 따라 단일 부반송파 변조 스킴을 사용하는 것을 특징으로 하는 협대역 변조 스킴이다.

제1 변조 스킴은:

- 연속파(continuous wave)(CW), 및

- 가우시안 최소 시프트 키잉(Gaussian Minimum Shift Keying)(GMSK)

의 그룹 중에서의 협대역 송신 스킴인 것으로 특히 제안된다.

이들 협대역 송신 스킴들은 특히 GSM 가능 셀룰러 네트워크들 내에서 사용되는 것들이다.

따라서, 무선 디바이스는 SC-FDMA의 시그널링 구조체를 사용하지만, LTE에서 사용되는 통상적인 변조 스킴들, 특히 각각이 광대역 변조 스킴인 BSPK, QPSK, 16QAM, 64-QAM과는 상이한 변조 스킴, 특히 12개의 부반송파들로 이루어지는 적어도 하나의 리소스 블록을 커버하는 주파수 다중 송신 스킴을 할당된 부반송파들 내에 임베딩한다.

이는 데이터를 송신하기 위한 무선 디바이스에서 훨씬 더 적은 리소스들이 요구되는 상황에 이르게 한다:

- 한 번에 하나의 부반송파만이 어드레싱되고,

- 변조 스킴의 경우 보다 적은 프로세싱 능력이 요구되는데, 특히 이는 고속 푸리에 변환(fast fourier transformation)(FFT) 각각의 역방향 고속 푸리에 변환(inverse fast fourier transformation)(IFFT)이 수행될 필요가 없기 때문이다.

그 대신에, 보다 단순한 변조 스킴에 의하면, 송신 중인 무선 디바이스는 다른 송신 무선 디바이스들에 의해 송신이 방해받지 않는다는 것을 보장하기 위해, SC-FDMA 구조체, 특히 부반송파들을 분리시키는 보호 간격들 및 부반송파 이격 각각의 보호 대역들을 이용하지만, 완전한 LTE 각각의 SC-FDMA를 지원하는 무선 디바이스들에 대해 예상되는 복잡성을 요구하지 않는다.

그러한 의미에서, 제1 변조 스킴을 사용하는 데이터 송신은 SC-FDMA 구조체에 임베딩된다.

추가의 유리한 실시예에 따르면, 제1 무선 디바이스와 제2 무선 디바이스는 셀룰러 네트워크의 상이한 디바이스 도메인들에 할당된다.

그러한 실시예에 의하면, 셀룰러 네트워크들 내의 도메인들의 정의가 사용된다. 특히 머신-타입-통신(machine-type-communication)(MTC) 디바이스들은 모바일 핸드셋들과는 별개의 도메인으로서 핸들링되는 것이 선호된다. 도메인들의 개념에 의하면 - 셀룰러 네트워크 내의 특정 구현에 관계없이 - 셀룰러 네트워크는 그러한 무선 디바이스들을 상이하게 핸들링하는 수단을 갖는다. 이는, 특히 MTC 디바이스들의 경우, 제1 도메인에서 동작하는 이들 무선 디바이스들만이 업링크 송신을 위해 상이한 변조 스킴을 사용하여 그리고 본 발명의 방법에 따라 동작할 가능성에 이르게 한다.

이는 MTC 디바이스들이 바람직하게는 데이터 전송 속도(data transfer rate)들의 관점에서 모바일 핸드셋과는 상이한 요구들을 갖기 때문에 특히 유리하다. 통상적으로 완전히 구비된 무선 디바이스들이 최대의 데이터 송신 속도를 목표로 하고 있지만, MTC 디바이스들은 전형적으로 상당히 반대되는 요건들을 갖는다. 전력량계와 같은 무선 디바이스의 경우, 송신 시간은 이차적인 것이다. 따라서, 덜 효과적인 변조 스킴들이 송신에 적절하다.

본 발명의 다른 선호되는 실시예에 따르면, 베이스 노드가 표시된 제1 변조 스킴을 지원하는 능력을 무선 디바이스에게 표시하는 단계, 및 후속적으로, 예상된 제1 변조 스킴을 사용하는 무선 디바이스로부터의 송신들을 수신하는 단계를 포함하는 방법이 제안된다.

이 실시예에 의하면, 무선 디바이스는 베이스 노드가 제1 변조 스킴을 지원하는 것이 가능한지의 표시를 베이스 노드로부터 수신한다.

