KR102276104B1 - 전용 코어 네트워크를 선택하는 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 개시는 4G 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 통신 시스템을 IoT 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스 (예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다. 본 발명에 따르면, 단말은 적절한 서비스를 제공받기 위해 단말의 전용 코어 네트워크(dedicated core network)를 다시 선택할 필요성이 있다. 본 발명은 이동 통신 시스템의 향상된 노드 B (enhanced Node B, eNB)에서의 신호 송수신 방법에 있어서, 제 1 MME(mobile management entity)로 제 1 요청 메시지를 전송하는 단계; 상기 제 1 요청 메시지를 기반으로 한 경로 변경 명령 메시지를 상기 제 1 MME으로부터 수신하는 단계; 및 상기 경로 변경 메시지를 기반으로 제 2 MME로 제 2 메시지를 전송하는 단계를 포함하고, 상기 경로 변경 명령 메시지는 제 1 요청 메시지 및 적어도 하나의 MME 식별자 및 단말 식별자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 본 발명은 특정 목적을 지닌 단말 전용 코어 네트워크를 선택하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다. 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다. 또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다. 이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE (Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다. IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.
이에, 5G 통신 시스템을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 5G 통신 기술이 빔 포밍, MIMO, 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud RAN)가 적용되는 것도 5G 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.
그런데 단말이 요청 메시지를 전송한 새로운 MME(mobile management entity)가 속한 코어 네트워크(core network)가 단말에게 적절한 네트워크가 아닐 경우, 단말은 적절한 서비스를 제공받기 위해 단말의 전용 코어 네트워크(dedicated core network)를 다시 선택할 필요성이 있다.
또한 여러 전송 지점이 협력하여 특정 단말의 신호 및 간섭을 제어하는 CoMP(coordinated multi-point) 전송을 위한 효율적인 CSI 피드백의 방법을 고려하고 있지 않다. 본 발명에서는 다중 CSI 피드백 상황에서 단말이 효율적으로 간섭을 측정하고 이에 대하여 피드백을 생성 및 보고하는 방법을 개시한다.
또한 기지국이 특정 S셀들의 상향링크 제어 정보 전송을 P셀의 제어 채널에서 또 다른 S셀의 제어 채널로 재설정할 때, 단말이 상향링크 제어 정보 전송시의 제어 채널의 자원 충돌 없이 상향링크 제어 정보를 전송하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 이동 통신 시스템의 향상된 노드 B (enhanced Node B, eNB)에서의 신호 송수신 방법에 있어서, 제 1 MME(mobile management entity)로 제 1 요청 메시지를 전송하는 단계; 상기 제 1 요청 메시지를 기반으로 한 경로 변경 명령 메시지를 상기 제 1 MME으로부터 수신하는 단계; 및 상기 경로 변경 메시지를 기반으로 제 2 MME로 제 2 메시지를 전송하는 단계를 포함하고, 상기 경로 변경 명령 메시지는 제 1 요청 메시지 및 적어도 하나의 MME 식별자 및 단말 식별자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 이동 통신 시스템의 제 1 MME(mobile management entity)에서의 신호 송수신 방법에 있어서, 향상된 노드 B(enhanced Node B, eNB)로부터 제 1 요청 메시지를 수신하는 단계 및 상기 eNB로 상기 제 1 요청 메시지를 기반으로 한 경로 변경 메시지를 상기 eNB로 전송하는 단계를 포함하고, 상기 eNB는 상기 경로 변경 메시지를 기반으로 제 2 MME로 제 2 메시지를 전송하고, 상기 경로 변경 명령 메시지는 제 1 요청 메시지 및 적어도 하나의 MME 식별자 및 단말 식별자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 이동 통신 시스템의 신호를 송수신하는 향상된 노드 B (enhanced Node B, eNB) 에 있어서,신호를 송수신하는 송수신부; 및 제 1 MME(mobile management entity)로 제 1 요청 메시지를 전송하고, 상기 제 1 요청 메시지를 기반으로 한 경로 변경 명령 메시지를 상기 제 1 MME으로부터 수신하고, 상기 경로 변경 메시지를 기반으로 제 2 MME로 제 2 메시지를 전송하도록 상기 송수신부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 경로 변경 명령 메시지는 제 1 요청 메시지 및 적어도 하나의 MME 식별자 및 단말 식별자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 이동 통신 시스템의 신호를 송수신하는 제 1 MME(mobile management entity) 에 있어서,
신호를 송수신하는 송수신부; 및 향상된 노드 B(enhanced Node B, eNB)로부터 제 1 요청 메시지를 수신하고, 상기 eNB로 상기 제 1 요청 메시지를 기반으로 한 경로 변경 메시지를 상기 eNB로 전송하도록 상기 송수신부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 eNB는 상기 경로 변경 메시지를 기반으로 제 2 MME로 제 2 메시지를 전송하고, 상기 경로 변경 명령 메시지는 제 1 요청 메시지 및 적어도 하나의 MME 식별자 및 단말 식별자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 방법에 따르면 단말은 전용 코어 네트워크에 접속해 자신에게 적절한 서비스를 제공받을 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 방법에 따르면, CoMP 방식이 적용된 단말은 효율적으로 채널 상태를 측정하고, 이에 대해 피드백을 생성 및 보고할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 방법에 따르면, 단말은 상향링크 제어 정보를 전송하는 셀(cell)이 변경되더라도 제어 채널 자원의 충돌 없이 상향링크 제어 정보를 전송할 수 있다.
도 1은 본 명세서의 실시 예에 따른 통신 시스템의 구조를 나타내는 도면이다. 실시 예에 따라 상기 통신 시스템은 LTE를 기반으로 한 이동 통신 시스템일 수 있다.
도 2a, 2b는 UE가 네트워크에 등록(register)하는 절차를 도시한 흐름도이다.
도 3a, 3b, 3c은 본 발명의 실시 예에 따른 UE의 어태치 과정을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 UE의 어태치 과정을 도시한 흐름도이다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 엔티티의 내부 구조를 도시한 블록도이다.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 UE(100)의 내부 구조를 도시한 블록도이다.
도 6은 종래 기술에 따른 각 셀 별로 중앙에 송수신 안테나가 배치된 셀룰러 이동 통신 시스템을 도시하는 도면이다.
도 7는 LTE/LTE-A 시스템의 하향링크 무선 자원을 도시한 도면이다.
도 8은
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의 경우에 RI 및 wCQI의 피드백 타이밍을 도시하는 도면이다.
도 9는
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의 경우에 대한 RI, sCQI, wCQI 피드백 타이밍을 도시하는 도면이다.
도 10은
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의 경우에 대하여 PTI=0인 경우의 피드백 타이밍을 도시하는 도면이다.
도 11은
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의 경우에 대하여 PTI=1인 경우의 피드백 타이밍을 도시하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 셀룰러 이동 통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 13은 다수의 셀에서 CoMP 방식으로 데이터를 전송받는 단말에 CSI-RS를 할당하는 일례를 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 단말의 간섭 채널 생성 및 피드백 정보 생성/보고 동작을 도시하는 순서도이다.
도 15는 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 기지국의 동작을 도시하는 순서도이다.
도 16은 매크로 기지국 영역 내에 피코 기지국이 설치되어 있는 일례를 도시한 것이다.
도 17은 본 발명의 두 번째 실시예에 따른 단말의 간섭 채널 생성 및 피드백 정보 생성/보고 동작을 도시하는 순서도이다.
도 18은 본 발명의 두 번째 실시예에 따른 기지국의 동작을 도시하는 순서도이다.
도 19은 본 발명의 실시예에 따른 단말의 구성을 도시한 도면이다.
도 20는 본 발명의 실시예에 따른 중앙 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 21은 본 발명이 적용되는 통신 시스템을 도시한 도면이다.
도 22는 본 발명에 따라 기지국이 단말의 PUCCH 전송 셀을 P셀에서 pS셀로 재설정하는 과정을 도시한 도면이다.
도 23a는 본 발명에서 PUCCH 전송 셀을 재설정할 때, S셀의 데이터 전송을 유지하는 첫 번째 실시예에 따른 기지국 동작을 도시한 도면이다.
도 23b는 본 발명에서 PUCCH 전송 셀을 재설정할 때, S셀의 데이터 전송을 유지하는 첫 번째 실시예에 따른 단말의 동작을 도시한 도면이다.
도 24a는 본 발명에서 PUCCH를 전송 셀을 재설정할 때, S셀의 데이터 전송을 유지하는 두 번째 실시예에 따른 기지국 동작을 설명한 도면이다.
도 24b는 본 발명에서 PUCCH를 전송 셀을 재설정할 때, S셀의 데이터 전송을 유지하는 두 번째 실시예에 따른 단말 동작을 설명한 도면이다.
도 25a는 본 발명에서 PUCCH 전송 셀을 재설정할 때, S셀의 데이터 전송을 유지하는 세 번째 실시예에 따른 기지국의 동작을 설명한 도면이다.
도 25b는 본 발명에서 PUCCH 전송 셀을 재설정할 때, S셀의 데이터 전송을 유지하는 세 번째 실시예에 따른 단말의 동작을 설명한 도면이다.
도 26은 본 발명의 실시예에 따른 기지국 장치를 도시한 도면이다.
도 27은 본 발명의 실시예에 따른 단말 장치를 도시한 도면이다.
도 2a, 2b는 UE가 네트워크에 등록(register)하는 절차를 도시한 흐름도이다.
도 3a, 3b, 3c은 본 발명의 실시 예에 따른 UE의 어태치 과정을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 UE의 어태치 과정을 도시한 흐름도이다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 엔티티의 내부 구조를 도시한 블록도이다.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 UE(100)의 내부 구조를 도시한 블록도이다.
도 6은 종래 기술에 따른 각 셀 별로 중앙에 송수신 안테나가 배치된 셀룰러 이동 통신 시스템을 도시하는 도면이다.
도 7는 LTE/LTE-A 시스템의 하향링크 무선 자원을 도시한 도면이다.
도 8은
도 9는
도 10은
도 11은
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 셀룰러 이동 통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 13은 다수의 셀에서 CoMP 방식으로 데이터를 전송받는 단말에 CSI-RS를 할당하는 일례를 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 단말의 간섭 채널 생성 및 피드백 정보 생성/보고 동작을 도시하는 순서도이다.
도 15는 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 기지국의 동작을 도시하는 순서도이다.
도 16은 매크로 기지국 영역 내에 피코 기지국이 설치되어 있는 일례를 도시한 것이다.
도 17은 본 발명의 두 번째 실시예에 따른 단말의 간섭 채널 생성 및 피드백 정보 생성/보고 동작을 도시하는 순서도이다.
도 18은 본 발명의 두 번째 실시예에 따른 기지국의 동작을 도시하는 순서도이다.
도 19은 본 발명의 실시예에 따른 단말의 구성을 도시한 도면이다.
도 20는 본 발명의 실시예에 따른 중앙 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 21은 본 발명이 적용되는 통신 시스템을 도시한 도면이다.
도 22는 본 발명에 따라 기지국이 단말의 PUCCH 전송 셀을 P셀에서 pS셀로 재설정하는 과정을 도시한 도면이다.
도 23a는 본 발명에서 PUCCH 전송 셀을 재설정할 때, S셀의 데이터 전송을 유지하는 첫 번째 실시예에 따른 기지국 동작을 도시한 도면이다.
도 23b는 본 발명에서 PUCCH 전송 셀을 재설정할 때, S셀의 데이터 전송을 유지하는 첫 번째 실시예에 따른 단말의 동작을 도시한 도면이다.
도 24a는 본 발명에서 PUCCH를 전송 셀을 재설정할 때, S셀의 데이터 전송을 유지하는 두 번째 실시예에 따른 기지국 동작을 설명한 도면이다.
도 24b는 본 발명에서 PUCCH를 전송 셀을 재설정할 때, S셀의 데이터 전송을 유지하는 두 번째 실시예에 따른 단말 동작을 설명한 도면이다.
도 25a는 본 발명에서 PUCCH 전송 셀을 재설정할 때, S셀의 데이터 전송을 유지하는 세 번째 실시예에 따른 기지국의 동작을 설명한 도면이다.
도 25b는 본 발명에서 PUCCH 전송 셀을 재설정할 때, S셀의 데이터 전송을 유지하는 세 번째 실시예에 따른 단말의 동작을 설명한 도면이다.
도 26은 본 발명의 실시예에 따른 기지국 장치를 도시한 도면이다.
도 27은 본 발명의 실시예에 따른 단말 장치를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세히 설명한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명함에 있어서, OFDM 기반의 무선통신 시스템, 특히 3GPP E-UTRAN 표준을 주된 대상으로 할 것이지만, 본 발명의 주요한 요지는 유사한 기술적 배경 및 채널형태를 가지는 여타의 통신 시스템에도 본 발명의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 약간의 변형으로 적용 가능하며, 이는 본 발명의 기술분야에서 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로 가능할 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이 때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
<제 1 실시예>
도 1은 본 명세서의 실시 예에 따른 통신 시스템의 구조를 나타내는 도면이다. 실시 예에 따라 상기 통신 시스템은 LTE를 기반으로한 이동 통신 시스템일 수 있다.
도 1을 참조하면, 도시한 바와 같이 LTE 이동 통신 시스템의 무선 액세스 네트워크는 차세대 기지국(evolved node B, 기지국(base station), E-UTRAN, RAN 노드 등과 혼용될 수 있다. 이하 eNB라 한다.)(130)과 MME(mobility management entity)(150) 및 S-GW(serving - gateway)(140)로 구성된다.
사용자 단말(user equipment, 단말, 터미널(terminal)과 혼용될 수 있다. 이하 UE라 칭한다)(100)은 eNB(130) 및 S-GW(140), 그리고 P-GW(PDN - gateway)(160)를 통해 외부 네트워크에 접속한다. 사용자 단말이 P-GW를 통해 데이터를 송수신 하기 위해서는 PDN 연결(connection)을 생성해야 하며, 하나의 PDN 연결은 하나 이상의 EPS 베어러(bearer)를 포함할 수 있다.
AF(application function)(110)은 사용자와 어플리케이션(application) 수준에서 어플리케이션 과 관련된 정보를 교환하는 장치이다.
PCRF(120)는 사용자의 서비스 품질(quality of service, QoS)와 관련된 정책(policy)을 제어하는 장치이며, 상기 정책에 해당하는 PCC(Policy and Charging Control) 규칙(rule)은 P-GW(160)에 전달되어 적용된다.
eNB(130)는 RAN(Radio Access Network) 노드로서 UTRAN 시스템의 RNC 그리고 GERAN 시스템의 BSC에 대응된다. eNB(130)는 UE(100)와 무선 채널로 연결되며 기존 RNC/BSC와 유사한 역할을 수행한다.
LTE에서는 인터넷 프로토콜을 통한 VoIP(Voice over IP)와 같은 실시간 서비스를 비롯한 모든 사용자 트래픽이 공용 채널(shared channel)을 통해 서비스 되므로, UE(100)들의 상황 정보를 취합해서 스케줄링을 하는 장치가 필요하며 이를 eNB(130)가 담당한다.
S-GW(140)는 데이터 베어러를 제공하는 장치이며, MME(150)의 제어에 따라서 데이터 베어러를 생성하거나 제거한다.
MME(150)는 각 종 제어 기능을 담당하는 장치로 하나의 MME(150)는 다수의 기지국들과 연결될 수 있다. 본 발명에서는 새롭게 UE(100)이 접속한 MME를 새로운 MME(150)라고 하고, 어태치(attach) 전 접속했던 MME 및 그에 상응하는 네트워크 엔티티를 구 MME/SGSN(152)라고 하고, UE(100)가 전용 코어 네트워크에 접속하기 위해 접속하는 MME를 전용 MME(154)라고 한다.
PCRF(Policy Charging and Rules Function)(120)은 트래픽에 대한 QoS 및 과금을 총괄적으로 제어하는 엔터티이다.
한편, 앞서 언급한 것처럼, LTE 시스템은 E-UTRAN 뿐만 아니라 3GPP 외의 엑세스망과의 연동도 지원한다. 만약 Non-3GPP 엑세스망이 연동된 경우, Non-3GPP 엑세스망은 PGW(160)에 바로 연결되거나, 별도의 ePDG를 중간에 두어 연결될 수 있다. Non-3GPP 엑세스망에 대한 가입 정보 처리나 인증 처리를 위해, HSS(Home Subscriber Server)(170)와 AAA(Authentication, Authorization and Accounting) 서버는 서로 정보를 주고받을 수 있으며, 또는 하나의 엔터티에 구현될 수도 있다. ePDG는 설명의 편의를 위해 사용되는 용어이며, Non-3GPP 엑세스망이 직접 PGW에 연결되거나, 아니면 ePDG 외의 다른 노드, 예를 들면 S-GW를 통해 연결되는 경우에도 명세서 상의 실시 예는 큰 변경 없이 적용될 수 있다.
도 2a, 도 2b는 UE가 네트워크에 등록(register)하는 절차를 도시한 흐름도이다. 등록 절차는 네트워크 어태치(network attachment)으로 불리며, 네트워크 어태치 동안 기본 EPS 베어러(default EPS bearer)가 생성되어 항상 IP 접속성(always-on IP connectivity)이 가능하다.
도 2에 따르면, UE(100)는 eNB(130)으로 어태치 요청(attach request) 메시지를 전송(201)한다. eNB는 접속할 새로운 MME(150)로 어태치 요청 메시지를 전송(202)한다. 새로운 MME(150)은 구(old) MME 또는 SGSN(serving GPRS support node)(152)로 식별 요청(identification request) 메시지를 전송(203a)하고, 구 MME/SGSN(152)로부터 식별 응답(identification response) 메시지를 수신(203b)한다. 만약 구 MME/SGSN(152)와 새로운 MME(150)가 모두 UE(100)을 모른다면, 새로운 MME(150)는 UE(100)으로 ID 요청(identity request) 메시지를 전송(204a)하고, UE(100)으로부터 IMSI(international mobile subscriber identity)를 포함한 ID 응답 메시지를 수신(204b)한다.
만약 UE(100)의 컨텍스트(context)가 네트워크에 존재하지 않을 경우, UE(100)과 새로운 MME(150) 및 HSS(170)은 인증 및 보안(authentication/security) 절차를 수행(205a)한다. UE(100)은 새로운 MME(150)와 다시 암호화된 ID 요청 및 ID 응답 메시지를 송수신(205b)한다. 이 과정은 205a 단계와 함께 수행될 수 있다. 이후 UE(100)이 어태치 요청 메시지에서 암호화 옵션 전달 플래그(ciphered options transfer flag)를 설정했다면, UE(100)과 새로운 MME(150)는 암호화 옵션 요청 및 응답 메시지를 송수신(206a 및 206b)한다.
만약 새로운 MME(150)에 UE(100)을 위한 활성화된 베어러 컨텍스트가 존재한다면, 새로운 MME(150)은 S-GW(140)에 세션 삭제 요청(delete session request) 메시지를 전송하고, 상기 메시지에 따라 S-GW(140), P-GW(160) 및 PCRF(120)은 세션을 종료하고 다시 S-GW(140)는 새로운 MME(150)으로 세션 삭제 응답(delete session response) 메시지를 전송(207a, 207b, 207c)한다.
