KR102221298B1 - 하향링크 신호 수신 방법 및 사용자기기와, 하향링크 신호 전송 방법 및 기지국 - Google Patents

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Abstract

무선 통신 시스템에서 하향링크 신호의 전송/수신 방법 및 장치가 제공된다. 제1 반송파 상에서 상기 제1 반송파와는 다른 제2 반송파에 대한 반송파 정보가 전송될 수 있다. 상기 반송파 정보를 바탕으로 상기 제2 반송파 상에서 상기 사용자기기를 위한 하향링크 데이터가 전송될 수 있다. 상기 제1 반송파는 동기 신호 및 물리 브로드캐스트 채널이 있는 반송파이고, 상기 제2 반송파는 아무런 동기 신호 및 물리 브로드캐스트 채널이 없는 반송파일 수 있다. 상기 제1 반송파는 상기 무선 통신 시스템에서 사용되는 가드 대역 내 1개 자원 블록 상에서 동작할 수 있다.

Description

하향링크 신호 수신 방법 및 사용자기기와, 하향링크 신호 전송 방법 및 기지국
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히, 하향링크 신호의 전송/수신 방법 및 장치에 관한 것이다.
기기간(Machine-to-Machine, M2M) 통신과, 높은 데이터 전송량을 요구하는 스마트폰, 태블릿 PC 등의 다양한 장치 및 기술이 출현 및 보급되고 있다. 이에 따라, 셀룰러 망에서 처리될 것이 요구되는 데이터 양이 매우 빠르게 증가하고 있다. 이와 같이 빠르게 증가하는 데이터 처리 요구량을 만족시키기 위해, 더 많은 주파수 대역을 효율적으로 사용하기 위한 반송파 집성(carrier aggregation) 기술, 인지무선(cognitive radio) 기술 등과, 한정된 주파수 내에서 전송되는 데이터 용량을 높이기 위한 다중 안테나 기술, 다중 기지국 협력 기술 등이 발전하고 있다.
일반적인 무선 통신 시스템은 하나의 하향링크(downlink, DL) 대역과 이에 대응하는 하나의 상향링크(uplink, UL) 대역을 통해 데이터 송/수신을 수행(주파수 분할 듀플렉스(frequency division duplex, FDD) 모드의 경우)하거나, 소정 무선 프레임(Radio Frame)을 시간 도메인(time domain)에서 상향링크 시간 유닛과 하향링크 시간 유닛으로 구분하고, 상/하향링크 시간 유닛을 통해 데이터 송/수신을 수행(시 분할 듀플렉스(time division duplex, TDD) 모드의 경우)한다. 기지국(base station, BS)와 사용자기기(user equipment, UE)는 소정 시간 유닛(unit), 예를 들어, 서브프레임(subframe, SF) 내에서 스케줄링된 데이터 및/또는 제어 정보를 송수신한다. 데이터는 상/하향링크 서브프레임에 설정된 데이터 영역을 통해 송수신되고, 제어 정보는 상/하향링크 서브프레임에 설정된 제어 영역을 통해 송수신된다. 이를 위해, 무선 신호를 나르는 다양한 물리 채널이 상/하향링크 서브프레임에 설정된다. 이에 반해 반송파 집성 기술은 보다 넓은 주파수 대역을 사용하기 위하여 복수의 상/하향링크 주파수 블록들을 모아 더 큰 상/하향링크 대역폭을 사용함으로써 단일 반송파가 사용될 때에 비해 많은 양의 신호가 동시에 처리될 수 있다.
한편, UE가 주변에서 접속(access)할 수 있는 노드(node)의 밀도가 높아지는 방향으로 통신 환경이 진화하고 있다. 노드라 함은 하나 이상의 안테나를 구비하여 UE와 무선 신호를 전송/수신할 수 있는 고정된 지점(point)을 말한다. 높은 밀도의 노드를 구비한 통신 시스템은 노드들 간의 협력에 의해 더 높은 성능의 통신 서비스를 UE에게 제공할 수 있다.
새로운 무선 통신 기술의 도입에 따라, 기지국이 소정 자원영역에서 서비스를 제공해야 하는 UE들의 개수가 증가할 뿐만 아니라, 상기 기지국이 서비스를 제공하는 UE들과 전송/수신하는 데이터와 제어정보의 양이 증가하고 있다. 기지국이 UE(들)과의 통신에 이용 가능한 무선 자원의 양은 유한하므로, 기지국이 유한한 무선 자원을 이용하여 상/하향링크 데이터 및/또는 상/하향링크 제어정보를 UE(들)로부터/에게 효율적으로 수신/전송하기 위한 새로운 방안이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하의 발명의 상세한 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
제1 반송파 상에서 상기 제1 반송파와는 다른 제2 반송파에 대한 반송파 정보가 전송될 수 있다. 상기 반송파 정보를 바탕으로 상기 제2 반송파 상에서 상기 사용자기기를 위한 하향링크 데이터가 전송될 수 있다. 상기 제1 반송파는 동기 신호 및 물리 브로드캐스트 채널이 있는 반송파이고, 상기 제2 반송파는 아무런 동기 신호 및 물리 브로드캐스트 채널이 없는 반송파일 수 있다. 상기 제1 반송파는 상기 무선 통신 시스템에서 사용되는 가드 대역 내 1개 자원 블록 상에서 동작할 수 있다.
본 발명의 일 양상으로, 무선 통신 시스템에서 사용자기기가 NB-IoT(narrowband internet of things)로 하향링크 신호를 수신하는 방법이 제공된다. 상기 방법은: 제1 반송파 상에서 상기 제1 반송파와는 다른 제2 반송파에 대한 반송파 정보를 수신; 및 상기 반송파 정보를 바탕으로 상기 제2 반송파 상에서 상기 사용자기기를 위한 하향링크 데이터를 수신하는 것을 포함할 수 있다. 상기 제1 반송파는 상기 무선 통신 시스템에서 사용되는 가드 대역 내 1개의 제1 자원 블록(resource block, RB) 상에서 동작하는 반송파일 수 있다. 상기 제2 반송파는 상기 무선 통신 시스템에서 사용되는 채널 대역 내 1개의 제2 RB 상에서 동작하는 반송파일 수 있다. 상기 제1 반송파는 NB-IoT 동기 신호(synchronization signal, nSS) 및 NB-IoT 물리 브로드캐스트 채널(physical broadcast channel, nPBCH)가 수신되는 반송파이며, 상기 제2 반송파는 아무런 nSS 및 nPBCH가 없는 반송파일 수 있다.
본 발명의 다른 양상으로 무선 통신 시스템에서 기지국이 NB-IoT(narrowband internet of things)로 사용자기기에게 하향링크 신호를 전송하는 방법이 제공된다. 상기 방법은: 제1 반송파 상에서 상기 제1 반송파와는 다른 제2 반송파에 대한 반송파 정보를 전송; 및 상기 반송파 정보를 바탕으로 상기 제2 반송파 상에서 상기 사용자기기를 위한 하향링크 데이터를 전송하는 것을 포함할 수 있다. 상기 제1 반송파는 상기 무선 통신 시스템에서 사용되는 가드 대역 내 1개의 제1 자원 블록(resource block, RB) 상에서 동작하는 반송파일 수 있다. 상기 제2 반송파는 상기 무선 통신 시스템에서 사용되는 채널 대역 내 1개의 제2 RB 상에서 동작하는 반송파 일 수 있다. 상기 제1 반송파는 NB-IoT 동기 신호(synchronization signal, nSS) 및 NB-IoT 물리 브로드캐스트 채널(physical broadcast channel, nPBCH)가 전송되는 반송파이며, 상기 제2 반송파는 아무런 nSS 및 nPBCH가 없는 반송파일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상으로, 무선 통신 시스템에서 NB-IoT(narrowband internet of things)로 하향링크 신호를 수신하는 사용자기기가 제공된다. 상기 사용자기기는: 무선 주파수(radio frequency, RF) 유닛과, 상기 RF 유닛을 제어하도록 구성된 프로세서를 포함한다. 상기 프로세서는 제1 반송파 상에서 상기 제1 반송파와는 다른 제2 반송파에 대한 반송파 정보를 수신하도록 상기 RF 유닛을 제어하도록 구성될 수 있다. 상기 프로세서는 상기 반송파 정보를 바탕으로 상기 제2 반송파 상에서 상기 사용자기기를 위한 하향링크 데이터를 수신하도록 상기 RF 유닛을 제어하도록 구성될 수 있다. 상기 제1 반송파는 상기 무선 통신 시스템에서 사용되는 가드 대역 내 1개의 제1 자원 블록(resource block, RB) 상에서 동작하는 반송파일 수 있다. 상기 제2 반송파는 상기 무선 통신 시스템에서 사용되는 채널 대역 내 1개의 제2 RB 상에서 동작하는 반송파일 수 있다. 상기 제1 반송파는 NB-IoT 동기 신호(synchronization signal, nSS) 및 NB-IoT 물리 브로드캐스트 채널(physical broadcast channel, nPBCH)가 수신되는 반송파이며, 상기 제2 반송파는 아무런 nSS 및 nPBCH가 없는 반송파일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상으로, 무선 통신 시스템에서 NB-IoT(narrowband internet of things)로 사용자기기에게 하향링크 신호를 전송하는 기지국이 제공된다. 상기 기지국은 무선 주파수(radio frequency, RF) 유닛과, 상기 RF 유닛을 제어하도록 구성된 프로세서를 포함한다. 상기 프로세서: 제1 반송파 상에서 상기 제1 반송파와는 다른 제2 반송파에 대한 반송파 정보를 전송하도록 상기 RF 유닛을 제어하도록 구성될 수 있다. 상기 프로세서는 상기 반송파 정보를 바탕으로 상기 제2 반송파 상에서 상기 사용자기기를 위한 하향링크 데이터를 전송하도록 상기 RF 유닛을 제어하도록 구성될 수 있다. 상기 제1 반송파는 상기 무선 통신 시스템에서 사용되는 가드 대역 내 1개의 제1 자원 블록(resource block, RB) 상에서 동작하는 반송파일 수 있다. 상기 제2 반송파는 상기 무선 통신 시스템에서 사용되는 채널 대역 내 1개의 제2 RB 상에서 동작하는 반송파일 수 있다. 상기 제1 반송파는 NB-IoT 동기 신호(synchronization signal, nSS) 및 NB-IoT 물리 브로드캐스트 채널(physical broadcast channel, nPBCH)가 전송되는 반송파이며, 상기 제2 반송파는 아무런 nSS 및 nPBCH가 없는 반송파일 수 있다.
본 발명의 각 양상에 있어서, 상기 무선 통신 시스템은 LTE(Long Term Evolution) 시스템일 수 있다.
본 발명의 각 양상에 있어서, 상기 반송파 정보는 상기 제2 반송파 상의 셀-특정적 참조 신호를 위한 안테나 포트의 개수에 대한 정보 및 상기 셀-특정적 참조 신호에 적용된 셀 식별자에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 각 양상에 있어서, 상기 제2 반송파는 하향링크 반송파와 상향링크 반송파로 구성될 수 있다. 상기 반송파 정보는 상기 하향링크 반송파와 상기 상향링크 반송파에 대한 정보를 포함할 수 있다.
상기 과제 해결방법들은 본 발명의 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 일 실시예에 의하면, 무선 통신 신호가 효율적으로 전송/수신될 수 있다. 이에 따라, 무선 통신 시스템의 전체 처리량(throughput)이 높아질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 기존 시스템과의 호환성을 유지하면서, 저복잡도/저비용 사용자기기가 기지국과 통신할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 사용자기기가 저복잡도/저비용으로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면 사용자기기와 기지국이 좁은 대역(narrowband)에서 통신할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 적은 양의 데이터가 효율적으로 전송/수신될 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과는 이하의 발명의 상세한 설명으로부터 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 사상을 설명한다.
도 1은 무선 통신 시스템에서 사용되는 무선 프레임 구조의 일 예를 나타낸 것이다.
도 2는 무선 통신 시스템에서 하향링크(downlink, DL)/상향링크(uplink, UL) 슬롯 구조의 일례를 나타낸 것이다.
도 3은 동기 신호(synchronization signal, SS)의 전송을 위한 무선 프레임 구조를 예시한 것이다.
도 4는 무선 통신 시스템에서 사용되는 하향링크(downlink, DL) 서브프레임 구조를 예시한 것이다.
도 5는 셀 특정적 참조 신호(cell specific reference signal, CRS)와 UE 특정적 참조신호(user specific reference signal, UE-RS)를 예시한 것이다.
도 6은 무선 통신 시스템에 사용되는 상향링크(uplink, UL) 서브프레임 구조의 일례를 나타낸 것이다.
도 7은 MTC를 위한 신호 대역의 예를 나타낸 것이다.
도 8 내지 도 11은 본 발명에 따른 동기 신호 반송파 후보를 예시한 도면들이다.
도 12는 본 발명에 따른 사용자기기를 위한 상태(status) 및 천이(transition) 도면이다.
도 13은 본 발명에 따른 (레거시) CRS와 인-밴드 NB-IoT 반송파의 관계를 예시한 것이다.
도 14는 본 발명을 수행하는 전송장치(10) 및 수신장치(20)의 구성요소를 나타내는 블록도이다.
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. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
이하에서 설명되는 기법(technique) 및 장치, 시스템은 다양한 무선 다중 접속 시스템에 적용될 수 있다. 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, MC-FDMA(multi carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다. CDMA는 UTRA (Universal Terrestrial Radio Access) 또는 CDMA2000과 같은 무선 기술(technology)에서 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communication), GPRS(General Packet Radio Service), EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution) (i.e., GERAN) 등과 같은 무선 기술에서 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11(WiFi), IEEE 802.16(WiMAX), IEEE802-20, E-UTRA(evolved-UTRA) 등과 같은 무선 기술에서 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)의 일부이며, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution)은 E-UTRA를 이용하는 E-UMTS의 일부이다. 3GPP LTE는 하향링크(downlink, DL)에서는 OFDMA를 채택하고, 상향링크(uplink, UL)에서는 SC-FDMA를 채택하고 있다. LTE-A(LTE-advanced)는 3GPP LTE의 진화된 형태이다. 설명의 편의를 위하여, 이하에서는 본 발명이 3GPP LTE/LTE-A에 적용되는 경우를 가정하여 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 이하의 상세한 설명이 이동통신 시스템이 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 대응하는 이동통신 시스템을 기초로 설명되더라도, 3GPP LTE/LTE-A에 특유한 사항을 제외하고는 다른 임의의 이동 통신 시스템에도 적용 가능하다.
예를 들어, 본 발명은 3GPP LTE/LTE-A 시스템과 같이 eNB가 UE에게 하향링크/상향링크 시간/주파수 자원을 할당하고 UE가 eNB의 할당에 따라 하향링크 신호를 수신하고 상향링크 신호를 전송하는 비-경쟁 기반(non-contention based) 통신뿐만 아니라, WiFi와 같은 경쟁 기반(contention based) 통신에도 적용될 수 있다. 비-경쟁 기반 통신 기법은 접속 포인트(access point, AP) 혹은 상기 접속 포인트를 제어하는 제어 노드(node)가 UE와 상기 AP 사이의 통신을 위한 자원을 할당함에 반해 경쟁 기반 통신 기법은 AP에 접속하고자 하는 다수의 UE들 사이의 경쟁을 통해 통신 자원이 점유된다. 경쟁 기반 통신 기법에 대해 간략히 설명하면, 경쟁 기반 통신 기법의 일종으로 반송파 감지 다중 접속(carrier sense multiple access, CSMA)이 있는데, CSMA는 노드 혹은 통신 기기가 주파수 대역(band)와 같은, 공유 전송 매체(shared transmission medium)(공유 채널이라고도 함) 상에서 트래픽(traffic)을 전송하기 전에 동일한 공유 전송 매체 상에 다른 트래픽이 없음을 확인하는 확률적(probabilistic) 매체 접속 제어(media access control, MAC) 프로토콜(protocol)을 말한다. CSMA에서 전송 장치는 수신 장치에 트래픽을 보내는 것을 시도하기 전에 다른 전송이 진행 중인지를 결정한다. 다시 말해, 전송 장치는 전송을 시도하기 전에 다른 전송 장치로부터의 반송파(carrier)의 존재를 검출(detect)하는 것을 시도한다. 반송파가 감지되면 전송 장치는 자신의 전송을 개시하기 전에 진행 중인 다른 전송 장치에 의해 전송이 완료(finish)되기를 기다린다. 결국, CSMA는 "sense before transmit" 혹은 "listen before talk" 원리를 기반으로 한 통신 기법이라 할 수 있다. CSMA를 이용하는 경쟁 기반 통신 시스템에서 전송 장치들 사이의 충돌을 회피하기 위한 기법으로 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 및/또는 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)가 사용된다. CSMA/CD는 유선 랜 환경에서 충돌 검출 기법으로서 이더넷(ethernet) 환경에서 통신을 하고자 하는 PC(Personal Computer)나 서버(server)가 먼저 네트워크 상에서 통신이 일어나고 있는지 확인한 후, 다른 장치(device)가 데이터를 상기 네트워크 상에서 실어 보내고 있으면 기다렸다가 데이터를 보낸다. 즉 2명 이상의 사용자(예, PC, UE 등)가 동시에 데이터를 실어 보내는 경우, 상기 동시 전송들 사이에 충돌이 발생하는데, CSMA/CD는 상기 충돌을 감시하여 유연성 있는 데이터 전송이 이루어질 수 있도록 하는 기법이다. CSMA/CD를 사용하는 전송 장치는 특정 규칙을 이용하여 다른 전송 장치에 의한 데이터 전송을 감지하여 자신의 데이터 전송을 조절한다. CSMA/CA는 IEEE 802.11 표준에 명시되어 있는 매체 접근 제어 프로토콜이다. IEEE 802.11 표준에 따른 WLAN 시스템은 IEEE 802.3 표준에서 사용되던 CSMA/CD를 사용하지 않고 CA, 즉, 충돌을 회피하는 방식을 사용하고 있다. 전송 장치들은 항상 네트워크의 반송파를 감지하고 있다가, 네트워크가 비어있을 때 목록에 등재된 자신의 위치에 따라 정해진 만큼의 시간을 기다렸다가 데이터를 보낸다. 목록 내에서 전송 장치들 간의 우선순위를 정하고, 이를 재설정(reconfiguration)하는 데에는 여러 가지 방법들이 사용된다. IEEE 802.11 표준의 일부 버전에 따른 시스템에서는, 충돌이 일어날 수 있으며, 이때에는 충돌 감지 절차가 수행된다. CSMA/CA를 사용하는 전송 장치는 특정 규칙을 이용하여 다른 전송 장치에 의한 데이터 전송과 자신의 데이터 전송 사이의 충돌을 회피한다.
본 발명에 있어서, UE는 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, 기지국(base station, BS)과 통신하여 사용자데이터 및/또는 각종 제어정보를 송수신하는 각종 기기들이 이에 속한다. UE는 (Terminal Equipment), MS(Mobile Station), MT(Mobile Terminal), UT(User Terminal), SS(Subscribe Station), 무선기기(wireless device), PDA(Personal Digital Assistant), 무선 모뎀(wireless modem), 휴대기기(handheld device) 등으로 불릴 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서, BS는 일반적으로 UE 및/또는 다른 BS와 통신하는 고정국(fixed station)을 말하며, UE 및 타 BS와 통신하여 각종 데이터 및 제어정보를 교환한다. BS는 ABS(Advanced Base Station), NB(Node-B), eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 접속 포인트(Access Point), PS(Processing Server) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 이하의 본 발명에 관한 설명에서는, BS를 eNB로 통칭한다.
본 발명에서 노드(node)라 함은 UE 와 통신하여 무선 신호를 전송/수신할 수 있는 고정된 지점(point)을 말한다. 다양한 형태의 eNB 들이 그 명칭에 관계없이 노드로서 이용될 수 있다. 예를 들어, BS, NB, eNB, 피코-셀 eNB(PeNB), 홈 eNB(HeNB), 릴레이(relay), 리피터(repeater) 등이 노드가 될 수 있다. 또한, 노드는 eNB 가 아니어도 될 수 있다. 예를 들어, 무선 리모트 헤드(radio remote head, RRH), 무선 리모트 유닛(radio remote unit, RRU)가 될 수 있다. RRH, RRU 등은 일반적으로 eNB의 전력 레벨(power level) 더욱 낮은 전력 레벨을 갖는다. RRH 혹은 RRU 이하, RRH/RRU)는 일반적으로 광 케이블 등의 전용 회선(dedicated line)으로 eNB 에 연결되어 있기 때문에, 일반적으로 무선 회선으로 연결된 eNB 들에 의한 협력 통신에 비해, RRH/RRU 와 eNB 에 의한 협력 통신이 원활하게 수행될 수 있다. 일 노드에는 최소 하나의 안테나가 설치된다. 상기 안테나는 물리 안테나를 의미할 수도 있으며, 안테나 포트, 가상 안테나, 또는 안테나 그룹을 의미할 수도 있다. 노드는 포인트(point)라고 불리기도 한다.
본 발명에서 셀(cell)이라 함은 하나 이상의 노드가 통신 서비스를 제공하는 일정 지리적 영역을 말한다. 따라서, 본 발명에서 특정 셀과 통신한다고 함은 상기 특정 셀에 통신 서비스를 제공하는 eNB 혹은 노드와 통신하는 것을 의미할 수 있다. 또한, 특정 셀의 하향링크/상향링크 신호는 상기 특정 셀에 통신 서비스를 제공하는 eNB 혹은 노드로부터의/로의 하향링크/상향링크 신호를 의미한다. UE 에게 상/하향링크 통신 서비스를 제공하는 셀을 특히 서빙 셀(serving cell)이라고 한다. 또한, 특정 셀의 채널 상태/품질은 상기 특정 셀에 통신 서비스를 제공하는 eNB 혹은 노드와 UE 사이에 형성된 채널 혹은 통신 링크의 채널 상태/품질을 의미한다. LTE/LTE-A 기반의 시스템에서, UE 는 특정 노드로부터의 하향링크 채널 상태를 상기 특정 노드의 안테나 포트(들)이 상기 특정 노드에 할당된 CRS (Cell-specific Reference Signal) 자원 상에서 전송되는 CRS(들) 및/또는 CSI-RS(Channel State Information Reference Signal) 자원 상에서 전송하는 CSI-RS(들)을 이용하여 측정할 수 있다. 구체적인 CSI-RS 설정에 대해서는 3GPP TS 36.211 및 3GPP TS 36.331 문서를 참조할 수 있다.
한편, 3GPP LTE/LTE-A 시스템은 무선 자원을 관리하기 위해 셀(cell)의 개념을 사용하고 있는데, 무선 자원과 연관된 셀(cell)은 지리적 영역의 셀(cell)과 구분된다.