그 표시는 특히, 베이스 노드로부터 다수의 무선 디바이스들, 특히 제1 도메인, 바람직하게는 MTC 도메인에 할당되는 것들로 브로드캐스트를 이용하여 제출된다. 브로드캐스트는 바람직하게는 BCCH의 일부로서 제출되는 시스템 정보 블록(system information block)(SIB)들의 일부이다. 시스템 정보의 경우, 특정 시스템 정보를 MTC 디바이스들에게만 예비시키는 것으로 특히 예측된다. 따라서, 제1 변조 스킴이 지원된다는 표시는 바람직하게는 M-SIB들 중 하나에 통합된다.

무선 디바이스가 이 정보를 수신할 때, 이에 응답하여, 제1 변조 스킴을 사용하여 다음 데이터 송신이 시작될 것이다.

제1 변조 스킴에 의해 데이터를 특히 물리적으로만 송신하는 것이 가능한 이들 무선 디바이스들의 경우, 특히 베이스 노드에 의해 지원되는 다른 변조 스킴들에 대한 충분한 리소스들이 이용가능하지 않기 때문에, 베이스 노드로부터의 상기 표시는 특히 적합성 기준으로서 사용된다. 이는 특히, 무선 디바이스가 베이스 노드에 캠핑 온하기를 원하고 베이스 노드가 제1 변조 스킴을 지원하고 있지 않는다는 것을 표시하는 경우, 무선 디바이스가, 이용가능하다면, 다른 베이스 노드를 찾아야 할 필요가 있다는 것을 의미한다.

다른 선호되는 실시예에 따르면, 베이스 노드가 복수의 부반송파들 중에서 제1 변조 스킴을 위해 예비되는 부반송파들을 무선 디바이스에게 표시하는 단계를 포함하는 방법이 제안된다.

이 실시예에 의하면, 베이스 노드는 제1 변조 스킴에 의해 어떤 부반송파가 데이터 송신을 위해 사용되어야 하는지를 무선 디바이스에게 추가적으로 또는 대안적으로 표시한다.

바람직하게는, 베이스 노드가 제1 변조 스킴을 지원하는 것이 가능한지의 이전 표시가 이 표시와 결합된다. 이는, 베이스 노드가 무선 디바이스에게, 제1 변조 스킴에 의해 어떤 부반송파가 데이터 송신을 위해 사용되어야 하는지를 표시하는 경우, 이는 추가적으로 베이스 노드가 제1 변조 스킴을 지원한다는 무선 디바이스에 대한 정보라는 것을 의미한다. 어떠한 부반송파도 표시되지 않는 경우, 무선 디바이스는 바람직하게는 다른 베이스 노드를 찾을 것이다.

추가의 선호되는 실시예에서, 할당된 부반송파는, 부반송파가 베이스 노드에 의해 지원되는 주파수 대역의 하나의 단부에 위치되는 것을 특징으로 하는 에지 부반송파인 방법이 제안된다.

할당된 부반송파와 관련하여, 이 실시예에 따르면, 주파수 범위의 에지들에서 제1 변조 스킴에 의한 데이터 송신들을 위한 부반송파들을 - 이용가능하다면 - 예비시키는 것이 유리하다. 이는 다른 부반송파들과의 간섭을 감소시킨다.

대안적으로 또는 추가적으로, 협대역 RF 필터는 인접한 부반송파들과의 간섭을 감소시키는 단일 부반송파에 적응된다. 이는 또한 그러한 데이터 송신들을 위해 보호 대역 무선 스펙트럼을 이용가능하게 한다.

추가의 유리한 실시예에 따르면, 할당된 부반송파들은 지원되는 주파수 대역의 플랭크(flank) 상의 주파수들에 기초하고, 상기 부반송파는 제1 변조 스킴을 지원하는 무선 디바이스들에 대해서만 사용가능한 방법이 제안된다.

더욱이, 이 실시예는 주파수 대역에 대한 전용된 수의 부반송파들에 대해 할당되는 주파수 범위를 넘어서는 부반송파들이 사용되는 것을 제안한다. 전형적으로, 베이스 노드의 수신기는 디코딩을 위해 사용되는 것보다 더 큰 주파수 대역폭을 수신하는 것이 가능하다. 특히, 각각의 주파수 대역들에서, 2의 거듭제곱보다 더 낮은 수의 부반송파들이 이용가능하다. 고속 푸리에 변환(FFT)의 경우 입력 값들이 2의 거듭제곱에 대응하기 때문에, 나머지 부반송파들이 부반송파들에 대해 할당되지 않은 데이터를 변조 스킴으로 송신하도록 충분히 준비된다. 따라서, 제1 변조 스킴에 따른 데이터 송신들을 위해 이러한 보호 대역 내의 이들 부반송파들을 할당하도록 제안된다.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 셀룰러 네트워크의 일부이고 주파수 분할 다중 액세스 방법을 지원하도록 구성되는 베이스 노드에 캠핑 온하도록 구성되는 무선 디바이스가 제안되고, 베이스 노드는 복수의 부반송파들을 포함하는 대역폭을 수신하도록 구성되고,