만약 마지막 디태치(detach) 이후 MME가 변경되거나, MME에 UE에 대한 유효한 가입자 컨텍스트가 존재하지 않는 등의 상황이라면, 새로운 MME(150)는 HSS(170)으로 장소 업데이트 요청(update location request)를 전송(108)한다. HSS(170)은 구 MMS/SGSN(152)로 장소 취소(cancel location) 메시지를 전송하고, 장소 취소 수신 확인(ACK) 메시지를 수신(209a, 209b)한다. 만약 구 MME/SGSN(152)에 UE(100)을 위한 활성화된 베어러 컨텍스트가 존재한다면, 구 MME/SGSN(152)은 S-GW(140)에 세션 삭제 요청(delete session request) 메시지를 전송하고, 상기 메시지에 따라 S-GW(140), P-GW(160) 및 PCRF(120)은 세션을 종료하고 다시 S-GW(140)는 구 MME/SGSN(152)으로 세션 삭제 응답(delete session response) 메시지를 전송(210a, 210b, 210c)한다. 이후 HSS(170)은 새로운 MME(150)으로 장소 업데이트 수신 확인(update location ACK) 메시지를 전송한다.
새로운 MME(150)은 S-GW(140)으로 세션 생성 요청(create session request) 메시지를 전송한다. 이후 S-GW(140)은 P-GW(160) 및 PCRF(120)과 세션을 생성(213, 214, 215)하고, 다시 S-GW(140)는 새로운 MME(150)으로 세션 생성 응답(create session response) 메시지를 전송(216)한다. 이후 새로운 MME(150)은 eNB(130)으로 어태치 승인(attach accept) 메시지를 초기 컨텍스트 설정 요청(initial context setup request) 메시지에 포함해 전송(217)한다.
이를 수신한 eNB(130)은 RRC 연결 재설정(RRCConnection reconfiguration) 메시지를 UE(100)으로 전송(218)하고, UE(100)가 eNB(130)으로 RRC 연결 재설정 완료(RRCConnection reconfiguration complete) 메시지를 전송(219)하면 eNB(130)은 새로운 MME(150)으로 초기 컨텍스트 설정 응답(initial context setup response) 메시지를 전송(220)한다. 이후 UE(100)은 어태치 완료(attach complete) 메시지를 포함한 직접 전달(direct transfer) 메시지를 eNB(130)으로 전송(221)하고, eNB(130)은 어태치 완료 메시지를 새로운 MME(150)으로 전달(222)한다.
초기 컨텍스트 응답 메시지와 어태치 완료 메시지를 수신한 새로운 MME(150)은 베어러 변경 요청(modify bearer request) 메시지를 S-GW(140)으로 전송(223)한다. S-GW(140)과 P-GW(160)은 베어러 변경을 수행(223a, 223b)하고 S-GW(140)은 베어러 변경 응답(modify bearer response) 메시지를 새로운 MME(150)으로 전송한다.
이후 UE(100)의 ME 식별자(mobile equipment identity)가 달라진다면, 새로운 MME(150)은 알림 요청(notify request) 메시지 및 알림 응답(notify response)를 HSS(170)과 송수신(225, 226)한다.
UE(100)는 eNB(130)으로 어태치 요청(attach request) 메시지를 전송(201)할 경우, 이러한 어태치 요청은 UE가 eNB로 전송하는 RRCConnectionSetupComplete 메시지에 포함되어 전송된다. eNB는 접속할 새로운 MME(150)로 어태치 요청 메시지를 포함한 S1-MME 제어 메시지인 초기 UE 메시지(initial UE message)를 전송(202)한다.
이 때, UE(100)가 어태치 요청 메시지를 전송한 새로운 MME(150)가 속한 코어 네트워크가 UE의 전용 코어 네트워크(dedicated core network, DCN)과 맞지 않을 수 있다. 전용 코어 네트워크는 사업자에 의해 특정 기능을 제공하거나 특정 UE 또는 가입자를 분리하기 위해 사용될 수 있다. 일례로 사물간 통신(machine-to-machine, M2M)을 위한 가입자를 분리하거나, 특정 기업에 속한 가입자를 분리하기 위해 사용될 수 있다.
이 때 UE는 자신에게 맞는 전용 코어 네트워크에 접속하여 자신에게 알맞은 서비스를 받을 필요성이 있다.
도 3a, 3b, 3c는 본 발명의 실시 예에 따른 UE의 어태치 과정을 도시한 흐름도이다. 본 명세서에서 따로 설명하지 않는 단계의 일부 혹은 전체는 일반적인 EPS의 어태치 과정을 따를 수 있다.
도 3에 따르면, 새로운 MME/SGSN(150)은 UE(100)로부터 eNB(130)를 거쳐 어태치 요청(Attach Request) 메시지를 수신할 수 있다.이 어태치 요청 메시지는 GUTI(globally unique temporary UE identity)/P-TMSI(P-temporary mobile subscriber identity) 및/혹은 추가적인(Additional) GUTI/P-TMSI를 포함할 수 있다. GUTI가 P-TMSI와 RAI(routing area identifier)로부터 생성되었거나(이때 GUTI를 맵트(mapped) GUTI라고 일컬을 수 있다) P-TMSI가 GUTI로부터 생성된 (이 때 P-TMSI를 맵트(mapped) P-TMSI라고 일컬을 수 있다) 경우, 추가적인 GUTI/P-TMSI를 포함할 수 있다. 전용 코어 네트워크가 고려되기 전에는 새로운 MME/SGSN(150) 내에 이 추가적인 GUTI/P-TMSI를 이용하여 식별되는 UE의 컨텍스트(context)가 있는지 찾아볼 수 있다. 어태치 요청 메시지는 RRC 메시지(일례로 RRC Connection setup complete)에 담겨 eNB(130)으로 전달(201)된 후 다시 RAN 메시지에 담겨 MME/SGSN(150)으로 전달될 수 있다.
새로운 MME(150)는 구 MME/SGSN(152)로 식별 요청 메시지를 전송(203a)하고, 구 MME/SGSN(152)으로부터 식별 응답 메시지 내에 포함된 MM 컨텍스트(MM context)를 수신(203b)할 수 있다. MM 컨텍스트를 포함한 메시지는 UE 사용 유형(usage type)이라는 정보를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 걸쳐, 상기 UE 사용 유형 은 UE에 대한 정보일 수 있댜. 보다 자세히 해당 UE를 적절한 전용 코어 네트워크로 이끄는(steering) 데 사용될 수 있다. 다시 말해, UE의 사용 성격을 지시하는 정보일 수 있다. 이동 통신 네트워크 사업자는 UE의 사용 성격에 알맞은 전용 코어 네트워크를 배치할 수 있다. UE 사용 유형은 MM 컨텍스트에 포함된 형태로 전달될 수도 있고, MM 컨텍스트와 독립적인 정보 요소(information element, IE)로 전달될 수도 있다.
단계 303-a에서, 새로운 MME/SGSN(150)은 UE(100)의 UE 사용 유형 정보를 취득한 상태일 수 있으며 이 때 새로운 MME/SGSN(150) 스스로가 UE(100)의 UE 사용 유형에 따른 전용 코어 네트워크를 지원할 수 있는지 판단할 수 있다. 그 결과, 새로운 MME/SGSN(150)이 UE의 전용 코어 네트워크를 지원할 수 없는 것으로 판단되면, 새로운 MME/SGSN(150)은 해당 UE가 적절한 전용 MME/SGSN(154, dedicated MME)로부터 서비스 받도록 어태치 요청 메시지를 경로 변경(rerouting)할 수 있다. UE 사용 유형 정보는 구 MME 혹은 구 SGSN(152)가 새로운 MME(150)로 전송(203b)하는 신원 확인 응답(Identification Response) 메시지를 통해 전달될 수도 있고, HSS(170)가 새로운 MME(150)로 전송(211)하는 업데이트 로케이션 수신 확인(Update Location Acknowledgement) 메시지를 통해 전달될 수도 있다. 211 단계에서 HSS(170)는 새로운 MME(150)에게 가입 정보(subscription data)를 전달할 수 있으며, 이 때 UE 사용 유형 정보는 가입 정보에 포함되거나, 혹은 가입 정보와는 별개로 전달될 수 있다. 다시 말해 다음 문단에서 설명하는 NAS(non access stratum) 메시지 경로 변경(redirection) 과정은 단계 203b 이후에 일어날 수도 있고, 단계 211 이후에 일어날 수도 있다.
단계 203b 및/혹은 단계 211을 통해 UE(100)에게 적용되는 UE 사용 유형을 알아낸 새로운 MME/SGSN(150)은 스스로가 UE(100)의 전용 코어 네트워크를 지원할 수 없는 경우, 해당 UE의 특성에 알맞은 MME/SGSN이 UE에게 서비스 하도록 UE의 UE 사용 유형에 맞는 전용 코어 네트워크에 속한 전용 MME/SGSN(154)으로 NAS 메시지(이 경우 어태치 요청 메시지)를 방향 수정(redirection)되게끔 하는 메시지를 전달(300)할 수 있다. 이때 일례로 경로 변경 명령(REROUTE COMMAND) 혹은 NAS 메시지 경로 변경 요청(Reroute NAS message Request)라는 이름의 새로운 RAN 메시지가 정의될 수 있다. 이러한 RAN 메시지는 MME UE S1AP ID, eNB UE S1AP ID, (수정된) NAS-PDU(protocol data unit), GUTI, GUMMEI(globally unique MME identity), MMEGI(MME group identifier) 또는 널(Null) NRI(network resource identifier)/SGSN 그룹(Group) ID, GUMMEI 유형(Type), S-TMSI(SAE temporary mobile subscriber identity), TAI(tracking area identity) 및 RRC 설정 원인(RRC Establishment Cause), 추가적인 GUTI/P-TMSI(additional GUTI/P-TMSI) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
MME UE S1AP ID는 S1 인터페이스 상에서 새로운 MME/SGSN(150)이 UE(100)를 식별하기 위해 할당한 식별자이다. eNB UE S1AP ID는 eNB(130)가 S1 인터페이스 상에서 UE(100)를 식별하기 위해 할당한 식별자이다. 이 eNB UE S1AP ID를 이용해 eNB(130)는 어떤 UE에 대해 경로 변경이 필요한 것인지 식별할 수 있다. 새로운 MME/SGSN(150)이 여기에 포함시키는 eNB UE S1AP ID는 단계 202, 204b, 205a, 205b, 206b 중 적어도 한 단계를 통해 수신한 S1 메시지에 담긴 eNB UE S1AP ID와 동일할 수 있다.
상기 NAS 메시지 경로 변경 요청 메시지(300)에 포함되는 NAS-PDU는 어태치 요청 메시지일 수 있다. 이 어태치 요청 메시지는 단계 202에서 새로운 MME/SGSN(150)이 수신한 어태치 요청 메시지와 동일할 수 있고, 이를 약간 수정한 것일 수 있다. 일례로, 어태치 요청 메시지의 EPS 모바일 신원(EPS mobile identity) 필드가 새로운 MME/SGSN(150)이 할당한 GUTI로 수정될 수 있다. 또 다른 일례로 NAS-PDU가 수정되지 않고 GUTI를 독립적인 정보 요소로 전달될 수 있다. 이 경우, eNB(130)는 단계 310에서 역시 단계 300에서 수신한 GUTI를 독립적인 정보 요소로 전달할 수 있다.
GUMMEI, MMEGI 또는 Null-NRI/SGSN Group ID, GUMMEI 유형, S-TMSI, 추가적인 GUTI/P-TMSI는 RAN node(130)가 전용 MME/SGSN(154)을 선택하는데 필요할 수 있는 정보이다. 새로운 MME/SGSN(150)은 GUMMEI, MMEGI 또는 Null-NRI/SGSN Group ID, GUMMEI Type, S-TMSI 중 적어도 하나를 전용 MME/SGSN(154)에 연관되는 값으로 설정하여 RAN node(130)로 전송할 수 있다. 다시 말해, MMEGI 또는 Null-NRI/SGSN Group ID는 PLMN 내에서 전용 코어 네트워크를 식별하는 데 쓰일 수 있다. GUMMEI의 경우, 전용 MME(154)를 직접적으로 가리키는 것일 수 있다. 새로운 MME(150)은 GUMMEI를 구성하는 PLMN(public land mobile network) 식별자, MMEGI, MMEC에 대해 PLMN 식별자는 UE(100)의 서빙 PLMM(serving PLMN)으로(즉 단계 102의 TAI의 PLMN 부분과 동일하다), MMEGI는 전용 MME 그룹에 해당하는 값으로, MMEC(MME code)는 새로운 MME의 MMEC에 해당하는 값으로 설정할 수 있다. eNB(130)는 PLMN과 MMEGI를 이용하여 전용 MME 그룹을 선택하고, MMEC를 참고하여 특정한 MME를 선택하는데 사용할 수 있다. 또 다른 일례로, GUMMEI는 어태치 요청 메시지에 포함된 추가적인 GUTI의 GUMMEI 부분을 따온 것일 수 있다. MMEGI의 경우, 전용 MME 그룹에 해당하는 정보일 수 있다. 이 때 이는 어태치 요청 메시지에 포함된 추가적인 GUTI의 GUMMEI에 포함된 MMEI(MME identifier)에 포함된 MMEGI일 수 있다. TAI, RRC 설정 원인은 새로운 MME(150)가 eNB(130)로부터 어태치 요청 메시지를 수신할 때 함께 수신한 정보일 수 있다. 상기 단계 300에서 전달될 수 있는 추가적인 GUTI/P-TMSI는, MME/SGSN(150)이 수신(202)한 어태치 요청 메시지에 추가적인 GUTI/P-TMSI가 포함되어 있는 경우에 한해, NAS 메시지 경로 변경 요청 메시지에 담겨질 수 있음은 자명하다. 다시 말해, MME/SGSN(150)은 단계 202에서 수신한 어태치 요청 메시지에 추가적인 GUTI/P-TMSI가 담겨 있으면, 단계 300에서 송신하는 NAS 메시지 경로 변경 요청 메시지에 추가적인 GUTI/P-TMSI를 포함시킬 수 있다.
이 중 적어도 하나의 정보를 받은 eNB(130)는 이후 310 단계에서 전용 MME(154)으로 보내는 메시지에 여기서 수신한 TAI 및/혹은 RRC 설정 원인을 포함시켜 전달할 수 있다. 새로운 MME(150)는 어태치 요청 메시지에 있던 추가적인 GUTI를 함께 전송할 수 있다. 추가적인 GUTI는 새로운 MME(150)에서 추가적인 GUTI로 UE 컨텍스트(UE context)를 찾을 수 없었고, 구 GUTI(old GUTI)가 GUTI 가 P-TMSI(P-temporary mobile subscriber identity) 및 RAI(routing area identifier)와 매핑되어 있음을 나타낼 때에 한하여 전달될 수도 있다.
RAN node(130)는 단계 300에서 수신한 GUMMEI, MMEGI 또는 Null-NRI/SGSN Group ID, GUMMEI 타입, S-TMSI, 추가적인 GUTI/P-TMSI 중 적어도 하나의 정보를 이용하여, 전용 MME/SGSN(154)을 선택하는데 사용할 수 있다. 보다 자세히, MMEGI 또는 Null-NRI/SGSN Group ID가 가리키는 전용 코어 네트워크 내의 MME/SGSN을 선택할 수 있다. 만일 추가적인 GUTI/P-TMSI가 MMEGI 또는 Null-NRI/SGSN Group ID가 가리키는 전용 코어 네트워크 내의 MME/SGSN을 식별한다면, 추가적인 GUTI/P-TMSI가 식별하는 MME/SGSN을 선택할 수 있다. 전용 MME/SGSN(154)을 선택한 RAN node(130)는 초기 UE 메시지 혹은 상향링크 NAS 운송(UPLINK NAS TRANSPORT) 메시지를 전용 MME/SGSN(154)으로 전송(310)할 수 있다. 만약 MMEGI 또는 Null-NRI/SGSN Group ID로 식별되는 전용 코어 네트워크 내에 선택 가능한 MME/SGSN을 찾을 수 없다면, RAN node(130)는 디폴트 전용 코어 네트워크 내의 MME/SGSN을 고르거나 다시 MME/SGSN(150)을 고를 수 있다. 310 단계의 메시지는 기존의 초기 UE 메시지에 담긴 정보와 추가적으로 구 MME UE S1AP ID, NAS-PDU, GUTI, S-TMSI 및 추가적인 GUTI 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 즉, 단계 310에서 전달되는 메시지는 단계 202를 통해 MME/SGSN(150)에 전달되었던 어태치 요청 메시지를 포함할 수 있다. 이를 수신한 전용 MME(154)는 추가적인 GUTI 및 S-TMSI 중 적어도 하나를 이용하여 스스로에게 해당 UE의 컨텍스트가 존재하는지 확인할 수 있다. 이 때, 해당 UE의 컨텍스트가 존재하면 다른 노드(새로운 MME(150) 및/또는 HSS(170))로부터 컨텍스트를 받아오지 않고 존재하는 UE 컨텍스트를 재사용한다. 일례로, UE의 컨텍스트를 UE의 모빌리티(mobility) 관리에 사용할 수 있다. 단계 300에서 전달된 NAS-PDU, GUTI, MME UE S1AP ID, S-TMSI 중 적어도 하나의 정보는 단계 310를 거쳐 320에서도 전달될 수 있다.
이후 새로운 MME(150)는 전용 MME(154)로부터 MM 컨텍스트를 요청하는 메시지를 수신(320)할 수 있다. 이 때 MM 컨텍스트를 요청하는 메시지는 식별 요청 메시지일 수 있다. 이 때 전용 MME(154)는 새로운 MME(150)로부터 eNB(130)를 거쳐 수신한 어태치 요청 메시지를 전송할 수 있고, 새로운 MME(150)는 이 어태치 요청 메시지를 확인(verify)할 수 있는데, 에러가 나지 않도록 하기 위해 단계 303c에서 MME 내 (상향 링크) NAS 카운트를 조절할 수 있다. 예를 들어, 확인(verification)이 되어도 상향 링크 NAS 카운트를 증가시키지 않을 수 있다. 상기 단계 303c 관련 동작은 단계 205a 이후에 수행될 수도 있다.
단계 320에서 식별 요청을 보낸 MME가 전용 MME(154)일 때 및/혹은 식별 요청(Identification Request) 메시지에 포함된 정보(예를 들어, GUTI)로 식별되는 UE에 대해 이미 경로 변경 명령 메시지를 보낸 적이 있을 때 새로운 MME(150)는 NAS-PDU를 통한 확인(verification)을 생략할 수 있다. 또 다른 일례로, 단계 320에서 확인(verification) 생략을 지시하는 지시자가 전달될 수 있다. 위에 서술한 것처럼 단계 303c에서 NAS 카운트 조작을 수행한 경우에는 확인을 수행한다. 새로운 MME(150)은 MM 컨텍스트를 요청하는 식별 요청 메시지에 담긴 GUTI, MME UE S1AP ID, S-TMSI 중 적어도 하나의 정보를 이용하여 UE(100)를 식별하여 그 UE에 해당하는 MM 컨텍스트를 단계 340에서 식별 응답 메시지를 이용해 전달해줄 수 있다.
이후 도 2에서 도시한 단계 204 내지 단계 211가 수행될 수 있다. 다른 점은 새로운 MME(150) 대신 전용 MME(154)가 참여(involve)한다는 것이다. 이후 전용 MME(154)가 참여한 단계 212 내지 단계 226이 수행될 수 있다. 이러한 과정은 도 3을 참고한다.