지리적 영역의 "셀"은 노드가 반송파를 이용하여 서비스를 제공할 수 있는 커버리지(coverage)라고 이해될 수 있으며, 무선 자원의 "셀"은 상기 반송파에 의해 설정(configure)되는 주파수 범위인 대역폭(bandwidth, BW)와 연관된다. 노드가 유효한 신호를 전송할 수 있는 범위인 하향링크 커버리지와 UE로부터 유효한 신호를 수신할 수 있는 범위인 상향링크 커버리지는 해당 신호를 나르는 반송파에 의해 의존하므로 노드의 커버리지는 상기 노드가 사용하는 무선 자원의 "셀"의 커버리지와 연관되기도 한다. 따라서 "셀"이라는 용어는 때로는 노드에 의한 서비스의 커버리지를, 때로는 무선 자원을, 때로는 상기 무선 자원을 이용한 신호가 유효한 세기로 도달할 수 있는 범위를 의미하는 데 사용될 수 있다. 무선 자원의 "셀"에 대해서는 이후에 좀 더 자세히 설명된다.
3GPP LTE/LTE-A 표준은 상위 계층으로부터 기원한 정보를 나르는 자원 요소들에 대응하는 하향링크 물리 채널들과, 물리 계층에 의해 사용되나 상위 계층으로부터 기원하는 정보를 나르지 않는 자원 요소들에 대응하는 하향링크 물리 신호들을 정의된다. 예를 들어, 물리 하향링크 공유 채널(physical downlink shared channel, PDSCH), 물리 브로드캐스트 채널(physical broadcast channel, PBCH), 물리 멀티캐스트 채널(physical multicast channel, PMCH), 물리 제어 포맷 지시자 채널(physical control format indicator channel, PCFICH), 물리 하향링크 제어 채널(physical downlink control channel, PDCCH) 및 물리 하이브리드 ARQ 지시자 채널(physical hybrid ARQ indicator channel, PHICH)들이 하향링크 물리 채널들로서 정의되어 있으며, 참조 신호와 동기 신호가 하향링크 물리 신호들로서 정의되어 있다. 파일럿(pilot)이라고도 지칭되는 참조 신호(reference signal, RS)는 eNB와 UE가 서로 알고 있는 기정의된 특별한 파형의 신호를 의미하는데, 예를 들어, 셀 특정적 RS(cell specific RS), UE-특정적 RS(UE-specific RS, UE-RS), 포지셔닝 RS(positioning RS, PRS) 및 채널 상태 정보 RS(channel state information RS, CSI-RS)가 하향링크 참조 신호로서 정의된다. 3GPP LTE/LTE-A 표준은 상위 계층으로부터 기원한 정보를 나르는 자원 요소들에 대응하는 상향링크 물리 채널들과, 물리 계층에 의해 사용되나 상위 계층으로부터 기원하는 정보를 나르지 않는 자원 요소들에 대응하는 상향링크 물리 신호들을 정의하고 있다. 예를 들어, 물리 상향링크 공유 채널(physical uplink shared channel, PUSCH), 물리 상향링크 제어 채널(physical uplink control channel, PUCCH), 물리 임의 접속 채널(physical random access channel, PRACH)가 상향링크 물리 채널로서 정의되며, 상향링크 제어/데이터 신호를 위한 복조 참조 신호(demodulation reference signal, DMRS)와 상향링크 채널 측정에 사용되는 사운딩 참조 신호(sounding reference signal, SRS)가 정의된다.
본 발명에서 PDCCH(Physical Downlink Control CHannel)/PCFICH(Physical Control Format Indicator CHannel)/PHICH((Physical Hybrid automatic retransmit request Indicator CHannel)/PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel)은 각각 DCI(Downlink Control Information)/CFI(Control Format Indicator)/하향링크 ACK/NACK(ACKnowlegement/Negative ACK)/하향링크 데이터를 나르는 시간-주파수 자원의 집합 혹은 자원요소의 집합을 의미한다. 또한, PUCCH(Physical Uplink Control CHannel)/PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel)/PRACH(Physical Random Access CHannel)는 각각 UCI(Uplink Control Information)/상향링크 데이터/랜덤 엑세스 신호를 나르는 시간-주파수 자원의 집합 혹은 자원요소의 집합을 의미한다. 본 발명에서는, 특히, PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH/PUCCH/PUSCH/PRACH에 할당되거나 이에 속한 시간-주파수 자원 혹은 자원요소(Resource Element, RE)를 각각 PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH/PUCCH/PUSCH/PRACH RE 또는 PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH/PUCCH/PUSCH/PRACH 자원이라고 칭한다. 이하에서 사용자기기가 PUCCH/PUSCH/PRACH를 전송한다는 표현은, 각각, PUSCH/PUCCH/PRACH 상에서 혹은 통해서 상향링크 제어정보/상향링크 데이터/랜덤 엑세스 신호를 전송한다는 것과 동일한 의미로 사용된다. 또한, eNB 가 PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH를 전송한다는 표현은, 각각, PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH 상에서 혹은 통해서 하향링크 데이터/제어정보를 전송한다는 것과 동일한 의미로 사용된다.
이하에서는 CRS/DMRS/CSI-RS/SRS/UE-RS가 할당된 혹은 설정된(configured) OFDM 심볼/부반송파/RE를 CRS/DMRS/CSI-RS/SRS/UE-RS 심볼/반송파/부반송파/RE라고 칭한다. 예를 들어, 트랙킹 RS(tracking RS, TRS)가 할당된 혹은 설정된 OFDM 심볼은 TRS 심볼이라고 칭하며, TRS가 할당된 혹은 설정된 부반송파는 TRS 부반송파라 칭하며, TRS가 할당된 혹은 설정된 RE 는 TRS RE라고 칭한다. 또한, TRS 전송을 위해 설정된(configured) 서브프레임을 TRS 서브프레임이라 칭한다. 또한 브로드캐스트 신호가 전송되는 서브프레임을 브로드캐스트 서브프레임 혹은 PBCH 서브프레임이라 칭하며, 동기 신호(예를 들어, PSS 및/또는 SSS)가 전송되는 서브프레임을 동기 신호 서브프레임 혹은 PSS/SSS 서브프레임이라고 칭한다. PSS/SSS가 할당된 혹은 설정된(configured) OFDM 심볼/부반송파/RE를 각각 PSS/SSS 심볼/부반송파/RE라 칭한다.
본 발명에서 CRS 포트, UE-RS 포트, CSI-RS 포트, TRS 포트라 함은 각각 CRS를 전송하도록 설정된(configured) 안테나 포트, UE-RS를 전송하도록 설정된 안테나 포트, CSI-RS를 전송하도록 설정된 안테나 포트, TRS를 전송하도록 설정된 안테나 포트를 의미한다. CRS들을 전송하도록 설정된 안테나 포트들은 CRS 포트들에 따라 CRS가 점유하는 RE들의 위치에 의해 상호 구분될 수 있으며, UE-RS들을 전송하도록 설정된(configured) 안테나 포트들은 UE-RS 포트들에 따라 UE-RS가 점유하는 RE들의 위치에 의해 상호 구분될 수 있으며, CSI-RS들을 전송하도록 설정된 안테나 포트들은 CSI-RS 포트들에 따라 CSI-RS가 점유하는 RE들의 위치에 의해 상호 구분될 수 있다. 따라서 CRS/UE-RS/CSI-RS/TRS 포트라는 용어가 일정 자원 영역 내에서 CRS/UE-RS/CSI-RS/TRS가 점유하는 RE들의 패턴을 의미하는 용어로서 사용되기도 한다.
본 발명에서 사용되는 용어 및 기술 중 구체적으로 설명되지 않은 용어 및 기술에 대해서는 3GPP LTE/LTE-A 표준 문서, 예를 들어, 3GPP TS 36.211, 3GPP TS 36.212, 3GPP TS 36.213, 3GPP TS 36.321 및 3GPP TS 36.331 등을 참조할 수 있다.
도 1은 무선 통신 시스템에서 사용되는 무선 프레임 구조의 일 예를 나타낸 것이다.
특히, 도 1(a)는 3GPP LTE/LTE-A 시스템에서 사용되는 주파수분할듀플렉스(frequency division duplex, FDD)용 프레임 구조를 나타낸 것이고, 도 1(b)는 3GPP LTE/LTE-A 시스템에서 사용되는 시분할듀플렉스(time division duplex, TDD)용 프레임 구조를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 3GPP LTE/LTE-A 시스템에서 사용되는 무선프레임은 10ms(307200Ts)의 길이를 가지며, 10개의 균등한 크기의 서브프레임(subframe, SF)으로 구성된다. 일 무선프레임 내 10개의 서브프레임에는 각각 번호가 부여될 수 있다. 여기에서, Ts는 샘플링 시간을 나타내고, Ts=1/(2048*15kHz)로 표시된다. 각각의 서브프레임은 1ms의 길이를 가지며 2개의 슬롯으로 구성된다. 일 무선프레임 내에서 20개의 슬롯들은 0부터 19까지 순차적으로 넘버링될 수 있다. 각각의 슬롯은 0.5ms의 길이를 가진다. 일 서브프레임을 전송하기 위한 시간은 전송 시간 간격(transmission time interval, TTI)로 정의된다. 시간 자원은 무선 프레임 번호(혹은 무선 프레임 인덱스라고도 함)와 서브프레임 번호(혹은 서브프레임 번호라고도 함), 슬롯 번호(혹은 슬롯 인덱스) 등에 의해 구분될 수 있다.
무선 프레임은 듀플렉스(duplex) 모드에 따라 다르게 설정(configure)될 수 있다. 예를 들어, FDD 모드에서, 하향링크 전송 및 상향링크 전송은 주파수에 의해 구분되므로, 무선 프레임은 특정 주파수 대역에 대해 하향링크 서브프레임 또는 상향링크 서브프레임 중 하나만을 포함한다. TDD 모드에서 하향링크 전송 및 상향링크 전송은 시간에 의해 구분되므로, 특정 주파수 대역에 대해 무선 프레임은 하향링크 서브프레임과 상향링크 서브프레임을 모두 포함한다.
표 1은 TDD 모드에서, 무선 프레임 내 서브프레임들의 DL-UL 설정(configuration)을 예시한 것이다.
DL-UL configuration Downlink-to-Uplink Switch-point periodicity Subframe number
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 5ms D S U U U D S U U U
1 5ms D S U U D D S U U D
2 5ms D S U D D D S U D D
3 10ms D S U U U D D D D D
4 10ms D S U U D D D D D D
5 10ms D S U D D D D D D D
6 5ms D S U U U D S U U D
표 1에서, D는 하향링크 서브프레임을, U는 상향링크 서브프레임을, S는 특별(특별) 서브프레임을 나타낸다. 특별 서브프레임은 DwPTS(Downlink Pilot TimeSlot), GP(Guard Period), UpPTS(Uplink Pilot TimeSlot)의 3개 필드를 포함한다. DwPTS는 하향링크 전송용으로 유보되는 시간 구간이며, UpPTS는 상향링크 전송용으로 유보되는 시간 구간이다. 표 2는 특별 서브프레임의 설정(configuration)을 예시한 것이다.
Special subframe configuration Normal cyclic prefix in downlink Extended cyclic prefix in downlink
DwPTS UpPTS DwPTS UpPTS
Normal cyclic prefix in uplink Extended cyclic prefix in uplink Normal cyclic prefix in uplink Extended cyclic prefix in uplink
0 6592·Ts 2192·Ts 2560·Ts 7680·Ts 2192·Ts 2560·Ts
1 19760·Ts 20480·Ts
2 21952·Ts 23040·Ts
3 24144·Ts 25600·Ts
4 26336·Ts 7680·Ts 4384·Ts 5120·Ts
5 6592·Ts 4384·Ts 5120·Ts 20480·Ts
6 19760·Ts 23040·Ts
7 21952·Ts 12800·Ts
8 24144·Ts - - -
9 13168·Ts - - -
도 2는 무선 통신 시스템에서 하향링크(downlink, DL)/상향링크(uplink, UL) 슬롯 구조의 일례를 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 슬롯은 시간 도메인(time domain)에서 복수의 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼을 포함하고, 주파수 도메인(frequency domain)에서 복수의 자원 블록(resource block, RB)을 포함한다. OFDM 심볼은 일 심볼 구간을 의미하기도 한다. 도 2를 참조하면, 각 슬롯에서 전송되는 신호는 N DL/UL RB×N RB sc개의 부반송파(subcarrier)와 N DL/UL symb개의 OFDM 심볼로 구성되는 자원격자(resource grid)로 표현될 수 있다. 여기서, N DL RB은 하향링크 슬롯에서의 자원 블록(resource block, RB)의 개수를 나타내고, N UL RB은 UL 슬롯에서의 RB 의 개수를 나타낸다. N DL RB와 N UL RB은 DL 전송 대역폭과 UL 전송 대역폭에 각각 의존한다. N DL symb은 하향링크 슬롯 내 OFDM 심볼의 개수를 나타내며, N UL symb은 UL 슬롯 내 OFDM 심볼의 개수를 나타낸다. N RB sc는 하나의 RB를 구성하는 부반송파의 개수를 나타낸다.
OFDM 심볼은 다중 접속 방식에 따라 OFDM 심볼, SC-FDM(Single Carrier Frequency Division Multiplexing) 심볼 등으로 불릴 수 있다. 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 채널 대역폭, CP(cyclic prefix)의 길이에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 정규(normal) CP의 경우에는 하나의 슬롯이 7개의 OFDM 심볼을 포함하나, 확장(extended) CP의 경우에는 하나의 슬롯이 6개의 OFDM 심볼을 포함한다. 도 2에서는 설명의 편의를 위하여 하나의 슬롯이 7개 OFDM 심볼로 구성되는 서브프레임을 예시하였으나, 본 발명의 실시예들은 다른 개수의 OFDM 심볼을 갖는 서브프레임들에도 마찬가지의 방식으로 적용될 수 있다. 도 2를 참조하면, 각 OFDM 심볼은, 주파수 도메인에서, N DL/UL RB×N RB sc개의 부반송파를 포함한다. 부반송파의 유형은 데이터 전송을 위한 데이터 부반송파, 참조신호(reference signal)의 전송 위한 참조신호 부반송파, 보호 밴드(guard band) 또는 직류(Direct Current, DC) 성분을 위한 널(null) 부반송파로 나뉠 수 있다. DC 성분은 OFDM 신호 생성 과정 혹은 주파수 상향변환 과정에서 반송파 주파수(carrier frequency, f 0)로 맵핑(mapping)된다. 반송파 주파수는 중심 주파수(center frequency, f c)라고도 한다.
일 RB는 시간 도메인에서 N DL/UL symb개(예를 들어, 7개)의 연속적인(consecutive) OFDM 심볼로서 정의되며, 주파수 도메인에서 N RB sc개(예를 들어, 12개)의 연속적인 부반송파에 의해 정의된다. 참고로, 하나의 OFDM 심볼과 하나의 부반송파로 구성된 자원을 자원요소(resource element, RE) 혹은 톤(tone)이라고 한다. 따라서, 하나의 RB는 N DL/UL symb×N RB sc개의 자원요소로 구성된다. 자원격자 내 각 자원요소는 일 슬롯 내 인덱스 쌍 (k, 1)에 의해 고유하게 정의될 수 있다. k는 주파수 도메인에서 0부터 N DL/UL RB×N RB sc-1까지 부여되는 인덱스이며, l은 시간 도메인에서 0부터 N DL/UL symb-1까지 부여되는 인덱스이다.
한편, 일 RB는 일 물리 자원 블록(physical resource block, PRB)와 일 가상자원 블록(virtual resource block, VRB)에 각각 맵핑된다. PRB는 시간 도메인에서 N DL/UL symb개(예를 들어, 7개)의 연속적인 OFDM 심볼 혹은 SC-FDM 심볼로서 정의되며, 주파수 도메인에서 N RB sc 개(예를 들어, 12개)의 연속적인 부반송파에 의해 정의된다. 따라서, 하나의 PRB는 N DL/UL symb×N RB sc개의 자원요소로 구성된다. 일 서브프레임에서 N RB sc개의 연속적인 동일한 부반송파를 점유하면서, 상기 서브프레임의 2개의 슬롯 각각에 1개씩 위치하는 2개의 RB를 PRB 쌍이라고 한다. PRB 쌍을 구성하는 2개의 RB는 동일한 PRB 번호(혹은, PRB 인덱스라고도 함)를 갖는다.
도 3은 동기 신호(synchronization signal, SS)의 전송을 위한 무선 프레임 구조를 예시한 것이다. 특히, 도 3은 주파수 분할 듀플렉스(frequency division duplex, FDD)에서 동기 신호 및 PBCH의 전송을 위한 무선 프레임 구조를 예시한 것으로서, 도 3(a)는 정규 CP(normal cyclic prefix)로써 설정된(configured) 무선 프레임에서 SS 및 PBCH의 전송 위치를 도시한 것이고 도 3(b)는 확장 CP(extended CP)로써 설정된 무선 프레임에서 SS 및 PBCH의 전송 위치를 도시한 것이다.
UE 는 전원이 켜지거나 새로이 셀에 접속하고자 하는 경우 상기 셀과의 시간 및 주파수 동기를 획득하고 상기 셀의 물리 계층 셀 식별자(physical layer cell identity) N cell ID를 검출(detect)하는 등의 셀 탐색(initial cell search) 과정(procedure)을 수행한다. 이를 위해, UE 는 eNB로부터 동기신호, 예를 들어, 1차 동기신호(Primary Synchronization Signal, PSS) 및 2차 동기신호(Secondary Synchronization Signal, SSS)를 수신하여 eNB와 동기를 맞추고, 셀 식별자(identity, ID) 등의 정보를 획득할 수 있다.
도 3을 참조하여, SS를 조금 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다. SS는 PSS와 SSS로 구분된다. PSS는 OFDM 심볼 동기, 슬롯 동기 등의 시간 도메인 동기 및/또는 주파수 도메인 동기를 얻기 위해 사용되며, SSS는 프레임 동기, 셀 그룹 ID 및/또는 셀의 CP 설정(configuration)(즉, 일반 CP 또는 확장 CP 의 사용 정보)를 얻기 위해 사용된다. 도 3을 참조하면, PSS와 SSS는 매 무선 프레임의 2개의 OFDM 심볼에서 각각 전송된다. 구체적으로 SS는 인터-RAT(inter radio access technology) 측정의 용이함을 위해 GSM(Global System for Mobile communication) 프레임 길이인 4.6 ms를 고려하여 서브프레임 0의 첫 번째 슬롯과 서브프레임 5의 첫 번째 슬롯에서 각각 전송된다. 특히 PSS는 서브프레임 0의 첫 번째 슬롯의 마지막 OFDM 심볼과 서브프레임 5의 첫 번째 슬롯의 마지막 OFDM 심볼에서 각각 전송되고, SSS는 서브프레임 0의 첫 번째 슬롯의 마지막에서 두 번째 OFDM 심볼과 서브프레임 5의 첫 번째 슬롯의 마지막에서 두 번째 OFDM 심볼에서 각각 전송된다. 해당 무선 프레임의 경계는 SSS를 통해 검출될 수 있다. PSS는 해당 슬롯의 맨 마지막 OFDM 심볼에서 전송되고 SSS는 PSS 바로 앞 OFDM 심볼에서 전송된다. SS의 전송 다이버시티(diversity) 방식은 단일 안테나 포트(single antenna port)만을 사용하며 표준에서는 따로 정의하고 있지 않다.
PSS는 5ms마다 전송되므로 UE는 PSS를 검출함으로써 해당 서브프레임이 서브프레임 0와 서브프레임 5 중 하나임을 알 수 있으나, 해당 서브프레임이 서브프레임 0와 서브프레임 5 중 구체적으로 무엇인지는 알 수 없다. 따라서, UE는 PSS만으로는 무선 프레임의 경계를 인지하지 못한다. 즉, PSS만으로는 프레임 동기가 획득될 수 없다. UE는 일 무선 프레임 내에서 두 번 전송되되 서로 다른 시퀀스로서 전송되는 SSS를 검출하여 무선 프레임의 경계를 검출한다.
PSS/SSS를 이용한 셀(cell) 탐색 과정을 수행하여 DL 신호의 복조(demodulation) 및 UL 신호의 전송을 정확한 시점에 수행하는 데 필요한 시간 및 주파수 파라미터를 결정한 UE는, 또한, 상기 eNB로부터 상기 UE의 시스템 설정(system configuration)에 필요한 시스템 정보를 획득해야 상기 eNB와 통신할 수 있다.
시스템 정보는 마스터정보블록(Master Information Block, MIB) 및 시스템정보블록(System Information Block, SIB)들에 의해 설정된다(configured). 각 시스템정보블록은 기능적으로 연관된 파라미터들의 모음을 포함하며, 포함하는 파라미터에 따라 마스터정보블록(Master Information Block, MIB) 및 시스템정보블록타입 1(System Information Block Type 1, SIB1), 시스템정보블록타입 2(System Information Block Type 2, SIB2), SIB3∼SIB17로 구분될 수 있다.
MIB는 UE가 eNB의 네트워크(network)에 초기 접속(initial access)하는 데 필수적인, 가장 자주 전송되는 파라미터들을 포함한다. UE는 MIB를 브로드캐스트 채널(예, PBCH)를 통해 수신할 수 있다. MIB에는 하향링크 시스템 대역폭(dl-Bandwidth, DL BW), PHICH 설정(configuration), 시스템 프레임 넘버(SFN)가 포함된다. 따라서, UE는 PBCH를 수신함으로써 명시적(explicit)으로 DL BW, SFN, PHICH 설정에 대한 정보를 알 수 있다. 한편, PBCH를 수신을 통해 UE가 암묵적(implicit)으로 알 수 있는 정보로는 eNB의 전송 안테나 포트의 개수가 있다. eNB의 전송 안테나 개수에 대한 정보는 PBCH의 에러 검출에 사용되는 16-비트 CRC(Cyclic Redundancy Check)에 전송 안테나 개수에 대응되는 시퀀스를 마스킹(예, XOR 연산)하여 암묵적으로 시그널링된다.
SIB1은 다른 SIB들의 시간 도메인 스케줄링에 대한 정보뿐만 아니라, 특정 셀이 셀 선택에 적합한 셀인지를 판단하는 데 필요한 파라미터들을 포함한다. SIB1은 브로드캐스트 시그널링 혹은 전용(dedicated) 시그널링을 통해 UE에게 수신된다.
DL 반송파 주파수와 해당 시스템 대역폭은 PBCH가 나르는 MIB에 의해 획득될 수 있다. UL 반송파 주파수 및 해당 시스템 대역폭은 DL 신호인 시스템 정보를 통해 얻어질 수 있다. MIB를 수신한 UE는 해당 셀에 대해 저장된 유효한 시스템 정보가 없으면, 시스템 정보 블록 타입 2(SystemInformationBlockType2, SIB2)가 수신될 때까지, MIB 내 DL BW의 값을 UL-대역폭(UL BW)에 적용한다. 예를 들어, UE는 시스템 정보 블록 타입 2(SystemInformationBlockType2, SIB2)를 획득하여, 상기 SIB2 내 UL-반송파 주파수 및 UL-대역폭 정보를 통해 자신이 UL 전송에 사용할 수 있는 전체 UL 시스템 대역을 파악할 수 있다.