무선 디바이스는

- 상기 복수의 부반송파들 중의 한 부반송파를 베이스 노드로부터 수신하도록, 그리고

- 할당된 부반송파들만을 사용하여 적어도 하나의 데이터 서비스 세션의 기간 동안 베이스 노드로 데이터를 송신하도록

구성되고,

- 무선 디바이스는, 상기 베이스 노드에 캠핑 온하는 적어도 하나의 제2 무선 디바이스에 의해 복수의 부반송파들 중 하나 초과의 부반송파들에 대해 사용되는 변조 스킴과는 상이한, 할당된 부반송파에 대한 제1 변조 스킴을 상기 데이터 송신을 위해 사용하도록 구성된다.

무선 디바이스는 특히, 적어도 프로세싱 유닛, 메모리 유닛 및 무선 트랜시버를 포함한다. 무선 디바이스는 제1 변조 스킴을 지원하는 것이 가능하고, 특히 그것은 데이터 송신들을 위해 이 제1 변조 스킴만을 사용하는 것이 가능하다. 특히 무선 디바이스는 RF 유닛을 포함하는 무선 트랜시버를 포함하고, 트랜시버는 하나의 부반송파를 어드레싱하기에 충분한 주파수 범위에서 데이터를 송신하는 것이 가능하다. 이는 그것이 영향받은 저비용 무선 디바이스들에 대한 하드웨어 리소스들을 절약하기 때문에 특히 유리하다.

제2 양태는 본 발명의 제1 양태의 이점들을 공유한다.

본 발명의 제3 양태에 따르면, 셀룰러 네트워크의 일부인 베이스 노드가 제안되고, 베이스 노드는 주파수 분할 다중 액세스 방법을 지원하도록 구성되고, 베이스 노드에 캠핑 온하는 적어도 하나의 무선 디바이스로부터 복수의 부반송파들을 포함하는 대역폭을 수신하도록 추가로 구성되고,

베이스 노드는:

- 복수의 부반송파들 중 한 부반송파를 상기 무선 디바이스에 할당하도록, 그리고

- 온(on) 데이터 서비스 세션의 기간 동안 할당된 부반송파만을 사용하는 무선 디바이스로부터의 데이터 송신을 수신하도록

추가로 구성되고, 상기 데이터 송신은, 상기 베이스 노드에 캠핑 온하는 적어도 하나의 제2 무선 디바이스에 의해 복수의 부반송파들 중 하나 초과의 부반송파들에 대해 사용되는 변조 스킴과는 상이한, 할당된 부반송파에 대한 제1 변조 스킴으로 수신된다.

일반적으로 이 양태는 본 발명의 제1 양태의 이점들을 공유한다.

추가적으로, 기존 베이스 노드 구현들, 특히 오늘날의 LTE 구현들에서 사용되는 eNodeB들이 본 발명에 따라 구성되기에 이미 적합한 물리적 전제조건들로부터의 것이라는 점이 유리하다. 특히 RF 부품은 동일한 주파수 대역들이 수신될 것으로 예상되기 때문에 어떠한 변화들도 필요하지 않다. 따라서, 업링크 리소스 스케줄러 그리고 바람직하게는, 제1 변조 스킴을 지원하는 능력을 표시하는, 특히 시스템 정보의 브로드캐스트로의, 다운링크 송신을 적응시키기 위해 소프트웨어 업데이트만으로 충분할 것이다.

도시된 바와 같이, 본 발명은 나타낸 문제점을 유리하게 해결하고, 낮은 리소스들을 갖는 무선 디바이스들이 그들의 데이터 송신 요구들에 따라 LTE 네트워크들 내에서 동작하게 한다.