도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 UE의 어태치 과정을 도시한 흐름도이다. 본 명세서에서 따로 설명하지 않는 단계의 일부 혹은 전체는 일반적인 EPS의 어태치 과정을 따를 수 있다.
도 4에 따르면, 단계 204a 및 204b 이후 구 MME 혹은 SGSN(152)은 새로운 MME(150))가 UE의 UE 사용 유형을 지원하지 않는 MME라면 전용 MME가 후에 구 MME 또는 SGSN(152)에게 MM 컨텍스트를 다시 요구할 수 있기 때문에 MM 컨텍스트를 새로운 MME(150)에게 전달해줬어도 MM 컨텍스트를 삭제하지 않을 수 있다. 단계 207a, 207b, 207c와 208을 유도하기 위해, 구 MME(152)는 단계 203에서 수신한 GUTI로 식별되는 UE의 코어 네트워크 타입에 해당하지 않는 새로운 MME(150)가 식별 요청 메시지로 MM 컨텍스트를 요구(203a)하면, 식별 응답 메시지를 이용해 MM 컨텍스트를 전송(203b)할 때 인증 벡터(Authentication Vector)를 MM 컨텍스트에 포함시키지 않을 수 있다. 구 MME(152)는 일례로 Quintuplets 번호(Number of Quintuplets, Quintuplets는 UMTS에서 인증을 위해 사용되는 다섯 가지 정보로 난수 RAND, 기대되는 응답인 XRES, 암호화 키 CK, 완결성 IK, 인증 토큰 AUTN이 있다) 및/혹은 Number of Quadruplets 필드를 0으로 설정하는 방법으로 인증 벡터를 전송하지 않을 수 있다.
단계 205a에서 새로운 MME(150)는 HSS(170)와 UE 사용 유형 정보를 교환하고 해당 UE의 경로 변경의 필요성을 인지할 수 있다.
또 다른 일례로, 구 MME/SGSN(152)은 식별 응답 메시지의 내용을 통해 새로운 MME(150)가 UE(100)의 UE 사용 유형을 지원하지 않는다는 것을 인지하고 경로 변경을 유도할 수 있다. 일례로, 구 MME/SGSN(152)는 Cause 값에 식별 응답 메시지를 수신하는 MME는 UE의 코어 네트워크 타입을 지원하지 않는 MME임을 알리는 값을 포함시키거나, UE의 코어 네트워크 타입을 지시하는 새로운 정보 요소를 포함시킬 수 있다.
단계 205a 혹은 서술한 또 다른 방법을 통해 UE의 코어 네트워크 타입을 알아낸 새로운 MME(150)는 스스로가 UE의 UE 사용 유형을 지원할 수 없는 경우, 그 UE의 특성에 알맞은 MME가 서비스하도록 다른 MME로 어태치 요청 메시지를 경로 변경을 통해 전송(400)할 수 있다. 이 때 경로 변경 명령(REROUTE COMMAND)이라는 새로운 S1 메시지가 정의될 수 있다. 상기 S1 메시지는 MME UE S1AP ID, eNB UE S1AP ID, NAS-PDU, GUMMEI, MMEGI, GUMMEI 유형, S-TMSI, TAI 및 RRC 설정 원인, 추가적인 GUTI 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
MME UE S1AP ID는 S1 인터페이스 상에서 새로운 MME(150)가 UE(100)를 식별하기 위해 할당한 식별자이다. eNB UE S1AP ID는 eNB(130)가 S1 인터페이스 상에서 UE(100)를 식별하기 위해 할당한 식별자이다. 이 eNB UE S1AP ID를 이용해 eNB(130)는 어떤 UE에 대해 경로 변경 이 필요한지 식별할 수 있다. MME가 여기에 포함시키는 eNB UE S1AP ID는 단계 202, 204b 중 적어도 한 단계를 통해 수신한 S1 메시지에 담긴 eNB UE S1AP ID와 동일할 수 있다.
NAS-PDU는 어태치 요청 메시지일 수 있다. 이 어태치 요청 메시지는 단계 202를 통해 새로운 MME(150)가 수신한 어태치 요청 메시지와 동일할 수 있다. GUMMEI, MMEGI, GUMMEI 유형, S-TMSI, 추가적인 GUTI는 eNB(130)가 전용 MME를 고르는 데 필요할 수 있는 정보이다. 새로운 MME(150)는 GUMMEI, MMEGI, GUMMEI 유형, S-TMSI 중 적어도 하나를 전용 MME(154)에 연관되는 값으로 설정하여 eNB(130)로 보낼 수 있다. GUMMEI의 경우, 전용 MME(154)를 직접적으로 가리키는 것일 수 있다. GUMMEI의 PLMN은 UE(100)의 서빙 PLMN으로 (즉, 단계 202의 TAI의 PLMN 부분), MMEGI는 전용 MME 그룹에 해당하는 값으로, MMEC는 새로운 MME(150)의 MMEC에 해당하는 값으로 설정할 수 있다. eNB(130)는 PLMN과 MMEGI를 이용하여 전용 MME 그룹을 선택하고, MMEC를 참고하여 특정한 MME를 선택할 수 있다.
다른 방법으로, GUMMEI는 어태치 요청 메시지의 추가적인 GUTI의 GUMMEI 부분을 따온 것일 수 있다. MMEGI의 경우, 전용 MME 그룹에 해당하는 정보로 어태치 리퀘스트 메시지의 Additional GUTI의 GUMMEI에 포함된 MMEI 중 MMEGI 부분일 수 있다. TAI, RRC 설정 원인은 새로운 MME(150)가 eNB(130)로부터 어태치 요청 메시지를 수신할 때 함께 수신한 정보일 수 있다. 이 중 적어도 하나의 정보를 수신한 eNB(130)는 이후 410 단계에서 전용 MME(154)으로 보내는 메시지에 수신한 TAI 및/혹은 RRC 설정 원인을 전달할 수 있다.
새로운 MME(150)는 어태치 요청 메시지에 포함되었던 추가적인 GUTI를 함께 전송할 수 있다. 추가적인 GUTI는 새로운 MME(150)에서 추가적인 GUTI로 UE 컨텍스트를 찾을 수 없었고, 구 GUTI가 GUTI가 P-TMSI 및 RAI와 매핑되어 있음을 나타낼 때에 한하여 전달될 수도 있다.
eNB(130)는 단계 400에서 수신한 GUMMEI, MMEGI, GUMMEI Type, S-TMSI, 추가적인 GUTI 중 적어도 하나의 정보를 이용하여 전용 MME(154)를 선택하는데 사용할 수 있다. 전용 MME(154)를 선택한 후 eNB(130)는 초기 UE 메시지 혹은 상향링크 NAS 운송 메시지를 전용 MME(154)으로 전송(410)할 수 있다. 410 단계의 메시지는 기존의 초기 UE 메시지에 담긴 정보와 추가적으로 NAS-PDU, S-TMSI 및 추가적인 GUTI 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이를 수신한 전용 MME(154)는 추가적인 GUTI 및 S-TMSI 중 적어도 하나를 이용하여 스스로에게 해당 UE의 먼컨텍스트가 존재하는지 확인할 수 있다. 이 때, 해당 UE의 컨텍스트가 존재하면 다른 노드(새로운 MME(150) 및/또는 HSS(170))로부터 UE의 컨텍스트를 받아오지 않고 존재하는 UE 컨텍스트를 재사용한다. 일례로, UE의 컨텍스트를 UE의 모빌리티 관리에 사용할 수 있다. 단계 400에서 전달된 NAS-PDU, S-TMSI 중 적어도 하나의 정보는 단계 410를 거쳐 단계 420에서도 전달될 수 있다. 단계 420에서 전달되는 GUTI는 NAS-PDU로부터 추출된 GUTI 정보로 NAS 메시지의 EPS 모바일 신원 정보 요소에 해당할 수 있다.
단계 430에서 새로운 MME(150)는 NAS-PDU를 통한 확인을 생략할 수 있다. 단계 303c에서 NAS 카운트 조작을 수행한 경우에는 확인을 수행할 수 있다. 새로운 MME(150)은 MM 컨텍스트를 요청하는 식별 요청 메시지에 담긴 GUTI, MME UE S1AP ID, S-TMSI 중 적어도 하나의 정보를 이용하여 UE를 식별하여 그 UE에 해당하는 MM 컨텍스트를 단계 440에서 전달해줄 수 있다. 단계 430에서 새로운 MME(150)는 식별 요청을 보낸 MME가 전용 MME(154)일 때 및/혹은 식별되는 UE에 대해 경로 변경 명령 메시지를 보냈을 때 확인을 생략할 수 있다. 또 다른 일례로, 단계 420에서 확인 생략을 지시하는 지시자가가 전달될 수 있다.
이후 도 2에서 도시한 단계 204 내지 단계 211이 수행될 수 있다. 다른 점은 새로운 MME(150) 대신 전용 MME(154)가 참여한다는 것이다. 이후 도 2에서 도시한 전용 MME(154)가 참여한 단계 212 내지 단계 226가 수행될 수 있다. 이러한 과정은 도 3을 참고한다.
도 3과 4에 걸쳐 설명한 실시 예들은 트래킹 영역 업데이트(tracking area update, TAU) 과정에도 적용될 수 있다. 도 3 내지 4의 경우와 비교할 때 NAS-PDU가 TAU 요청 메시지에 해당하는 점이 다르다. 또한 새로운 MME/SGSN(150)이 구 MME/SGSN(152)에게 UE 컨텍스트를 요청하는 신호 흐름(어태치의 경우 단계 203a, 203b)에서, 식별 요청/응답(Identification Request/Response) 메시지를 주고받는 대신, 새로운 MME/SGSN(150)이 컨텍스트 요청(Context Request) 메시지를 보내면 MME/SGSN(152)이 이에 대한 답으로 컨텍스트 응답(Context Response) 메시지를 보내는 점이 다르다. 이때 컨텍스트 응답 메시지는 UE 사용 유형 정보를 비롯한 UE 컨텍스트를 전송할 수 있다. 새로운 MME/SGSN(150)는 UE 사용 유형 정보를 파악하고 전용 코어 네트워크 내 MME/SGSN으로 경로 변경(rerouting) 시키도록 결정할 수 있다. 이에 따라, 새로운 MME/SGSN(150)는 컨텍스트 수신 확인(Context Acknowledge) 메시지의 cause 값을 알맞은 값으로 두어 구 MME/SGSN(152)에게 보낼 수 있다. 현재 명시적(explicit)으로 정의된 cause 값은 ““User authentication failed””이다. 여기서 설명하는 경우는 인증이 실패한 경우라고 할 수는 없으므로 알맞은 cause 값은 예를 들어, ““Redirection required”” 혹은 이와 유사한 의미를 지닌 값일 수 있다. GTP entity(예를 들어 MME/SGSN(150))은 ““Redirection required””라는 cause 값을 해당 요청(request)이 UE(100)를 전용 코어 네트워크로 방향 수정(redirection) 시키기 위해 실패했음/거절됐음을 알리는 용도로 쓸 수 있다. 도 3의 단계 300, 310이 수행될 수 있고, 이후 전용 MME/SGSN(154)는 구 MME/SGSN(152)에게 또 다시 UE 컨텍스트를 요청할 수 있다. 이미 알맞은 cause 값을 포함한 컨텍스트 수신 확인 메시지를 수신한 구 MME/SGSN(152)은 해당 UE의 context를 삭제하지 않고 보존해놓을 수 있다. 따라서 구 MME/SGSN(152)은 전용 MME/SGSN(154)의 요청에 따라 UE 컨텍스트를 전달해줄 수 있다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 엔티티의 내부 구조를 도시한 블록도이다. 구체적으로 실시예의 네트워크 엔티티는 eNB(130), MME(150, 152, 154), S-GW(140), P-GW(160), PCRF(120) 및 HSS(170)을 포함할 수 있다. 네트워크 엔티티는 송수신부(500), 제어부(510) 및 저장부(520)으로 구성된다.
특히 네트워크 엔티티가 eNB(130)일 경우, 송수신부(500)는 신호를 송수신하고, 제어부(510)는 제 1 MME(mobile management entity)로 제 1 요청 메시지를 전송하고, 상기 제 1 요청 메시지를 기반으로 한 경로 변경 명령 메시지를 상기 제 1 MME으로부터 수신하고, 상기 경로 변경 메시지를 기반으로 제 2 MME로 제 2 메시지를 전송하도록 상기 송수신부(500)를 제어하고, 상기 경로 변경 명령 메시지는 제 1 요청 메시지 및 적어도 하나의 MME 식별자 및 단말 식별자를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 적어도 하나의 MME 식별자 및 단말 식별자는 MMEGI 및 추가적인 GUTI이고, 상기 제어부(510)는 상기 경로 변경 메시지에 포함된 상기 MMEGI 및 상기 추가적인 GUTI를 기반으로 상기 제 2 MME를 더 결정하도록 제어한다.
또한 상기 제어부(510)는 상기 제 1 요청 메시지를 단말로부터 더 수신하도록 상기 송수신부(500)를 제어하고, 상기 단말로부터 상기 eNB로 전송되는 상기 제 1 요청 메시지는 RRC 연결 설정 완료 메시지(RRC connection setup complete message) 에 포함되어 전송되고, 상기 eNB로부터 상기 제 1 MME로 전송되는 상기 제 1 요청 메시지는 초기 단말 메시지(initial UE message)에 포함되어 전송되며, 상기 제 1 요청 메시지는 어태치 요청(attach request) 메시지 또는 트래킹 영역 업데이트 요청(tracking area update request) 메시지이고, 상기 제 2 메시지는 초기 단말 메시지(initial UE message)이다.
특히 네트워크 엔티티가 새로운 MME(150)일 경우, 이동 통신 시스템의 신호를 송수신하는 제 1 MME(mobile management entity) 에 있어서, 송수신부(500)은 신호를 송수신하고, 제어부(510)은 향상된 노드 B(enhanced Node B, eNB)로부터 제 1 요청 메시지를 수신하고, 상기 eNB로 상기 제 1 요청 메시지를 기반으로 한 경로 변경 메시지를 상기 eNB로 전송하도록 상기 송수신부(500)를 제어하고, 상기 eNB는 상기 경로 변경 메시지를 기반으로 제 2 MME로 제 2 메시지를 전송하고, 상기 경로 변경 명령 메시지는 제 1 요청 메시지 및 적어도 하나의 MME 식별자 및 단말 식별자를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 적어도 하나의 MME 식별자 및 단말 식별자는 MMEGI 및 추가적인 GUTI이고, 상기 eNB는 상기 경로 변경 메시지에 포함된 상기 MMEGI 및 상기 추가적인 GUTI를 기반으로 상기 제 2 MME를 결정한다.
또한 상기 eNB는 상기 제 1 요청 메시지를 단말로부터 수신하고, 상기 단말로부터 상기 eNB로 전송되는 상기 제 1 요청 메시지는 RRC 연결 설정 완료 메시지(RRC connection setup complete message) 에 포함되어 전송되고, 상기 eNB로부터 상기 제 1 MME로 전송되는 상기 제 1 요청 메시지는 초기 단말 메시지(initial UE message)에 포함되어 전송되며 상기 제 1 요청 메시지는 어태치 요청(attach request) 메시지 또는 트래킹 영역 업데이트 요청(tracking area update request) 메시지이고, 상기 제 2 메시지는 초기 단말 메시지(initial UE message)이다.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 UE(100)의 내부 구조를 도시한 블록도이다. UE(100)는 송수신부(550), 제어부(560) 및 저장부(570)를 포함할 수 있다. 송수신부(550)는 실시예의 네트워크 엔티티, 특히 eNB(130)와 신호를 송수신할 수 있다. 상기 신호는 제어 신호, 데이터 등을 포함할 수 있다. 저장부(570)는 상기 사용자 단말의 동작을 위해 필요한 각종 프로그램을 저장할 수 있다. 특히, 본 발명의 일례에 따른 저장부(570)는 코어 네트워크와 접속하기 위한 메시지와 관련된 정보를 저장할 수도 있다. 제어부(560)는 본 발명에 따른 실시예의 UE의 동작을 위해 각 블록 간 신호 흐름을 제어한다. 보다 구체적으로, 제어부(560)는 네트워크에 접속하기 위해 송수신부(550)을 제어할 수 있다.
<제 2 실시예>
이동통신 시스템은 초기의 음성 위주의 서비스를 제공하던 것에서 벗어나 데이터 서비스 및 멀티미디어 서비스 제공을 위해 고속, 고품질의 무선 패킷 데이터 통신 시스템으로 발전하고 있다. 최근 3GPP의 HSDPA(high speed downlink packet access), HSUPA(high speed uplink packet access), LTE(long term evolution), LTE-A(long term evolution advanced), 3GPP2의 HRPD(high rate packet data), 그리고 IEEE의 802.16 등 다양한 이동 통신 표준이 고속, 고품질의 무선 패킷 데이터 전송 서비스를 지원하기 위해 개발되었다.
LTE 시스템은 고속 무선 패킷 데이터 전송을 효율적으로 지원하기 위하여 개발된 시스템으로, 다양한 무선접속 기술을 활용하여 무선시스템 용량을 최대화할 수 있다. 그리고 LTE-A 시스템은 LTE 시스템의 진보된 무선시스템으로 LTE와 비교하여 향상된 데이터 전송 능력을 가지고 있다.
HSDPA, HSUPA, HRPD 등의 현존하는 3세대 무선 패킷 데이터 통신 시스템은 전송 효율을 개선하기 위해 적응 변조 및 부호(adaptive modulation and coding: AMC) 방법과 채널 감응 스케줄링 방법 등의 기술을 이용한다. 이때 AMC 방법과 채널 감응 스케줄링 방법은 수신기로부터 부분적인 채널 상태 정보를 피드백(feedback) 받아서 가장 효율적이라고 판단되는 시점에 적절한 변조 및 부호 기법을 적용할 수 있다.
AMC 방법이 적용된 무선 패킷 데이터 통신 시스템에서 송신기는 채널 상태에 따라 전송하는 데이터의 양을 조절할 수 있다. 즉 송신기는 채널 상태가 좋지 않으면, 전송하는 데이터의 양을 줄여 수신 오류 확률을 원하는 수준에 맞출 수 있다. 그리고 채널 상태가 좋으면, 송신기는 전송하는 데이터의 양을 늘려서 수신 오류 확률은 원하는 수준에 맞추면서도 많은 정보를 효과적으로 전송할 수 있다.
채널 감응 스케줄링 자원 관리 방법이 적용된 무선 패킷 데이터 통신 시스템에서 송신기는 여러 사용자 중에서 채널 상태가 우수한 사용자를 선택적으로 서비스하기 때문에 한 사용자에게 채널을 할당하고 서비스해주는 것에 비해 시스템 용량이 증가한다. 이와 같은 용량 증가를 소위 다중 사용자 다이버시티(multi-user diversity) 이득이라 한다. AMC 방법은 MIMO(multiple input multiple output) 전송방식과 함께 사용될 경우 전송되는 신호의 공간계층(spatial layer)의 개수 또는 랭크(rank)를 결정하는 기능도 포함할 수 있다. 이 경우 AMC 방법이 적용된 무선 패킷 데이터 통신 시스템은 최적의 데이터 전송율(data rate)을 결정하는데 단순히 부호율과 변조방식만을 생각하지 않고 MIMO를 이용하여 몇 개의 계층(layer)으로 전송할지도 고려하게 된다.