주파수 도메인에서, PSS/SSS 및 PBCH는 실제 시스템 대역폭과 관계없이 해당 OFDM 심볼 내에서 DC 부반송파를 중심으로 좌우 3개씩 총 6개의 RB, 즉 총 72개의 부반송파들 내에서만 전송된다. 따라서, UE는 상기 UE에게 설정된(configured) 하향링크 전송 대역폭과 관계없이 SS 및 PBCH를 검출(detect) 혹은 복호(decode)할 수 있도록 설정된다(configured).
초기 셀 탐색을 마친 UE는 eNB로의 접속을 완료하기 위해 임의 접속 과정(random access procedure)을 수행할 수 있다. 이를 위해 UE는 물리 임의 접속 채널(physical random access channel, PRACH)을 통해 프리앰블(preamble)을 전송하고, PDCCH 및 PDSCH을 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다. 경쟁 기반 임의 접속(contention based random access)의 경우 추가적인 PRACH의 전송, 그리고 PDCCH 및 상기 PDCCH에 대응하는 PDSCH와 같은 충돌 해결 절차(contention resolution procedure)를 수행할 수 있다.
상술한 바와 같은 절차를 수행한 UE는 이후 일반적인 상/하향링크 신호 전송 절차로서 PDCCH/PDSCH 수신 및 PUSCH/PUCCH 전송을 수행할 수 있다.
상기 임의 접속 과정은 임의 접속 채널(random access channel, RACH) 과정으로도 지칭된다. 임의 접속 과정은 초기 접속, 임의 접속 과정은 초기 접속, 상향링크 동기 조정, 자원 할당, 핸드오버 등의 용도로 다양하게 사용된다. 임의 접속 과정은 경쟁-기반(contention-based) 과정과, 전용(dedicated)(즉, 비-경쟁-기반) 과정으로 분류된다. 경쟁-기반 임의 접속 과정은 초기 접속을 포함하여 일반적으로 사용되며, 전용 임의 접속 과정을 핸드오버 등에 제한적으로 사용된다. 경쟁-기반 임의 접속 과정에서 UE는 RACH 프리앰블 시퀀스를 임의로(randomly) 선택한다. 따라서, 복수의 UE들이 동시에 동일한 RACH 프리앰블 시퀀스를 전송하는 것이 가능하며, 이로 인해 이후 경쟁 해소 과정이 필요하다. 반면, 전용 임의 접속 과정에서 UE는 eNB가 해당 UE에게 유일하게 할당한 RACH 프리앰블 시퀀스를 사용한다. 따라서, 다른 UE와의 충돌없이 임의 접속 과정을 수행할 수 있다.
경쟁-기반 임의 접속 과정은 다음의 4 단계를 포함한다. 이하, 단계 1~4에서 전송되는 메시지는 각각 메시지 1~4(Msg1 ~ Msg4)로 지칭될 수 있다.
- 단계 1: RACH 프리앰블(via PRACH)(UE to eNB)
- 단계 2: 임의 접속 응답(random access response, RAR)(via PDCCH 및 PDSCH)(eNB to UE)
- 단계 3: 레이어 2 / 레이어 3 메시지(via PUSCH)(UE to eNB)
- 단계 4: 경쟁 해소(contention resolution) 메시지(eNB to UE)
전용 임의 접속 과정은 다음의 3 단계를 포함한다. 이하, 단계 0~2에서 전송되는 메시지는 각각 메시지 0~2(Msg0 ~ Msg2)로 지칭될 수 있다. 임의 접속 과정의 일부로 RAR에 대응하는 상향링크 전송(즉, 단계 3)도 수행될 수 있다. 전용 임의 접속 과정은 기지국이 RACH 프리앰블 전송을 명령하는 용도의 PDCCH(이하, PDCCH 오더(order))를 이용하여 트리거링될 수 있다.
- 단계 0: 전용 시그널링을 통한 RACH 프리앰블 할당(eNB to UE)
- 단계 1: RACH 프리앰블(via PRACH)(UE to eNB)
- 단계 2: 임의 접속 응답(RAR)(via PDCCH 및 PDSCH)(eNB to UE)
RACH 프리앰블을 전송한 뒤, UE는 미리-설정된 시간 윈도우 내에서 임의 접속 응답(RAR) 수신을 시도한다. 구체적으로, UE는 시간 윈도우 내에서 RA-RNTI(Random Access RNTI)를 갖는 PDCCH(이하, RA-RNTI PDCCH)(예, PDCCH에서 CRC가 RA-RNTI로 마스킹됨)의 검출을 시도한다. RA-RNTI PDCCH 검출 시, UE는 RA-RNTI PDCCH에 대응하는 PDSCH 내에 자신을 위한 RAR이 존재하는지 확인한다. RAR은 UL 동기화를 위한 타이밍 오프셋 정보를 나타내는 타이밍 어드밴스(timing advance, TA) 정보, UL 자원 할당 정보(UL 그랜트 정보), 임시 단말 식별자(예, temporary cell-RNTI, TC-RNTI) 등을 포함한다. UE는 RAR 내의 자원 할당 정보 및 TA 값에 따라 UL 전송(예, Msg3)을 수행할 수 있다. RAR에 대응하는 UL 전송에는 HARQ가 적용된다. 따라서, UE는 Msg3 전송한 후, Msg3에 대응하는 수신 응답 정보(예, PHICH)를 수신할 수 있다.
도 4는 무선 통신 시스템에서 사용되는 하향링크(downlink, DL) 서브프레임 구조를 예시한 것이다.
도 4를 참조하면, DL 서브프레임은 시간 도메인에서 제어 영역(control region)과 데이터 영역(data region)으로 구분된다. 도 4를 참조하면, 서브프레임의 첫 번째 슬롯에서 앞부분에 위치한 최대 3(혹은 4)개의 OFDM 심볼은 제어 채널이 할당되는 제어 영역(control region)에 대응한다. 이하, DL 서브프레임에서 PDCCH 전송에 이용 가능한 자원 영역(resource region)을 PDCCH 영역이라 칭한다. 제어 영역으로 사용되는 OFDM 심볼(들)이 아닌 남은 OFDM 심볼들은 PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel)가 할당되는 데이터 영역(data region)에 해당한다. 이하, DL 서브프레임에서 PDSCH 전송에 이용 가능한 자원 영역을 PDSCH 영역이라 칭한다.
3GPP LTE에서 사용되는 DL 제어 채널의 예는 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PHICH(Physical hybrid ARQ indicator Channel) 등을 포함한다.
PCFICH는 서브프레임의 첫 번째 OFDM 심볼에서 전송되고 서브프레임 내에서 제어 채널의 전송에 사용되는 OFDM 심볼의 개수에 관한 정보를 나른다. PCFICH는 매 서브프레임마다 해당 서브프레임에서 사용되는 OFDM 심볼의 개수를 UE에게 알려준다. PCFICH는 첫 번째 OFDM 심볼에 위치한다. PCFICH는 4개의 자원 요소 그룹(resource element group, REG)에 의해 구성되고, 각각의 REG는 셀 ID에 기초하여 제어 영역 내에 분산된다. 하나의 REG는 4개의 RE로 구성된다.
서브프레임에서 PDCCH를 위해 사용가능한 OFDM 심볼들의 세트는 다음 표에 의해 주어진다.
Subframe Number of OFDM symbols for PDCCH when N DL RB>10 Number of OFDM symbols for PDCCH when N DL RB≤10
Subframe 1 and 6 for frame structure type 2 1, 2 2
MBSFN subframes on a carrier supporting PDSCH, configured with 1 or 2 cell-specfic antenna ports 1, 2 2
MBSFN subframes on a carrier supporting PDSCH, configured with 4 cell-specific antenna ports 2 2
Subframes on a carrier not supporting PDSCH 0 0
Non-MBSFN subframes (except subframe 6 for frame structure type 2) configured with positioning reference signals 1, 2, 3 2, 3
All other cases 1, 2, 3 2, 3, 4
PDSCH 전송을 지원하는 반송파 상의 무선 프레임 내 하향링크 서브프레임들의 서브셋이 상위 계층에 의해 MBSFN 서브프레임(들)로 설정될 수 있다. 각 MBSFN 서브프레임은 비-MBSFN 영역(region)과 MBSFN 영역으로 나뉘며, 비-MBSFN 영역은 선두 1개 또는 2개 OFDM 심볼들을 스팬하고, 여기서, 비-MBSFN 영역의 길이는 표 3에 의해 주어진다. MBSFN 서브프레임의 비-MBSFN 영역 내 전송은 서브프레임 0를 위해 사용된 순환 전치(cyclic prefix, CP)와 동일한 CP를 사용한다. MBSFN 서브프레임 내 MBSFN 영역은 비-MBSFN 영역에 사용되지 않은 OFDM 심볼들로서 정의된다.
PCFICH는 제어 포맷 지시자(control format indicator, CFI)를 나르며 CFI는 1~3 중 어느 한 값을 지시한다. 하향링크 시스템 대역폭 N DL RB>10에 대해, PDCCH에 의해 날라지는 DCI의 스팬인 OFDM 심볼들의 개수 1, 2 또는 3은 상기 CFI에 의해 주어지며, 하향링크 시스템 대역폭 N DL RB≤10에 대해 PDCCH에 의해 날라지는 DCI의 스팬인 OFDM 심볼들의 개수 2, 3 또는 4는 CFI+1에 의해 주어진다. CFI는 다음 표에 따라 코딩된다.
CFI CFI code word<b0, b1, ..., b31>
1 <0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1>
2 <1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0>
3 <1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1>
4(Reserved) <0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0>
PHICH는 UL 전송에 대한 응답으로서 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request) ACK/NACK(acknowledgment/negative-acknowledgment) 신호를 나른다. PHICH는 3개의 REG로 구성되고, 셀 특정적으로 스크램블링된다. ACK/NACK은 1비트로 지시되며, 상기 1비트의 ACK/NACK은 3번 반복되고 반복된 ACK/NACK 비트 각각은 확산 인자(spreading factor, SF) 4 또는 2로 확산되어 제어 영역에 매핑된다.
PDCCH를 통해 전송되는 제어 정보를 상향링크 제어 정보(downlink control information, DCI)라고 지칭한다. DCI는 UE 또는 UE 그룹을 위한 자원 할당 정보 및 다른 제어 정보를 포함한다. DL 공유 채널(downlink shared channel, DL-SCH)의 전송 포맷(Transmit Format) 및 자원 할당 정보는 DL 스케줄링 정보 혹은 DL 그랜트(DL grant)라고도 불리며, UL 공유 채널(uplink shared channel, UL-SCH)의 전송 포맷 및 자원 할당 정보는 UL 스케줄링 정보 혹은 UL 그랜트(UL grant)라고도 불린다. 일 PDCCH가 나르는 DCI는 DCI 포맷에 따라서 그 크기와 용도가 다르며, 코딩 레이트에 따라 그 크기가 달라질 수 있다. 현재 3GPP LTE 시스템에서는 상향링크용으로 포맷 0 및 4, 하향링크용으로 포맷 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 2, 2A, 2B, 2C, 3, 3A 등의 다양한 포맷이 정의되어 있다. DCI 포맷 각각의 용도에 맞게, 호핑 플래그, RB 할당(RB allocation), MCS(modulation coding scheme), RV(redundancy version), NDI(new data indicator), TPC(transmit power control), 순환 천이 DMRS(cyclic shift demodulation reference signal), UL 인덱스, CQI(channel quality information) 요청, DL 할당 인덱스(DL assignment index), HARQ 프로세스 넘버, TPMI(transmitted precoding matrix indicator), PMI(precoding matrix indicator) 정보 등의 제어정보가 취사 선택된 조합이 하향링크 제어정보로서 UE 에게 전송된다.
복수의 PDCCH가 제어 영역 내에서 전송될 수 있다. UE는 복수의 PDCCH 를 모니터링 할 수 있다. eNB 는 UE에게 전송될 DCI에 따라 DCI 포맷을 결정하고, DCI에 CRC(cyclic redundancy check)를 부가한다. CRC는 PDCCH의 소유자 또는 사용 목적에 따라 식별자(예, RNTI(radio network temporary identifier))로 마스킹(또는 스크램블)된다. 예를 들어, PDCCH가 특정 UE을 위한 것일 경우, 해당 UE의 식별자(예, cell-RNTI (C-RNTI))가 CRC에 마스킹될 수 있다. PDCCH가 페이징 메시지를 위한 것일 경우, 페이징 식별자(예, paging-RNTI (P-RNTI))가 CRC에 마스킹될 수 있다. PDCCH가 시스템 정보(보다 구체적으로, 시스템 정보 블록(system information block, SIB))를 위한 것일 경우, SI-RNTI(system information RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. PDCCH가 랜덤 접속 응답을 위한 것일 경우, RA-RNTI(random access-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. CRC 마스킹(또는 스크램블)은 예를 들어 비트 레벨에서 CRC와 RNTI를 XOR 연산하는 것을 포함한다.
일반적으로, UE에 설정된(configured) 전송 모드(transmission mode, TM)에 따라 상기 UE에게 전송될 수 있는 DCI 포맷이 달라진다. 다시 말해, 특정 전송 모드로 설정된 UE를 위해서는 모든 DCI 포맷이 사용될 수 있는 것이 아니라, 상기 특정 전송 모드에 대응하는 일정 DCI 포맷(들)만이 사용될 수 있다.
예를 들어, 기정의된 복수의 전송 모드들 중 하나에 따라 전송되는 PDSCH를 UE가 수신할 수 있도록, 상기 UE에게 전송 모드가 상위 계층 의해 준-정적으로(semi-statically) 설정된다(configured). 상기 UE는 자신의 전송 모드에 해당하는 DCI 포맷들로만 PDCCH의 복호를 시도한다. 다시 말해 블라인드 복호 시도에 따른 UE의 연산 부하를 일정 수준 이하로 유지하기 위해, 모든 DCI 포맷이 UE에 의해 동시에 탐색되지는 않는다.
표 5는 다중-안테나 기술을 설정하기(configure) 위한 전송 모드 및 해당 전송 모드에서 UE가 블라인드 복호를 수행하는 DCI 포맷을 예시한 것이다. 특히 표 5는 C-RNTI(Cell RNTI(Radio Network Temporary Identifier))에 의해 설정된(configured) PDCCH 및 PDSCH의 관계를 나타낸다.
Transmission mode DCI format Search Space Transmission scheme of PDSCH corresponding to PDCCH
Mode 1 DCI format 1A Common andUE specific by C-RNTI Single-antenna port, port 0
DCI format 1 UE specific by C-RNTI Single-antenna port, port 0
Mode 2 DCI format 1A Common andUE specific by C-RNTI Transmit diversity
DCI format 1 UE specific by C-RNTI Transmit diversity
Mode 3 DCI format 1A Common andUE specific by C-RNTI Transmit diversity
DCI format 2A UE specific by C-RNTI Large delay CDD or Transmit diversity
Mode 4 DCI format 1A Common andUE specific by C-RNTI Transmit diversity
DCI format 2 UE specific by C-RNTI Closed-loop spatial multiplexing or Transmit diversity
Mode 5 DCI format 1A Common andUE specific by C-RNTI Transmit diversity
DCI format 1D UE specific by C-RNTI Multi-user MIMO
Mode 6 DCI format 1A Common andUE specific by C-RNTI Transmit diversity
DCI format 1B UE specific by C-RNTI Closed-loop spatial multiplexing using a single transmission layer
Mode 7 DCI format 1A Common andUE specific by C-RNTI If the number of PBCH antenna ports is one, Single-antenna port, port 0 is used, otherwise Transmit diversity
DCI format 1 UE specific by C-RNTI Single-antenna port, port 5
Mode 8 DCI format 1A Common andUE specific by C-RNTI If the number of PBCH antenna ports is one, Single-antenna port, port 0 is used, otherwise Transmit diversity
DCI format 2B UE specific by C-RNTI Dual layer transmission, port 7 and 8 or single-antenna port, port 7 or 8
Mode 9 DCI format 1A Common andUE specific by C-RNTI Non-MBSFN subframe: If the number of PBCH antenna ports is one, Single-antenna port, port 0 is used, otherwise Transmit diversity.MBSFN subframe: Single-antenna port, port 7
DCI format 2C UE specific by C-RNTI Up to 8 layer transmission, ports 7-14 or single-antenna port, port 7 or 8
Mode 10 DCI format 1A Common andUE specific by C-RNTI Non-MBSFN subframe: If the number of PBCH antenna ports is one, Single-antenna port, port 0 is used, otherwise Transmit diversity.MBSFN subframe: Single-antenna port, port 7
DCI format 2D UE specific by C-RNTI Up to 8 layer transmission, ports 7-14 or single antenna port, port 7 or 8
표 5에는 전송 모드 1~10이 나열되었으나 표 5에 정의된 전송 모드들 외에도 다른 전송 모드가 정의될 수 있다.
PDCCH는 서브프레임 내 첫 m개 OFDM 심볼(들)에 할당된다. 여기에서, m은 1 이상의 정수로서 PCFICH에 의해 지시된다.
PDCCH는 하나 또는 복수의 연속적인 제어 채널 요소(control channel element, CCE)들의 집성(aggregation) 상에서 전송된다. CCE는 PDCCH에 무선 채널 상태에 기초한 코딩 레이트를 제공하는데 사용되는 논리적 할당 유닛이다. CCE는 복수의 자원 요소 그룹(resource element group, REG)에 대응한다. 예를 들어, 하나의 CCE는 9개의 REG에 대응되고 하나의 REG는 4개의 RE에 대응한다. 4개의 QPSK 심볼이 각각의 REG에 매핑된다. 참조신호(RS)에 의해 점유된 자원요소(RE)는 REG에 포함되지 않는다. 따라서, 주어진 OFDM 심볼 내에서 REG의 개수는 RS의 존재 여부에 따라 달라진다. REG 개념은 다른 하향링크 제어채널(즉, PCFICH 및 PHICH)에도 사용된다.
시스템에서 PDCCH 전송을 위해 이용 가능한 CCE들은 0부터 N CCE-1까지 번호가 매겨질 수 있으며, 여기서 N CCE=floor(N REG/9)이며, N REG는 PCFICH 또는 PHICH에 할당되지 않은 REG의 개수를 나타낸다.
DCI 포맷 및 DCI 비트의 개수는 CCE의 개수에 따라 결정된다. CCE들은 번호가 매겨져 연속적으로 사용되고, 복호 과정을 간단히 하기 위해, n개 CCE들로 구성된 포맷을 가지는 PDCCH는 n의 배수에 해당하는 번호를 가지는 CCE에서만 시작될 수 있다. 특정 PDCCH의 전송에 사용되는 CCE의 개수는 채널 상태에 따라 네트워크 혹은 eNB 에 의해 결정된다. 예를 들어, 좋은 하향링크 채널을 가지는 UE(예, eNB 에 인접함)을 위한 PDCCH의 경우 하나의 CCE로도 충분할 수 있다. 그러나, 열악한 채널을 가지는 UE(예, 셀 경계에 근처에 존재)를 위한 PDCCH의 경우 충분한 강건성(robustness)을 얻기 위해서는 8개의 CCE가 요구될 수 있다. 또한, PDCCH의 파워 레벨은 채널 상태에 맞춰 조정될 수 있다.
3GPP LTE/LTE-A 시스템의 경우, 각각의 UE을 위해 PDCCH가 위치할 수 있는 CCE들의 모음(set)이 정의된다. UE가 자신의 PDCCH를 발견할 수 있는 CCE들의 모음을 PDCCH 탐색 공간, 간단히 탐색 공간(Search Space, SS)라고 지칭한다. 탐색 공간 내에서 PDCCH가 전송될 수 있는 개별 자원을 PDCCH 후보(candidate)라고 지칭한다. UE가 모니터링(monitoring)할 PDCCH 후보들의 모음은 탐색 공간들로 정의된다. 여기서 집성 레벨 L∈{1,2,4,8}에서의 탐색 공간 S (L) k은 PDCCH의 후보들의 모음에 의해 정의된다. 탐색 공간은 다른 크기를 가질 수 있으며, 전용(dedicated) 탐색 공간과 공통(common) 탐색 공간이 정의되어 있다. 전용 탐색 공간은 UE 특정적 탐색 공간(UE-specific search space, USS)이며, 각각의 개별 UE을 위해 설정된다(configured). 공통 탐색 공간(common search space, CSS)은 복수의 UE들을 위해 설정된다.
eNB 는 탐색 공간 내의 임의의 PDCCH 후보 상에서 실제 PDCCH (DCI)를 전송하고, UE 는 PDCCH (DCI)를 찾기 위해 탐색 공간을 모니터링한다. 여기서, 모니터링이라 함은 모든 모니터링되는 DCI 포맷들에 따라 해당 탐색 공간 내의 각 PDCCH의 복호(decoding)를 시도(attempt)하는 것을 의미한다. UE 는 상기 복수의 PDCCH를 모니터링하여, 자신의 PDCCH를 검출할 수 있다. 기본적으로 UE 는 자신의 PDCCH가 전송되는 위치를 모르기 때문에, 매 서브프레임마다 해당 DCI 포맷의 모든 PDCCH를 자신의 식별자를 가진 PDCCH를 검출할 때까지 PDCCH의 복호를 시도하는데, 이러한 과정을 블라인드 검출(blind detection)(블라인드 복호(blind decoding, BD))이라고 한다.
예를 들어, 특정 PDCCH 가 "A"라는 RNTI(Radio Network Temporary Identity)로 CRC(cyclic redundancy check) 마스킹(masking)되어 있고, "B"라는 무선자원(예, 주파수 위치) 및 "C"라는 전송형식정보(예, 전송 블록 사이즈, 변조 방식, 코딩 정보 등)를 이용해 전송되는 데이터에 관한 정보가 특정 DL 서브프레임을 통해 전송된다고 상정(assume)한다. UE는 자신이 가지고 있는 RNTI 정보를 이용하여 PDCCH 를 모니터링하고, "A"라는 RNTI를 가지고 있는 UE는 PDCCH를 검출하고, 수신한 PDCCH의 정보를 통해 "B"와 "C"에 의해 지시되는 PDSCH를 수신한다.
도 5는 셀 특정적 참조 신호(cell specific reference signal, CRS)와 UE 특정적 참조신호(user specific reference signal, UE-RS)를 예시한 것이다. 특히 도 5는 정규 CP를 갖는 서브프레임의 RB 쌍에서 CRS(들) 및 UE-RS(들)에 의해 점유되는 RE들을 나타낸 것이다.