하기의 설명 및 첨부된 도면들은 특정의 예시적인 양태들을 상세히 제시하고, 실시예들의 원리들이 채용될 수 있는 다양한 방식들 중 단지 몇 개만을 나타낸다. 본 발명의 특성들 및 이점들은 제한적인 것이 아니라 예시적인 예들로서 주어지는 유리한 실시예들의 하기의 설명 및 첨부된 도면들을 판독할 때 나타날 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 송신 사용자 장비 및 수신 베이스 노드로부터의 동작 단계들의 블록 다이어그램을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 선호되는 실시예에 따른 송신 사용자 장비 및 수신 베이스 노드로부터의 동작 단계들의 블록 다이어그램을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 선호되는 실시예에 따른 업링크에 있어서의 주파수 시간 다이어그램을 도시한다.
도 4는 본 발명의 선호되는 실시예의 일부로서 사용 및 미사용 주파수 대역 및 보호 대역들의 사용을 도시한다.

도 1은 단일 반송파 주파수 분할 다중 액세스에 따른 업링크 송신을 위한 종래 기술에 따른 LTE 네트워크의 일부인 베이스 노드(BS) 및 사용자 장비(UE) 각각의 무선 디바이스의 동작 단계를 개략적으로 도시한다. 프로세스는 UE를 통해 BS로의 프로세싱 큐로서 도시된다.

본 예에서, 2개의 페이로드 데이터가, 예컨대 하나의 UE에 의한 데이터 서비스 세션의 일부로서, 프로세스에 투입된다. 하기의 단계들은 일반적으로 프로토콜 스택 내에서 그리고 무선 주파수 유닛(RF)과 함께 UE에 의해 실행된다.

처음에는 페이로드 데이터가 BS와의 구성된 스킴 및 데이터량에 따라 통상적인 LTE 변조 스킴들 GPSK, 16-QAM 또는 64-QAM을 사용하여 변조된다. 그 후에, 변조된 데이터가 병렬화되는데, 즉, 한 번에 변조된 데이터의 부분들이 다수의 경로들 상에서 분리된다.

그 후에, 시간 도메인에서의 이들 경로들은 주파수 도메인에서 순방향 고속 푸리에 변환(FFT)에 의해 컨버팅된다. 주파수 도메인에서의 데이터에 기초하여, 별개의 부반송파들에 대한 맵핑이 가능하다. 부반송파들 각각이 1.4kHz를 커버하기 때문에, 하나 이상의 부반송파들은 특정 UE의 데이터 송신을 위해 사용가능한 베이스 노드로부터 할당된 리소스들에 좌우될 것이다. 전형적으로, 맵핑은 특히, 사실상 12개의 부반송파들 자체로 구성되는 리소스 블록들 상에서 행해진다.

그 후에, 부반송파들에 대한 맵핑은 하위 계층들 상에서 아날로그 직렬 송신을 위해 변환될 필요가 있다. 처음에는, 시간 도메인에서 다시 역방향 FFT가 수행된 후에, 그 결과가 직렬화를 위해 사용될 수 있다.

LTE의 경우 사이클릭 프리픽스(cyclic prefix)들의 추가가 특정된다. 그것은, 베이스 노드로의 에어 인터페이스(air interface)(S1)를 통한 아날로그 송신이 실행되기 전에, 특정 부반송파의 주파수 상의 직렬화된 송신이 소위 보호 기간들에 의해 향상된다는 것을 의미한다.

BS에서 반전 동작이 수행될 필요가 있어서, 정렬될 필요가 있는 각각의 주파수 범위에서의 상이한 UE들로부터의 데이터가 수신될 것으로 예상된다.

우선, UE에서의 마지막 동작들에 대한 정확한 반전 동작들이 실행된다: 에어 인터페이스를 통한 아날로그 송신 데이터의 수신, 그 후에 사이클릭 프리픽스 핸들링의 일부로서의 보호 기간들의 제거, 데이터의 병렬화 그리고 시간 도메인으로부터 주파수 도메인에서의 순방향 FFT.

부반송파 선택 단계에서, 데이터 송신을 위해 부반송파들을 각각이 할당받은 상이한 UE들로부터의 데이터 송신이 송신 UE에 의해 분리된다. 이 예에서 도시된 UE에 대한 부반송파들의 경우, 가장 좌측의 4개의 부반송파들이 예비되고 그에 따라 핸들링된다. 그 후에, OFDMA에서와 같이 등화 및 채널 추정의 단계들이 행해지는데, 이는 유입하는 송신들에 대한 위상 시프트들 및 진폭 변화들에 대한 데이터 송신들에서의 수신된 기준 심볼들의 사용에 관련된다.