일반적으로 CDMA 방식에 비해 주파수 축 상에서의 스케줄링(frequency domain scheduling) 등을 통해 OFDMA 방식에서 용량 증대를 기대할 수 있다. 채널이 시간에 따라 변하는 특성에 따라 채널 감응 스케줄링 방법을 통해 용량 이득을 얻었듯이 채널이 주파수에 따라 다른 특성을 활용하면 더 많은 용량 이득을 얻을 수 있다. 이에 최근 2세대와 3세대 이동 통신 시스템에서 사용되던 다중 접속 방식인 CDMA(code division multiple access)을 차세대 시스템에서 OFDMA(orthogonal frequency division multiple access)으로 전환하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 그리고 3GPP와 3GPP2는 OFDMA를 사용하는 진화 시스템에 관한 표준화를 진행하고 있다.
도 6은 종래 기술에 따른 각 셀 별로 중앙에 송수신 안테나가 배치된 셀룰러 이동 통신 시스템을 도시하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 복수개의 셀로 이루어진 셀룰러 이동 통신 시스템에서 특정 단말(user equipment, 이하 UE와 혼용될 수 있다)이 긴 시간(semi-static) 구간 동안 선택된 하나의 셀로부터 앞에서 설명한 여러 가지 방법들을 활용한 이동 통신 서비스를 제공받는다. 예를 들어, 셀룰러 이동 통신 시스템이 셀(cell) 600, 셀 610, 셀 620 의 3개 셀로 구성된다고 가정한다. 그리고 셀 600은 셀 내에 위치한 단말 601과 단말 602에 대하여 이동 통신 서비스를 제공하고, 셀 610은 단말 611에 대하여, 그리고 셀 620은 단말 621에 대하여 이동 통신 서비스를 제공한다고 가정한다.
셀 600을 이용하여 이동 통신 서비스를 제공받는 단말 602는 단말 601과 비교하여 안테나 630으로부터의 거리가 상대적으로 멀다. 또한 단말 602는 또 다른 셀 620의 중앙 안테나로부터 큰 간섭을 겪기 때문에 셀 600으로부터 지원되는 데이터 전송 속도가 상대적으로 낮게 된다.
셀 600, 610, 620에서 서로 독립적으로 이동통신 서비스가 제공되는 경우, 셀 별로 하향링크 채널 상태를 측정하기 위하여 채널 추정을 위한 기준 신호(reference signal, 이하 RS)가 전송된다. 그리고 3GPP LTE-A 시스템의 경우 단말은 기지국이 전송하는 채널 정보 기준 신호(channel status information reference signal, 이하 CSI-RS)를 이용하여 기지국과 자신 사이의 채널 상태를 측정한다.
도 7는 LTE/LTE-A 시스템의 하향링크 무선 자원을 도시한 도면이다. 도 7에 도시된 무선 자원은 시간축 상에서 한 개의 서브프레임 (subframe)으로 이루어지며 주파수축 상에서 한 개의 자원 블록(Resource Block, RB)으로 이루어진다. 이와 같은 무선 자원은 주파수 영역에서 12개의 부반송파(subcarrier)로 이루어지며 시간 영역에서 14개의 OFDM 심볼로 이루어져서 총 168개의 고유 주파수 및 시간 위치를 가진다. LTE/LTE-A에서는 상기 도 2의 각각의 고유 주파수 및 시간 위치를 자원 요소 (resource element, RE)라 한다. 도 2에 도시된 1 서브프레임 및 1 RB는 하향링크 스케줄링시 최소 단위에 해당한다.
상기 도 2에 도시된 무선자원에서는 다음과 같은 복수개의 서로 다른 종류의 신호가 전송될 수 있다.
1. 셀 특정 기준 신호 (700, Cell Specific Reference Signal, 이하 CRS): 한 개의 셀에 속한 모든 단말을 위하여 주기적으로 전송되는 기준 신호이며 복수개의 단말들이 공통적으로 이용할 수 있다.
2. 복조 기준 신호(710, Demodulation Reference Signal, DMRS): 특정 단말을 위하여 전송되는 기준 신호이며 해당 단말에게 데이터를 전송할 경우에만 전송된다. DMRS는 총 8개의 DMRS 안테나 포트로 이루어질 수 있다. LTE/LTE-A에서는 포트 7에서 포트 14까지가 DMRS 안테나 포트에 해당하며 각 포트들은 코드 분할 다중화(code division multiplexing, CDM) 또는 주파수 분할 다중화 (frequency division multiplexing, FDM)을 이용하여 서로 간섭을 발생시키지 않도록 직교성(orthogonality)을 유지한다.
3. 물리 하향링크 공용 채널 (720, Physical Downlink Shared Channel, 이하 PDSCH): 하향링크로 전송되는 데이터 채널로 기지국이 단말에게 트래픽을 전송하기 위하여 이용하며 상기 도 2의 데이터 영역(data region)에서 기준신호가 전송되지 않는 RE를 이용하여 전송된다.
4. 채널 상태 정보 기준 신호(740, Channel Status Information Reference Signal, 이하 CSI-RS): 한 개의 셀에 속한 단말들을 위하여 전송되는 기준 신호로, 채널 상태를 측정하는데 이용된다. 한 개의 셀에는 복수개의 CSI-RS가 전송될 수 있다. LTE-A 시스템에서 한 개의 CSI-RS는 한 개, 두 개, 네 개, 또는 여덟 개의 안테나 포트에 대응될 수 있다.
5. 기타 제어채널 (730, 물리 하이브리드 ARQ 지시자 채널(PHICH), 물리 제어 포맷 지시자 채널 (PCFICH), 물리 하향링크 제어 채널(PDCCH)): 단말이 PDSCH를 수신하는데 필요한 제어정보를 제공하거나 상향링크의 데이터 송신에 대한 하이브리드 ARQ(이하 HARQ)를 운용하기 위한 긍정 수신 확인/부정 수신 확인(ACK/NACK) 전송하는데 사용된다.
상기 신호 외에 LTE-A 시스템에서는 다른 기지국의 전송하는 CSI-RS가 해당 셀의 단말들에게 간섭 없이 수신될 수 있도록 뮤팅(740, muting)을 설정할 수 있다. 상기 뮤팅은 CSI-RS가 전송될 수 있는 위치에 적용될 수 있으며 일반적으로 단말은 해당 무선 자원을 건너뛰어 트래픽 신호를 수신한다. LTE-A 시스템에서 뮤팅은 또 다른 용어로 0 전력 CSI-RS(zero-power CSI-RS)라고 불리기도 한다. 뮤팅의 특성상 뮤팅이 CSI-RS의 위치에 동일하게 적용되며 전송 전력이 송신되지 않기 때문이다.
도 7에서 CSI-RS는 CSI-RS를 전송하는 안테나들 수에 따라 A, B, C, D, E, E, F, G, H, I, J로 표시된 위치의 일부를 이용하여 전송될 수 있다. 또한 뮤팅도 A, B, C, D, E, E, F, G, H, I, J로 표시된 위치의 일부에 적용될 수 있다. 특히 CSI-RS는 전송하는 안테나 포트 수에 따라서 2개, 4개, 8개의 RE를 이용해 전송될 수 있다. 안테나 포트 수가 2개일 경우 상기 도 2에서 특정 패턴의 절반에 CSI-RS가 전송되며 안테나 포트 수가 4개일 경우 특정 패턴의 전체에 CSI-RS가 전송되고 안테나 포트수가 8개일 경우 두 개의 패턴을 이용하여 CSI-RS가 전송된다. 반면 뮤팅의 경우 언제나 한 개의 패턴 단위로 이루어진다. 즉, 뮤팅은 복수개의 패턴에 적용될 수는 있지만 CSI-RS와 위치가 겹치지 않는 경우 한 개의 패턴의 일부에만 적용될 수는 없다. 단, CSI-RS의 위치와 뮤팅의 위치가 겹칠 경우에 한해서 한 개의 패턴의 일부에만 적용될 수 있다.
두 개의 안테나포트에 대한 CSI-RS가 전송될 경우 시간 축에서 연결된 두 개의 RE에서 각 안테나 포트의 신호가 전송되며 각 안테나포트의 신호는 직교 코드(orthogonal code)로 구분된다. 또한 네 개의 안테나 포트에 대한 CSI-RS가 전송될 경우 두 개의 안테나 포트를 위한 CSI-RS에 추가로 두 개의 RE를 더 이용하여 동일한 방법으로 나머지 두 개의 안테나 포트에 대한 신호가 전송된다. 8개의 안테나 포트에 대한 CSI-RS가 전송될 경우도 마찬가지이다.
도 6에서 도시된 바와 같이 복수개의 셀로 이루어진 셀룰러 이동 통신 시스템의 경우 각 셀 별로 별도의 위치가 할당되어 CSI-RS가 전송된다. 일례로 도 6에 도시된 셀 600의 경우 도 7의 A 위치에서 CSI-RS가, 셀 610의 경우 B 위치에서 CSI-RS가, 셀 620의 경우 C 위치에서 CSI-RS가 전송될 수 있다. 이와 같이 셀 별로 서로 다른 위치로 CSI-RS 전송을 위한 시간 및 주파수 자원을 할당하는 것은 서로 다른 셀들의 CSI-RS가 서로 상호 간섭을 발생시키는 것을 방지하기 위해서이다.
상기 설명한 바와 같이 셀룰러 시스템에서 기지국은 하향링크 채널 상태를 측정하기 위하여 기준 신호를 단말로 전송해야 한다. 3GPP의 LTE-A (Long Term Evolution - Advanced) 시스템의 경우 단말은 기지국이 전송하는 CSI-RS를 이용하여 기지국과 자신 사이의 채널 상태를 측정한다. 상기 채널 상태는 기본적으로 몇 가지 요소가 고려되어야 하며, 여기에는 하향링크에서의 간섭량이 포함된다. 상기 하향링크에서의 간섭량은 인접 기지국에 속한 안테나에 의해 발생되는 간섭 신호 및 열잡음 등이 포함되며, 단말이 하향링크의 채널 상황을 판단하는데 중요하다. 일례로 송신 안테나가 한 개인 기지국에서 수신 안테나가 한 개인 단말로 신호를 전송할 경우, 단말은 기지국에서 수신된 기준 신호를 이용하여 하향링크로 수신할 수 있는 심볼당 에너지 및 해당 심볼을 수신하는 구간에서 동시에 수신될 간섭량을 판단하고 심볼당 에너지와 간섭의 비인 Es/Io를 결정해야 한다. 결정된 Es/Io는 데이터 전송 속도 또는 그에 상응하는 값으로 변환되고, 채널 품질 지시자(Channel Quality Indicator, 이하 CQI)의 형태로 단말에 의해 기지국에 통보됨으로써, 기지국이 하향링크에서 어떤 데이터 전송속도로 단말에게 전송을 수행할지를 판단할 수 있게 한다.
LTE-A 시스템의 경우 단말은 하향링크의 채널 상태에 대한 정보를 기지국에게 피드백하여 기지국의 하향링크 스케줄링에 활용할 수 있도록 한다. 즉, 단말은 하향링크로 기지국이 전송하는 기준 신호를 측정하고 여기에서 추출한 정보를 LTE/LTE-A 표준에서 정의하는 형태로 기지국으로 피드백한다. LTE/LTE-A에서 단말이 피드백하는 정보로는 크게 다음의 세가지가 있다.
- 랭크 지시자(Rank Indicator, 이하 RI): 단말이 현재의 채널상태에서 수신할 수 있는 공간적 계층(spatial layer)의 개수
- 프리코더 매트릭스 지시자(Precoder Matrix Indicator, 이하 PMI): 단말이 현재의 채널 상태에서 선호하는 프리코딩 매트릭스(precoding matrix)에 대한 지시자
채널 품질 지시자(CQI): 단말이 현재의 채널상태에서 수신할 수 있는 최대 데이터 전송률 (data rate)을 의미한다. CQI는 최대 데이터 전송률과 유사하게 활용될 수 있는 신호 대 간섭 및 잡음비(signal to interference and noise ratio, SINR), 최대의 오류정정 부호화율 (code rate) 및 변조 방식, 주파수당 데이터 효율 등으로 대체될 수 있다. 상기 RI, PMI, CQI는 서로 연관되어 의미를 갖는다. 한 예로 LTE/LTE-A에서 지원하는 프리코딩 매트릭스는 랭크별로 다르게 정의되어 있다. 때문에 RI가 1의 값을 가질 때 PMI 값과, RI가 2의 값을 가질 때 PMI 값은 그 값이 동일하더라도 다르게 해석이 된다. 또한 단말이 CQI를 결정할 때에도 자신이 기지국에 통보한 RI 값과 PMI 값이 기지국에서 적용되었다고 가정한다. 즉, 단말이 RI_X, PMI_Y, CQI_Z를 기지국에 통보한 경우, 랭크가 RI_X이고 프리코딩 매트릭스가 PMI_Y일 때, CQI_Z에 해당하는 데이터 전송률을 단말이 수신할 수 있다는 것을 의미한다. 이와 같이 단말은 CQI를 계산할 때에 기지국에 어떤 전송 방식을 수행할 지를 가정함으로써, 해당 전송 방식으로 실제 전송을 수행하였을 때 최적화된 성능을 얻을 수 있도록 한다.
LTE/LTE-A에서 단말의 주기적 피드백은 어떤 정보를 포함하느냐에 따라 다음의 네 가지 중 하나의 피드백 모드(feedback mode or reporting mode)로 설정된다:
1. 모드 1-0: RI, 광대역 (wideband) CQI (wCQI)
2. 모드 1-1: RI, wCQI, PMI
3. 모드 2-0: RI, wCQI, 협대역 (subband) CQI (sCQI)
4. 모드 2-1: RI, wCQI, sCQI, PMI
상기 네가지 피드백 모드에 대한 각 정보의 피드백 타이밍은 상위 계층 신호(higher layer signal)로 전달되는 
, 
, 
,
그리고 등의 값에 의해 결정된다. 피드백 모드 1-0에서 wCQI의 전송 주기는 
서브프레임이며 
의 서브프레임 오프셋 값을 이용해 피드백 타이밍이 결정된다. 또한 RI의 전송 주기는 
·
서브프레임이며 오프셋은 
+
이다.
도 8은 
, 
, 
, 
의 경우에 RI 및 wCQI의 피드백 타이밍을 도시하는 도면이다. 도 8에서, 각 타이밍은 서브프레임 인덱스를 나타낸다.
피드백 모드 1-1은 모드 1-0과 같은 피드백 타이밍을 가지지만 1개, 2개의 안테나 포트 또는 일부 4개의 안테나 포트 상황에 대하여 wCQI 전송 타이밍에서 wCQI와 PMI가 함께 전송된다는 차이점을 가진다.
피드백 모드 2-0에서 sCQI에 대한 피드백 주기는 
서브프레임이며 오프셋 값은 
이다. 그리고 wCQI에 대한 피드백 주기는 
서브프레임이며 오프셋 값은 sCQI의 오프셋 값과 같이 
이다. 여기서 
로 정의되는데 
는 상위신호로 전달되며 
는 시스템 대역폭(bandwidth)에 따라 결정되는 값이다. 예를 들어 10MHz 시스템에 대한 
값은 3으로 정의된다. 결국 wCQI는 
번의 sCQI 전송마다 한번씩 이를 대체하여 전송된다. 그리고 RI의 주기는 
서브프레임이며 오프셋은 
+
이다.
도 9는 
, 
,
,
,
, 
의 경우에 대한 RI, sCQI, wCQI 피드백 타이밍을 도시하는 도면이다. 피드백 모드 2-1은 모드 2-0과 같은 피드백 타이밍을 가지지만 1개, 2개의 안테나 포트 또는 일부 4개의 안테나 포트 상황에 대하여 wCQI 전송 타이밍에서 PMI가 함께 전송된다는 차이점을 가진다.
상기 설명한 피드백 타이밍은 CSI-RS 안테나 포트 개수가 1개, 2개 또는 4개인 경우의 일부에 대한 경우이며 또 다른 일부 4개 안테나 포트 또는 8개 안테나 포트에 대한 CSI-RS를 할당받은 단말의 경우는 상기 피드백 타이밍과 달리 두 가지 PMI 정보가 피드백 된다. 상기 또 다른 일부 4개 안테나 포트 또는 8개의 안테나 포트를 가지는 CSI-RS를 단말이 할당받은 경우에 피드백 모드 1-1은 다시 두 개의 서브모드 (submode)로 나뉘며, 첫 번째 서브모드에서는 RI가 첫 번째 PMI 정보와 함께 전송되고, 두 번째 PMI 정보는 wCQI와 함께 전송된다. 여기서 wCQI와 두 번째 PMI에 대한 피드백의 주기 및 오프셋은 
와 
로 정의되고, RI와 첫 번째 PMI 정보에 대한 피드백 주기 및 오프셋 값은 각각 
와 
+
로 정의된다. 단말로부터 기지국으로 첫번째 PMI (i 1)와 두번째 PMI (i 2)가 모두 보고되면 단말과 기지국은 서로가 공유하고 있는 프리코딩 매트릭스들의 집합인 코드북(codebook) 내에서 해당 첫 번째 PMI와 두 번째 PMI의 조합에 대응하는 프리코딩 매트릭스 W(i 1, i 2)를 단말이 선호하는 프리코딩 매트릭스라고 확인한다. 또 다른 해석으로, 첫 번째 PMI에 대응하는 프리코딩 매트릭스를 
이라 하고 두 번째 PMI에 대응하는 프리코딩 매트릭스를 
라고 하면 단말과 기지국은 단말이 선호하는 프리코딩 매트릭스가 두 행렬의 곱인 
로 결정되었다는 정보를 공유한다.
8개의 CSI-RS 안테나 포트에 대한 피드백 모드가 2-1일때, 피드백 정보에는 프리코딩 타입 지시자(precoding type indicator, PTI) 정보가 추가된다. 이때, PTI는 RI와 함께 피드백 되고 그 주기는 
서브프레임이며 오프셋은 
+
로 정의된다.
구체적으로, PTI가 0인 경우에는 첫 번째 PMI, 두 번째 PMI, 그리고 wCQI가 모두 피드백된다. 이때, wCQI와 두 번째 PMI는 같은 타이밍에 함께 전송되고 그 주기는 
이며 오프셋은 
로 주어진다. 첫 번째 PMI의 주기는 
이며 오프셋은 
이다. 여기서 
은 상위 계층 신호로 전달된다.
반면에 PTI가 1인 경우에는 wCQI가 광대역 두 번째 PMI와 함께 전송되며 sCQI는 별도의 타이밍에 협대역 두 번째 PMI와 함께 피드백 된다. 이때, 첫 번째 PMI는 전송되지 않고 PTI가 0인 경우에 가장 최신으로 보고된 첫 번째 PMI를 가정하여 두 번째 PMI와 CQI가 계산된 후 보고된다. PTI와 RI의 주기 및 오프셋은 PTI가 0인 경우와 같다. sCQI의 주기는 
서브프레임으로 정의되고, 오프셋은 
로 정의된다. wCQI와 두 번째 PMI는 
의 주기와 
의 오프셋을 가지고 피드백되며 
는 CSI-RS 안테나 포트 개수가 2인 경우와 같이 정의된다.
도 10은 
, 
,
,
,
, 
, 
의 경우에 대하여 PTI=0인 경우의 피드백 타이밍을 도시하는 도면이다.