기존 3GPP LTE 시스템에서 CRS는 복조 목적 및 측정 목적 둘 다에 이용되므로, CRS는 PDSCH 전송을 지원하는 셀(cell) 내 모든 하향링크 서브프레임에서 전체 하향링크 대역폭에 걸쳐 전송되며 eNB에 설정된(configured) 모든 안테나 포트에서 전송된다.
도 5를 참조하면, 전송 노드의 안테나 포트 개수에 따라 안테나 포트 p=0, p=0,1, p=0,1,2,3를 통해 CRS가 전송된다. CRS는 제어 영역 및 데이터 영역에 상관없이 서브프레임 내에 일정한 패턴으로 고정된다. 제어 채널은 제어 영역 중에서 CRS가 할당되지 않은 자원에 할당되고, 데이터 채널도 데이터 영역 중에서 CRS가 할당되지 않은 자원에 할당된다.
UE는 CRS를 이용하여 CSI를 측정할 수 있으며, CRS를 이용하여 상기 CRS를 포함하는 서브프레임에서 PDSCH를 통해 수신된 신호를 복조할 수도 있다. 즉 eNB는 모든 RB에서 각 RB 내 일정한 위치에 CRS를 전송하고 UE는 상기 CRS를 기준으로 채널 추정을 수행한 다음에 PDSCH를 검출한다. 예를 들어, UE는 CRS RE에서 수신된 신호를 측정하고 상기 측정된 신호와, 상기 CRS RE별 수신 에너지의 PDSCH가 맵핑된 RE별 수신 에너지에 대한 비를 이용하여 PDSCH가 맵핑된 RE로부터 PDSCH 신호를 검출할 수 있다. 그러나 이렇게 CRS를 기반으로 PDSCH가 전송되는 경우에는 eNB가 모든 RB에 대해서 CRS를 전송해야 하므로 불필요한 RS 오버헤드가 발생하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 3GPP LTE-A 시스템에서는 CRS 외에 UE-특정적 RS(이하, UE-RS) 및 CSI-RS를 추가로 정의된다. UE-RS는 복조를 위해 CSI-RS는 채널 상태 정보의 얻어내기(derive) 위해 사용된다. UE-RS는 DRS의 일종으로 볼 수 있다. UE-RS 및 CRS는 복조를 위해 사용되므로 용도의 측면에서 복조용 RS라고 할 수 있다. CSI-RS 및 CRS는 채널 측정 혹은 채널 추정에 사용되므로 용도의 측면에서는 측정용 RS라고 할 수 있다.
도 5를 참조하면, UE-RS는 PDSCH의 전송을 위해 지원되며 안테나 포트(들) p = 5, p = 7, p = 8 혹은 p = 7,8,...,υ+6 (여기서, υ는 상기 PDSCH의 전송을 위해 사용되는 레이어의 개수)을 통해 전송된다. UE-RS는 PDSCH 전송이 해당 안테나 포트와 연관되면 존재하고 PDSCH의 복조(demodulation)을 위해서만 유효한(valid) 참조(reference)이다. UE-RS는 해당 PDSCH가 맵핑된 RB들 상에서만 전송된다. 즉 UE-RS는 PDSCH의 존재 유무와 관계없이 매 서브프레임마다 전송되도록 설정된 CRS와 달리, PDSCH가 스케줄링된 서브프레임에서 PDSCH가 맵핑된 RB(들)에서만 전송되도록 설정된다. 또한 UE-RS는, PDSCH의 레이어의 개수와 관계없이 모든 안테나 포트(들)을 통해 전송되는 CRS와 달리, PDSCH의 레이어(들)에 각각 대응하는 안테나 포트(들)을 통해서만 전송된다. 따라서 CRS에 비해 RS의 오버헤드가 감소될 수 있다.
3GPP LTE-A 시스템에서 UE-RS는 PRB 쌍에서 정의된다. 도 5를 참조하면, p = 7, p = 8 혹은 p = 7,8,...,υ+6에 대해, 해당 PDSCH 전송을 위해 배정(assign)된 주파수-도메인 인덱스 n PRB를 갖는 PRB에서, UE-RS 시퀀스 r(m)의 일부가 다음 식에 따라 서브프레임에서 복소 변조 심볼들 a (p) k,l에 맵핑된다.
Figure 112018030139560-pct00001
여기서 w p(i), l', m'은 다음 식과 같이 의해 주어진다.
Figure 112018030139560-pct00002
여기서, n s는 일 무선 프레임 내 슬롯 번호로서, 0부터 19까지의 정수 중 하나이다. 정규 CP를 위한 시퀀스
Figure 112018030139560-pct00003
는 다음 표에 따라 주어진다.
Antenna port p
Figure 112018030139560-pct00004
7 [+1 +1 +1 +1]
8 [+1 -1 +1 -1]
9 [+1 +1 +1 +1]
10 [+1 -1 +1 -1]
11 [+1 +1 -1 -1]
12 [-1 -1 +1 +1]
13 [+1 -1 -1 +1]
14 [-1 +1 +1 -1]
안테나 포트 p {7,8,...,υ+6}에 대해 UE-RS 시퀀스 r(m)은 다음과 같이 정의된다.
Figure 112018030139560-pct00005
c(i)는 의사-임의(pseudo-random) 시퀀스로서, 길이-31 골드(Gold) 시퀀스에 의해 정의된다. 길이 M PN인 출력 시퀀스 c(n)(여기서 n = 0,1,..., M PN-1)는 다음 식에 의해 정의된다.
Figure 112018030139560-pct00006
여기서 N C=1600이고 첫 번째 m-시퀀스는 x 1(0)=1, x 1(n)=0, n=1,2,...,30으로 초기화되며 두 번째 m-시퀀스는 상기 시퀀스의 적용에 따른 값을 지닌
Figure 112018030139560-pct00007
에 의해 표시(denote)된다.
수학식 3에서 c(i)의 생성을 위한 임의-의사 시퀀스 생성기는 각 서브프레임의 시작에서 다음의 수학식에 따라 c init으로 초기화된다.
Figure 112018030139560-pct00008
수학식 5에서 n (nSCID) ID에 대응하는 수량들(quantities) n (i) ID(여기서, i = 0,1)은 UE-RS 생성을 위해 상위 계층에 의해 제공되는 스크램블링 식별자 n DMRS,i ID에 대한 값이 상위 계층에 의해 제공되지 않거나 DCI 포맷 1A, 2B 또는 2C가 PDSCH 전송과 연관된 DCI에 대해 사용되면 물리 계층 셀 식별자 N cell ID이고, 그 외이면 n DMRS,i ID가 된다.
수학식 5에서 n SCID의 값은 달리 특정되지 않으면 0이며, 안테나 포트 7 혹은 8 상의 PDSCH 전송에 대해 n SCID는 PDSCH 전송과 연관된 DCI 포맷 2B 혹은 2C에 의해 주어진다. DCI 포맷 2B는 UE-RS를 갖는 안테나 포트를 최대 2개까지 이용하는 PDSCH를 위한 자원 배정(resource assignment)을 위한 DCI 포맷이며, DCI 포맷 2C는 UE-RS를 갖는 안테나 포트를 최대 8개까지 이용하는 PDSCH를 위한 자원 배정(resource assignment)을 위한 DCI 포맷이다.
CRS를 위한 참조-신호 시퀀스 r l,ns(m)은 다음과 같이 정의된다.
Figure 112018030139560-pct00009
여기서, N max,DL RB는 가장 큰 하향링크 대역폭 설정이며, N RB sc의 배수로 표현된다. n s는 무선 프레임 내 슬롯 번호이고 l은 슬롯 내 OFDM 심볼 번호이다. 의사-임의 시퀀스 c(i)는 수학식 4에 의해 정의된다. 의사-임의 시퀀스 생성기는 각 OFDM 심볼의 시작에서 다음 수학식에 따라 초기화된다.
Figure 112018030139560-pct00010
여기서, N cell ID는 물리 계층 셀 식별자를 의미하며, 정규 CP에 대해 N CP=1이고 확장 CP에 대해 N CP=0이다.
3GPP LTE 시스템에서 CRS는 PRB 쌍에서 정의된다. 도 6을 참조하면, CRS를 위한 참조-신호 시퀀스 r l,ns(m)은, 다음 식에 따라, 슬롯 n s에서 안테나 포트 p를 위한 참조 심볼들로서 사용되는 복소 변조 심볼들 a (p) k,l에 맵핑된다.
Figure 112018030139560-pct00011
여기서, k, l, m'은 다음과 같이 정의된다.
Figure 112018030139560-pct00012
변수들 v 및 v shift는 다른 RS들을 위한 주파수 도메인 내 위치를 정의하며, v는 다음 수학식에 의해 주어진다.
Figure 112018030139560-pct00013
셀-특정적 주파수 천이는 v shift=N cell ID mod 6에 의해 주어지며, 여기서, N cell ID는 물리 계층 셀 식별자, 즉, 물리 셀 식별자이다.
도 6은 무선 통신 시스템에 사용되는 상향링크(uplink, UL) 서브프레임 구조의 일례를 나타낸 것이다.
도 6을 참조하면, UL 서브프레임은 주파수 도메인에서 제어 영역과 데이터 영역으로 구분될 수 있다. 하나 또는 여러 PUCCH(physical uplink control channel)가 상향링크 제어 정보(uplink control information, UCI)를 나르기 위해, 상기 제어 영역에 할당될 수 있다. 하나 또는 여러 PUSCH(physical uplink shared channel)가 사용자 데이터를 나르기 위해, UL 서브프레임의 데이터 영역에 할당될 수 있다.
UL 서브프레임에서는 DC(Direct Current) 부반송파를 기준으로 거리가 먼 부반송파들이 제어 영역으로 활용된다. 다시 말해, UL 전송 대역폭의 양쪽 끝부분에 위치하는 부반송파들이 상향링크 제어정보의 전송에 할당된다. DC 부반송파는 신호 전송에 사용되지 않고 남겨지는 성분으로서, 주파수 상향변환 과정에서 반송파 주파수 f 0로 매핑된다. 일 UE에 대한 PUCCH는 일 서브프레임에서, 일 반송파 주파수에서 동작하는 자원들에 속한 RB 쌍에 할당되며, 상기 RB 쌍에 속한 RB들은 두 개의 슬롯에서 각각 다른 부반송파를 점유한다. 이와 같이 할당되는 PUCCH를, PUCCH에 할당된 RB 쌍이 슬롯 경계에서 주파수 호핑된다고 표현한다. 다만, 주파수 호핑이 적용되지 않는 경우에는, RB 쌍이 동일한 부반송파를 점유한다.
PUCCH는 다음의 제어 정보를 전송하는데 사용될 수 있다.
SR(Scheduling Request): 상향링크 UL-SCH 자원을 요청하는데 사용되는 정보이다. OOK(On-Off Keying) 방식을 이용하여 전송된다.
HARQ-ACK: PDCCH에 대한 응답 및/또는 PDSCH 상의 하향링크 데이터 패킷(예, 코드워드)에 대한 응답이다. PDCCH 혹은 PDSCH가 성공적으로 수신되었는지 여부를 나타낸다. 단일 하향링크 코드워드에 대한 응답으로 HARQ-ACK 1 비트가 전송되고, 두 개의 하향링크 코드워드에 대한 응답으로 HARQ-ACK 2 비트가 전송된다. HARQ-ACK 응답은 포지티브 ACK(간단히, ACK), 네거티브 ACK(이하, NACK), DTX(Discontinuous Transmission) 또는 NACK/DTX를 포함한다. 여기서, HARQ-ACK이라는 용어는 HARQ ACK/NACK, ACK/NACK과 혼용된다.
CSI(Channel State Information): 하향링크 채널에 대한 피드백 정보(feedback information)이다. CSI는 채널 품질 지시자(channel quality information, CQI), 프리코딩 행렬 지시자(precoding matrix indicator, PMI), 프리코딩 타입 지시자(precoding type indicator, PTI), 및/또는 랭크 지시(rank indication, RI)로 구성될 수 있다. 이들 중 MIMO(Multiple Input Multiple Output)-관련 피드백 정보는 RI 및 PMI를 포함한다. RI는 UE가 동일 시간-주파수 자원을 통해 수신할 수 있는 스트림의 개수 혹은 레이어(layer)의 개수를 의미한다. PMI는 채널의 공간(space) 특성을 반영한 값으로서, UE가 SINR 등의 메트릭(metric)을 기준으로 하향링크 신호 전송을 위해 선호하는 프리코딩 행렬의 인덱스를 나타낸다. CQI는 채널의 세기를 나타내는 값으로서 통상 eNB가 PMI를 이용했을 때 UE가 얻을 수 있는 수신 SINR을 나타낸다.
일반적인 무선 통신 시스템은 하나의 DL 대역과 이에 대응하는 하나의 UL 대역을 통해 데이터 전송 혹은 수신을 수행(주파수분할듀플렉스(frequency division duplex, FDD) 모드의 경우)하거나, 소정 무선 프레임(radio frame)을 시간 도메인(time domain)에서 상향링크 시간 유닛과 하향링크 시간 유닛으로 구분하고, 상/하향링크 시간 유닛을 통해 데이터 전송 혹은 수신을 수행(시분할듀플렉스(time division duplex, TDD) 모드의 경우)한다. 그러나 최근 무선 통신 시스템에서는 보다 넓은 주파수 대역을 사용하기 위하여 복수의 UL 및/또는 DL 주파수 블록을 모아 더 큰 UL/DL 대역폭을 사용하는 반송파 집성(carrier aggregation 또는 bandwidth aggregation) 기술의 도입이 논의되고 있다. 반송파 집성(carrier aggregation, CA)은 복수의 반송파 주파수를 사용하여 DL 혹은 UL 통신을 수행한다는 점에서, 복수의 직교하는 부반송파로 분할된 기본 주파수 대역을 하나의 반송파 주파수에 실어 DL 혹은 UL 통신을 수행하는 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 시스템과 구분된다. 이하, 반송파 집성에 의해 집성되는 반송파 각각을 요소 반송파(component carrier, CC)라 칭한다.
예를 들어, UL 및 DL 에 각각 3개의 20MHz CC 들이 모여서 60MHz 의 대역폭이 지원될 수 있다. 각각의 CC들은 주파수 도메인에서 서로 인접하거나 비-인접할 수 있다. 편의상 UL CC의 대역폭과 DL CC의 대역폭이 모두 동일하고 대칭인 경우가 설명되었으나, 각 CC의 대역폭은 독립적으로 정해질 수 있다. 또한, UL CC의 개수와 DL CC의 개수가 다른 비대칭적 반송파 집성도 가능하다. 특정 UE에게 한정된 DL/UL CC를 특정 UE 에서의 설정된(configured) 서빙 (serving) UL/DL CC라고 부를 수 있다.
한편, 3GPP LTE-A 표준은 무선 자원을 관리하기 위해 셀(cell)의 개념을 사용한다. 무선 자원과 연관된 "셀"이라 함은 하향링크 자원(DL resources)와 상향링크 자원(UL resources)의 조합, 즉, DL CC 와 UL CC의 조합으로 정의된다. 셀은 DL 자원 단독, 또는 DL 자원과 UL 자원의 조합으로 설정될(configured) 수 있다. 반송파 집성이 지원되는 경우, DL 자원(또는, DL CC)의 반송파 주파수(carrier frequency)와 UL 자원(또는, UL CC)의 반송파 주파수(carrier frequency) 사이의 링키지(linkage)는 시스템 정보에 의해 지시될 수 있다. 예를 들어, 시스템 정보 블록 타입 2(System Information Block Type2, SIB2) 링키지(linkage)에 의해서 DL 자원과 UL 자원의 조합이 지시될 수 있다. 여기서, 반송파 주파수라 함은 각 셀 혹은 CC의 중심 주파수(center frequency)를 의미한다. 이하에서는 1차 주파수(primary frequency) 상에서 동작하는 셀을 1차 셀(primary cell, Pcell) 혹은 PCC로 지칭하고, 2차 주파수(Secondary frequency)(또는 SCC) 상에서 동작하는 셀을 2차 셀(secondary cell, Scell) 혹은 SCC로 칭한다. 하향링크에서 Pcell에 대응하는 반송파는 하향링크 1차 CC(DL PCC)라고 하며, 상향링크에서 Pcell에 대응하는 반송파는 UL 1차 CC(DL PCC)라고 한다. Scell이라 함은 RRC(Radio Resource Control) 연결 개설(connection establishment)이 이루어진 이후에 설정 가능하고 추가적인 무선 자원을 제공을 위해 사용될 수 있는 셀을 의미한다. UE의 성능(capabilities)에 따라, Scell이 Pcell과 함께, 상기 UE를 위한 서빙 셀의 모음(set)을 형성할 수 있다. 하향링크에서 Scell에 대응하는 반송파는 DL 2차 CC(DL SCC)라 하며, 상향링크에서 상기 Scell에 대응하는 반송파는 UL 2차 CC(UL SCC)라 한다. RRC_CONNECTED 상태에 있지만 반송파 집성이 설정되지 않았거나 반송파 집성을 지원하지 않는 UE의 경우, Pcell로만 설정된 서빙 셀이 단 하나 존재한다.
eNB는 상기 UE에 설정된 서빙 셀들 중 일부 또는 전부를 활성화(activate)하거나, 일부를 비활성화(deactivate)함으로써, UE와의 통신에 사용할 수 있다. 상기 eNB는 활성화/비활성화되는 셀을 변경할 수 있으며, 활성화/비활성화되는 셀의 개수를 변경할 수 있다. eNB가 UE에 이용 가능한 셀을 셀-특정적 혹은 UE-특정적으로 할당하면, 상기 UE에 대한 셀 할당이 전면적으로 재설정(reconfigure)되거나 상기 UE가 핸드오버(handover)하지 않는 한, 일단 할당된 셀들 중 적어도 하나는 비활성화되지 않는다. UE에 대한 셀 할당의 전면적인 재설정이 아닌 한 비활성화되지 않는 셀이 Pcell이라고 할 수 있다. eNB가 자유롭게 활성화/비활성화할 수 있는 셀이 Scell이라고 할 수 있다. Pcell과 Scell은 제어정보를 기준으로 구분될 수도 있다. 예를 들어, 특정 제어정보는 특정 셀을 통해서만 전송/수신되도록 설정될 수 있는데, 이러한 특정 셀이 Pcell이라 지칭되고, 나머지 셀(들)이 Scell로 지칭될 수 있다.
설정된 셀(configured cell)이라 함은 eNB의 셀들 중에서 다른 eNB 혹은 UE로부터의 측정 보고를 근거로 UE를 위해 반송파 집성이 수행된 셀로서, UE별로 설정된다. UE에게 설정된 셀은 해당 UE의 관점에서는 서빙 셀이라고 할 수 있다. UE에 설정된 셀, 즉, 서빙 셀은 PDSCH 전송에 대한 ACK/NACK 전송을 위한 자원이 미리 예약된다. 활성화된 셀은 상기 UE에 설정된 셀들 중에서 실제로 PDSCH/PUSCH 전송에 이용되도록 설정된 셀로서, PDSCH/PUSCH 전송을 위한 CSI 보고와 SRS 전송이 활성화된 셀 상에서 수행된다. 비활성화된 셀은 eNB의 명령 혹은 타이머(timer)의 동작에 의해서 PDSCH/PUSCH 전송에 이용되지 않도록 설정된 셀로서, 해당 셀이 비활성화되면 CSI 보고 및 SRS 전송도 해당 셀에서 중단된다.
참고로, 반송파 지시자(carrier indicator, CI)는 서빙 셀 인덱스(serving cell index, ServCellIndex)를 의미하며, CI=0가 Pcell 을 위해 적용된다. 서빙 셀 인덱스는 서빙 셀을 식별하기 위해 사용되는 짧은 식별자(short identity)로서, 예를 들어, 0부터 'UE에게 한 번에 설정될 수 있는 반송파 주파수의 최대 개수 - 1'까지의 정수 중 어느 하나가 서빙 셀 인덱스로서 일 서빙 셀에 할당될 수 있다. 즉 서빙 셀 인덱스는 전체 반송파 주파수들 중에서 특정 반송파 주파수를 식별하는 데 사용되는 물리 인덱스라기보다는 UE에게 할당된 셀들 중에서만 특정 서빙 셀을 식별하는 데 사용되는 논리 인덱스라고 할 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 반송파 집성에서 사용되는 셀이라는 용어는 일 eNB 혹은 일 안테나 그룹에 의해 통신 서비스가 제공되는 일정 지리적 영역을 지칭하는 셀이라는 용어와 구분된다.
특별한 언급이 없는 한, 본 발명에서 언급되는 셀은 UL CC와 DL CC의 조합인 반송파 집성의 셀을 의미한다.
한편, RRH 기술, 크로스-반송파 스케줄링 기술 등이 도입되면, eNB가 전송해야 할 PDCCH의 양이 점점 늘어나게 된다. 그러나 PDCCH가 전송될 수 있는 제어영역의 크기는 종전과 동일하므로, PDCCH 전송이 시스템 성능의 보틀넥(bottleneck)으로 작용하게 된다. 상술한 다중 노드 시스템의 도입, 다양한 통신 기법의 적용 등에 의해 채널 품질 개선이 이루어질 수 있지만, 기존의 통신 기법 및 반송파 집성 기술 등을 다중 노드 환경에 적용하기 위해서도 새로운 제어 채널의 도입이 요구되고 있다. 이러한 필요로 인해 기존의 제어 영역(이하, PDCCH 영역)이 아닌 데이터 영역(이하 PDSCH 영역)에 새로운 제어 채널을 설정하는 것이 논의되고 있다. 이하 상기 새로운 제어 채널을 진보된(enhanced) PDCCH(이하, EPDCCH)라 칭한다.
EPDCCH는 서브프레임의 선두 OFDM 심볼들이 아닌, 설정된 OFDM 심볼부터 시작하는 후반 OFDM 심볼들에 설정될 수 있다. EPDCCH는 연속적인 주파수 자원을 이용하여 설정(configure)될 수도 있고 주파수 다이버시티(diversity)를 위해서 비연속적인 주파수 자원을 이용하여 설정될 수도 있다. 이러한 EPDCCH를 이용함으로써, UE에 노드별 제어 정보를 전송하는 것이 가능해졌으며, 기존의 PDCCH 영역이 부족할 수 있는 문제 역시 해결할 수 있다. 참고로, PDCCH는 CRS의 전송을 위해 설정된(configured) 안테나 포트(들)과 동일한 안테나 포트(들)을 통해 전송되며, PDCCH를 복호하도록 설정된(configured) UE는 CRS를 이용하여 PDCCH를 복조 혹은 복호할 수 있다. CRS를 기반으로 전송되는 PDCCH와 달리 EPDCCH는 복조 RS(이하, DMRS)를 기반으로 전송될 수 있다. 따라서 UE는 PDCCH는 CRS를 기반으로 복호/복조하고 EPDCCH는 DMRS를 기반으로 복호/복조할 수 있다. EPDCCH와 연관된 DMRS는 EPDCCH 물리 자원과 동일한 안테나 포트 p∈{107,108,109,110} 상에서 전송되며, 상기 EPDCCH가 해당 안테나 포트와 연관된 경우에만 상기 EPDCCH의 복조를 위해 존재하며, 상기 EDCCH가 매핑된 PRB(들) 상에서만 전송된다. 예를 들어, 안테나 포트 7 혹은 8의 UE-RS(들)에 의해 점유된 RE들이 EPDCCH가 매핑된 PRB 상에서는 안테나 포트 107 혹은 108의 DMRS(들)에 의해 점유될 수 있고, 안테나 포트 9 혹은 10의 UE-RS(들)에 의해 점유된 RE들이 EPDCCH가 매핑된 PRB 상에서는 안테나 포트 109 혹은 110의 DMRS(들)에 의해 점유될 수 있다. 결국, PDSCH의 복조를 위한 UE-RS와 마찬가지로, EPDCCH의 복조를 위한 DMRS도, EPDCCH의 타입과 레이어의 개수가 동일하다면, UE 혹은 셀과 관계없이 RB 쌍별로 일정 개수의 RE들이 DMRS 전송에 이용된다.