최종적으로, 부반송파들 상의 데이터가 역방향 FFT에 의해 시간 도메인에서 변환되고, 하기와 같이 직렬화된다. 결국, 원래 송신되었던 페이로드를 수신하기 위해 시작부에서부터 변조를 복귀시키는 복조가 수행될 필요가 있다. 복조는 동일한 변조 스킴을 사용하여, 단지 복귀되게 할 필요가 있는데, 이는 그 변조 스킴이 UE에서의 변조 단계에서 행해졌기 때문이다.

대조적으로, 도 2는 본 발명의 예시한 실시예에 대한 동일한 절차를 도시한다. 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 목적이었던 단순화가 주로 UE에 영향을 미치고 있다.

그것은 UE로부터 BS로 송신되어야 하는 페이로드를 가진 UE측에서 단계 US1에서 시작한다. 실제로, 복수의 UE들 중 하나의 UE로부터의 송신이 도시되는데, 여기서 그 UE는 UE(1)로서 표시된다.

다음 단계에서, 단일 부반송파 협대역 변조 스킴, 특히 GMSK 또는 CW를 사용하는 변조 US2가 수행된다.

이들 변조된 데이터만이 각각의 부반송파 주파수로 시프트될 필요가 있다. 주파수는, 이전 단계에서, 특히 등록, 데이터 커넥션의 셋업 또는 데이터 서비스 세션의 상이한 시작에서, 데이터 송신을 위해 BS로부터 할당된 부반송파를 지칭한다.

LTE 프로토콜 구조체를 따르기 위한 적응으로서, 단계 US3에 또한 핸들링이 추가되는데, 즉, 변조된 데이터 스트림에 보호 기간들이 추가되고, 이는 일정한 시간 기간들 내에 콰이어트 페이즈(quiet phase)들을 삽입하는 것에 불과하다.

최종적으로, 결과적인 출력이 단계 US4에서 에어 인터페이스(S1) 상의 아날로그 RF 송신기를 통해 송신된다.

알 수 있는 바와 같이, UE로부터 BS로의 본 발명에 따른 데이터 송신을 위해 직렬화/병렬화 단계들도 순방향 또는 역방향 FFT들도 사용되지 않는다. 아날로그 송신기가 단지 협대역 변조 스킴을 지원하는 것이 가능한 경우, RF 송신기라도 단지 하나의 부반송파를 송신하기에 충분한 범위를 갖는다.

BS측에서 실제적으로 동일한 단계들 BS1 내지 BS10이 종래 기술에 따라 실행된다. BS5에서의 부반송파 선택은 협대역 변조 스킴으로 UE들이 송신하는 데이터만큼 많은 부반송파들을 유도한다. 여기서는, 협대역 변조 스킴을 사용하는 그러한 MTC-UE들에 대해 적어도 시간적으로 2개의 부반송파, 특히 각각의 주파수 범위의 에지 부반송파들이 예비되었다는 것이 2개의 화살표들로 표시되는데, 상이한 UE(1), UE(n)으로부터의 분리된 페이로드들(BS10)을 발생시킨다.

따라서 송신 UE(n) 각각에 대해 다음 단계들 BS6 내지 BS10이 수행된다. 복조 단계 BS9만이 종래 기술에 따른 복조와 상이한데, 이는 여기서 각각의 복조 스킴이 선택될 필요가 있기 때문이다.

BS측에서의 이 프로세싱 큐는 본 발명의 방법을 지원하는 베이스 노드들에 대해 어떠한 물질적인 변화들도 필요하지 않음을 보여준다. 이는 특히, 하드웨어 부품들, 특히 수신기에 해당되지만, 일반적인 프로세스도 또한 물질적으로 변화되지 않아서 그에 따라 본 발명의 방법을 지원하기 위해 약간의 소프트웨어 수정들만을 요구한다.

도 3은 제안된 본 발명의 실시예의 향상에 의한 지원 주파수 분할 다중 액세스 방법의 구조체를 주파수 및 시간에 걸친 다이어그램으로 도시한다. 다이어그램은 주파수(1) 및 시간(2)에 걸쳐 있고, 각각의 주파수 대역폭(4) 내의 부반송파들(3)의 시그널링을 도시한다.

주파수 축(1) 상에는, 이웃하는 부반송파들(3) 상에서 송신되는 신호들의 진폭들(8)이 도시된다. 이는, 진폭들의 중첩과 함께, 진폭들(8)의 최대 15kHz만큼의 부반송파들의 이격의 OFDMA의 전형적인 분포를 도시하는데, 이는 그럼에도 불구하고 추가적인 보호 주파수 없이 충분한 시그널링 품질을 가능하게 한다. 이러한 설계는 이전 기술 표준들보다는 LTE를 이용하여 보다 높은 송신 속도들을 달성하기 위한 베이스들 중 하나이다.