도 11은 
, 
,
,
,
, 
, 
의 경우에 대하여 PTI=1인 경우의 피드백 타이밍을 도시하는 도면이다.
LTE/LTE-A에서는 상기 단말의 주기적 피드백뿐만 아니라 비주기적 피드백도 지원한다. 기지국이 특정 단말의 비주기적 피드백 정보를 얻고 싶을 때, 기지국은 해당 단말의 상향링크 데이터 스케줄링을 위한 하향링크 제어 정보(DCI, downlink control information)에 포함된 비주기적 피드백 지시자가 특정 비주기적 피드백 수행을 지시하도록 설정하여 해당 단말의 상향링크 데이터 스케줄링을 수행한다. 상기 해당 단말은 비주기적 피드백을 수행하도록 설정된 지시자를 n번째 서브프레임 에서 PDCCH를 통해 수신하면 해당 단말은 n+k번째 서브프레임에서의 PUSCH를 통한 데이터 전송에 비주기적 피드백 정보를 포함하여 상향링크 전송을 수행한다. 여기서 k는 3GPP LTE Release 11 표준에 정의된 파라미터로 주파수 분할 복식(frequency division duplexing, 이하 FDD)에서는 4이며 시간 분할 복식 (time division duplexing, TDD)에서는 아래 TDD UL/DL 설정에서 각 서브프레임에 대한 k값을 개시한 표 1과 같이 정의된다.
| TDD UL/ DL설정 | 서브프레임 번호 n | |||||||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| 0 | - | - | 6 | 7 | 4 | - | - | 6 | 7 | 4 |
| 1 | - | - | 6 | 4 | - | - | - | 6 | 4 | - |
| 2 | - | - | 4 | - | - | - | - | 4 | - | - |
| 3 | - | - | 4 | 4 | 4 | - | - | - | - | - |
| 4 | - | - | 4 | 4 | - | - | - | - | - | - |
| 5 | - | - | 4 | - | - | - | - | - | - | - |
| 6 | - | - | 7 | 7 | 5 | - | - | 7 | 7 | - |
상기 비주기적 피드백이 설정된 경우에 피드백 정보는 주기적 피드백의 경우와 같이 RI, PMI, CQI를 포함하며 피드백 설정에 따라 RI와 PMI는 피드백 되지 않을 수도 있다. 그리고 CQI는 wCQI와 sCQI 모두를 포함할 수도 있고 wCQI 정보만을 포함할 수도 있다.
종래의 기술에서는 특정 단말에 대하여 한 개의 채널 상태 정보(channel state information, 이하 CSI) 피드백이 주어지는 경우만을 고려하고 있으며 여러 전송 지점이 협력하여 특정 단말의 신호 및 간섭을 제어하는 협력 전송(coordinated multi-point, CoMP, 이하 CoMP 전송, CoMP 방식 등과 혼용될 수 있다)을 위한 효율적인 CSI 피드백의 방법을 고려하고 있지 않다. 본 발명에서는 다중 CSI 피드백 상황에서 단말이 효율적으로 간섭을 측정하고 이에 대하여 피드백을 생성 및 보고하는 방법을 고려한다.도 6에서 도시된 셀룰러 이동 통신 시스템의 경우, 셀의 가장자리에 존재하는 단말은 다른 셀로부터의 간섭이 크게 작용하여 높은 데이터 전송률을 지원받는데 한계가 존재한다. 즉, 도 6과 같은 셀룰러 이동 통신 시스템에서 셀 내에 존재하는 단말들에게 제공되는 데이터 전송률은 단말의 위치가 셀 내에서 어디에 위치하느냐에 따라 크게 영향을 받는다. 그러므로 종래의 셀룰러 이동 통신 시스템은 셀 중앙에서 상대적으로 가까운 곳에 위치한 단말의 경우 높은 데이터 전송률로 데이터를 송수신할 수 있지만 상대적으로 먼 곳에 위치한 단말의 경우 그럴 수 없다는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 LTE-A 시스템을 기반으로 하여 간단한 CoMP 방식을 구축하고, 이때 구축된 CoMP 전송을 효과적으로 운용하기 위한 피드백 생성 방법과 관련 장치를 제안함에 있다.
본 발명에 따르면, 셀룰러 이동 통신 시스템에서 셀 가장자리에 위치한 단말을 위해 인접한 셀들이 셀 간 협력 전송을 통해 서로 협력하여 데이터를 전송할 수 있다. 또한 셀룰러 이동 통신 시스템에서 셀들은 협력이 없는 경우와 대비하여 향상된 이동통신 서비스를 제공할 수 있다. 단말은 셀 가장자리에 존재하는 경우 자신이 데이터를 수신하고자 하는 셀을 다이나믹하게 결정할 수 있다. 또한 큰 간섭으로 판단되는 몇몇 셀들은 인접 셀들이 셀 가장 자리에 위치한 단말을 도와주기 위하여 자신의 전력을 오프(off)할 수 있다. 이에 부가하여 셀 가장자리에 존재하는 단말을 여러 셀에서 동시에 정보를 전송하여 단말의 정보 수신률을 높일 수 있다. 이를 통하여 셀룰러 이동 통신 시스템 내의 모든 단말이 셀 내에 자신이 위치한 위치에 상관없이 골고루 높은 데이터 전송률을 획득할 수 있다.셀룰러 이동 통신 시스템은 한정된 지역에 복수개의 셀을 구축함으로서 이루어진다. 각 셀은 해당 셀 내에서의 이동 통신을 전담하는 기지국 장비가 셀 내의 단말들에게 이동 통신 서비스를 제공한다. 이 때 특정 단말은 긴 시간 구간 동안 특정 하나로 결정된 셀로부터만 이동 통신 서비스를 지원받게 된다. 이하 이러한 시스템을 비협력 전송(이하 non-CoMP) 시스템이라 칭한다.
non-CoMP 시스템에서 셀 내에 존재하는 모든 단말들에게 제공되는 데이터 전송률은 단말의 위치가 셀 내에서 어디에 위치하느냐에 따라 크게 달라진다. 즉 셀 중앙에 위치한 단말은 높은 데이터 전송률을 제공받을 수 있지만, 상대적으로 셀 가장자리에 근접하게 위치하는 단말은 높은 데이터 전송률을 제공받을 수 없다.
이와 대비되는 시스템으로 협력 전송(이하 CoMP) 시스템이 있다. CoMP 시스템은 셀 가장자리에 위치하는 단말을 지원하기 위하여 복수 개의 셀들이 서로 협력하여 데이터를 전송하는 시스템이다. 이 경우 non-CoMP 시스템에 대비하여 향상된 이동 통신 서비스가 제공될 수 있다. 본 발명은 CoMP 시스템 중에서도 다이나믹 셀 선택(dynamic cell selection, DS) 방식, 다이나믹 셀 블랭킹(dynamic cell blanking, DB) 방식 및 동시 전송 (joint transmission, JT) 방식 등을 고려하여 피드백 방법 및 관련 장치를 제안하고자 한다.
이 때 DS 방식은 단말이 셀 별 채널 상태를 측정하고 이에 대한 피드백을 기지국으로 전달하면 기지국이 그 단말로 하향링크 데이터를 전송할 셀을 다이나믹하게 선택하여 데이터를 전송하는 방식을 의미한다. 그리고 DB 방식은 특정 셀이 다른 셀로 간섭을 줄여주기 위하여 자신의 데이터 전송을 하지 않도록 하는 방식을 의미하며 JT 방식은 여러 셀에서 특정 단말에 동시에 데이터를 전송하는 방법을 의미한다. 또한 본 발명에서는 상기 DS, DB, JT가 결합된 방식 또한 고려한다. 즉, 본 발명은 LTE-A 시스템에 DS, DB, JT, 또는 이의 결합에 대한 전송 방식을 효율적으로 적용할 수 있도록 피드백 구조를 설계하여 상기 문제점들을 해결할 수 있도록 한다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 셀룰러 이동 통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다. 이 때 셀룰러 이동 통신 시스템이 세 개의 셀로 구성된 경우를 가정하여 설명한다. 또한 본 발명의 실시예에서 사용하는 셀은 특정 전송 지점이 서비스할 수 있는 데이터 전송 영역을 의미하며, 각 전송 지점은 매크로 영역 내에서 매크로 기지국과 셀 식별자(cell ID)를 공통으로 갖는 리모트 라디오 헤드(remote radio head, RRH)일 수도 있고 각 전송 지점이 서로 다른 셀 식별자를 가지는 매크로 또는 피코 셀일 수도 있다.
중앙 제어 장치는 단말과 데이터를 송수신하고, 송수신된 데이터를 처리할 수 있는 장치를 의미한다. 여기서 각 전송 지점이 매크로 기지국과 셀 식별자를 공통으로 갖는 RRH인 경우에 매크로 기지국을 중앙 제어 장치라 칭할 수 있다. 또한 각 전송 지점이 서로 다른 셀 식별자를 갖는 매크로 또는 피코 셀인 경우에 각 셀들을 통합하여 관리하는 장치를 중앙 제어 장치라 칭할 수 있다.
도 12를 참조하면, 셀룰러 이동 통신 시스템은 1200, 1210, 1220 중 적어도 한 개의 셀, 가장 가까운 셀로부터 데이터를 전송 받는 단말(1201, 1211, 1221)과 셀 1200, 1210, 1220으로부터 CoMP 전송을 받는 단말 1202을 포함한다. 자신에게 가장 가까운 셀로부터 데이터를 전송 받는 단말(1201, 1211, 1221)은 각각 자신이 위치한 셀에 대한 CSI-RS를 통하여 채널을 추정하고 관련 피드백을 해당 기지국 또는 중앙 제어 장치(1230)로 전송한다. 그러나 세 개의 셀 1200, 1210, 1220으로부터 CoMP 방식을 통해 데이터를 전송 받는 단말 1202는 세 개의 셀 모두로부터의 채널을 추정해야 한다. 따라서 단말 1202에서 수행되는 채널 추정을 위해 기지국 또는 중앙 제어 장치(1230)는 단말 1202에 각 셀에 해당하는 세 개의 CSI-RS 자원을 할당한다. 중앙 제어 장치(1230)가 단말 1202에 CSI-RS를 할당하는 방법을 아래 도 13를 참조하여 설명한다.
도 13은 다수의 셀에서 CoMP 방식으로 데이터를 전송받는 단말에 CSI-RS를 할당하는 일례를 도시한 도면이다.
도 13을 참조하면, 중앙 제어 장치는 CoMP 전송을 받는 단말 1202가 세 개의 셀 1200, 1210, 1220으로부터 채널을 각각 추정할 수 있고 제어 정보 및 시스템 정보를 위한 채널을 추정할 수 있도록 세 개의 CSI-RS를 각각의 자원 1301, 1302, 1303에 할당하고, 해당 자원을 사용하여 CSI-RS를 단말 1202로 전송한다. 즉 셀 1200의 채널 추정을 위한 CSI-RS가 할당되는 자원은 참조번호 1301이며, 셀 1210의 채널 추정을 위한 CSI-RS가 할당되는 자원은 참조번호 1302이며, 셀 1220의 채널 추정을 위한 CSI-RS가 할당되는 자원은 참조번호 1303이다. 이렇게 CoMP 단말의 채널 추정을 위해 전송되는 적어도 하나의 CSI-RS가 할당된 자원을 포함하는 집합 또는 그 CSI-RS 자원에 해당하는 셀들을 포함하는 집합을 측정 집합(measurement set)이라 칭한다.
위에서 설명한 것과 같이 CoMP로 동작하는 단말은 적어도 하나 이상의 CSI-RS를 할당 받아 해당 셀들의 채널을 추정하기 위하여 다음과 같은 적어도 하나 이상의 CSI-RS 할당 정보들을 기지국 또는 중앙 제어 장치로부터 할당 받는다:
- CSI-RS 할당 정보:
- CSI-RS 인덱스
-CSI-RS 안테나 포트 정보 (1, 2, 4, 또는 8)
- RB 내 자원 위치 정보
- CSI-RS 전송 타이밍 정보 (주기 및 오프셋)
- CSI-RS 수열 정보
- CSI-RS가 전송되는 셀의 CRS 정보
- 셀 식별자 (cell ID)
- CRS 안테나 포트 정보
- 데이터 영역에서 CRS가 전송되지 않는 서브프레임 정보
상기 CSI-RS 할당 정보는 네트워크 상에서 특정 단말로 할당 될 필요가 있는 기지국의 개수만큼 할당되며 각각의 CSI-RS 할당 정보 내에는 상기 나열된 정보의 전체 또는 일부가 포함 될 수 있다.
또한 중앙 제어 장치(1230)는 단말 1202에게 간섭 측정 용도의 추가 자원을 할당 할 수 있다. 단말이 전송 받을 수 있는 시간당 데이터 양은 신호의 세기뿐만 아니라 간섭의 크기에도 영향을 받는다. 따라서 기지국 또는 중앙 제어 장치(1230)는 단말의 정확한 간섭 측정을 위하여 단말이 간섭을 측정할 수 있는 간섭 측정 자원 (interference measurement resource, 이하 IMR)을 별도로 할당할 수 있다. 기지국은 한 단말로 하나의 IMR을 할당하여 단말이 측정 집합 내의 모든 CSI-RS에 대한 신호 성분에 공통으로 적용되는 간섭 양을 측정하도록 할 수도 있고, 또는 한 단말로 여러 개의 IMR을 할당하여 단말이 다양한 간섭 상황을 측정하도록 할 수도 있다.
도 13을 참조하면 단말은 할당 받은 세 개의 CSI-RS 자원 1301, 1302, 1303을 사용하여 세 개의 셀로부터 신호를 측정하고 할당 받은 IMR인 1310 자원을 활용하여 세 개의 셀로부터 신호 전송 받을 때 발생하는 간섭을 측정할 수 있다. 이 때 기지국은 1310 자원에 단말로의 간섭이 잘 반영될 수 있도록 해당 1310 자원에서의 주변 셀들의 신호 전송을 제어 한다.
위에서 설명한 것과 같이 CoMP로 동작하는 단말은 다음의 할당 정보를 통하여 하나 또는 그 이상의 IMR를 할당 받아 해당 자원에서 간섭을 측정한다:
- IMR 할당 정보:
- IMR 인덱스
- RB 내 자원 위치 정보
- IMR 전송 타이밍 정보 (주기 및 오프셋)
상기 IMR 할당 정보는 네트워크 상에서 특정 단말로 할당 될 필요가 있는 간섭 종류의 개수만큼 할당 될 수 있으며 각각의 IMR 할당 정보 내에는 상기 나열된 정보의 전체 또는 일부가 포함 될 수 있다.
본 발명에서는 단말이 여러 개의 셀들에 해당하는 여러 개의 CSI-RS들을 할당 받고 한 개 또는 여러 개의 IMR을 할당 받은 경우에 기지국으로 전달해야 할 피드백의 종류, 피드백 생성 및 전송 방법에 대하여 기술한다.
단말이 여러 개의 셀들에 대한 각각의 CSI-RS들을 할당 받고 한 개 또는 여러 개의 IMR을 할당 받은 경우에 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 피드백 설정, 피드백 생성 및 보고 방법은 다음과 같다.
1. 기지국이 단말로부터 보고 받아야 할 신호 및 간섭 상황에 해당하는 CSI-RS 및 IMR 조합에 대한 CSI 프로세스(process) 정보와 관련 추가 피드백 설정 정보를 단말로 할당한다.
2. 단말은 할당 받은 CSI 프로세스 정보에 포함된 신호 성분에 해당하는 CSI-RS로부터 신호에 대한 채널 행렬을 추정하고, 간섭 성분에 해당하는 IMR 및 CSI-RS로부터 간섭 전력 및 간섭 행렬을 추정한 후 추가 피드백 할당 정보를 반영하여 단말이 선호하는 RI, PMI, CQI 정보를 생성 한 후 기지국으로 보고한다.
상기 설명한 첫 번째 실시예에 대한 피드백 설정, 피드백 생성 및 보고 방법을 아래에서 예를 들어 자세히 설명한다.
일례로 단말이 할당 받은 측정 집합이 {CSI-RS-1, CSI-RS-2}이며 CSI-RS-1과 CSI-RS-2는 각각 셀 1과 셀 2로부터 전송되는 CSI-RS이다. 또한 상기 단말은 기지국으로부터 하나의 IMR을 할당 받고 이 IMR은 측정 집합 외의 셀들로부터의 간섭을 반영한다고 가정하자. 그러면 단말은 아래의 표 2와 같은 4가지의 가능한 신호와 간섭의 경우에 대한 CSI 프로세스를 할당 받는 것이 가능하고 이에 해당하는 피드백을 생성하는 것이 가능하다.
| CSI 프로세스 번호 | 신호성분 | 간섭성분 | 고려상황 |
| 1 | CSI-RS-1 | IMR + CSI-RS-2 | 셀 1에서의 데이터 전송, 셀 2의 간섭 반영 |
| 2 | CSI-RS-1 | IMR | 셀 1에서의 데이터 전송, 셀 2의 블랭킹(blanking) 적용 |
| 3 | CSI-RS-2 | IMR + CSI-RS-1 | 셀 2에서의 데이터 전송, 셀 1의 간섭 반영 |
| 4 | CSI-RS-2 | IMR | 셀 2에서의 데이터 전송, 셀 1의 블랭킹 적용 |
표 2에서 CSI 프로세스 1은 단말이 셀 1에 해당하는 CSI-RS-1에서 추정되는 채널 행렬을 신호 성분으로 고려하고, IMR에서 측정되는 간섭 전력과 셀 2에 해당하는 CSI-RS-2에서 추정된 간섭 행렬을 모두 간섭 성분으로 고려하여 이에 대한 피드백을 생성할 수 있다는 것을 나타낸다. 즉, CSI 프로세스 1은 셀 1으로부터 신호를 전송 받고 셀 2와 IMR에 반영된 측정 집합 외의 셀들 (즉 셀 1과 셀 2를 제외한 셀) 에서는 간섭을 발생 시키는 상황에 대한 피드백 정보를 단말이 생성 보고 하는 것이 가능하다는 것을 뜻한다.
반면에 표 2의 CSI 프로세스 2는 단말이 CSI-RS-1에 해당하는 셀 1으로부터 신호를 전송 받는 상황에서 셀 2는 셀 1으로 간섭을 발생시키지 않도록 신호를 전송하지 않는 블랭킹(blanking) 상태가 되어, 단말이 IMR에 반영된 측정 집합 외의 셀들에서만 간섭을 받는 상황에 대한 피드백 정보를 생성 보고 하는 것이 가능하다는 것을 뜻한다. 같은 방법으로 CSI 프로세스 3과 CSI 프로세스 4는 모두 셀 2로부터 신호를 전송 받는 경우의 피드백에 해당하지만, 각각 셀 1으로부터의 간섭이 반영되는 경우와 셀 1의 블랭킹으로 간섭이 발생되지 않는 경우의 피드백에 해당한다.