최근, 기계 타입 통신(machine type communication, MTC)이 중요한 통신 표준화 이슈들 중 하나로서 대두되고 있다. MTC라 함은 주로 사람의 개입 없이 혹은 사람의 개입을 최소화한 채 기계(machine)와 eNB 사이에서 수행되는 정보 교환을 의미한다. 예를 들어, MTC는 계량기검침, 수위측정, 감시카메라의 활용, 자판기의 재고 보고 등과 같은 측정/감지/보고 등의 데이터 통신 등에 이용될 수 있으며, 소정 특성을 공유하는 복수의 UE들에 대한 자동 어플리케이션 혹은 펌웨어의 갱신 과정 등에 이용될 수 있다. MTC의 경우, 전송 데이터 양이 적고, 상/하향링크 데이터 전송 또는 수신(이하 전송/수신)이 가끔씩 발생한다. 이러한 MTC의 특성 때문에 MTC를 위한 UE(이하 MTC UE)의 경우, 낮은 데이터 전송률에 맞춰 UE 제작 단가를 낮추고 배터리 소모를 줄이는 것이 효율적이다. 또한 이러한 MTC UE는 이동성이 적고, 따라서 채널 환경이 거의 변하지 않는 특성을 지닌다. MTC UE가 계랑, 검침, 감시 등에 사용될 경우, MTC UE는 통상의 eNB의 커버리지가 미치지 못하는 위치, 예를 들어, 지하나 창고, 산간 등에 위치할 가능성이 높다. 이러한 MTC UE의 용도를 고려하면 MTC UE를 위한 신호는 기존 UE(이하 레거시 UE)를 위한 신호에 비해 넓은 커버리지를 지니는 것이 좋다.
MTC UE의 용도를 고려하면 MTC UE는 레거시 UE에 비해 넓은 커버리지의 신호를 필요로 할 가능성이 높다. 따라서 eNB가 레거시 UE에게 전송하는 방식과 동일한 방식으로 PDCCH, PDSCH 등을 MTC UE에게 전송하면 MTC UE는 이를 수신하는 데 어려움을 겪게 된다. 따라서 본 발명은 MTC UE가 유효하게 eNB가 전송하는 신호를 수신할 수 있도록 하기 위하여, eNB는 커버리지 문제(coverage issue)가 존재하는 MTC UE에게 신호를 전송할 때 서브프레임 반복(신호를 갖는 서브프레임을 반복), 서브프레임 번들링 등과 같은 커버리지 강화(coverage enhancement)를 위한 기법을 적용할 것을 제안한다. 예를 들어, 커버리지 문제가 존재하는 MTC UE에게는 PDCCH 및/또는 PDSCH가 복수(예, 약 100개)의 서브프레임들을 통해 전송될 수 있다.
도 7은 MTC를 위한 신호 대역의 예를 나타낸 것이다.
MTC UE의 단가를 낮추기 위한 한가지 방법으로, 셀의 동작(operating) 시스템 대역폭(system bandwidth)과 무관하게, 예를 들어, 1.4 MHz의 축소된(reduced) UE 하향링크 및 상향링크 대역폭에서 MTC UE의 동작이 이루어질 수 있다. 이 때, 이러한 MTC UE가 동작하는 서브밴드(sub-band)(=narrowband)는, 도 7(a)에 도시된 것과 같이 항상 셀의 중심(예, 중심 6개 PRB들)에 위치할 수도 있고, 도 7(b)에 도시된 것과 같이 서브프레임에 MTC UE들을 다중화하기 위해 MTC를 위한 서브밴드를 하나의 서브프레임에 여러 개 두어, UE들이 서로 다른 서브밴드를 사용하도록 하거나, UE들이 동일한 서브밴드를 사용하지만 중심 6개 PRB들로 이루어진 서브밴드가 아닌 다른 서브밴드를 사용하도록 할 수도 있다.
이러한 경우, MTC UE는 전 시스템 대역을 통해 전송되는 레거시 PDCCH를 제대로 수신할 수 없으며, 다른 UE에게 전송되는 PDCCH와의 다중화 이슈로 인해 레거시 PDCCH가 전송되는 OFDM 심볼 영역에서 MTC UE를 위한 PDCCH가 전송되는 것은 바람직하지 않을 수 있다. 이를 해결하기 위한 한가지 방법으로 MTC UE를 위해 MTC가 동작하는 서브밴드 내에서 전송되는 제어 채널을 도입할 필요가 있다. 이러한 저-복잡도(low-complexity) MTC UE를 위한 하향링크 제어 채널로서, 기존의 EPDCCH를 그대로 사용될 수 있다. 또는 기존의 PDCCH/EPDCCH가 변형된 형태의 제어 채널인 MTC UE를 위한 M-PDCCH가 도입될 수도 있다.
데이터 채널(예, PDSCH, PUSCH) 및/또는 제어 채널(예, M-PDCCH, PUCCH, PHICH)은 UE의 커버리지 강화(coverage enhancement, CE)를 위해 다수 서브프레임들(multiple subframes)을 통해 반복 혹은 TTI 번들링의 기법을 사용하여 전송될 수 있다. CE를 위해 추가적으로 크로스-서브프레임 채널 추정(estimation), 주파수 (협대역(narrowband)) 호핑 등의 기법을 사용하여 제어/데이터 채널이 전송될 수 있다.여기서 크로스-서브프레임 채널 추정이라 함은 해당 채널이 있는 서브프레임 내 참조 신호뿐 아니라 이웃한 서브프레임(들) 내 참조신호를 함께 사용하는 채널 추정 방법을 의미한다.
MTC UE는 예를 들어 15dB까지의 CE를 필요로 할 수 있다. 하지만, 모든 MTC UE가 CE를 필요로 하는 환경에 존재하는 것은 아니다. 또한 모든 MTC UE의 QoS에 대한 요구(requirement)가 동일한 것도 아니다. 예를 들어 센서, 미터(meter)와 같은 기기들은 이동성(mobility)이 적고 데이터 송수신 양이 적으면서도 음영 지역에 위치할 가능성이 높기 때문에 높은 CE를 필요로 할 수 있다. 하지만 스마트 시계(smart watch)와 같은 웨어러블 기기(wearable device)들은 이동성(mobility)이 있을 수 있으며, 데이터 송수신 양이 상대적으로 많으면서 음영 지역이 아닌 장소에 위치할 가능성이 높다. 따라서 모든 MTC UE가 높은 수준의 CE를 필요로 하는 것은 아니며, MTC UE의 타입에 따라 필요로 하는 능력이 달라질 수 있다.
후술하는 본 발명의 실시예들에서 "가정한다"는 표현은 채널을 전송하는 주체가 해당 "가정"에 부합하도록 상기 채널을 전송함을 의미할 수 있다. 상기 채널을 수신하는 주체는 상기 채널이 해당 "가정"에 부합하도록 전송되었다는 전제 하에, 해당 "가정"에 부합하는 형태로 상기 채널을 수신 혹은 복호하는 것임을 의미할 수 있다.
LTE 셀은 최소 6개 RB의 대역폭에서 동작한다. MTC UE의 단가를 더 낮추기 위해, 200kHz 정도의 작은 협 대역폭(narrow bandwidth)을 통해 MTC UE가 동작하는 환경을 고려할 수 있다. 이러한 MTC UE, 즉, 협 대역폭 내에서만 동작하는 것이 가능한 MTC UE는 200kHz보다 넓은 대역폭을 지니는 레거시 셀 내에서 역방향 호환 가능(backward compatible)하게 동작할 수도 있다. 레거시 셀이 존재하지 않는 깨끗한(clean) 주파수 대역이 이러한 MTC UE만을 위해 활용(deploy)될 수도 있다.
본 발명에서는 200kHz보다 넓은 대역폭을 지니는 레거시 셀 내에서 1개 PRB 정도의 작은 협대역(narrowband)을 통해 동작하는 시스템을 인-밴드 협대역(narrowband, NB) IoT (Internet of Things)라 칭하고, 레거시 셀이 존재하지 않는 깨끗한 주파수 대역에서 MTC UE만을 위해 1개 PRB 정도의 작은 협대역을 통해 동작하는 시스템을 독립형(stand-alone) NB IoT라 칭한다.
IoT라 함은 해당 물체(object)들이 데이터를 수집 및 교환하는 것을 가능하게 하는, 전자장치(electronics), 소프트웨어, 센서, 액츄에이터 및 네트워크 연결성을 구비한 물리적 기기(device), 연결된(connected) 기기들, 스마트 기기들, 건물들 및 다른 아이템들 등의 인터네트워킹을 의미한다. 다시 말해, IoT 지능적(intelligent) 어플리케이션들 및 서비스들을 위한 데이터를 교환하기 위한 연결성 및 통신을 가능하도록 하는, 물리적 물체들, 기계들(machines), 사람들 및 다른 기기들의 네트워크를 의미한다. IoT는 물체들이 현존하는(existing) 네트워크 기반시설(infrastructure)을 통해 원격으로 감지(sense) 및 제어되는 것을 허용하여, 개선된 효율성, 정확성 및 경제적 이들을 초래하는, 물리 및 디지털 세계 간의 직접 통합(integration)을 위한 기회들을 제공한다. 특히 3GPP 기술을 이용하는 IoT를 셀룰러 IoT(CIoT)라고 한다.
NB-IoT는 180kHz에 제한된 채널 대역폭을 가지고 E-UTRA를 통한 네트워크 서비스들로의 접속을 허용한다. NB-IoT는 1개 PRB 단위로 동작하는 IoT라고도 볼 수 있다.
이하에서는 NB-IoT로 동작하는 1개 RB 크기의 무선 자원을 NB-IoT 셀 혹은 NB-LTE 셀이라 칭하고, 1개 RB 상에서 동작하는 NB-IoT 셀을 지원하는 시스템을 NB-IoT 시스템 혹은 NB-LTE 시스템이라 칭한다.
또한 이하에서는 LTE 시스템에 따라 통신이 일어나는 LTE 무선 자원을 LTE 셀이라고 칭하며, GSM 시스템에 따라 통신이 일어나는 GSM 무선 자원을 GSM 셀이라 칭한다. 인-밴드 NB IoT 셀은, LTE 셀의 시스템 대역 내에서, (가드-대역를 고려하면) 200kHz 대역폭 혹은 (가드-대역을 고려하지 않으면) 180kHz 대역폭으로 동작할 수 있다.
본 발명은 eNB가 광대역 시스템에서 광대역 RF 성능(capability)을 가지는 UE를 서비스하면서 협대역(narrow band) RF 성능을 갖는 협대역 장치(device)를 서비스하기 위한 방법을 제안한다. 여기서 광대역이라 함은 최소 1.4Mhz 이상을 의미한다.
본 발명은 협대역 RF 성능을 갖는 협대역 장치가 자신의 제한된 RF 성능을 이용하여 광대역 LTE 시스템에서 광대역 UE들에 대한 영향을 최소화하면서 서비스 받는 방법을 제안한다. 이하에서는 본 발명에 따라 NB-IoT를 지원하는 UE를 NB-IoT UE 혹은 NB-LTE UE라 칭한다.
초기 접속(initial access)를 위한 주파수와 초기 접속 외의 데이터 및 제어 채널 전송/수신을 위한 주파수를 구분하여 운영하는 방법을 제안한다.
이하에서는 NB-LTE UE를 중심으로 본 발명의 제안들이 설명된다. 다만, 이하에서 설명되는 본 발명의 제안들은 NB-IoT UE뿐 아니라 일반적인 작은(small) 대역폭(bandwidth, BW)으로 동작하는 UE들에게도 적용될 수 있다.
기존의 LTE/LTE-A 시스템의 경우, PSS/SSS/PBCH 등과 같은 초기 접속을 위한 신호 및 시스템 정보는 eNB의 실제 데이터 전송 대역과 관계없이 채널 대역 중앙에 있는 6개 RB(예, 1.4MHz) 내에서 전송된다. UE는 PSS/SSS/PBCH를 수신하고 나면, 해당 셀의 UL/DL 타이밍, 대역폭, FDD/TDD 여부, 시스템 프레임 번호(system frame number, SFN), CP 크기(확장 CP 또는 정규 CP), PCFICH 등의 정보를 파악할 수 있다. PSS/SSS/PBCH를 수신하여 성공적으로 복호하고 임의 접속 과정을 성공적으로 완료하면 UE는 해당 셀에 성공적으로 접속한 것으로 판단하고, 이후 원하는 해당 셀 상에서 UL/DL 데이터를 전송/수신할 수 있다. 200kHz의 협대역 RF 성능을 갖는 NB-LTE UE는 6개 RB를 수신할 수 없으므로 기존 LTE/LTE-A 시스템에서는 초기 접속조차 수행할 수 없게 된다. 따라서 NB-LTE UE의 RF 성능에 해당하는 1개 RB의 대역폭을 갖는 대역에서 별도의 동기 신호 및 시스템 정보 등이 전송되어야 한다. 본 발명은 기존 시스템에 미치는 영향을 최소화하고 운영의 편의성을 위해서, 초기 접속을 위한 동기 신호와 시스템 정보가 전송되는 반송파(이하, 앵커 반송파)와 실질적인 데이터 서비스를 위한 반송파(이하, 데이터 반송파)를 운영할 것을 제안한다. NB-LTE UE는 앵커 반송파를 통해서 초기 접속을 수행하고, 앵커 반송파에서 지시하는 데이터 반송파 상에서 데이터 서비스를 받을 수 있다.
이하에서는 협대역 앵커 반송파와 협대역 데이터 반송파를 이용하는 NB-IoT 시스템(혹은 NB-LTE 시스템이라고도 함)을 LTE 대역 내에서 LTE 시스템과 함께 운영하기 위한 방법이 좀 더 자세히 기술된다. 특히, NB-IoT 시스템과 LTE 시스템을 상기 LTE 대역에서 공존시키기 위한 협대역 앵커/데이터 반송파의 운영 방식 및 해당 반송파에서 LTE-NB UE에게 전달되어야 하는 시그널링 정보 및 UE 동작 등이 좀 더 자세히 기술된다. NB-LTE 시스템은 기존 광대역 LTE 시스템 대역 내에서 운영되며, 기존 eNB 및 UE에 대한 영향을 최소화하면서 동일 대역 내에서 공존하도록 설계되어야 한다.
UE가 LTE 시스템에 초기 접속을 시도할 때, 가장 먼저 eNB가 주기적으로 전송하는 동기 신호를 수신한다. LTE 시스템에서 eNB는 PSS/SSS를 시스템 대역의 중앙 6개 RB(즉, 1.08MHz)에 걸쳐 전송한다. PSS/SSS는 6개 RB들에 걸쳐 전송되지만, PSS/SSS가 있는 상기 6개 RB의 중심 주파수는 매 100kHz의 배수가 되는 주파수에 위치해야 한다. 셀 탐색(cell search)을 수행하는 UE는 매 100kHz의 단위로 100kHz의 배수에 해당하는 중심 주파수에서 eNB의 PSS/SSS의 동기 신호를 찾게 된다. 즉, UE의 초기 셀 탐색을 용이하게 하기 위해서, LTE 시스템의 하향링크의 중심 주파수는 사용 가능한 전체 주파수 대역 내 100kHz의 배수들에만 위치할 수 있다는 것이다. 이를 주파수 래스터(raster) 혹은 채널 래스터라고 한다. UE의 채널 래스터가 100kHz라면, UE는 주어진 주파수 대역에서 매 100kHz마다 동기 신호의 검출을 시도한다. 예를 들면, 채널 래스터가 100kHz로 정의된 경우, 다음과 같은 주파수에만 중심 주파수가 위치할 수 있다.
Figure 112018030139560-pct00014
여기서, m은 정수이고, Fc는 중심 주파수이다. Fo는 LTE 시스템의 동작이 허용되는 주파수 대역이 시작되는 주파수 혹은, LTE 시스템의 동작이 허용되는 주파수 대역에서 UE가 중심주파수를 찾기 시작할 때 사용되는 참조(reference) 주파수일 수 있다. 혹은 Fo는 LTE 시스템, 즉, EUTRA 시스템의 중간(middle)을 의미할 수 있다. 채널 래스터가 100kHz로 정의된 경우, 중심 주파수는 100khz 단위로만 위치할 수 있다. 수학식 11에 의하면, UE는 특정 주파수 Fo를 시작으로 매 100khz 단위로만 동기 신호 탐색을 수행하고, UE는 시스템의 동기 신호가 전송될 수 있는 주파수는 Fo를 시작으로 매 100khz 단위에만 존재한다고 가정한다.
기존 LTE 시스템의 채널 래스터는 100kHz이다. 따라서, NB-LTE 시스템에서도 100kHz 채널 래스터가 유지되는 것이 고려될 수 있다. 더불어 기존 LTE 시스템에 대한 영향을 최소화하기 위해, 기존 LTE 시스템에서 사용하고 있는 부반송파 간격 15kHz가 NB-IoT 시스템에서 유지되는 것이 고려될 수 있다. NB-IoT 시스템이 LTE 시스템의 대역 내, 즉, 인-밴드에서 운영될 경우에는 특히 더 그러하다. 다만 NB-IoT 시스템이 LTE 시스템의 가드 대역 혹은 LTE 시스템에서 사용되는 대역(들)과 멀리 떨어진 대역에서 운영될 경우, 협 대역에서 많은 UE가 서비스될 수 있도록 하기 위하여 15kHz와는 다른 부반송파 간격이 사용될 수도 있다.
이하에서는 기존 광대역 LTE시스템에서 전송되는 채널과 목적이 동일 혹은 유사한 채널의 경우, 기존 LTE 시스템에서 전송되는 채널과 구분하기 위하여 기존의 채널 이름 앞에 "n"이 추가되어 설명된다. 예를 들어, NB-LTE 시스템을 위해 전송하는 동기 신호를 nSS이라 칭한다. nSS는 LTE 시스템과 유사하게 nPSS/nSSS로 세분화되어 전송될 수도 있고, nPSS와 nSSS의 구분없이 한 가지 nSS가 전송될 수도 있다. 마찬가지로, 초기 셀 탐색을 위하여 필수적인 PBCH의 경우, NB-LTE 시스템에서 전송되는 PBCH를 nPBCH라 칭한다. 기본적인 nPSS/nSSS/nPBCH의 전송 목적과 내용(contents)은 LTE 시스템의 그것과 유사하다.
NB-LTE 시스템에서 nSS의 전송 대역은 NB-LTE UE의 RF 성능에 의해 한정된다. 즉, nSS의 전송대역은 NB-LTE UE의 RF 성능보다 더 넓은 대역으로 전송될 수 없다. 반드시 nSS는 NB-LTE UE가 수신할 수 있도록 해당 NB-LTE UE의 RF 성능보다 같거나 작은 대역에 전송되어야 한다. 설명의 편의를 위해서, NB-LTE UE의 RF 성능이 200kHz인 경우를 예로 들어 본 발명의 제안이 기술된다. 다만 이하에서 설명되는 본 발명의 제안들은 200kHz 대역폭의 NB-LTE 시스템에만 한정되는 것은 아니다.
NB-LTE UE의 RF 성능이 200kHz이므로, nSS역시 200kHz내로 전송되어야 한다. 더불어 100kHz 채널 래스터를 고려하면, nSS가 전송되는 대역의 중심 주파수는 항상 100kHz의 배수가 되는 것이 좋다. DL 신호 전송 시에 가드 대역을 고려하면, 실상 NB-LTE 시스템에서 의미 있는 정보를 전송하는 구간은 180kHz일 수 있다. 180kHz는 현재 LTE 시스템에서 정의된 하나의 물리 자원 블록(physical resource block, PRB)이 갖는 주파수 대역으로서, 15kHz 부반송파 간격을 고려했을 때 12개의 부반송파들로 구성된다. NB-LTE 시스템이 LTE 시스템과 공존해야 하고, UE의 채널 래스터를 100kHz로 유지한다는 전제 하에서, nSS가 전송될 수 있는 위치는 매우 제한적이다.
다음 표는 LTE 시스템에서 지원되는 채널 대역폭과 채널 대역폭별 자원 블록의 개수 N RB를 나타낸 것이다. 즉, 다음 표는 E-UTRA 채널 대역폭들 내 전송 대역폭 설정 N RB을 나타낸 것이다.
Channel bandwidth BWchannel [MHz] 1.4 3 5 10 15 20
Transmission bandwidth configuration N RB 6 15 25 50 75 100
LTE 시스템은 표 7에 표시된 바와 같이 1.4, 3, 5, 10, 15, 20MHz를 지원하는데, 각 대역은 180kHz 폭의 PRB 개수로 정의될 수 있다.
다음 표는 LTE 시스템의 채널 대역폭별로, 실제 정보를 실어서 전송하는 대역의 크기와 해당 채널 대역폭 내에서 실제 정보의 전송에 사용되지 않는 가드 대역의 크기를 나타낸 것이다.
Channel bandwidth Number of RBs Guard band Guard band/2
1.4 MHz 6 RBs = 1080 kHz 320 kHz 160 kHz
3 MHz 15 RBs = 2700 kHz 300 kHz 150 kHz
5 MHz 25 RBs = 4500 kHz 500 kHz 250 kHz
10 MHz 50 RBs = 9000 kHz 1000 kHz 400 kHz
15 MHz 75 RBs = 13500 kHz 1500 kHz 750 kHz
20 MHz 100 RBs = 18000 kHz 2000 kHz 1000 kHz
도 8 내지 도 11은 LTE 채널 대역폭에 따른 앵커 반송파 후보들을 예시한 것이다. 특히, 도 8은 5MHz LTE 대역에서 nSS가 있을 수 있는 앵커 반송파 후보 위치를 나타낸 것이고, 도 9는 10MHz LTE 대역에서 nSS가 있을 수 있는 앵커 반송파 후보 위치를 나타낸 것이며, 도 10은 15MHz LTE 대역에서 nSS가 있을 수 있는 앵커 반송파 후보 위치를 나타낸 것이고, 도 11은 20MHz LTE 대역에서 nSS가 있을 수 있는 앵커 반송파 후보 위치를 나타낸 것이다. 도 8 내지 도 11에서 nSS 반송파 후보로 표시된 주파수 위치(들)에서만 nSS가 전송될 수 있다.