추가로, 각각의 단일 OFDM 심볼(6)은 순환 보호 기간(5)에 의해 이격되는데, 이는 전체 데이터 송신들의 동기화에 이르게 한다. 이러한 구조체는 부반송파들의 시간 도메인(9)에 공통된다.

이러한 개념은 일반적으로 업링크 및 다운링크 송신에 영향을 미친다.

본 발명의 선호되는 실시예에 따르면, 하나의 특정 부반송파(3)를 나타내는 특정 주파수(4.1)의 경우, SD-FDMA 시그널링 대신에 다른 협대역 변조 스킴이 주파수 대역폭에 임베딩된다. 특정 실시예에서, 이는 본 발명의 특정 실시예의 일부로서 유리한 에지 부반송파로서 도시된다. 특정 변조 스킴에서 이 부반송파 상의 송신(7)은 시간 축을 따라 지속되고 또한 보호 기간들(5)을 포함한다.

부반송파들의 공통 진폭 구조체를 이용함으로써, 특정 부반송파의 주파수에 대해 간섭들이 제거된다. 변조 스킴의 협대역 구조체에 의하면, 어떠한 추가적인 간섭들도 도입되지 않고, 그에 따라 이 변조 스킴이 나머지 부반송파의 진폭 구조체에 임베딩될 수 있다. 이는 데이터 송신들을 위한 용량 요건들의 증가가 주파수 도메인에서가 아닌 시간 도메인에서만 요청된다는 사실로 인한 것이다. 그것은 추가적인 데이터 송신들이 단순히 보다 오래 걸린다는 것을 의미하는데, 이는 고려된 UE들에게는 중요하지 않은 것으로 여겨진다. 추가적으로, 바람직하게는 제1 부반송파에 인접한 다른 부반송파는, 더 많은 용량이 요구되고 UE 및 에어 인터페이스 양측 모두에서 리소스들이 이용가능할 때, UE에 의해 사용될 것으로 예측된다.

도 4는 본 발명의 추가의 선호되는 실시예의 일부로서 LTE 표준에 따른 UE와 BS 사이의 주파수 대역을 도시한다. 예시적으로 15MHz의 주파수 대역이 도시된다. 이 주파수 대역의 경우, LTE 표준에 따르면, 총 13.5MHz를 커버하는 900개의 부반송파들의 양이 예측된다. 주파수 대역의 에지들 상에서, 보호 대역(14)이 추가된다.

추가로, FFT는 다수의 계산된 데이터 포인트들, 이 경우에서는 부반송파들이 2의 거듭제곱과 동일할 때 가장 잘 실행된다. 900MHz 대역의 경우, 이는 1024개의 부반송파들과 동일할 것이다. 따라서, 단지 900개의 부반송파들만이 선언되지만, 각각의 BS는 적어도 1024개의 부반송파들을 수신하는 것이 가능하고 수신된 부반송파들에 대해 FFT를 수행하는 것이 가능하다.

이는 BS에 의해 실제로 판독가능한 지원된 주파수 범위에 추가적으로 플랭크(12)에게 일임된다.

알려진 LTE 표준에 따라 동작하는 통상적인 UE(11b)는 13.5MHz의 주파수에 걸쳐 분포되는 할당된 부반송파 각각의 리소스 블록들에 따른 데이터 제출들을 위해 영역(10)을 사용하고 있다.

본 발명의 방법을 지원하는 것이 가능한 저비용 UE(11a)는 한 번에 보다 작은 범위의 데이터만을 송신하도록 특히 구성된다. 파선들로 표시된 주파수 대역의 전체 영역에 걸쳐, UE는 지정된 송신 주파수, 즉, 제1 변조 스킴에 따른 데이터 송신들을 위한 부반송파를 지원하는 것이 가능하다.

판독가능한 주파수 범위의 플랭크(12) 상에서, UE(11a)는 그에 따라 주파수 영역(10)의 외측, 바람직하게는 보호 대역(14)의 외측에 있는 부반송파(15) 상에서 데이터를 송신하는 것이 가능하다.