상기 표 2는 측정 집합으로 {CSI-RS-1, CSI-RS-2}가 할당 되고 기지국으로부터 하나의 IMR을 할당 받은 경우에 가능한 모든 피드백의 경우를 나타낸 것이다. 하지만 실제로 네트워크에서 구현한 CoMP 기술에 따라 기지국에서는 상기 표 2의 피드백 중에서 필요하지 않은 피드백이 존재하는 경우가 있다. 즉, 단말은 긴 시간 구간 동안 항상 하나의 셀로부터만 데이터를 전송 받고 전체 네트워크 내의 간섭을 제어하기 위하여 특정 셀들이 특정 자원에 대하여 블랭킹만을 지원하는 DB를 구현한 네트워크에서는 셀 1에 접속한 단말들에 대해 셀 2가 신호로 고려되는 피드백을 할당할 필요가 없다. 따라서 상기 셀 1에 접속한 단말들은 셀 2에서 전송되는 CSI-RS-2가 신호로 고려되는 CSI 프로세스 3 및 4에 해당하는 피드백을 생성/보고할 필요가 없다. 그러나 상기 DB를 구현한 네트워크에서 셀 1에 접속한 단말들의 경우에 셀 2가 셀 1에 접속한 단말들을 위하여 블랭킹을 지원하는 것이 가능하기 때문에 CSI 프로세스 1 및 2에 해당하는 피드백을 생성/보고 할 필요가 있다.
또한 단말이 상기 측정 집합과 간섭의 조합에 해당하는 모든 피드백을 생성/전달하는 경우는 측정 집합에 포함된 CSI-RS의 수가 많은 경우나 IMR의 수가 많은 경우에 큰 피드백 오버헤드를 발생시킬 수 있다. 예를 들어 3개의 CSI-RS를 포함하는 측정 집합{CSI-RS-1, CSI-RS-2, CSI-RS-3}과 한 개의 IMR이 단말로 할당된 경우에 대하여 단말로부터 생성이 가능한 피드백의 종류는 아래 표 3과 같이 12가지로, 단말이 모든 피드백을 생성/보고하면 단말의 피드백 생성 복잡도가 높아지고 및 시스템의 상향링크 오버헤드가 커지게 된다.
| CSI 프로세스 번호 | 신호성분 | 간섭 | 고려상황 |
| 1 | 셀 1 | IMR+셀 2+셀 3 | 블랭킹 없음 |
| 2 | 셀 1 | IMR+셀 2 | 셀 3의 블랭킹 |
| 3 | 셀 1 | IMR+셀 3 | 셀 2의 블랭킹 |
| 4 | 셀 1 | IMR | 셀 2와 셀 3의 블랭킹 |
| 5 | 셀 2 | IMR+셀 1+셀 3 | 블랭킹 없음 |
| 6 | 셀 2 | IMR+셀 1 | 셀 3의 블랭킹 |
| 7 | 셀 2 | IMR+셀 3 | 셀 1 의 블랭킹 |
| 8 | 셀 2 | IMR | 셀 1과 셀 3 의 블랭킹 |
| 9 | 셀 3 | IMR+셀 1+셀 2 | 블랭킹 없음 |
| 10 | 셀 3 | IMR+셀 1 | 셀 2 의 블랭킹 |
| 11 | 셀 3 | IMR+셀 2 | 셀 1 의 블랭킹 |
| 12 | 셀 3 | IMR | 셀 2와 셀 3 의 블랭킹 |
따라서 본 발명의 첫 번째 실시예에서는 단말이 가능한 신호 및 간섭 상황에 대한 모든 피드백을 생성/전달하는 것이 아니라, 기지국이 단말로부터 보고 받아야 할 신호 및 간섭 상황에 해당하는 CSI-RS 및 IMR 조합에 대한 CSI 프로세스 정보와 관련 추가 피드백 설정 정보를 단말로 할당하는 상황을 고려한다. 이에 대응하여 단말은 할당 받은 CSI 프로세스 정보에 포함된 신호 성분에 해당하는 CSI-RS로부터만 신호에 대한 채널 행렬을 추정하고, 간섭 성분에 해당하는 IMR 및 CSI-RS로부터만 간섭 전력 및 간섭 행렬을 추정한 후 추가 피드백 할당 정보를 반영하여 단말이 선호하는 RI, PMI, CQI 정보를 생성한 후 기지국으로 보고한다.
상기 설명한 기지국이 단말로부터 보고 받아야 할 신호 및 간섭 상황에 해당하는 CSI-RS 및 IMR 조합에 대한 CSI 프로세스 정보와 관련 추가 피드백 설정 정보는 다음과 같이 구성된다.
- CSI 프로세스 할당 정보:
- CSI 프로세스 인덱스
- 신호 성분 정보: 신호에 해당하는 CSI-RS 인덱스 정보
- 간섭 성분 정보:
- 간섭 전력을 측정할 IMR 인덱스 정보
- 간섭 행렬을 측정할 하나 또는 다수의 CSI-RS 인덱스 정보
- 신호 성분에 적용할 전력 보정 파라미터
- 간섭 성분에 적용할 전력 보정 파라미터
- 주기적 피드백 정보 (피드백 모드, 피드백 타이밍 등)
- 비주기적 피드백 정보 (피드백 모드 등)
상기 CSI 프로세스 할당 정보는 네트워크 상에서 특정 단말로 할당 될 필요가 있는 신호 및 간섭의 조합 종류의 개수만큼 할당될 수 있으며 각각의 CSI 프로세스 할당 정보 내에는 상기 나열된 정보의 전체 또는 일부가 포함될 수 있다. 또한 각각의 CSI 프로세스에 포함된 간섭 성분에 적용할 전력 보정 파라미터는 간섭 성분으로 고려될 하나 또는 다수의 CSI-RS에 대하여 각각 별도로 할당 될 수도 있고 간섭으로 고려될 하나 또는 다수의 CSI-RS에 공통으로 적용되는 하나의 값으로 설정될 수 있다.
아래에서 상기 CSI 프로세스 정보를 할당 받은 단말의 피드백 정보 생성 방법을 설명한다. 일례로, 단말이 할당 받은 측정 집합이 {CSI-RS-1, CSI-RS-2}이며 CSI-RS-1과 CSI-RS-2는 각각 셀 1과 셀 2로부터 전송되는 CSI-RS이라고 가정한다. 또한 상기 단말은 기지국으로부터 하나의 IMR을 할당 받고 이 IMR은 측정 집합 외의 셀들로부터의 간섭을 반영한다고 가정한다. 그리고 단말이 CSI-RS-1이 신호 성분이고 CSI-RS-2와 IMR이 간섭 성분으로 설정된 특정 CSI 프로세스를 할당 받았다고 가정한다.
그러면 M개의 수신 안테나를 가지는 단말은 N 포트 CSI-RS-1을 통하여 N개의 송신 안테나 포트를 가지는 기지국으로부터의 
채널 행렬 
을 추정한다. 또한 해당 단말은 CSI-RS-2를 통하여 간섭 행렬 
를 추정하고 IMR로부터 간섭의 수신 전력 
을 추정한다. 그러면 단말은 추정된 채널 행렬과 간섭행렬 및 간섭의 수신 전력을 고려하여 신호에 대한 최적의 피드백 정보 RI, PMI, CQI를 생성하고 주어진 피드백 타이밍에 기지국으로 보고를 수행할 수 있다. 일례로 단말이 MMSE-IRC (minimum mean squared error - interference rejection) 수신기를 사용하는 경우에, 단말은 상기 추정한 
, 
, 
값들로부터 다음의 식 1에 나타낸 전송 계층별 SINR을 계산하여 최적의 RI, PMI를 선택하고 해당 상황에서의 CQI 값을 생성한다:
[식 1]
상기 식 1에서 i는 전송 계층의 인덱스를 나타내며 단말이 가정한 RI=r에 대하여 1부터 r까지의 값을 가진다. 또한 
과 
는 각각 상기 CSI 프로세스 할당 정보에 포함된 신호와 간섭 성분에 적용할 전력 보정 파라미터로부터 결정되는 값으로, CSI-RS로부터 얻어지는 채널 추정치로부터 데이터 채널에 해당하는 채널을 유도하도록 하는 전력 보정 값을 나타낸다. 그리고 P 1은 특정 PMI 값에 대응하는 신호에 대한 프리코딩 매트릭스 가정치이고 P 2는 간섭 채널에 적용될 프리코딩 매트릭스의 단말 가정치를 나타내며 I는 단위 행렬을 나타낸다.
여기서 단말이 간섭 채널에 적용될 프리코딩 매트릭스에 대한 단말 가정치는 다양한 방법으로 설정될 수 있다. 첫 번째 방법은 단말이 간섭 채널에 대해 항상 고정된 프리코딩 매트릭스를 가정하고 상기 수학식 1과 같은 SINR을 계산한 후 신호에 대한 RI, PMI, CQI를 생성하는 것이다. 여기서 고정된 프리코딩 매트릭스는 단위행렬일 수도 있고 RI=0, PMI=0에 해당하는 프리코딩 매트릭스일 수도 있다. 두 번째 방법은 단말이 간섭 채널에 대해 RI, PMI, CQI를 생성하는 시간/주파수 자원에 대하여 정해진 방법의 사이클링(순환)을 통하여 프리코딩 매트릭스를 설정하는 것이다. 일례로 RB 인덱스 0에 대해서 RI=0, PMI=0으로 설정하고 RB 인덱스 1에 대해서는 RI=0, PMI=1로 설정하고 시간 및 주파수 자원에 대하여 일정한 방법으로 다른 프리코딩 매트릭스를 가정하고 피드백 정보를 생성하는 것이다. 세 번째 방법은 기지국이 단말에게 간섭 채널에 대해 어떤 RI 및 PMI를 가정하라고 지시하고 단말이 이에 기반해 프리코딩 매트릭스를 설정하여 피드백을 생성하는 방법이다. 여기서 기지국이 설정하는 RI 및 PMI는 특정 하나의 값일 수도 있고 기지국이 선호하는 프리코딩 매트릭스들의 집합이 될 수도 있다.
CSI 프로세스 정보를 할당 받은 단말의 피드백 정보 생성 방법에 대한 또 다른 일례로, 단말이 할당 받은 측정 집합이 {CSI-RS-1, CSI-RS-2, CSI-RS-3}이며 CSI-RS-1, CSI-RS-2, CSI-RS-3는 각각 셀 1, 셀 2, 셀 3로부터 전송되는 CSI-RS이라고 가정한다. 또한 상기 단말은 기지국으로부터 하나의 IMR을 할당 받고 이 IMR은 측정 집합 외의 셀들로부터의 간섭을 반영한다고 가정한다. 그리고 단말이 CSI-RS-1이 신호 성분이고 CSI-RS-2, CSI-RS-3과 IMR이 간섭 성분으로 설정된 특정 CSI 프로세스를 할당 받았다고 가정한다.
이후 상기 첫 번째 예에서와 같이 M개의 수신 안테나를 가지는 단말은 우선 N 포트 CSI-RS-1을 통하여 N개의 송신 안테나 포트를 가지는 기지국으로부터의 NxM 채널 행렬 
을 추정한다. 또한 해당 단말은 CSI-RS-2와 CSI-RS-3을 통하여 각각 간섭 행렬 
와 
를 추정하고 IMR로부터 간섭의 수신 전력 
을 추정한다. 그러면 단말은 추정된 채널 행렬과 간섭행렬 및 간섭의 수신 전력을 고려하여 신호에 대한 최적의 피드백 정보 RI, PMI, CQI를 생성하고 주어진 피드백 타이밍에 기지국으로 보고를 수행한다. 일례로 단말이 MMSE-IRC 수신기를 사용하는 경우에, 단말은 상기 추정한 
, 
, 
, 
값들로부터 다음의 식 2에 나타낸 전송 계층별 SINR을 계산하여 최적의 RI, PMI를 선택하고 해당 상황에서의 CQI 값을 생성한다:
[식 2]
상기 식 2에서 i는 전송 계층의 인덱스를 나타내며 단말이 가정한 RI=r에 대하여 1부터 r까지의 값을 가진다. 또한 
, 
, 
는 각각 상기 CSI 프로세스 할당 정보에 포함된 신호와 간섭 성분에 적용할 전력 보정 파라미터로부터 결정되는 값으로, CSI-RS로부터 얻어지는 채널 추정치로부터 데이터 채널에 해당하는 채널을 유도하도록 하는 전력 보정 값을 나타낸다. 상기 언급한 바와 같이 특히 간섭 성분에 적용할 전력 보정 파라미터는 간섭 성분으로 고려될 다수의 CSI-RS에 대하여 각각 하나씩 별도로 할당 될 수도 있고 간섭으로 고려될 하나 또는 다수의 CSI-RS에 공통으로 적용되는 하나의 값으로 설정 될 수도 있다. 여기서 다수의 CSI-RS에 대하여 각각 하나씩 별도로 할당되는 경우는 
와 
가 각각 설정되어 서로 다른 값을 가질 수도 있는 반면에, 다수의 CSI-RS에 공통으로 적용되는 하나의 값으로 설정되는 경우는 
와 
가 같은 값으로 설정될 것이다. 그리고 P 1, P 2와 P 2은 각각 신호와 간섭 채널들에 적용될 프리코딩 매트릭스의 단말 가정치를 나타내며 I는 단위 행렬을 나타낸다.
도 14는 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 단말의 간섭 채널 생성 및 피드백 정보 생성/보고 동작을 도시하는 순서도이다.
도 14를 참조하면 단말은 기지국으로부터 1410 단계에서 채널 추정을 위한 적어도 하나 이상의 CSI-RS에 대한 설정 정보 및 IMR에 대한 설정 정보를 수신한다. 이 때, 수신된 설정 정보는 상기 언급한 CSI-RS 할당 정보 및 IMR 할당 정보가 될 수 있다. 즉, 단말은 하나 또는 다수의 CSI-RS 할당 정보를 통하여 각 CSI-RS에 대한 안테나 포트의 개수, 각 CSI-RS가 전송되는 타이밍 및 자원 위치, 수열 정보 그리고 해당 셀의 CRS 정보 등의 전체 또는 일부를 확인하고, 하나 또는 다수의 IMR 할당 정보를 통하여 각 IMR에 대한 전송 타이밍 및 자원 위치 등을 확인한다.
이 후, 단말은 1420 단계에서 기지국으로부터 신호 및 간섭 성분에 대한 정보 및 추가 피드백 정보를 포함하는 하나 또는 다수의 CSI 프로세스 할당 정보를 수신한다. 여기서 수신된 CSI 프로세스 할당 정보는 상기 첫 번째 실시예에 대한 CSI 프로세스 할당 정보가 될 수 있다.
이제 단말은 1430 단계에서 상기 할당 받은 CSI-RS와 IMR의 자원 위치 및 전송 타이밍에서 채널 및 간섭을 추정하고 1440 단계에서 피드백 정보를 생성한다. 1430 단계와 1440 단계는 각각 상기 식 1과 식 2에 해당하는 채널 및 간섭 정보들의 추정 단계와 수학식 계산 이후의 RI, PMI, CQI 생성 과정에 대응된다. 마지막으로 단말은 1450 단계에서 정해진 타이밍에 따라 피드백 정보를 기지국으로 보고한다.
도 15는 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 기지국의 동작을 도시하는 순서도이다.
도 15을 참조하면 기지국은 1510 단계에서 적어도 하나 이상의 CSI-RS에 대한 설정 정보 및 IMR에 대한 설정 정보를 단말로 전송한다. 이후 기지국은 1520 단계에서 신호 및 간섭 성분에 대한 정보 및 추가 피드백 정보를 포함하는 CSI 프로세스 할당 정보를 단말로 전송한다. 이후에 기지국은 1530 단계에서 단말로부터 상기 설정 정보 및 할당 정보를 기반으로 단말이 생성한 피드백 정보를 수신하고, 단말과 기지국 간의 채널 상태를 판단하는데 활용한다.
본 발명의 두 번째 실시예에서는 단말이 여러 개의 셀들에 대한 각각의 CSI-RS들을 할당 받고 한 개 또는 여러 개의 IMR을 할당 받은 상황에서 추가로 시간 자원별로 서로 다른 간섭 상황이 반영되어 있는 경우를 고려한다.
도 16은 매크로 기지국 영역 내에 피코 기지국이 설치되어 있는 일례를 도시한 것이다. 도 16과 같이 큰 전력의 송신을 수행하는 매크로 기지국(1600) 영역 내에 작은 전력으로 송신을 수행하는 피코 기지국(1610)이 다수 설치되어 있는 네트워크에서는 다수의 피코 기지국에 접속한 단말들이 효율적으로 데이터를 수신할 수 있도록 하기 위하여 매크로 기지국이 특정 정해진 시간 자원들에서 자신의 데이터 전송을 중단해 주는 동작을 수행할 수 있다.
도 16에 따르면 10개의 서브프레임 중 0번, 4번, 5번, 8번, 9번에 해당하는 다섯 개의 서브프레임에서는 매크로와 피코 기지국들이 동시에 데이터 전송을 수행할 수 있도록 설정되어 피코 단말이 매크로 셀의 간섭을 받으며 데이터를 송수신하게 되고, 1번, 2번, 3번, 6번, 7번에 해당하는 다섯 개의 서브프레임에서는 매크로 기지국이 데이터 전송을 중단하고 피코 셀들만 매크로 셀의 간섭 없이 데이터를 송수신하는 동작을 수행하게 된다.
이렇게 매크로 셀이 데이터 전송을 중단해 주는 서브프레임은 ABS(almost blank subframe)이라 불리며, 해당 시간 자원들에서는 매크로 기기국에 의한 간섭이 줄어드므로 피코 셀에 접속한 단말들이 ABS가 아닌 일반 서브프레임의 경우보다 크게 우수한 채널을 겪게 된다. 따라서 단말은 ABS와 일반 서브프레임들을 구분하여 채널을 추정하고 각각에 대한 피드백 정보를 생성하여 기지국으로 보고하는 것이 필요하다. 즉, 기지국은 단말이 ABS에 해당하는 서브프레임 집합과 ABS가 아닌 일반 서브프레임 집합을 구분하도록 해주는 서브프레임 집합 구분 정보를 단말로 전달해야 하며 단말은 각 집합 별로 서로 다른 방법으로 피드백 정보를 생성하여 보고하는 것이 필요하다.
상기 설명한 시간 자원 별로 서로 다른 간섭 상황이 반영되어 있는 경우에 대하여 단말이 CoMP 동작을 위한 피드백 설정, 피드백 생성 및 보고 방법을 아래에서 예로 들어 자세히 설명한다.
예를 들어 단말이 할당 받은 측정 집합이 {CSI-RS-1, CSI-RS-2}이며 CSI-RS-1과 CSI-RS-2는 각각 피코 셀과 매크로 셀로부터 전송되는 CSI-RS이고, 또한 상기 단말은 기지국으로부터 하나의 IMR을 할당 받고 이 IMR은 측정 집합 외의 셀들로부터의 간섭을 반영한다고 가정한다. 그리고 단말은 피코 cell에 해당하는 CSI-RS-1을 신호 성분으로 하고 매크로 cell에 해당하는 CSI-RS-2에서 추정된 간섭 행렬과 IMR에서 측정되는 간섭 전력을 모두 간섭 성분으로 고려하여 이에 대한 피드백을 생성하도록 설정 받으면서, 추가로 ABS에 해당하는 서브프레임 집합 1과 일반 서브프레임들을 포함하는 서브프레임 집합 2를 할당 받았다고 가정한다.
이 경우 해당 일례에서 단말은 일반 서브프레임들에 대응하는 서브프레임 집합 2의 피드백 정보는 매크로 셀에 해당하는 CSI-RS-2에서 추정된 간섭 행렬이 간섭으로 포함된다는 가정을 기반으로 생성되어야 하는 반면에, ABS에 대응하는 서브프레임 집합 1에 해당하는 시간 자원들에서는 CSI-RS-2의 간섭 행렬을 제외하고 IMR에서의 간섭만을 고려하여 피드백 정보를 생성하여야 한다.