5MHz와 15MHz와 같이 홀수 개의 RB로 이루어지는 대역은 중심주파수로부터 매 900kHz의 배수 단위의 위치에 앵커 반송파의 중심주파수가 위치할 수 있게 된다.
도 8을 참조하면, 5MHz 대역에서 100kHz 채널 래스터와 15kHz 부반송파 간격을 만족하는 180MHz 대역은, 도 8에서 도시된 바와 같이, 5MHz의 중심 1개 RB와 5MHz 대역의 양 가장자리(edge)에 위치하는 가드 대역들에서 각각 1개 RB씩, 총 3개 위치로 한정된다. 마찬가지 방식으로, 도 10을 참조하면 15MHz 대역에서는 총 11개 PRB들이 앵커 반송파 후보들에 해당될 수 있다.
특정 크기의 LTE 대역에서, 특히 짝수 개의 RB로 구성되는 LTE 채널 대역폭을 갖는 시스템에서는 인-밴드 내에 기존 시스템의 PRB 매핑과 일치하고, 15kHz 부반송파 간격을 유지하면서 100kHz의 채널 래스터를 만족하는 nSS가 전송될 수 있는 PRB를 찾기가 어렵다. 예를 들어, 도 9를 참조하면 10MHz 대역에서는 총 2개 PRB들이 앵커 반송파 후보들에 해당될 수 있으며, 도 11을 참조하면 20MHz 대역에서는 총 6개 PRB들이 앵커 반송파 후보들에 해당될 수 있다. 이와 같이 앵커 부반송파 후보들이 적은 경우, 레거시 반송파의 2개의 PRB에 걸쳐서 NB-LTE의 nSS가 전송되는 것이 고려될 수 있으나, 이러한 구성은 RB를 필요 이상으로 많이 사용하는 단점이 있다. 또한 인-밴드에서 nSS가 전송되는 경우, eNB는 다른 레거시 UE를 동시에 지원해야 하므로, eNB가 nSS에 전력 부스팅을 적용할 수 있는 정도가 제약되며 nSS의 전송에 한정적인 전력이 가정되어야 할 수 있다. 이러한 상황은 NB-LTE UE가 초기 셀 획득(acquisition)을 할 때 지연(latency) 및 셀 검출(detection) 성능의 열화를 가져올 수 있다. 이러한 상황을 개선하기 위하여, 본 발명은 NB-IoT가 인-밴드에서 서비스되더라도 가드 대역에서 nSS 등을 전송할 것을 제안한다. 예를 들어, nSS를 전송하는 앵커 반송파와 초기 접속 이후의 데이터를 전송/수신에 사용되는 데이터 반송파가 별도로 운영될 수 있다. 이 때 "데이터 반송파"에서 "데이터"라 함은 본 발명의 일부 실시예(들)에서는 PDSCH/PUSCH 등의 데이터 채널뿐만 아니라 동기 이후의 제어 정보, 시스템 정보 등을 총칭하는 의미로 사용될 수 있다.
도 12은 본 발명에 따른 UE의 상태(status) 및 천이(transition)를 나타낸 것이다.
앵커 반송파에서는 NB-LTE UE가 초기 접속를 하기 위한 기본적인 시스템 정보을 전송하고(S901), 더불어 nSS/nPBCH를 제외한 다른 채널이 전송되는 반송파, 즉, 데이터 반송파에 대한 정보가 시그널링된다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 앵커 반송파는 nSS/nPBCH의 전송에 사용될 수 있으나, 데이터 반송파는 nSS/nPBCH 전송에 사용되지 않는다.
도 11을 참조하면, NB-LTE UE는 자신의 RF를 앵커 반송파에 맞춰서 모니터(S901), 필요에 따라 데이터 반송파에 맞춰 모니터할 수 있다(S903).
시스템 정보 전달을 목적으로 하는 nPBCH에는, 앵커 반송파의 시스템 정보와 데이터 반송파의 시스템 정보가 전송될 수 있다. 예를 들어, 앵커 반송파에서의 안테나 포트 개수, 셀 ID 및/또는 시스템 프레임 번호(system frame number, SFN) 등의 정보가 앵커 반송파의 시스템 정보가 될 수 있다. 데이터 반송파의 시스템 정보에 대해서는 아래에서 후술한다. 앵커 반송파에서 전달하는 데이터 반송파에 대한 정보는 nPBCH에서 전송될 수 있다. 혹은 nPBCH이 데이터 반송파에 대한 정보를 나르는 대신, 별도의 채널이 설정되어 데이터 반송파에 대한 정보를 나를 수도 있다.
NB-LTE UE는 초기 앵커 반송파에서 nSS를 수신하여 eNB과의 동기를 맞추고, nPBCH를 이용하여 상기 초기 앵커 반송파에 대한 시스템 정보를 획득한 후, 데이터 반송파에 대한 정보를 수신하고 이에 따라서 데이터 반송파로 이동(T902)하여 여타의 데이터 및 제어 채널 등을 전송/수신한다. 앵커 반송파에서는 데이터 반송파에 대한 정보로서 가장 기본적으로는 데이터 반송파의 위치에 대한 정보를 제공한다.
이러한 앵커 반송파와 데이터 반송파의 관계는 (이 외의 경우도 배제되지 않으나) 다음과 같은 경우를 커버할 수 있다.
- 가드 대역 내 앵커 반송파 + 동일 전력 증폭기(power amplifier, PA) - 인-밴드 내 데이터 반송파: 앵커 반송파와 데이터 반송파에 대해 동일 PA가 사용되는 경우, 셀 ID, SFN 등이 앵커 반송파와 데이터 반송파에 사이에 공유된다고 가정될 수 있으며, 시간/주파수 트랙킹 값이 동일하다고 가정될 수 있다. 즉, 앵커 반송파와 데이터 반송파에 대해 동일 PA가 사용되는 경우, 셀 ID, SFN도 앵커 반송파와 데이터 반송파에서 동일할 수 있다. 인-밴드와 가드 대역의 주파수 간격이 넓지 않다면 시간/주파수 트랙킹 값이 같다고 가정될 수 있다. 인-밴드 데이터 반송파는 LTE의 셀 ID 및/또는 SFN을 가질 수 있다.
- 가드 대역 내 앵커 반송파 + 다른 PA - 인-밴드 내 데이터 반송파: 앵커 반송파와 데이터 반송파에 대해 다른 PA가 사용되는 경우, 앵커 반송파와 데이터 반송파에서 셀 ID, SFN 등이 다를 수 있다. 앵커 반송파와 데이터 반송파에 대해 다른 PA가 사용되는 경우, 데이터 반송파의 셀 ID, SFN 등이 앵커 반송파에서 전송될 수 있다. 인-밴드 데이터 반송파는 LTE의 셀 ID 및/또는 SFN을 가질 수 있으며, 가드 대역 내 앵커 반송파는 LTE의 셀 ID 및/또는 SFN과는 다른 셀 ID 및/또는 SFN을 가질 수 있다. 인-밴드와 가드 대역의 주파수 간격이 넓지 않다면 시간/주파수 트랙킹 값이 같다고 가정될 수 있다. 인-밴드와 가드 대역의 주파수 간격이 넓지 않다면 데이터 반송파와 앵커 반송파의 트랙킹 값을 달리하는 것이 바람직할 수 있다. 이 경우, 데이터 반송파에 대한 시간/주파수 트랙킹이 새롭게 수행되어야 할 수 있으므로, 데이터 반송파의 nSS가 전송되는 프레임/서브프레임 인덱스에 대한 오프셋 값이 앵커 반송파를 통해 전송될 수 있다. 앵커 반송파와 데이터 반송파 간 전송 파워의 차이 혹은 데이터 반송파에 대한 전송 전력의 값에 대한 정보도 앵커 반송파를 통해 전송될 수 있다.
- 가드 대역 내 앵커 반송파 + 가드 대역 내 데이터 반송파: 이 경우, 동일 PA혹은 별개의 PA들이 가정될 수 있다. 동일 PA를 사용하는 경우와 별개의 PA들을 사용하는 경우를 구분해 주기 위해서 NB-LTE UE가 동일 PA(혹은 동일 셀 ID, SFN 등)을 가정할 수 있는지 여부에 대한 정보가 별도로 전송될 수 있다.
- 인-밴드 내 앵커 반송파 + 가드 대역 내 데이터 반송파: 서로 인접한 가드 대역과 인-밴드를 사용하고자 하는 경우, eNB는 앵커 반송파를 인-밴드에 구성하고, 가드 대역의 반송파의 주파수 오프셋을 (NB-LTE UE들에게) 알려줄 수 있다.
- 인-밴드 내 앵커 반송파 + 인-밴드 내 데이터 반송파: 이 경우, 동일 PA혹은 별개의 PA들이 가정될 수 있다. 동일 PA를 사용하는 경우와 별개의 PA들을 사용하는 경우를 구분해 주기 위해서 NB-LTE UE가 동일 PA(혹은 동일 셀 ID, SFN 등)을 가정할 수 있는지 여부에 대한 정보가 별도로 전송될 수 있다.
특히 앵커 반송파가 가드 대역에서 운영되면, LTE 시스템 대역폭과 관계없이 NB-LTE 시스템이 인-밴드와 가드-대역에서 운영될 수 있다. 가드-대역 혹은 LTE 시스템 대역이 아닌 다른 대역에서는 LTE 시스템의 물리 신호들(예, PDCCH 영역, PSS/SSS, PBCH 자원 등)에 관한 제약이 없으므로 NB-IoT 신호와 LTE 시스템의 물리 신호들과의 충돌이 고려되지 않아도 되기 때문이다. 예를 들어, 앵커 반송파가 가드 대역에 설정되고, 데이터 반송파가 PSS/SSS 및 PBCH가 점유하는 중심 6개 PRB를 제외한 PRB에서 동작하도록 설정되면, eNB는 PSS/SSS/PBCH와 nSS의 충돌을 고려하지 않고 NB-LTE UE에게 데이터 반송파 상에서 데이터 서비스를 제공할 수 있고, NB-LTE UE는 PSS/SSS/PBCH의 존재를 고려하지 않고 데이터 반송파 상에서 자신의 데이터를 전송/수신할 수 있다.
NB-LTE UE는 하나의 앵커 반송파로 접속하여 관계(association)을 맺은 후에 데이터 반송파에 대한 정보를 획득하거나, 혹은 앵커 반송파의 시스템 정보를 통해서 데이터 반송파에 대한 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 데이터 반송파에 대한 정보는 데이터 반송파의 주파수 리스트로 표현될 수 있다. 데이터 반송파의 위치는 앵커 반송파의 중심 주파수와 해당 데이터 반송파의 중심 주파수와의 갭(gap)으로 이를 표현될 수 있다. 데이터 반송파는 하나 혹은 그 이상이 있을 수 있으며, 이 경우 데이터 반송파별로 해당 데이터 반송파 상에서의 통신에 필요한 정보가 전송될 수 있다. 예를 들어, Data_carrier = {nData_carrier_1, nData_carrier_2, nData_carrier_3, …}의 형태로 데이터 반송파(들)에 대한 정보가 전송될 수 있으며, 데이터 반송파별로 데이터 및 여타의 채널 수신을 위해 필요한 정보가 전송될 수 있다. eNB는 복수 개의 하향링크 반송파와 복수 개의 상향링크 반송파가 설정할 수도 있다. 하나의 데이터 반송파는 하나의 상향링크 반송파와 하나의 하향링크 반송파로 구성될 수 있다. 예를 들어, eNB는 NB-IoT용 데이터 하향링크 반송파(nData_downlink_carrier)를 지시하는 정보와 NB-IoT용 데이터 상향링크 반송파(nData_uplink_carrier)를 지시하는 정보(예, Data_Data_carrier_1={nData_downlink_carrier_1, nData_uplink_carrier_1})로 구성된 데이터 반송파 정보를 전송할 수 있다. 복수 개의 데이터 반송파가 설정되는 경우, 상향링크 반송파와 하향링크 반송파가 별개로 구성될 수 있다. 예를 들어, Data_Carrier = {nData_downlink_carrier_1, nData_downlink_carrier_2, nData_downlink_carrier_3, nData_uplink_carrier_1, nData_uplink_carrier_2})의 정보가 eNB에 의해 전송될 수 있다.
따라서, 채널 래스터와 일치하는 주파수를 통해 동기 및 기본적인 정보를 전송되고, 별도 NB-LTE 반송파에 대한 주파수들의 리스트가 제공될 수 있다. 이에 따라, 100kHz 채널 래스터와 맞지 않는 주파수에 중심 주파수를 둔 NB-LTE 반송파가 설정될 수 있다.
eNB는 상향링크 반송파를 설정할 때, NB-IoT용 임의 접속 채널(이하, nRACH)의 전송을 위한 별도의 상향링크 반송파를 지시할 수 있다. 별도의 시그널링이 없다면, NB-LTE UE는 설정된 모든 상향링크 반송파 nRACH를 전송할 수 있다.
이하에서는 앵커 반송파에서의 NB-IoT UE가 하향링크 채널(들)을 수신하는 방법에 대해 설명한다.
NB-LTE UE는 복수 개의 데이터 반송파가 설정된 경우, NB-LTE UE는 일반적으로 저-비용/저-복잡도로 구현될 것이므로, 상기 복수 개의 데이터 반송파를 한 번에 모니터링하는 것이 아니라 순차적으로 한 번에 하나의 데이터 반송파만을 모니터 할 수 있게 될 것이다. 이 때 NB-LTE UE는 eNB가 지시해 주는 간격(interval)으로 혹은 미리 정해진 시간 간격으로 각각의 데이터 반송파들로 이동하여 데이터 등의 채널을 수신할 수 있다. NB-LTE UE가 데이터 반송파를 모니터링할 수 있는 간격에 대한 정보는 앵커 반송파에서 해당 데이터 반송파에 대한 정보가 제공될 때 함께 제공될 수 있다. 다른 방식으로는 nPDSCH/nPDCCH 등의 채널 전송이 있는 해당 데이터 반송파에서 다를 데이터 반송파로의 천이 명령을 전달할 수 있다. 예를 들어, NB-LTE UE가 nData_Carrier_1에서 nPDCCH/nPDSCH를 수신하고 있다면, nPDSCH에서 해당 NB-LTE UE에게 특정 시점에 nData_carrier_2로 이동하라고 지시할 수 있다. 이러한 과정은 여러 개의 데이터 반송파들 사이의 주파수 호핑에 암묵적(implicit)으로 수행될 수 있다. 이 경우, eNB는 주파수 호핑이 수행될 반송파들의 리스트(즉, PRB들의 리스트)를 전송할 수 있다.
NB-LTE UE는 먼저 앵커 반송파를 탐색하여 nSS를 수신하고, nSS/nPBCH 수신에 성공하여 초기 접속에 성공하게 된다. 반송파 상에서 nSS의 수신에 성공한 NB-LTE UE는 상기 nSS로부터 상기 반송파 상의 신호 전송/수신에 사용되는 셀 ID를 획득할 수 있다. 초기 접속에 성공한 NB-LTE UE는 앵커 반송파에서 지시하는 데이터 반송파로 이동하여 데이터 등의 채널을 수신하는 동작을 수행할 수 있다. 앵커 반송파에서 전달하는 데이터 반송파에 대한 정보에는, 데이터 반송파의 위치 예를 들면 앵커 반송파의 중심 주파수와 데이터 반송파의 중심주파수와의 간격, 데이터 반송파의 PDSCH 레이트-매칭 정보, 데이터 반송파에서의 CRS 정보, CP 타입(예, 정규 CP 혹은 확장 CP), 프레임 구조 타입(예, TDD 혹은 FDD), PDSCH 시작 심볼 번호, SFN에 관한 정보, TDD일 경우, TDD UL/DL 설정(표 1 참조), 및/또는 부반송파 간격 등이 있을 수 있다. 데이터 반송파에서의 PDSCH 레이트-매칭 정보에는 가장 대표적으로는 CRS 위치에 관한 정보가 있을 수 있다. 예를 들어, CRS 위치에서는 PDSCH가 레이트 매칭된다고 함은 상기 CRS가 있는 RE들에는 PDSCH 신호가 매핑되지 않음을 의미한다. 이하에서는 CRS가 레이트 매칭된다고 함은 eNB가 상기 CRS가 매핑되는 주파수-시간 자원(들)에 다른 하향링크 신호(예, nPDCCH 및/또는 nPDSCH)를 매핑하지 않음을 의미하며, UE는 CRS가 매핑되는 주파수-시간 자원(들)에서는 다른 하향링크 신호가 매핑되지 않았다고 가정하고 해당 데이터를 수신 혹은 복호함을 의미한다. 즉, 신호가 매핑되기는 하나 상기 신호가 전송될 때는 해당 주파수-시간 자원에 매핑된 부분은 제외하고 전송되는 펑처링과 달리, 레이트 매칭되는 주파수-시간 자원에는 아예 데이터 신호가 매핑되지 않는다. 따라서 신호의 자원 매핑 과정에서 펑처링되는 주파수-시간 자원은 해당 신호의 자원으로 카운트는 되지만 펑처링되는 주파수-시간 자원에 매핑된 신호 부분은 실제로는 전송되지 않는 것임에 반해, 레이트-매칭되는 주파수-시간 자원은 해당 신호의 자원으로 아예 카운트되지 않는다. 따라서, CRS가 있는 RE들에는 PDSCH 신호가 레이트-매칭되므로, eNB는 CRS 전송에 사용되는 RE(들)은 nPDCCH/nPDSCH의 전송에 사용하지 않으며, UE는 CRS 전송에 사용된다고 가정되는 RE(들)은 nPDCCH/nPDSCH의 전송에 사용되지 않는다고 가정할 수 있다. 따라서, eNB는 CRS 전송에 사용되는 RE(들)은 nPDCCH/nPDSCH의 전송에 사용하지 않으며, UE는 CRS 전송에 사용된다고 가정되는 RE(들)은 nPDCCH/nPDSCH의 전송에 사용되지 않는다고 가정할 수 있다. 데이터 반송파에서의 CRS 안테나 포트 개수, CRS 주파수 위치(즉, 주파수 천이 vshift)에 상응하는 정보를 전달해야 한다. 주파수 천이 vshift에 상응하는 정보는 실제로 0, 1, 2 중의 한 값으로 대표되는 주파수 천이 vshift 또는 CRS 시퀀스의 생성에 사용된 셀 ID 정보일 수 있다. 더불어 데이터 반송파에서 광대역 LTE 시스템에서 사용되는 전송 모드(transmission mode, TM) 정보, CSI-RS 등의 정보도 상기 데이터 반송파에 대한 정보로서 시그널링될 수 있다. 데이터 반송파에서 NB-LTE UE가 레이트-매칭해야 하는 CSI-RS 위치 정보도 제공될 수 있다.
다만, NB-IoT 시스템 운영의 편의를 위해서, 데이터 반송파에서의 CP 타입, 프레임 구조, TDD UL/DL 설정, 부반송파 간격 정보 등은 앵커 반송파에서의 그것들과 동일하게 설정될 수 있다. 이 경우, NB-LTE UE는 데이터 반송파에서의 CP 타입, 프레임 구조, TDD UL/DL 설정, 부반송파 간격 정보 등은 앵커 반송파에서의 그것들과 동일하다고 가정할 수 있다. 데이터 반송파에서의 CP 타입, 프레임 구조, TDD UL/DL 설정, 부반송파 간격 정보 등은 앵커 반송파에서의 그것들과 동일하도록 정의된 경우, 이러한 정보는 추가적으로 시그널링되지 않을 수 있다.
SFN 역시 LTE 시스템과 NB-LTE 시스템은 서로 정렬(align)되어 있다고 가정될 수 있다. 즉 데이터 반송파에서의 SFN과 앵커 반송파에서의 SFN은 같다고 가정될 수 있다. 데이터 반송파에서의 SFN과 앵커 반송파에서의 SFN이 같지 않다면, 앵커 반송파의 SFN과 데이터 반송파의 SFN의 차이가 시그널링될 수 있다.
도 13은 본 발명에 따른 (레거시) CRS와 인-밴드 IoT 반송파의 관계를 예시한 것이다.
전술한 본 발명의 실시예들에서 다음의 사항이 고려될 수 있다.
다중-PRB 동작은 UE가 앵커 반송파에서 추가 반송파, 즉, 비-앵커 반송파로의 변경 혹은 비-앵커 반송파로부터 앵커 반송파로의 변경을 허용한다. 예를 들어, 다중-PRB로 동작하는 UE는 인-밴드 내 앵커 반송파에서 가드 대역 내 추가 반송파로, 가드 대역 내 앵커 반송파에서 인-밴드 내 추가 반송파로, 가드 대역 내 앵커 반송파에서 가드 대역 내 추가 반송파로, 혹은 인-밴드 내 앵커 반송파에서 인-밴드 내 추가 반송파로 상기 UE가 모니터링하는 반송파를 변경할 수 있다. UE가 인-밴드로부터 가드 대역으로 변경하는 경우, 가드 대역 내에 추가 PRB가 있다고 지시되는 것으로 충분할 수 있다. 반송파에서 인-밴드의 다른 반송파로의 UE 설정의 경우, 다음의 파라미터들 중 인-밴드 특정적 파라미터들을 어떻게 지시할 것인지가 명확화될 필요가 있다. eNB는 UE에게 인-밴드 내 PRB의 셀 ID 및 CRS에 관한 정보를 알릴 필요가 있다. 간략화를 위해 인-밴드 PRB의 셀 ID가 가드 대역 혹은 인-밴드 내 PRB의 그것과 같은지 여부에 관한 정보가 제공될 수 있다. 예를 들어, 앵커 PRB로부터 인-밴드 PRB로 천이하는 경우, 상기 인-밴드 PRB의 셀 ID와 상기 앵커 PRB의 셀 ID가 같다면 UE는 주파수 정보(예, PRB 인덱스, 중심 주파수로부터의 오프셋 등) 및 상기 셀 ID를 기반으로 주파수 천이 vshift를 도출할 수 있다. 반대로, 같지 않다면, 인-밴드 PRB의 셀 ID와 UE가 데이터 레이트 매칭을 위해 필요한 CRS 포트들의 위치가 앵커 PRB(즉, 앵커 반송파)로부터 제공될 수 있다. 도 5, 수학식 9 및 수학식 10으로부터 알 수 있듯이, CRS 포트들의 위치, 다시 말해, CRS가 매핑된 RE들의 위치는 CRS 포트의 개수 및 셀 ID에 달라지므로, CRS 포트의 개수 및 CRS에 적용된 셀 ID에 대한 정보가 레이트-매칭 정보로서 제공될 수 있다. 또한, 인-밴드 내에서 PDSCH를 수신하기 위해서는 UE는 인-밴드 내 해당 PRB 상 내 하향링크 데이터(예, PDSCH)의 시작 위치에 관한 정보와 하향링크 제어 채널을 위한 OFDM 심볼의 개수에 관한 정보를 필요로 한다. 예를 들어, 다음의 정보가 제공될 수 있다.