이 옵션은 이에 의해 다른 고성능 무선 디바이스들의 주파수가 할당되지 않기 때문에 특히 유리하다. 특히, 사용된 협대역 변조 스킴의 낮은 송신 속도로 인해 특정 저비용 UE들이 비교적 낮은 데이터량에 대해 보다 긴 시간이 걸릴 수 있기 때문에, 저비용 UE들에 대해 할당된 부반송파들은 주목할 만한 기간 동안 차단될 것이다. 통상적인 LTE 디바이스들의 어드레싱가능한 주파수 대역의 외측에 있는 전용된 부반송파들에 의하면, 여기서는 에어 인터페이스에서의 어떠한 리소스 충돌도 일어나지 않을 것이다. 추가로, 사용된 주파수 대역이 여전히 BS에 대해 어떻게든지 판독가능해야 하는 주파수 범위의 내측에 있기 때문에, BS측에서 어떠한 하드웨어 수정들도 필요하지 않다.

상기 상세한 설명에서는, 예시로서, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예들을 도시하는 첨부 도면들이 참조된다. 이들 실시예들은 본 기술분야의 통상의 기술자가 본 발명을 실시할 수 있도록 충분히 상세하게 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예들은 상이하지만, 반드시 상호 배타적인 것은 아니라는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 일 실시예와 관련하여 본 명세서에 설명되는 특정 특징, 구조체, 또는 특성은 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 다른 실시예들 내에서 구현될 수 있다. 추가적으로, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 엘리먼트들의 위치 또는 배열은 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 수정될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 상기 상세한 설명은 제한적인 의미로 취급되어서는 안되고, 본 발명의 범위는, 청구범위의 권리가 부여되는 등가물들의 전체 범위와 함께, 적절히 해석되는 첨부된 청구범위에 의해서만 정의된다.

Claims (15)