상기 단말이 MMSE-IRC 수신기를 사용한다는 가정으로 상기 예시를 다시 설명하면, CSI-RS-1을 통하여 추정되는 채널 행렬 
, CSI-RS-2를 통하여 추정되는 간섭 행렬 
및 IMR로부터 추정되는 간섭의 수신 전력 
에 대하여 ABS에 해당하는 서브프레임 집합 1에서는 매크로 셀에 해당하는 간섭 행렬 
를 고려하지 않고 간섭으로 
만을 고려하여 다음의 식 3에 해당하는 전송 계층별 SINR을 계산하고 서브프레임 집합 1에 대한 최적의 RI, PMI를 선택한 후 해당 상황에서의 CQI 값을 생성하여 보고해야 한다:
[식 3]
반면에 ABS가 아닌 일반 서브프레임 집합 2에서는 매크로 셀이 간섭으로 작용되기 때문에 이에 대한 간섭 행렬 
를 
와 함께 고려하여 다음의 식 4에 해당하는 전송 계층별 SINR을 계산하고 서브프레임 집합 2에 대한 최적의 RI, PMI를 선택한 후 해당 상황에서의 CQI 값을 생성하여 보고해야 한다:
[식 4]
즉, 단말이 하나 또는 다수의 CSI-RS로부터의 간섭 행렬을 추정하여 피드백 정보를 생성하도록 설정되었다 하더라도 해당 CSI-RS들 중에서 매크로 셀에 대응하는 CSI-RS가 포함되어 있는지의 여부와 해당 CSI-RS들 중에서 어떤 CSI-RS가 매크로에 해당하는지에 따라 서로 다른 간섭 상황을 반영하는 서브프레임 집합들 각각에 대한 간섭 반영 방법이 달라져 해당 피드백 생성 방법이 달라진다는 것이다.
상기 예시에서처럼, 단말이 각 서브프레임 집합 별로 서로 다른 간섭을 반영하여 피드백을 생성하도록 설정하는 방법과 해당 설정에 따른 단말의 동작을 고려한다. 이에 대한 첫 번째 방법으로 기지국은 단말로 CSI 프로세스를 할당하면서 CSI 프로세스 할당 정보 내에 각 서브프레임 집합 별로 간섭 성분에 해당하는 CSI-RS들을 별도로 포함시킬 수 있다. 상기 첫 번째 방법에 대하여, 기지국이 단말로부터 보고 받아야 할 신호 및 간섭 상황에 해당하는 CSI-RS 및 IMR 조합에 대한 CSI 프로세스 정보는 단말로 서로 다른 간섭 상황을 반영하는 서브프레임 집합이 설정된 경우에 다음과 같이 구성될 수 있다.
- CSI 프로세스 할당 정보:
- CSI 프로세스 인덱스
- 신호 성분 정보: 신호에 해당하는 CSI-RS 인덱스 정보
- 간섭 성분 정보:
- 간섭 전력을 측정할 IMR 인덱스 정보
- 서브프레임 집합 1에 대하여
- 간섭 행렬을 측정할 하나 또는 다수 CSI-RS 인덱스 정보
- 서브프레임 집합 2에 대하여
- 간섭 행렬을 측정할 하나 또는 다수 CSI-RS 인덱스 정보
- 신호 성분에 적용할 전력 보정 파라미터
- 간섭 성분에 적용할 전력 보정 파라미터
- 주기적 피드백 정보 (피드백 모드, 피드백 타이밍 등)
- 비주기적 피드백 정보 (피드백 모드 등)
상기 CSI 프로세스 할당 정보는 네트워크 상에서 특정 단말로 할당 될 필요가 있는 신호 및 간섭의 조합 종류의 개수만큼 할당될 수 있으며, 각각의 CSI 프로세스 할당 정보 내에는 상기 나열된 정보의 전체 또는 일부가 포함될 수 있다. 상기 CSI 프로세스 할당 정보는 간섭 성분에 대하여 각 서브프레임 집합별로 별도의 CSI-RS 설정 정보를 포함시켜 각 서브프레임 집합별로 서로 다른 간섭 상황을 반영할 수 있도록 구성되어 있다. 상기 예시는 단말이 두 개의 서브프레임 집합을 가진다는 가정으로 작성되었으나 본 발명에서는 이에 한정하지 않고 두 개 이상의 서브프레임 집합을 가지는 경우에도 각각 별도의 정보를 포함하도록 자연스럽게 확장될 수 있다. 또한 각각의 CSI 프로세스에 포함된 간섭 성분에 적용할 전력 보정 파라미터는 각 서브프레임 집합 별로 설정된 간섭 행렬을 측정할 하나 또는 다수의 CSI-RS에 대하여 각각 별도로 할당 될 수도 있고, 간섭 행렬을 측정할 하나 또는 다수의 CSI-RS에 공통으로 적용되는 하나의 값으로 설정 될 수도 있다.
아래에서 상기 CSI 프로세스 정보를 할당 받은 단말의 피드백 정보 생성 방법을 예로 들어 설명한다. CSI-RS-1과 CSI-RS-2는 각각 피코 셀과 매크로 셀로부터 전송되는 CSI-RS이고, 상기 단말은 기지국으로부터 하나의 IMR을 할당 받고 이 IMR은 측정 집합 외의 셀들로부터의 간섭을 반영한다. 단말은 두 개의 서브프레임 집합을 할당 받고 각각은 ABS와 일반 서브프레임들을 포함한다. 단말이 CSI-RS-1이 신호 성분이고 CSI-RS-2와 IMR이 서브프레임 집합 1에 대한 간섭 성분으로 설정되고 IMR만이 서브프레임 집합 2에 대한 간섭 성분으로 포함된 특정 CSI 프로세스를 할당받았다면, 단말은 서브프레임 집합 1에 대한 피드백을 생성할 때는 상기 식 4에 해당하는 피드백 생성 방법을 따르고, 반면에 서브프레임 집합 2에 대한 피드백을 생성할 때는 식 3에 해당하는 피드백 생성 방법을 따르게 된다.
단말이 각 서브프레임 집합별로 서로 다른 간섭을 반영하여 피드백을 생성하도록 설정하는 두 번째 방법으로, 기지국은 단말로 CSI 프로세스를 할당하면서 CSI 프로세스 할당 정보 내에 간섭 성분에 해당하는 CSI-RS들을 포함시키면서 각각의 CSI-RS들이 각 서브프레임 집합에 대하여 간섭으로 포함될 지의 여부를 지시하는 비트 정보를 포함할 수 있다. 상기 두 번째 방법에 대하여, 기지국이 단말로부터 보고 받아야 할 신호 및 간섭 상황에 해당하는 CSI-RS 및 IMR 조합에 대한 CSI 프로세스 정보는 단말로 서로 다른 간섭 상황을 반영하는 서브프레임 집합이 설정된 경우에 다음과 같이 구성될 수 있다:
- CSI 프로세스 할당 정보:
- CSI 프로세스 인덱스
- 신호 성분 정보: 신호에 해당하는 CSI-RS 인덱스 정보
- 간섭 성분 정보:
- 간섭 전력을 측정할 IMR 인덱스 정보
- 간섭 행렬을 측정할 하나 또는 다수 CSI-RS 인덱스 정보
- 각 CSI-RS의 서브프레임 집합 2 (또는 1)에 대한 적용 여부 비트 정보
- 신호 성분에 적용할 전력 보정 파라미터
- 간섭 성분에 적용할 전력 보정 파라미터
- 주기적 피드백 정보 (피드백 모드, 피드백 타이밍 등)
- 비주기적 피드백 정보 (피드백 모드 등)
상기 CSI 프로세스 할당 정보는 네트워크 상에서 특정 단말로 할당 될 필요가 있는 신호 및 간섭의 조합 종류의 개수만큼 할당될 수 있으며 각각의 CSI 프로세스 할당 정보 내에는 상기 나열된 정보의 전체 또는 일부가 포함될 수 있다. 상기 CSI 프로세스 할당 정보는 간섭 성분에 포함된 각 CSI-RS 별로 해당 CSI-RS가 특정 서브프레임 집합에 대하여 간섭으로 적용되는지에 대한 여부를 나타내는 비트 정보를 더 포함하고 있다. 일례로 해당 비트 정보는 1 비트로 특정 서브프레임 집합에 포함될 지의 여부를 0 또는 1로 나타낼 수 있다. 이 때 특정 서브프레임 집합이 아닌 다른 서브프레임 집합에는 설정된 모든 CSI-RS가 간섭으로 포함되도록 할 수 있다. 또 다른 일례로 해당 비트 정보는 서브프레임 집합의 개수만큼의 수의 비트를 포함해 각 서브프레임 집합 별로 각 CSI-RS가 간섭으로 적용될지 여부를 나타낼 수도 있다. 또한 각각의 CSI 프로세스에 포함된 간섭 성분에 적용할 전력 보정 파라미터는 각 서브프레임 집합 별로 설정된 간섭 행렬을 측정할 하나 또는 다수의 CSI-RS에 대하여 각각 별도로 할당 될 수도 있고, 간섭 행렬을 측정할 하나 또는 다수의 CSI-RS에 공통으로 적용되는 하나의 값으로 설정 될 수도 있다.
도 17은 본 발명의 두 번째 실시예에 따른 단말의 간섭 채널 생성 및 피드백 정보 생성/보고 동작을 도시하는 순서도이다.
도 17을 참조하면, 단말은 1710 단계에서 채널 추정을 위한 적어도 하나 이상의 CSI-RS에 대한 설정 정보, IMR에 대한 설정 정보 및 서로 다른 간섭 상황에 대응하는 서브프레임 집합에 대한 설정 정보를 수신한다. 이 때, 수신된 설정 정보는 상기 언급한 CSI-RS 설정 정보 및 IMR 설정 정보가 될 수 있다. 이 후, 단말은 1720 단계에서 신호 및 간섭 성분에 대한 정보 및 추가 피드백 정보를 포함하는 하나 또는 다수의 CSI 프로세스 할당 정보를 수신한다. 여기서, 수신된 할당 정보는 상기 두 번째 실시예에 대한 CSI 프로세스 할당 정보의 예시 중 하나가 될 수 있다. 단말은 1730 단계에서 상기 할당 받은 CSI-RS와 IMR의 자원 위치 및 전송 타이밍에서 채널 및 간섭을 추정하고 1740 단계에서 각 서브프레임 집합별로 설정된 방법에 따라 피드백 정보를 생성한다. 마지막으로 단말은 1750 단계에서 정해진 타이밍에 따라 피드백 정보를 기지국에 보고한다.
도 18은 본 발명의 두 번째 실시예에 따른 기지국의 동작을 도시하는 순서도이다.
도 18을 참조하면 기지국은 1810 단계에서 적어도 하나 이상의 CSI-RS에 대한 설정 정보, IMR에 대한 설정 정보 및 서로 다른 간섭 상황에 대응하는 서브프레임 집합에 대한 설정 정보를 단말로 전송한다. 이후에, 기지국은 1820 단계에서 신호 및 간섭 성분에 대한 정보 및 추가 피드백 정보를 포함하는 CSI 프로세스 할당 정보를 단말로 전송한다. 이후에 기지국은 1830 단계에서 단말로부터 각 서브프레임 집합별로 정해진 타이밍에 피드백 정보를 수신하고, 각 서브프레임 집합 별로 단말과 기지국 간의 채널 상태를 판단하는데 활용한다.
도 19은 본 발명의 실시예에 따른 단말의 구성을 도시한 도면이다.
도 19을 참조하면, 단말은 통신부(1910)와 제어부(1920)로 구성된다.
통신부(1910)는 외부로부터 기준 신호, 제어 신호 및 데이터를 송신 또는 수신하는 기능을 수행한다. 여기서 통신부(1910)는 제어부(1920)의 제어하에 CoMP 전송을 위한 채널 정보를 중앙 제어 장치로 전송하고 CSI-RS 및 IMR 설정 정보, CSI 프로세스 할당 정보 및 상기 설정 정보와 상기 할당 정보에 따라 CSI-RS를 기지국으로부터 수신할 수 있다.
제어부(1920)는 단말을 구성하는 모든 구성들의 상태 및 동작을 제어한다. 여기서 제어부(1920)는 현재 단말과 셀 간에 공유한 정보에 따라 협력 통신을 위한 피드백 정보를 선택하고, 선택된 셀에 대한 채널 정보를 중앙 제어 장치로 피드백할 수 있다. 그러기 위해 제어부는 채널 추정부(1930)를 포함한다.
채널 추정부(1930)는 중앙 제어 장치로부터 수신되는 측정 집합 관련 정보를 통해 필요한 피드백 정보를 판단하고, 이에 따라 수신된 CSI-RS 및 IMR을 사용하여 신호 및 간섭을 추정한다. 그리고 채널 추정부(1930)는 통신부(1910)를 제어하여 CoMP와 관련된 채널 정보를 기지국 및 중앙 제어 장치로 보고할 수 있다.
여기서 단말은 통신부(1910)와 제어부(1920)로 구성된 것으로 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않는다. 즉 단말은 단말에서 수행되는 기능에 따라 다양한 구성들을 더 구비할 수 있다. 예를 들어 단말은 단말의 현 상태를 표시하는 표시부, 사용자로부터 기능 수행 등과 같은 신호가 입력되는 입력부, 단말에 생성된 데이터들을 저장하는 저장부 등을 구비할 수 있다.
도 20는 본 발명의 실시예에 따른 중앙 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 20를 참조하면, 중앙 제어 장치는 제어부(2010)와 통신부(2020)로 구성된다.
제어부(2010)는 중앙 제어 장치를 구성하는 모든 구성의 상태 및 동작을 제어한다. 여기서 제어부(2010)는 단말의 채널 추정을 위한 셀 별 CSI-RS 및 IMR을 각각의 자원에 할당한다. 그를 위해 제어부(2010)는 셀별 자원 할당부(2030)를 더 구비한다.
셀별 자원 할당부(2030)는 단말이 셀별로 채널을 각각 추정할 수 있도록 CSI-RS를 각각의 자원에 할당하고, 해당 자원을 사용하여 CSI-RS를 전송하도록 통신부(2020)을 제어한다. 각각 셀 별로 할당되는 자원은 각 셀의 채널 추정을 위한 CSI-RS에 대응되도록 할당된다. 또한 단말 별로 적절한 IMR을 설정하고 간섭이 설정된 IMR을 통해 잘 반영될 수 있도록 한다.
통신부(2020)는 단말 또는 자신이 관리하는 셀과 데이터, 제어 정보 및 기준 신호를 송수신하는 기능을 수행한다. 여기서 통신부(2020)는 제어부(2010)의 제어하에 할당된 자원을 통해 CSI-RS 및 IMR을 단말로 전송하고, 단말로부터 채널 정보에 대한 피드백을 수신한다.
본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
<제 3 실시예>
일반적으로 이동 통신 시스템은 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스를 제공하기 위해 개발되었다. 그러나 이동통신 시스템은 점차로 음성뿐 아니라 데이터 서비스까지 영역을 확장하고 있으며, 현재에는 고속의 데이터 서비스를 제공할 수 있는 정도까지 발전하였다. 그러나 현재 서비스가 제공되고 있는 이동 통신 시스템에서는 자원의 부족 현상 및 사용자들의 고속 서비스 요구로 인해 보다 발전된 이동 통신 시스템이 요구되고 있다.
3GPP(The 3rd Generation Partnership Project)에서 LTE-A(Long Term Evolution - Advanced)는 최대 1 Gbps정도의 전송 속도를 가지는 고속 패킷 기반 통신을 구현하는 기술이다. LTE-A에서는 단말이 접속하는 셀(cell) 수를 확장하되, 각 셀에서 발생하는 피드백은 프라이머리 셀(Primary cell, 이하 P셀)에서만 전송하는 방법을 채택하였다. 또한 LTE Rel-10(이하 LTE-A와 혼용될 수 있다)에서는 단말에게 확장되는 모든 셀은 같은 복식(duplex) 구조를 가지고 있다. 따라서 모든 셀은 주파수 분할 복식(FDD, Frequency Division Duplex) 구조를 가지고 있을 수도 있고, 시분할 복식(TDD, Time Division Duplex) 구조를 가지고 있을 수도 있다. TDD 구조는 UL-DL 설정이 유지되는 정적 TDD 구조일 수 있고, UL-DL 설정이 시스템 정보나 상위 신호 또는 하향링크 공통 제어채널에 의해 변화하는 동적 TDD 구조일 수 있다.
기지국에 의해 제어되는 한 개의 셀이 FDD 구조를 가지고 있고, 한 개의 주파수 밴드(band)가 추가되는 경우, 상기 한 개의 주파수 밴드는 TDD 구조를 적용하기에 용이하다. 그 이유는 FDD를 운영하기 위해서는 하향링크(DL)와 상향링크(UL) 간에 서로 다른 2개의 주파수 밴드가 필요하기 때문이다.
따라서 LTE Rel-12에서는 단말에게 확장되는 셀들의 복식 구조가 FDD 구조일 수 있고, TDD 구조일 수 있다. 이 때, 단말이 상향에서도 셀 수를 확장할 수 있는 능력을 갖는다면, 다수의 상향링크에서 피드백을 전송하는 것이 가능하게 된다. 셀 간에 복식 구조가 서로 다른 경우에 TP셀이 TDD 구조라면 상향 서브프레임이 일부에서만 존재하므로, 세컨더리 셀(secondary cell, 이하 S셀)이 FDD 구조인 경우 S셀에서도 상향링크로 피드백을 전송하는 것이 피드백 타이밍을 줄이거나, 피드백을 여러 셀에 분산시켜 P셀에 피드백이 집중되는 것을 막는 이익이 있을 수 있다. 따라서, P셀 외에 또 다른 셀에서 상향링크 제어채널을 전송하도록 설정할 때, 다른 S셀에서 데이터 전송을 중단하지 않고 계속 유지하기 위한 방안이 필요하다. 본 발명은 주파수 집적 시스템에서 상향링크 제어 채널을 통한 제어 정보의 전송 방법 및 이를 실현하기 위한 장치를 제안한다. 이를 통해 기지국이 특정 S셀들의 상향링크 제어 정보 전송을 P셀의 제어 채널에서 또 다른 S셀의 제어 채널로 재설정할 때, 단말이 상향링크 제어 정보 전송시의 제어 채널의 자원 충돌 없이 상향링크 제어 정보를 전송하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하 본 명세서는 LTE 시스템과 LTE-A 시스템을 예로 들어 기술되었지만, 본 발명은 기지국 스케줄링이 적용되는 여타의 통신 시스템에 별다른 가감 없이 적용 가능하다.
OFDM 전송 방식은 멀티캐리어(Multi-carrier, 다중 반송파와 혼용할 수 있다)를 사용하여 데이터를 전송하는 방식으로서, 직렬로 입력되는 심볼(Symbol)열을 병렬화하고 이들 각각을 상호 직교 관계를 가진 다수의 멀티캐리어들, 즉 다수의 서브캐리어(Sub-carrier, 부반송파와 혼용할 수 있다) 채널들로 변조하여 전송하는 멀티캐리어 변조(Multi Carrier Modulation) 방식의 일종이다.