- 동일 물리 셀 식별자(physical cell identity, PCI) (혹은 인-밴드 내 PRB의 셀 ID가 앵커 PRB의 그것과 같은지 여부) (S1310)
> 동일(same) PCI 필드가 참이라면 (S1310, TRUE),
>> 이 필드가 참이라면, 인-밴드 경우와 유사하게, 상기 앵커 반송파로부터 얻어진(obtain) 셀 ID와 인-밴드 추가 PRB 내 호스트 셀 ID가 같다고 가정된다. 여기서, 호스트 셀 ID라 함은 NB-IoT 셀이 동작하는 PRB가 있는 LTE 셀, 즉, EUTRA 셀을 의미할 수 있다.
>> 또한 이 필드가 참이라면, 앵커 PRB 내 NB-IoT용 참조신호(이하, NB-RS 혹은 NRS)를 위해 사용된 안테나 포트(들)(이하, NRS 포트)의 개수와 동일 개수의 안테나 포트(들)이 레거시 CRS 전송을 위해 사용된다고 가정할 수 있다(S1330). 예를 들어, NRS 포트가 2개이면, UE는 도 5에서 CRS 포트 0 및 1로 표시된 RE들 위치에 vshift를 적용한 위치에 CRS가 있다고 가정하고, 해당 PRB 상에서 데이터를 수신할 수 있다.
>> 나아가, 이 필드가 참이라면, 앵커 PRB 내 NRS의 정보와 호스트 셀의 CRS 정보가 동일하다고 UE가 가정할 수도 있다. NRS와 호스트 셀의 CRS의 정보가 동일하다는 것의 의미는, NRS와 CRS의 안테나 포트 개수 및 NRS와 CRS가 전송되는 RE 위치가 동일하다는 것을 의미할 수 있다. 더불어, UE는 CRS를 해당 인-밴드에서의 NRS로 가정하여 제어신호 및 데이터를 수신할 수 있다. 이 경우, UE는 해당 PRB에서의 데이터 수신 시 CRS RE 위치를 레이트 매칭하며, 제어 신호 및 데이터 수신/복조를 위해서 해당 CRS를 사용할 수 있다.
>>> CRS PRB 정보는 주파수 정보가 중심으로부터의 오프셋에 의해 주어지면 추가 PRB 주파수 정보로부터 암묵적으로 유도(derive)될 수 있다.
> 동일 PCI 필드가 참이 아니라면 (S1310, FALSE),
>> 이 필드가 참이 아니면, UE가 여전히 앵커 PRB로부터 탐색(search)된 셀 ID를 기초로 동일 vshift 값을 가정할 수 있는지가 명확화될 필요가 있다. 시그널링 오버헤드를 줄이기 위해, 동일 vshift 값이 가정되고 CRS 안테나 포트(이하, CRS 포트)의 개수만이 지시될 수 있다(S1350). UE는 지시된 CRS 포트의 개수만큼의 CRS 포트가 해당 PRB 상에서 CRS 전송에 사용된다고 가정하고 데이터를 수신할 수 있다(S1350). 예를 들어, 지시된 CRS 포트가 4인 경우, 도 5에서 CRS 포트 0-3이 표시된 RE들 위치에 vshift를 적용한 위치에 CRS가 있다고 가정하고, 해당 PRB 상에서 데이터를 수신할 수 있다. CRS 안테나 포트의 개수가 시그널링되지 않으면, UE는 최대 개수의 CRS 포트(예, 4개 포트)를 데이터 레이트-매칭을 위해 가정할 수 있다.
- 제어 포맷 지시자(control format indicator, CFI) (혹은 PDSCH 또는 nPDCCH 시작 위치 지시).
> UE가 자신의 데이터 PRB 내에서 제어 채널(예, nPDCCH) 및 데이터 채널(예, nPDSCH) 수신할 수 있도록 하기 위해서, nPDCCH가 전송되는 심볼 구간 및 nPDSCH 전송이 시작되는 심볼 위치에 대한 정보가 상기 UE에게 시그널링될 수 있다.
상기 기술한 바와 같이 데이터 RPB 내의 LTE CRS정보를 셀 ID와 연관시켜 시그널링하는 대신에(alternatively), 추가 PRB 상에서 레거시 CRS가 더 이상 활용되지 않고, 데이터 레이트 매칭을 수행하기 위해서만 CRS 안테나 포트의 개수가 UE에게 설정될 수도 있다. 즉, UE는 CRS없이 NRS만을 기반으로 nPDSCH/nPDCCH를 복호 혹은 복조하되, CRS가 있는 RE(들)에는 nPDSCH/nPDCCH가 매핑되지 않았다고 가정하고, 상기 nPDSCH/nPDCCH를 수신, 복호 혹은 복조할 수 있다. 이 때, UE가 앵커 반송파로부터 획득하여 이미 알고 있는 NRS의 vshift와 추가 PRB 상에서의 CRS의 vshift가 동일하다고 가정할 수 있다. 즉, UE는 CRS없이 NRS만을 기반으로 nPDSCH/nPDCCH를 복호 혹은 복조하되, CRS가 있는 RE(들)에는 nPDSCH/nPDCCH가 매핑되지 않았다고 가정하고, 상기 nPDSCH/nPDCCH를 수신, 복호 혹은 복조할 수 있다.
앞서 제안된 대로, 다음과 같은 방법들 중 하나로 앵커 반송파로부터 데이터 반송파로의 오프로딩(offloading)이 수행될 수 있다.
- 방법 1. 추가(additional) 시스템 정보를 통한 잠재적(potential) 데이터 반송파(들)의 리스트가 제공되고 UE로 하여금 (상기 리스트 내) 다른 반송파를 검색하도록 허용하는 방법.
- 방법 2. 명시적(explicit) 오프로딩: 셀 연관(association) 이후 명시적으로 데이터 반송파로의 호핑이 설정되는 방법.
- 방법 3. 앵커 반송파는 nSS 및 데이터 반송파(들)을 로케이트(locate)하기 위해 필요한(necessary) 시스템 정보만을 제공되는 방법. 이 경우 UE는 셀 연관을 앵커 반송파와 할 수 없고, 앵커 반송파는 단순히 데이터 반송파에 대한 정보만 주는 반송파로 가정할 수 있다.
방법 3에 따라 앵커 반송파가 동기화만을 위해 사용되는 경우, 동기 신호들은 UE로 하여금 동기 신호를 빨리 검출할 수 있도록 하기 위해서 연속적으로 전송될 수 있다. 즉, 데이터 반송파의 동기 신호 전송 방식과 앵커 반송파의 동기 신호 전송 방식이 다를 수 있다. 이 경우, UE가 앵커 반송파의 동기 신호 전송 방식에 따라 동기 신호의 블라인드 검출에 성공하지 못하면 상기 UE는 데이터 반송파의 동기 신호 전송 방식에 따라 데이터 반송파에서의 동기 신호에 대한 블라인드 검출을 수행할 수 있다.
혹은 방법 3이 사용된다고 가정하면, UE는 일반적으로 nSS가 있을 수 있는 서브프레임에서는 CRS 혹은 레거시 PDCCH 영역이 없다고 가정하고 nSS를 검출해 볼 수 있다. 인-밴드로 IoT를 지원하고자 하는 시스템의 경우, 가드 대역을 통한 동기 신호 전송이 강제(mandate)될 수 있다. 가드 대역에서 동기 신호가 항상 전송된다는 전제 하에서는, 동기 신호 전송을 위한 부반송파 간격과 인밴드에서의 부반송파 간격이 다를 수 있다. 다시 말하면, 동기 신호(nSS)가 전송되는 부반송파 간격이 인-밴드의 부반송파 간격과 다를 수 있다. 가드 대역에서 동기 신호가 항상 전송된다는 전제 하에서는, 동기 신호 전송을 위한 부반송파 간격과 인-밴드에서의 부반송파 간격이 다를 수 있다. 다시 말하면, 동기 신호(nSS)가 전송되는 부반송파 간격이 인-밴드의 부반송파 간격과 다를 수 있다.
또한 본 발명의 실시예(들)에 따라 인-밴드를 지원하기 위해 가드 대역 내에서 nSS가 전송되는 경우, 인-밴드에는 nSS가 없고 앵커 반송파에서만 nSS가 전송될 수도 있다. 즉, UE는 nSS가 앵커 반송파에만 있고 인-밴드 내 데이터 반송파에는 아무런 nSS가 없다고 가정할 수 있다. 이 경우, UE는 가드 대역에서의 nSS의 전송 전력은 인-밴드에서의 데이터 혹은 CRS의 전송 전력과 동일하다고 가정할 수 있고, 가드 대역과 인-밴드의 SFN/시간/주파수 등이 동일하다고 가정할 수 있다.
가드 대역의 앵커 반송파 상에서만 nSS가 전송되는 경우, 앵커 반송파 상의 모든 OFDM 심볼들이 전부 nSS 전송에 사용될 수 있으며, 여러 서브프레임들에 걸쳐서 nSS가 전송될 수도 있다.
NB-LTE UE가 데이터 반송파로 이동하여 데이터 등의 채널 수신할 수 있도록 하기 위해, eNB는 데이터 채널 및/또는 제어 채널 수신을 위한 참조 신호에 대한 정보를 시그널링해야 한다. 이하에서는 NB-IoT용 데이터 반송파에서 설정된 데이터 채널을 nPDSCH, 제어 채널을 nPDCCH라 칭한다. nPDSCH 및 nPDCCH를 위해 사용되는 RS로는 크게 CRS와 DM-RS(즉, UE-RS)가 있을 수 있다. CRS가 사용되는 경우, eNB는 데이터 반송파 상의 CRS에 사용된 셀 ID 정보를 알려줘야 한다. 이는 앵커 반송파상의 nSS 시퀀스에 사용된 셀 ID와 동일한 것일 수 있다. 데이터 반송파 상의 CRS에 사용된 셀 ID와 앵커 반송파 상의 nSS에 사용된 셀 ID가 동일하다면, NB-LTE UE는 별도의 셀 ID 시그널링이 없는 경우 nSS의 셀 ID를 이용하여 CRS를 nPDSCH 혹은 nPDCCH 수신에 활용할 수 있다. DM-RS를 사용되는 경우라면, eNB는 DM-RS 시퀀스에 관한 정보를 알려줘야 한다.
데이터 반송파로 이동한 NB-LTE UE는 해당 대역에서 광대역 PDCCH가 전송되는 OFDM 심볼 이후의 OFDM 심볼에서 자신의 nPDCCH/nPDSCH등의 채널을 수신할 수 있다. 앵커 반송파에서 알려준 PDSCH 시작 심볼이 OFDM 심볼 n이라면, NB-LTE UE는 FDM 심볼 n부터 상기 NB-LTE UE를 위한 nPDCCH/nPDSCH 등의 채널을 수신할 수 있게 된다.
일정 시간 데이터 반송파를 모니터하면서, 상기 데이터 반송파 상에서 nPDCCH/nPDSCH등의 채널을 수신한 NB-LTE UE는 특정 시점에 앵커 반송파로 돌아가서 앵커 반송파를 모니터한다. 상기 NB-LTE UE는 미리 정해진 주기에 따라서 앵커 반송파로 이동(T904)하여, 상기 앵커 반송파를 모니터링할 수 있다(S901). nSS/nPBCH가 주기적으로 전송된다면 해당 채널이 전송되는 구간마다 해당 채널 수신을 위해서 앵커 반송파로 이동할 수 있다. 더불어, 데이터 반송파에서 데이터 등의 채널을 수신하고 있는 NB-LTE UE에게 eNB가 앵커 반송파로 돌아가서 특정 채널 수신을 지시할 경우, 앵커 반송파로 돌아가야 한다. 또한 불연속 수신(discontinuous reception, DRX) 상태에 있다가 깨어난 NB-LTE UE는 항상 앵커 반송파로 돌아가서(T904), 상기 앵커 반송파를 통해 nSS/nPBCH 등을 수신(S901)한 후, 데이터 반송파로 이동(T902)할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따라 앵커 반송파와 데이터 반송파라는 두 가지 종류의 반송파를 이용한 NB-LTE 시스템을 운영하는 데 있어서, 시스템 정보 및 동기 신호 전송 방식에 대해서 좀 더 자세히 기술한다.
개략적으로 nSS와 nPBCH는 앵커 반송파에서만 전송되는 것을 고려하여 본 발명을 전술되었다. nSS와 nPBCH가 앵커 반송파에만 존재하는 방식과 다른 실시예가 고려될 수 있다. 앵커 반송파에서는 MIB만이 전송되고, 일부 시스템 갱신(update)에 대해서는 데이터 반송파의 별도의 채널을 통해 전송될 수 있겠다. 또한 추가적인 nSS가 데이터 반송파에서 전송될 수 있다. 이 경우, 데이터 반송파에서 전송되는 nSS는 전송 빈도가 매우 낮고, 단지 동기의 재획득(reacquisition)의 목적으로만 사용되는 동기 신호일 수 있다. 데이터 반송파 상에서 전송되는 nSS는 앵커 반송파에서 전송되는 nSS와 동일할 수도 있다. 그러나 자원 활용 효율을 높이기 위해서 데이터 반송파에서 전송되는 nSS가 앵커 반송파에서 전송되는 nSS와 다르게 설계될 수도 있다. 예를 들어, 앵커 반송파에서 전송되는 동기 신호는 nPSS 및 nSSS의 두 가지 신호로 구분되어서 전송되고, 데이터 반송파에서 전송되는 동기 신호는 nPSS 아니면 nSSS만 전송될 수 있다. 또는 재획득을 위해서만 사용되는 별도의 신호가 데이터 반송파 상에서 전송될 수도 있다.
데이터 반송파에서도 동기 신호와 시스템 정보가 전송되면, 초기 셀 탐색은 앵커 반송파에서만 수행되고, 셀 탐색을 마치고 초기 접속에 성공한 NB-LTE UE는 더 이상 앵커 반송파로 이동할 필요가 없다. 즉, 초기 셀 탐색을 위한 (상대적으로 빈번히 전송되는) 동기 신호 및 nPBCH를 나르는 반송파가 설정되고, 초기 셀 탐색을 제외한 시스템 정보 업데이트 및 재획득 등의 목적을 위한 동기 신호, 그리고 여타의 데이터 등은 별도의 반송파 상에서 전송될 수 있다.
앵커 반송파와 데이터 반송파는 각 반송파에서 전송/수신되는 신호/채널의 종류에 따라 달리 운용될 수 있다. 이하에서는 전술한 앵커 반송파 상에서는 nSS와 nPBCH를 전송되고 데이터 반송파에서는 nSS/nPBCH이외의 신호/채널이 전송/수신되는 기본적인 방식을 변형하여 기존의 LTE 시스템 대역에 적용하는 방식이 설명된다. 본 발명에 따른 NB-LTE 시스템에서 사용할 수 있는 주파수 대역은 기존의 LTE 시스템이 사용하고 있는 인-밴드, LTE 시스템의 가드 대역, 그리고 LTE 시스템 이외의 별도의 주파수 대역에서 LTE 시스템과 관계없이 운용될 수 있는 대역(예, GSM 대역)의 세 가지로 나뉜다. 초기 셀 접속을 위해서 15kHz의 부반송파 간격과 100kHz 래스터를 만족하는 180kHz 대역 위치를 찾는 것이 특정 LTE 시스템 대역의 인-밴드에서는 불가능할 수도 있음이 전술된 바 있다. 물론 LTE 시스템 대역에 따라서는 해당 LTE 시스템 대역의 인-밴드에서 NB-IoT 셀 위치가 쉽게 찾아질 수도 있다. 시스템 대역과 관계없이 일관적으로 초기 셀 탐색이 수행될 수 있도록 본 발명에서는 앵커 반송파와 데이터 반송파의 운영을 제안하였다. 그러나, 데이터 반송파의 리스트가 많을 경우 앵커 반송파와 데이터 반송파를 운영하는 것이 어려울 수 있다. 예를 들어, 앵커 반송파에서 초기 접속을 수행하고 난 NB-LTE UE가 사용할 수 있는 데이터 반송파(들)가 nPBCH를 통해 지시되는 경우, 상기 nPBCH는 해당 앵커 반송파의 마스터 시스템 정보(예, MIB)와 상기 데이터 반송파(들)의 (마스터) 시스템 정보를 날라야 할 수 있다. 이 경우, 상기 nPBCH를 통해 앵커 반송파에 대한 시스템 정보와 데이터 반송파(들)에 대한 시스템 정보를 모두 다 전달되기 어려울 수 있다. 또한, 앵커 반송파에서 사용하는 부반송파 간격은 데이터 반송파에서의 부반송파 간격과 다를 수 있다. 시스템 디자인의 편의성과 일관성을 위하여 앵커 반송파는 가드-대역 혹은 LTE 시스템 대역 이외의 대역에 단독형(stand-alone)으로 동작할 수 있다. 따라서 앵커 반송파에서는 초기 접속만을 수행되도록 하는 nPSS/nSSS 및 마스터 시스템 정보 등의 정보만 전송되도록 하고 데이터 반송파에 대한 정보로는 데이터 반송파의 주파수 위치만을 알려주도록 함으로써, 앵커 반송파를 통해 제공되는 시스템 정보의 양이 최소화될 수 있다. 이러한 정보들을 수신하고 초기 접속에 성공한 NB-LTE UE는 시그널링된 데이터 반송파로 이동하여 상기 데이터 반송파 상에서 데이터를 수신할 수 있다. 데이터 반송파의 개수가 다수인 경우, 앵커 반송파에서는 다수의 데이터 반송파들 중에서 특정 개수의 데이터 반송파(예, 특정 개수의 DL 반송파 및/또는 특정 개수의 UL 반송파)만을 알려줄 수 있다. 해당 데이터 반송파에서 실제 다수 개의 데이터 반송파에 대한 시스템 정보등가 제공된다. 예를 들어, NB-LTE 시스템을 위해서 다수 개의 데이터 반송파가 설정될 수 있는데, 이들 데이터 반송파들 중에서 일부의 데이터 반송파에는 재획득(reacquisition)을 위한 동기 신호, 데이터 반송파에 대한 시스템 정보 등의 정보가 전송될 수 있고, 나머지 데이터 반송파에는 제어/데이터 채널 등이 전송될 수 있다. 다시 말해서 초기 셀 접속은 앵커 반송파에서 수행하게 되고, 데이터 반송파(들)은 데이터 반송파에 대한 시스템 정보 및 낮은 밀도(density)로 전송되는 동기 신호가 전송되는 IoT 반송파, 그리고 데이터 채널 및 제어 채널 등이 전송되는 데이터 반송파로 세분될 수 있다. IoT 반송파는 일부 동기화의 기능을 수행하지만 LTE 시스템의 인-밴드에 위치하므로, LTE 시스템에 대한 간섭을 최소화하도록 가용 자원 요소(resource element, RE)들 및 가용 심볼들 위치 등에 관한 제약이 있을 수 있다. 이에 반해서 앵커 반송파는 가드-대역 및 다른 대역에 위치하게 할 수 있으므로, 주파수 및 시간 자원 활용에 더욱 자유도가 높아진다. IoT 반송파와 데이터 반송파 사이의 시스템 정보 및 레이트-매칭 정보 등은 서로 동일할 수 있다. IoT 반송파와 데이터 반송파와의 차이는 해당 반송파를 통한 시스템 정보의 전송 여부 및 동기 신호의 전송 여부에 따라 다르다. 앵커 반송파에서 초기 접속 이후의 데이터 서비스를 위해 이동해야 하는 데이터 반송파를 알려줄 때, IoT 반송파에 대한 정보 및 IoT 반송파에 대한 기본적인 시스템 정보만을 전달하고, IoT 반송파로 이동한 NB-LTE UE는 데이터 반송파에 대한 시스템 정보 및 레이트-매칭 패턴 등의 정보를 상기 IoT 반송파 상에서 특정 채널을 통해서 수신할 수 있다. DRX에서 깨어난 NB-LTE UE는 앵커 반송파로 가지 않고 IoT 반송파로 이동하여 재획득(reacquisition)을 수행하고, 데이터 반송파에 대한 시스템 정보를 수신하고 나서 특정 데이터 반송파로 이동할 수 있다.
도 14는 본 발명을 수행하는 전송장치(10) 및 수신장치(20)의 구성요소를 나타내는 블록도이다.
전송장치(10) 및 수신장치(20)는 정보 및/또는 데이터, 신호, 메시지 등을 나르는 무선 신호를 전송 또는 수신할 수 있는 RF(Radio Frequency) 유닛(13, 23)과, 무선통신 시스템 내 통신과 관련된 각종 정보를 저장하는 메모리(12, 22), 상기 RF 유닛(13, 23) 및 메모리(12, 22) 등의 구성요소와 동작적으로 연결되어, 상기 구성요소를 제어하여 해당 장치가 전술한 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나를 수행하도록 메모리(12, 22) 및/또는 RF 유닛(13, 23)을 제어하도록 구성된(configured) 프로세서(11, 21)를 각각 포함한다.
메모리(12, 22)는 프로세서(11, 21)의 처리 및 제어를 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 입/출력되는 정보를 임시 저장할 수 있다. 메모리(12, 22)가 버퍼로서 활용될 수 있다.
프로세서(11, 21)는 통상적으로 전송장치 또는 수신장치 내 각종 모듈의 전반적인 동작을 제어한다. 특히, 프로세서(11, 21)는 본 발명을 수행하기 위한 각종 제어 기능을 수행할 수 있다. 프로세서(11, 21)는 컨트롤러(controller), 마이크로 컨트롤러(microcontroller), 마이크로 프로세서(microprocessor), 마이크로 컴퓨터(microcomputer) 등으로도 불릴 수 있다. 프로세서(11, 21)는 하드웨어(hardware) 또는 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어를 이용하여 본 발명을 구현하는 경우에는, 본 발명을 수행하도록 구성된 ASICs(application specific integrated circuits) 또는 DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays) 등이 프로세서(400a, 400b)에 구비될 수 있다. 한편, 펌웨어나 소프트웨어를 이용하여 본 발명을 구현하는 경우에는 본 발명의 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등을 포함하도록 펌웨어나 소프트웨어가 구성될 수 있으며, 본 발명을 수행할 수 있도록 구성된 펌웨어 또는 소프트웨어는 프로세서(11, 21) 내에 구비되거나 메모리(12, 22)에 저장되어 프로세서(11, 21)에 의해 구동될 수 있다.