1. 무선 디바이스(UE)로부터 베이스 노드(BS)로의 데이터 송신을 위한 방법으로서,
   상기 베이스 노드는 셀룰러 네트워크의 일부이고 주파수 분할 다중 액세스 방법을 지원하도록 구성되고, 상기 베이스 노드에 의해 수신가능한 주파수 대역폭(4)은 복수의 부반송파들(3)을 포함하고, 상기 무선 디바이스(UE)는 상기 베이스 노드(BS)에 캠핑 온(camping on)하고,
   상기 방법은:
   - 상기 베이스 노드가, 상기 복수의 부반송파들 중 한 부반송파(3)를 상기 무선 디바이스에 할당하는 단계, 및
   - 상기 할당된 부반송파만을 사용하여 적어도 하나의 데이터 서비스 세션의 기간 동안 상기 무선 디바이스로부터 상기 베이스 노드로 데이터를 송신하는 단계
   를 포함하여, 이에 의해
   상기 베이스 노드에 캠핑 온하는 적어도 하나의 제2 무선 디바이스에 의해 상기 복수의 부반송파들 중 하나 초과의 부반송파들에 대해 사용되는 변조 스킴(scheme)과는 상이한, 상기 할당된 부반송파에 대한 제1 변조 스킴을 상기 데이터 송신을 위해 사용하며
   상기 무선 디바이스는 상기 제1 변조 스킴을 지원하는 능력을 표시하는 표시(indication)를 상기 베이스 노드로부터 수신할 수 있고,
   상기 방법은 상기 제1 변조 스킴을 지원하는 능력이 표시되는 경우에만 상기 베이스 노드에 캠핑 온하는 단계를 더 포함하는, 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 무선 디바이스와 상기 제2 무선 디바이스는 상기 셀룰러 네트워크의 상이한 디바이스 도메인들에 할당되는, 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 베이스 노드가 표시된 제1 변조 스킴을 지원하는 능력을 상기 무선 디바이스에게 표시하는 단계, 및
   후속적으로, 예상된 제1 변조 스킴을 사용하는 상기 무선 디바이스로부터의 송신들을 수신하는 단계
   를 포함하는, 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 베이스 노드가 상기 복수의 부반송파들 중에서 상기 제1 변조 스킴을 위해 예비되는 부반송파들을 상기 무선 디바이스에게 표시하는 단계를 포함하는, 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1 변조 스킴은:
   - 연속파, 및
   - 가우시안 최소 시프트 키잉(Gaussian Minimum Shift Keying)
   의 그룹 중에서의 협대역 송신 스킴인, 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 할당된 부반송파는, 부반송파가 상기 베이스 노드에 의해 지원되는 상기 주파수 대역폭(4)의 하나의 단부에 위치되는 것을 특징으로 하는 에지 부반송파인, 방법.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 할당된 부반송파들은 상기 베이스 노드에 의해 지원되는 상기 주파수 대역폭(4)의 플랭크(flank)(12) 상의 주파수들에 기초하고,
   상기 부반송파는 상기 제1 변조 스킴을 지원하는 무선 디바이스들에 대해서만 사용가능한, 방법.
8. 셀룰러 네트워크의 일부이고 주파수 분할 다중 액세스 방법을 지원하도록 구성되는 베이스 노드(BS)에 캠핑 온하도록 구성되는 무선 디바이스(UE)로서,
   상기 베이스 노드는 복수의 부반송파들을 포함하는 주파수 대역폭(4)을 수신하도록 구성되고,
   상기 무선 디바이스는
   - 상기 복수의 부반송파들 중의 한 부반송파(3)를 상기 베이스 노드로부터 수신하도록, 그리고
   - 할당된 부반송파들만을 사용하여 적어도 하나의 데이터 서비스 세션의 기간 동안 상기 베이스 노드로 데이터를 송신하도록
   구성되고,
   - 상기 무선 디바이스는, 상기 베이스 노드에 캠핑 온하는 적어도 하나의 제2 무선 디바이스에 의해 상기 복수의 부반송파들 중 하나 초과의 부반송파들에 대해 사용되는 변조 스킴과는 상이한, 상기 할당된 부반송파에 대한 제1 변조 스킴을 상기 데이터 송신을 위해 사용하도록 구성되며,
   상기 무선 디바이스는 상기 제1 변조 스킴을 지원하는 능력을 표시하는 표시를 상기 베이스 노드로부터 수신할 수 있고, 상기 제1 변조 스킴을 지원하는 능력이 표시되는 경우에만 상기 베이스 노드에 캠핑 온 하도록 더 구성되는, 무선 디바이스.
9. 제8항에 있어서,
   상기 무선 디바이스는, 상기 적어도 하나의 제2 무선 디바이스와는, 상기 셀룰러 네트워크의 상이한 디바이스 도메인에 할당되는, 무선 디바이스.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 제1 변조 스킴은:
    - 연속파, 및
    - 가우시안 최소 시프트 키잉
    의 그룹 중에서의 협대역 송신 스킴인, 무선 디바이스.
11. 셀룰러 네트워크의 일부인 베이스 노드(BS)로서,
    상기 베이스 노드는 주파수 분할 다중 액세스 방법을 지원하도록 구성되고, 상기 베이스 노드에 캠핑 온하는 적어도 하나의 무선 디바이스(UE)로부터 복수의 부반송파들을 포함하는 주파수 대역폭(4)을 수신하도록 추가로 구성되고,
    상기 베이스 노드는:
    - 상기 복수의 부반송파들 중 한 부반송파(3)를 상기 무선 디바이스에 할당하도록, 그리고
    - 온(on) 데이터 서비스 세션의 기간 동안 상기 할당된 부반송파만을 사용하는 무선 디바이스로부터의 데이터 송신을 수신하도록
    추가로 구성되고,
    상기 데이터 송신은, 상기 베이스 노드에 캠핑 온하는 적어도 하나의 제2 무선 디바이스에 의해 상기 복수의 부반송파들 중 하나 초과의 부반송파들에 대해 사용되는 변조 스킴과는 상이한, 상기 할당된 부반송파에 대한 제1 변조 스킴으로 수신되며,
    상기 베이스 노드는 표시된 제1 변조 스킴을 지원하는 능력을 상기 무선 디바이스에 표시하도록 더 구성되는, 베이스 노드.
12. 제11항에 있어서,
    상기 표시에 후속하여, 예상된 제1 변조 스킴을 사용하는 상기 무선 디바이스로부터의 송신들을 수신하도록
    추가로 구성되는, 베이스 노드.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 베이스 노드는 상기 복수의 부반송파들 중에서 상기 제1 변조 스킴을 위해 예비되는 부반송파들을 상기 무선 디바이스에게 표시하도록 추가로 구성되는, 베이스 노드.
14. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 제1 변조 스킴은:
    - 연속파, 및
    - 가우시안 최소 시프트 키잉
    의 그룹 중에서의 협대역 송신 스킴인, 베이스 노드.
15. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 할당된 부반송파는, 부반송파가 상기 베이스 노드에 의해 지원되는 상기 주파수 대역폭(4)의 하나의 단부에 위치되는 것을 특징으로 하는 에지 부반송파인, 베이스 노드.

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