전송장치(10)의 프로세서(11)는 상기 프로세서(11) 또는 상기 프로세서(11)와 연결된 스케줄러로부터 스케줄링되어 외부로 전송될 신호 및/또는 데이터에 대하여 소정의 부호화(coding) 및 변조(modulation)를 수행한 후 RF 유닛(13)에 전송한다. 예를 들어, 프로세서(11)는 전송하고자 하는 데이터 열을 역다중화 및 채널 부호화, 스크램블링, 변조과정 등을 거쳐 K 개의 레이어로 변환한다. 부호화된 데이터 열은 코드워드로 지칭되기도 하며, MAC 계층이 제공하는 데이터 블록인 전송 블록과 등가이다. 일 전송블록(transport block, TB)은 일 코드워드로 부호화되며, 각 코드워드는 하나 이상의 레이어의 형태로 수신장치에 전송되게 된다. 주파수 상향 변환을 위해 RF 유닛(13)은 오실레이터(oscillator)를 포함할 수 있다. RF 유닛(13)은 N t 개(N t 는 1 보다 이상의 양의 정수)의 전송 안테나를 포함할 수 있다.
수신장치(20)의 신호 처리 과정은 전송장치(10)의 신호 처리 과정의 역으로 구성된다. 프로세서(21)의 제어 하에, 수신장치(20)의 RF 유닛(23)은 전송장치(10)에 의해 전송된 무선 신호를 수신한다. 상기 RF 유닛(23)은 N r 개의 수신 안테나를 포함할 수 있으며, 상기 RF 유닛(23)은 수신 안테나를 통해 수신된 신호 각각을 주파수 하향 변환하여(frequency down-convert) 기저대역 신호로 복원한다. RF 유닛(23)은 주파수 하향 변환을 위해 오실레이터를 포함할 수 있다. 상기 프로세서(21)는 수신 안테나를 통하여 수신된 무선 신호에 대한 복호(decoding) 및 복조(demodulation)를 수행하여, 전송장치(10)가 본래 전송하고자 했던 데이터를 복원할 수 있다.
RF 유닛(13, 23)은 하나 이상의 안테나를 구비한다. 안테나는, 프로세서(11, 21)의 제어 하에 본 발명의 일 실시예에 따라, RF 유닛(13, 23)에 의해 처리된 신호를 외부로 전송하거나, 외부로부터 무선 신호를 수신하여 RF 유닛(13, 23)으로 전달하는 기능을 수행한다. 안테나는 안테나 포트로 불리기도 한다. 각 안테나는 하나의 물리 안테나에 해당하거나 하나보다 많은 물리 안테나 요소(element)의 조합에 의해 구성될(configured) 수 있다. 각 안테나로부터 전송된 신호는 수신장치(20)에 의해 더는 분해될 수 없다. 해당 안테나에 대응하여 전송된 참조신호(reference signal, RS)는 수신장치(20)의 관점에서 본 안테나를 정의하며, 채널이 일 물리 안테나로부터의 단일(single) 무선 채널인지 혹은 상기 안테나를 포함하는 복수의 물리 안테나 요소(element)들로부터의 합성(composite) 채널인지에 관계없이, 상기 수신장치(20)로 하여금 상기 안테나에 대한 채널 추정을 가능하게 한다. 즉, 안테나는 상기 안테나 상의 심볼을 전달하는 채널이 상기 동일 안테나 상의 다른 심볼이 전달되는 상기 채널로부터 도출될 수 있도록 정의된다. 복수의 안테나를 이용하여 데이터를 송수신하는 다중 입출력(Multi-Input Multi-Output, MIMO) 기능을 지원하는 RF 유닛의 경우에는 2개 이상의 안테나와 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 있어서, UE 는 상향링크에서는 전송장치(10)로 동작하고, 하향링크에서는 수신장치(20)로 동작한다. 본 발명의 실시예들에 있어서, eNB 는 상향링크에서는 수신장치(20)로 동작하고, 하향링크에서는 전송장치(10)로 동작한다. 이하, UE 에 구비된 프로세서, RF 유닛 및 메모리를 UE 프로세서, UE RF 유닛 및 UE 메모리라 각각 칭하고, eNB 에 구비된 프로세서, RF 유닛 및 메모리를 eNB 프로세서, eNB RF 유닛 및 eNB 메모리라 각각 칭한다.
본 발명의 eNB 프로세서는 본 발명의 제안들 중 어느 하나에 따라 nSS/nPBCH를 앵커 반송파 상에서 전송하도록 eNB RF 유닛을 제어할 수 있다. 상기 eNB 프로세서는 상기 앵커 반송파 상에서 특정 UE를 위한 데이터/제어 채널 전송/수신에 사용될 데이터 반송파(들)에 관한 정보(이하, 데이터 반송파 정보)를 전송하도록 상기 eNB RF 유닛을 제어할 수 있다. 상기 eNB 프로세서는 상기 데이터 반송파(들) 중 어느 하나에서 상기 UE로의 하향링크 제어/데이터 채널(예, nPDCCH 및/또는 nPDSCH)을 전송하도록 상기 eNB RF 유닛을 제어할 수 있다. 상기 eNB 프로세서는 상기 데이터 반송파(들) 중 어느 하나에서 상기 UE로부터의 상향링크 제어/데이터 채널(예, nPUCCH 및/또는 nPUSCH)을 수신하도록 상기 eNB RF 유닛을 제어할 수 있다.
본 발명의 UE 프로세서는 본 발명의 제안들 중 어느 하나에 따라 각각 1개 RB의 채널 대역폭을 갖는 앵커 반송파들 상에서 nSS/nPBCH의 수신을 시도하도록 UE RF 유닛을 제어 혹은 nSS/nPBCH의 복호를 시도할 수 있다. nSS/nPBCH의 수신 또는 복호에 성공한 UE 프로세서는 해당 앵커 반송파 상에서 자신의 제어/데이터 채널의 전송/수신에 사용될 데이터 반송파에 대한 데이터 반송파 정보를 수신하도록 상기 UE RF 유닛을 제어할 수 있다. 상기 UE 프로세서는 상기 데이터 반송파 정보를 기반으로 데이터 반송파(들) 중 어느 하나에서 하향링크 제어/데이터 채널(예, nPDCCH 및/또는 nPDSCH)을 수신하도록 상기 UE RF 유닛을 제어할 수 있다. 상기 UE 프로세서는 상기 데이터 반송파 정보를 기반으로 데이터 반송파(들) 중 어느 하나에서 상향링크 제어/데이터 채널(예, nPUCCH 및/또는 nPUSCH)를 전송하도록 상기 UE RF 유닛을 제어할 수 있다.
본 발명의 eNB 프로세서는 본 발명의 제안들 중 어느 하나에 따라 NB-IoT 반송파의 셀 ID(이하 제1 셀 ID)에 관한 정보를 전송하도록 eNB RF 유닛을 제어할 수 있다. 상기 eNB 프로세서는 상기 NB-IoT 반송파 상에서 하향링크 신호(예, nPDCCH 및/도는 nPDSCH)를 전송하도록 상기 eNB RF 유닛을 제어할 수 있다. 상기 NB-IoT 반송파는, 예를 들어, LTE 시스템의 채널 대역 내 1개 PRB 상에서 동작하는 반송파일 수 있다. 이 경우, LTE 셀 상에서 전송되는 CRS의 처리가 문제될 수 있다. 상기 NB-IoT 반송파가 인-밴드 PRB 상에서 동작하는 경우, 상기 eNB 프로세서는 상기 NB-IoT 반송파 상의 (레거시) CRS에 사용된 셀 ID(이하, 제2 셀 ID)가 상기 제1 셀 ID와 같은지 아니면 다른지를 나타내는 셀 ID 정보를 전송하도록 상기 eNB RF 유닛을 제어할 수 있다.
상기 제2 셀 ID와 상기 제1 셀 ID가 같으면, 상기 eNB 프로세서는 NRS의 전송에 사용된 안테나 포트(이하, NRS 포트)와 동일 개수의 안테나 포트를 통해 CRS를 상기 NB-IoT 반송파 상에서 전송하도록 상기 eNB RF 유닛을 제어할 수 있다.
상기 제2 셀 ID와 상기 제1 셀 ID가 다르면, 상기 eNB 프로세서는 CRS의 전송에 사용되는 안테나 포트(이하, CRS 포트)의 개수를 나타내는 CRS 포트 개수 정보를 전송하도록 상기 eNB RF 유닛을 제어할 수 있다. CRS 포트의 개수와 NRS 포트의 개수는 같을 수도 혹은 다를 수도 있다. 그러나, 상기 제2 셀 ID와 상기 제1 셀 ID가 다르면, CRS의 전송에 사용되는 셀 ID와 NRS의 전송에 사용되는 셀 ID가 다르다는 것을 의미하므로, CRS 포트의 개수가 NRS 포트의 개수와 같다고 하더라도, 레이트-매칭을 위한 CRS 자원 위치는 셀 ID에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 상기 제2 셀 ID와 상기 제1 셀 ID가 다르면, 본 발명에 따른 eNB 프로세서는 CRS 포트의 개수를 나타내는 정보를 UE에게 전송하도록 eNB RF 유닛을 제어할 수 있다. 상기 eNB 프로세서는 상기 CRS 포트 개수 정보에 따른 개수만큼의 CRS 포트들을 통해 CRS를 상기 NB-IoT 반송파 상에서 전송하도록 상기 eNB RF 유닛을 제어할 수 있다.
상기 CRS를 상기 NB-IoT 반송파 상에서 전송하는 경우, 상기 eNB 프로세서는 상기 제2 셀 ID를 기반으로 한 주파수 천이 vshift가 적용된 주파수 위치(수학식 9 및 수학식 10 참조)에서 상기 CRS를 전송하도록 상기 eNB RF 유닛을 제어할 수 있다. 상기 eNB 프로세서는 상기 NRS를 상기 제2 셀 ID를 기반으로 생성하고, 상기 eNB RF 유닛으로 하여금 상기 NB-IoT 반송파 상에서 전송하도록 제어할 수 있다.
상기 eNB 프로세서는 상기 NB-IoT 반송파(이하, 데이터 반송파)에 관한 반송파 정보를 상기 NB-IoT 반송파와는 다른 NB-IoT 반송파(이하, 앵커 반송파) 상에서 전송하도록 상기 eNB RF 유닛을 제어할 수 있다. 상기 반송파 정보는 상기 데이터 반송파의 셀 ID를 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 셀 ID는 상기 앵커 반송파 상에서 전송되는 nSS를 통해 (암묵적으로) 전송될 수 있다. 다시 말해 상기 앵커 반송파 상에서 전송되는 셀 ID가 상기 데이터 반송파에 적용될 수 있다. 상기 데이터 반송파는 nSS/nPBCH가 없는 반송파이고, 상기 앵커 반송파는 nSS/nPBCH가 있는 반송파일 수 있다. 상기 앵커 반송파는 LTE 시스템에서 사용되는 채널 대역의 가드 대역 내 PRB 상에서 동작하는 반송파일 수 있다.
본 발명의 UE 프로세서는 본 발명의 제안들 중 어느 하나에 따라 NB-IoT 반송파의 셀 ID(이하 제1 셀 ID)에 관한 정보를 수신하도록 UE RF 유닛을 제어할 수 있다. 상기 UE 프로세서는 상기 NB-IoT 반송파 상에서 하향링크 신호(예, nPDCCH 및/도는 nPDSCH)를 수신하도록 상기 eNB RF 유닛을 제어할 수 있다. 상기 NB-IoT 반송파는, 예를 들어, LTE 시스템의 채널 대역 내 1개 PRB 상에서 동작하는 반송파일 수 있다. 이 경우, LTE 셀 상에서 전송되는 CRS의 처리가 문제될 수 있다. 상기 NB-IoT 반송파가 인-밴드 PRB 상에서 동작하는 경우, 상기 UE RF 유닛은 상기 NB-IoT 반송파 상의 (레거시) CRS에 사용된 셀 ID(이하, 제2 셀 ID)가 상기 제1 셀 ID와 같은지 아니면 다른지를 나타내는 셀 ID 정보를 수신할 수 있다.
상기 제2 셀 ID와 상기 제1 셀 ID가 같으면, 상기 UE 프로세서는 NRS의 전송에 사용된 안테나 포트(이하, NRS 포트)와 동일 개수의 안테나 포트를 통해 CRS를 상기 NB-IoT 반송파 상에서 전송된다고 가정하고, 상기 NB-IoT 상에서 하향링크 신호를 수신하도록 상기 UE RF 유닛을 제어할 수 있다. 예를 들어, NRS 포트의 개수가 2개인 경우, 상기 UE 프로세서는 CRS 포트 0 및 2로부터 CRS가 전송된다고 가정하고, 해당 CRS 자원 위치를 레이트-매칭할 수 있다. 다시 말해, NRS 포트의 개수가 2개인 경우, 상기 UE 프로세서는 CRS 포트 0 및 2로부터 CRS가 전송된다고 가정하고, 해당 CRS 자원 위치에 매핑된 해당 하향링크 신호(예, nPDCCH 및/또는 nPDSCH)가 없다고 가정하고 상기 하향링크 신호를 수신 혹은 복호할 수 있다.
상기 제2 셀 ID와 상기 제1 셀 ID가 다르면, 상기 UE RF 유닛은 CRS의 전송에 사용되는 안테나 포트(이하, CRS 포트)의 개수를 나타내는 CRS 포트 개수 정보를 수신할 수 있다. 상기 UE 프로세서는 상기 CRS 포트 개수 정보에 따른 개수만큼의 CRS 포트로부터 CRS가 전송된다고 가정하고 상기 NB-IoT 반송파 상에서 하향링크 신호(예, nPDCCH 및/또는 nPDSCH)를 수신하도록 상기 UE RF 유닛을 제어할 수 있다.
상기 CRS를 상기 NB-IoT 반송파 상에서 수신하는 경우, 상기 UE 프로세서는 상기 제2 셀 ID를 기반으로 한 주파수 천이 vshift가 적용된 주파수 위치(수학식 9 및 수학식 10 참조)에서 상기 CRS가 전송된다고 가정하고 상기 NB-IoT 반송파 상에서 상기 하향링크 신호(예, nPDCCH 및/또는 nPDSCH)를 수신하도록 상기 UE RF 유닛을 제어할 수 있다. 상기 UE 프로세서는 상기 제2 셀 ID를 기반으로 상기 NRS를 수신하도록 상기 UE RF 유닛을 제어할 수 있다.
상기 UE 프로세서는 상기 NB-IoT 반송파(이하, 데이터 반송파)에 관한 반송파 정보를 상기 NB-IoT 반송파와는 다른 NB-IoT 반송파(이하, 앵커 반송파) 상에서 획득할 수 있다. 상기 반송파 정보는 상기 데이터 반송파의 셀 ID를 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 셀 ID는 상기 앵커 반송파 상에서 수신되는 nSS를 통해 획득될 수 있다. 상기 UE 프로세서는 상기 앵커 반송파 상에서 획득된 셀 ID를 상기 데이터 반송파에 적용할 수 있다. 상기 데이터 반송파는 nSS/nPBCH가 없는 반송파이고, 상기 앵커 반송파는 nSS/nPBCH가 있는 반송파일 수 있다. 상기 앵커 반송파는 LTE 시스템에서 사용되는 채널 대역의 가드 대역 내 1개 PRB 상에서 동작하는 반송파일 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명의 실시예들은 무선 통신 시스템에서, 기지국 또는 사용자기기, 기타 다른 장비에 사용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 무선 통신 시스템에서 사용자기기가 NB-IoT(narrowband internet of things)로 하향링크 신호를 수신함에 있어서,
    제1 반송파 상에서 상기 제1 반송파와는 다른 제2 반송파에 대한 반송파 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 반송파 정보에 기초하여 상기 제2 반송파에 포함된 다운링크 반송파에서 상기 사용자기기를 위한 하향링크 데이터를 수신하는 단계;를 포함하며,
    상기 제1 반송파는 상기 무선 통신 시스템에서 사용되는 가드 대역 내 1개의 제1 자원 블록(resource block, RB) 상에서 동작하며, 상기 제2 반송파는 상기 무선 통신 시스템에서 사용되는 채널 대역 내 1개의 제2 RB 상에서 동작하고,
    상기 제1 반송파는 NB-IoT 동기 신호(synchronization signal, nSS) 및 NB-IoT 물리 브로드캐스트 채널(physical broadcast channel, nPBCH)가 수신되는 반송파이며, 상기 제2 반송파는 아무런 nSS 및 nPBCH가 없는 반송파이고,
    상기 제 2 반송파는 상기 다운링크 반송파 및 업링크 반송파를 포함하고, 상기 반송파 정보는 다운링크 반송파에 관한 정보 및 업링크 반송파에 관한 정보를 포함하는,
    하향링크 신호 수신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무선 통신 시스템은 LTE(Long Term Evolution) 시스템인,
    하향링크 신호 수신 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반송파 정보는 상기 제2 반송파의 셀-특정적 참조 신호를 위한 안테나 포트의 개수에 대한 정보 및 상기 제2 반송파의 셀-특정적 참조 신호에 적용된 셀 식별자에 대한 정보를 포함하는,
    하향링크 신호 수신 방법.
  4. 삭제
  5. 무선 통신 시스템에서 기지국이 NB-IoT(narrowband internet of things)로 사용자기기에게 하향링크 신호를 전송함에 있어서,
    제1 반송파 상에서 상기 제1 반송파와는 다른 제2 반송파에 대한 반송파 정보를 전송하는 단계; 및
    상기 반송파 정보에 기초하여 상기 제2 반송파에 포함된 다운링크 반송파에서 상기 사용자기기를 위한 하향링크 데이터를 전송하는 단계;를 포함하며,
    상기 제1 반송파는 상기 무선 통신 시스템에서 사용되는 가드 대역 내 1개의 제1 자원 블록(resource block, RB) 상에서 동작하며, 상기 제2 반송파는 상기 무선 통신 시스템에서 사용되는 채널 대역 내 1개의 제2 RB 상에서 동작하고,
    상기 제1 반송파는 NB-IoT 동기 신호(synchronization signal, nSS) 및 NB-IoT 물리 브로드캐스트 채널(physical broadcast channel, nPBCH)가 전송되는 반송파이며, 상기 제2 반송파는 아무런 nSS 및 nPBCH가 없는 반송파이고,
    상기 제 2 반송파는 상기 다운링크 반송파 및 업링크 반송파를 포함하고, 상기 반송파 정보는 다운링크 반송파에 관한 정보 및 업링크 반송파에 관한 정보를 포함하는, 하향링크 신호 전송 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 무선 통신 시스템은 LTE(Long Term Evolution) 시스템인,
    하향링크 신호 전송 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 반송파 정보는 상기 제2 반송파의 셀-특정적 참조 신호를 위한 안테나 포트의 개수에 대한 정보 및 상기 제2 반송파의 셀-특정적 참조 신호에 적용된 셀 식별자에 대한 정보를 포함하는,
    하향링크 신호 전송 방법.
  8. 삭제
  9. 무선 통신 시스템에서 사용자기기가 NB-IoT(narrowband internet of things)로 하향링크 신호를 수신함에 있어서,
    무선 주파수(radio frequency, RF) 유닛과,
    상기 RF 유닛을 제어하도록 구성된 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는:
    제1 반송파 상에서 상기 제1 반송파와는 다른 제2 반송파에 대한 반송파 정보를 수신하도록 상기 RF 유닛을 제어; 및
    상기 반송파 정보에 기초하여 상기 제2 반송파에 포함된 다운링크 반송파에서 상기 사용자기기를 위한 하향링크 데이터를 수신하도록 상기 RF 유닛을 제어하도록 구성되며,
    상기 제1 반송파는 상기 무선 통신 시스템에서 사용되는 가드 대역 내 1개의 제1 자원 블록(resource block, RB) 상에서 동작하며, 상기 제2 반송파는 상기 무선 통신 시스템에서 사용되는 채널 대역 내 1개의 제2 RB 상에서 동작하고,
    상기 제1 반송파는 NB-IoT 동기 신호(synchronization signal, nSS) 및 NB-IoT 물리 브로드캐스트 채널(physical broadcast channel, nPBCH)가 수신되는 반송파이며, 상기 제2 반송파는 아무런 nSS 및 nPBCH가 없는 반송파이고,
    상기 제 2 반송파는 상기 다운링크 반송파 및 업링크 반송파를 포함하고, 상기 반송파 정보는 다운링크 반송파에 관한 정보 및 업링크 반송파에 관한 정보를 포함하는,사용자기기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 무선 통신 시스템은 LTE(Long Term Evolution) 시스템인,
    사용자기기.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 반송파 정보는 상기 제2 반송파의 셀-특정적 참조 신호를 위한 안테나 포트의 개수에 대한 정보 및 상기 제2 반송파의 셀-특정적 참조 신호에 적용된 셀 식별자에 대한 정보를 포함하는,
    사용자기기.
  12. 삭제
  13. 무선 통신 시스템에서 기지국이 NB-IoT(narrowband internet of things)로 사용자기기에게 하향링크 신호를 전송함에 있어서,
    무선 주파수(radio frequency, RF) 유닛과,
    상기 RF 유닛을 제어하도록 구성된 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는:
    제1 반송파 상에서 상기 제1 반송파와 다른 제2 반송파에 대한 반송파 정보를 전송하도록 상기 RF 유닛을 제어; 및
    상기 반송파 정보에 기초하여 상기 제2 반송파에 포함된 다운링크 반송파에서 상기 사용자기기를 위한 하향링크 데이터를 전송하도록 상기 RF 유닛을 제어하도록 구성되며,
    상기 제1 반송파는 상기 무선 통신 시스템에서 사용되는 가드 대역 내 1개의 제1 자원 블록(resource block, RB) 상에서 동작하며, 상기 제2 반송파는 상기 무선 통신 시스템에서 사용되는 채널 대역 내 1개의 제2 RB 상에서 동작하고,
    상기 제1 반송파는 NB-IoT 동기 신호(synchronization signal, nSS) 및 NB-IoT 물리 브로드캐스트 채널(physical broadcast channel, nPBCH)가 전송되는 반송파이며, 상기 제2 반송파는 아무런 nSS 및 nPBCH가 없는 반송파이며,
    상기 제 2 반송파는 상기 다운링크 반송파 및 업링크 반송파를 포함하고, 상기 반송파 정보는 다운링크 반송파에 관한 정보 및 업링크 반송파에 관한 정보를 포함하는, 기지국.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 무선 통신 시스템은 LTE(Long Term Evolution) 시스템인,
    기지국.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 반송파 정보는 상기 제2 반송파의 셀-특정적 참조 신호를 위한 안테나 포트의 개수에 대한 정보 및 상기 제2 반송파의 셀-특정적 참조 신호에 적용된 셀 식별자에 대한 정보를 포함하는,
    기지국.
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