OFDM 방식에서 변조 신호는 시간과 주파수로 구성된 2차원 자원(resource)에 위치한다. 시간 축 상의 자원은 서로 다른 OFDM 심볼들로 구성되며 이들은 서로 직교한다. 주파수 축 상의 자원은 서로 다른 서브캐리어로 구성되며 이들 또한 서로 직교한다. 즉 OFDM 방식에서는 시간 축 상에서 특정 OFDM 심볼을 지정하고 주파수 축 상에서 특정 서브캐리어를 지정하면 하나의 최소 단위 자원을 가리킬 수 있는데, 이를 자원 요소(RE: Resource Element, 이하 RE)라고 칭한다. 서로 다른 RE들은 주파수 선택적 채널(frequency selective channel)을 거치더라도 서로 직교하는 특성을 가지고 있어서, 서로 다른 RE로 전송된 신호는 상호 간섭을 일으키지 않고 수신될 수 있다.
물리 채널은 하나 또는 그 이상의 부호화된 비트 열을 변조한 변조심볼을 전송하는 물리 계층의 채널이다. 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 OFDMA) 시스템에서는 송신하는 정보열의 용도나 수신기에 따라 복수의 물리 채널을 구성하여 전송한다. 하나의 물리 채널을 어떤 RE에 배치하여 전송할 것인가를 송신기와 수신기가 미리 약속하여야 하는데 그 규칙을 맵핑(mapping)이라고 한다.
OFDM 통신 시스템에서 하향링크 대역(bandwidth) 은 다수 개의 자원 블록(RB: Resource Block, 이하 RB)들로 이뤄져 있으며, 각 물리적 자원 블록(PRB: Physical Resource Block, 이하 PRB)은 주파수 축을 따라 배열된 12개의 서브캐리어들과 시간 축을 따라 배열된 14개 또는 12개의 OFDM 심볼들로 구성될 수 있다. 여기서 상기 PRB는 자원 할당의 기본 단위가 된다.
기준 신호(RS: Reference Signal, 이하 RS)는 기지국으로부터 수신되어 단말이 채널 추정을 할 수 있도록 하는 신호로서, LTE 통신 시스템에서는 공통 기준 신호(CRS: Common Reference Signal, 이하 CRS)와 전용 기준 신호의 하나로 복조 기준 신호(DMRS: DeModulation Reference Signal, 이하 DMRS)를 포함한다.
CRS는 전체 하향링크 대역에 걸쳐서 전송되는 기준 신호로 모든 단말이 수신 가능하며, 채널 추정, 단말의 피드백 정보 구성, 또는 제어 채널 및 데이터 채널의 복조에 사용된다. DMRS 역시 전체 하향링크 대역에 걸쳐서 전송되는 기준 신호로 특정 단말의 데이터 채널 복조 및 채널 추정에 사용되며, CRS와 달리 피드백 정보 구성에는 사용되지 않는다. 따라서 DMRS는 단말이 스케줄링된 PRB 자원을 통해 전송된다.
시간 축 상에서 서브프레임(subframe)은 0.5msec 길이의 2개의 슬롯(slot), 즉 제 1 슬롯 및 제 2 슬롯으로 구성된다. 제어 채널 영역인 물리적 하향링크 제어 채널(PDCCH: Physical Downlink Control Channel, 이하 PDCCH) 영역과 데이터 채널 영역인 물리적 하향링크 공용 채널 (Physical Downlink Shared Channel, 이하 PDSCH) 및 데이터 채널 영역에 위치하는 향상된 PDCCH(enhanced PDCCH, 이하 ePDCCH) 영역은 시간 축 상에서 분할되어 전송된다. 이는 제어 채널 신호를 빠르게 수신하고 복조하기 위한 것이다. 뿐만 아니라 PDCCH 영역은 전체 하향링크 대역에 걸쳐서 위치하는데 하나의 제어 채널이 작은 단위의 제어 채널들로 분할되어 상기 전체 하향링크 대역에 분산되어 위치한다.
상향링크의 물리 채널은 크게 물리적 상향링크 제어 채널(Physical Uplink Control Channel, 이하 PUCCH)과 물리적 상향링크 공용 채널(Physical Uplink Shared Channel, 이하 PUSCH)로 나뉘며 하향링크 데이터 채널에 대한 응답과 기타 피드백 정보가 데이터 채널이 없는 경우에는 제어 채널을 통해, 데이터 채널이 있는 경우에는 데이터 채널에 전송된다.
도 21은 본 발명이 적용되는 통신 시스템을 도시한 도면이다. 도 21을 참조하여 설명하면, 21-1는 네트워크에서 하나의 기지국(2101)내에 TDD 셀(2102)과 FDD 셀(2103)이 공존하는 일례를 도시한 도면이며, 단말(2104)는 TDD 셀(2102)과 FDD 셀(2103)을 통해 기지국과 데이터를 송수신한다. 단말은 상향링크 데이터 또는 제어 정보를 P셀 또는 S셀을 통해서 전송한다. 즉, TDD 셀(2102)이 P셀인 경우, TDD 셀(2102) 또는 FDD 셀(2103)을 통해서 상향링크 전송을 수행하며, FDD 셀(2103)이 P셀인 경우, FDD 셀(2103) 또는 TDD 셀(2102)를 통해서 상향링크 전송을 수행한다. 위에서는 셀들이 서로 다른 복식 구조를 갖는 경우에 대해서만 설명하였으나, 같은 복식 구조를 갖는 경우에도 적용 가능하다.
21-2는 네트워크에서 넓은 커버리지에 서비스를 제공하기 위한 매크로(Macro) 기지국(2111)과 데이터 전송량 증가를 위한 피코(Pico) 기지국(2112)을 설치한 일례를 도시한 도면이며, 이 경우 매크로 기지국(2111)은 FDD 방식(2116)을 사용하고, 피코 기지국은 TDD 방식(2115)을 사용하여 단말(2114)와 데이터를 송수신할 수 있다 매크로 기지국(2111)과 피코 기지국(2112)는 이상적인 백홀망을 가진 것으로 가정하는 경우, 단말은 매크로 기지국이 P셀인 경우 매크로 기지국(2111) 또는 피코 기지국(2111)을 통해서 상향링크 전송을 수행하는 것이 가능하다. 이 때, 빠른 기지국간 X2 통신(2113)이 가능하다. 반면 매크로 기지국(2111)과 피코 기지국(2112)가 이상적인 백홀망을 가지지 못한 경우에도, 단말은 매크로 기지국과 피코 기지국으로 각각 상향링크 전송을 수행할 수 있다. 또한 위에서는 셀들이 서로 다른 복식 구조를 갖는 경우에 대해서만 설명하였으나, 같은 복식 구조를 갖는 경우에도 적용 가능하다.
본 발명에서 제안하는 방안은 21-1의 시스템에 대해 주로 설명하나, 21-2의 시스템에도 적용이 가능하다.
2 개 이상의 상향링크 캐리어를 통해 상향링크 전송을 수행할 수 있는 단말은 자신의 능력(capability)를 매크로 또는 피코 기지국에게 보고 한다. 상기 단말은 매크로 또는 피코 기지국의 별다른 지시 없이 바로 2개 이상의 상향링크 캐리어를 통해 PUCCH를 이용한 제어 정보 전송을 수행할 수 있다. 또는 매크로 또는 피코 기지국이 상위 신호로 2 개 이상의 상향링크 캐리어를 통해 PUCCH를 이용한 제어 정보 전송을 수행하라고 지시한 후, 단말은 2개 이상의 상향링크 캐리어에서 PUCCH를 이용한 제어 정보 전송을 수행할 수 있다.
도 22는 본 발명에 따라 기지국이 단말의 PUCCH 전송 셀을 P셀에서 pS셀로 재설정하는 과정을 도시한 도면이다. 도 22에서는 PUCCH 전송 셀이 P셀에서 pS셀로 재설정하는 경우에 대한 과정을 도시하였지만, 그 반대의 경우인 PUCCH 전송셀이 pS셀에서 P셀로 재설정하는 경우에도 이러한 과정이 적용될 수 있다.
주파수 집적을 할 수 있는 단말은 먼저 P셀에 초기 접속을 수행한 후, 상위 계층 신호(higher layer signaling)를 통해 S셀을 설정(add)하는 과정을 거치게 된다. P셀과 S셀을 포함한 모든 셀에서 PDSCH가 전송될 때, 단말은 하이브리드 ARQ 긍정 수신 확인/부정 수신 확인(HARQ-ACK/NACK, 이하 HARQ-ACK 또는 A/N과 혼용될 수 있다)을 P셀에서 전송하게 된다. 이 후 기지국은 PUCCH의 오프로딩(offloading)을 위해 S셀의 PUCCH 상에서 HARQ-ACK을 전송하도록 재설정할 수 있다. 이 때, 단말이 PUCCH 상에서 제어 정보를 전송하도록 설정되는 S셀을 pS셀로 부를 수 있다. 이 때, 도 22를 통해 단말이 S셀의 제어 정보를 P셀에서 PUCCH를 이용해 전송하다 pS셀의 PUCCH를 이용해 전송하도록 재설정되는 과정에서 상기 S셀의 PDSCH를 이용한 데이터 전송에 대한 PUCCH를 이용한 제어 정보 전송을 수행하는 과정을 설명한다. 이하 상향링크 제어 정보(UCI: Uplink Control Information) 또는 제어 정보는 HARQ-ACK 또는 HARQ-ACK 및 채널 상태 정보를 포함한 정보일 수 있다.
도 22에서 P셀의 하향전송(2201)과 상향전송(2202)을 구분하여 표시하였으나, 이러한 과정은 FDD 방식 또는 TDD 방식에도 적용할 수 있다. 또한 도 22에는 pS셀의 상향전송(2203)과 P셀에서 PUCCH 상에서 제어 정보를 전송하다가 pS셀에서 PUCCH 상에서 제어 정보를 전송하도록 재설정할 때, pS셀에서 PUCCH를 이용해 제어 정보를 전송하도록 재설정될 S셀의 하향전송(2204)이 표시되어 있으며, 역시 FDD 방식 또는 TDD 방식에도 적용할 수 있다.
먼저 기지국은 pS셀의 PUCCH 상에서 제어 정보를 전송하도록 상위 계층 신호인 RRC 재설정 메시지(RRC reconfiguration message)(2205)를 P셀에서 단말로 전송한다. 이 때, RRC 재설정 메시지(2205)는 P셀에서 PUCCH를 이용해 제어 정보를 전송해야 하는 P셀을 포함한 셀을 지시하는 지시자 또는 셀의 인덱스를 포함할 수 있으며, pS셀에서 PUCCH를 이용해 제어 정보를 전송해야 하는 셀을 지시하는 지시자 또는 셀의 인덱스를 포함할 수 있다.
단말은 P셀에서 RRC 재설정 메시지가 포함된 PDSCH(2205)에 대한 HARQ-ACK(2206)을 전송한다. 단말은 특정 S셀들의 데이터들에 대해서 P셀에서 전송하던 PUCCH를 pS셀에서 PUCCH를 전송하도록 재설정하는 과정을 거친 후, 단말은 상위 계층 신호로 RRC 완료 메시지(complete message)(2207)을 PUSCH를 이용해 전송하고, 기지국은 RRC 완료 메시지에 대한 응답을 물리 하이브리드 ARQ 지시자 채널 (Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel, 이하 PHICH)(2208)를 이용해 전송한다. 이 때, PHICH(2208)를 이용한 RRC 완료 메시지에 대한 응답을 기지국이 전송하기 전에 S셀(2204)에서 하향링크 데이터 전송이 진행될 수 있다. 상기 S셀(2204)는 P셀에서 PUCCH를 이용해 제어 정보를 전송하다가 pS셀로 PUCCH를 이용해 제어 정보를 전송하도록 하는 S셀로 가정한다.
P셀에서 RRC 재설정이 완료되기 전에 S셀(2211) 상에서 PDSCH가 스케줄링되어 기지국이 하향링크 데이터를 전송하고(2211), 단말이 PDSCH에 대한 HARQ-ACK(2212)을 P셀에서 전송하고, 다시 재전송된 데이터가 S셀(2204)의 PDSCH(2213)에서 전송된다. 본 도면에서는 PDSCH(2213)이 재전송된 데이터를 전송하는 경우에 대하여 설명하였지만, PDSCH(2213)가 전송하는 데이터가 초기 전송인 경우에도 해당한다. P셀에서 기지국이 전송한 RRC 재설정에 대한 PHICH(2208)상의 응답이 단말에게 수신되기 전에, 단말이 PDSCH(2213)에 대한 HARQ-ACK을 전송해야 한다면, 단말은 HARQ-ACK을 P셀에서 전송해야 하는지(2214), pS셀에서 전송해야 하는지(2215)가 불분명하며, 이는 제어 정보를 전송할 PUCCH 전송 자원에도 영향을 주게 된다.
따라서, 본 발명에서는 pS셀의 PUCCH를 이용한 제어 정보 전송을 위한 재설정 과정 중에 S셀을 이용한 하향링크 데이터 전송이 스케줄링되어 재설정 과정이 끝난 후에 상기 S셀 데이터에 대한 HARQ-ACK을 전송해야 하는 경우, 혹은 그 반대의 경우로써 P셀의 PUCCH를 이용한 제어 정보 전송을 위한 재설정 과정 중에 S셀을 이용한 하향링크 데이터 전송이 스케줄링되어 재설정 과정이 끝난 후에 상기 S셀 데이터에 대한 HARQ-ACK을 전송해야 하는 경우, 단말이 PUCCH를 전송하기 위한 자원에 영향을 주지 않으면서, PUCCH를 이용해 HARQ-ACK을 전송하기 위한 방법을 제공한다.
본 발명에서 제안하는 첫 번째 실시예로, 단말은 특정 S셀에서 전송되는 RRC 완료 메시지에 대한 PHICH상에서의 응답을 수신하기 전에 스케줄링된 PDSCH상의 하향링크 데이터가 있다면, 상기 S셀들에 대한 제어 정보 전송이 pS셀을 이용하도록 재설정된 이후에도 pS셀의 PUCCH을 이용한 HARQ-ACK 전송을 보류하고, 상기 PDSCH에 대한 HARQ-ACK 전송은 P셀로 수행하길 제안한다.
상기 S셀의 PDSCH상의 하향링크 데이터에 대한 PUCCH 전송 자원은 PDSCH를 스케줄링 하는 PDCCH를 통해 결정되며, 기지국은 RRC 완료 메시지에 대한 PHICH상의 응답을 전송하기 전에 스케줄링된 하향 데이터가 있으므로 단말의 P셀 PUCCH 전송을 가정하여 P셀에 PUCCH 전송 자원을 맵핑하게 된다. 따라서, 단말이 pS셀의 PUCCH을 이용한 HARQ-ACK 전송을 보류하고, P셀로 상기 PDSCH에 대한 HARQ-ACK을 PUCCH을 이용해 전송하게 되면, 기지국이 설정한 P셀 PUCCH 전송 자원을 아무 문제 없이 사용하는 것이 가능하다.
도 23a는 본 발명에서 PUCCH 전송 셀을 재설정할 때, S셀의 데이터 전송을 유지하는 첫 번째 실시예에 따른 기지국 동작을 도시한 도면이다.
도 23a에 따르면, 기지국은 P셀에서 pS셀로 특정 S셀들의 PUCCH상의 제어 정보 전송을 이동시키는 RRC 재설정 메시지를 단말로 전송하여 RRC 재설정을 수행하고, 단계 2301에서 단말로부터 RRC 완료 메시지를 수신하여 PHICH 상에서 그에 대한 HARQ-ACK 응답을 전송한다. 단계 2302에서 기지국은 상기 pS셀로 PUCCH를 이용한 제어 정보 전송을 이동해야 할 S셀들에서 전송되는 RRC 완료 메시지에 대한 PHICH 상에서의 응답 전송 전에 스케줄링된 하향링크 데이터가 존재하는지 판단한다. 단계 2302에서 스케줄링된 하향링크 데이터가 존재하면, 단계 2303에서 기지국은 상기 S셀들에서 전송된 하향링크 데이터에 대한 HARQ-ACK을 P셀의 PUCCH 상에서 수신한다. 이후 상기 S셀에서 전송되도록 스케줄링된 하향링크 데이터에 대한 HARQ-ACK은 pS셀의 PUCCH를 이용해 수신한다. 만약 단계 2302에서 PHICH상에서의 응답 전송 전에 상기 S셀들에서 전송되도록 스케줄링된 하향링크 데이터가 없으면, 단계 2304에서 기지국은 상기 S셀들에서 전송되도록 스케줄링된 하향 데이터에 대한 HARQ-ACK을 pS셀의 PUCCH 상에서 수신한다.
도 23b는 본 발명에서 PUCCH 전송 셀을 재설정할 때, S셀의 데이터 전송을 유지하는 첫 번째 실시예에 따른 단말의 동작을 도시한 도면이다.
도 23b에 따르면, 단계 2311에서 단말은 기지국이 전송한 특정 S셀에서 전송되는 하향링크 데이터에 대한 제어 정보 전송을 P셀의 PUCCH에서 pS셀의 PUCCH로 이동시키는 RRC 재설정 지시에 대한 RRC 완료 메시지를 전송하고 그에 대한 HARQ-ACK 응답을 PHICH상에서 수신한다. 단계 2312에서 단말은 상기 pS셀의 PUCCH로 제어 정보 전송을 이동해야 할 S셀들에 RRC 완료 메시지에 대한 응답 수신 전에 스케줄링된 하향링크 데이터가 있는지를 판단한다. 단계 2312에서 스케줄링된 하향링크 데이터가 있으면, 단계 2313에서 단말은 상기 S셀들에서 전송된 하향링크 데이터에 대한 HARQ-ACK을 P셀의 PUCCH에서 전송한다. 이후 상기 S셀에서 전송되도록 스케줄링된 하향링크 데이터에 대한 HARQ-ACK은 pS셀의 PUCCH로 전송한다. 만약 단계 2312에서 PHICH상에서 RRC 완료 메시지에 대한 응답 수신 전에 상기 S셀들에서 전송되도록 스케줄링된 하향링크 데이터가 없으면, 단계 2314에서 단말은 상기 S셀들에서 스케줄링된 하향 데이터에 대한 HARQ-ACK을 pS셀의 PUCCH에서 전송한다.
상기에서는 HARQ-ACK을 P셀의 PUCCH에서 전송하던 특정 S셀에 RRC 완료 메시지에 대한 PHICH 상에서의 응답 수신 전에 스케줄링된 하향링크 데이터가 있다면, 단말이 상기 S셀들에 대한 HARQ-ACK 전송이 pS셀의 PUCCH로 재설정된 이후에도, pS셀 PUCCH을 이용한 전송을 보류하고, 상기 하향링크 데이터에 대한 HARQ-ACK 전송은 P셀의 PUCCH로 수행하길 제안하였지만, 그 반대의 경우에도 적용 가능하다. 즉 HARQ-ACK을 pS셀의 PUCCH에서 전송하던 특정 S셀에 RRC 완료 메시지에 대한 PHICH 상에서의 응답 수신 전에 스케줄링된 PDSCH가 있다면, 단말은 상기 S셀들에 대한 제어 정보 전송이 P셀의 PUCCH로 재설정된 이후에도 P셀 PUCCH를 이용한 전송을 보류하고, 상기 하향링크 데이터에 대한 HARQ-ACK 전송은 pS셀의 PUCCH를 이용해 수행한다.
본 발명에서 제안하는 두 번째 실시예로, 특정 S셀의 하향링크 데이터 수신에 대한 제어 정보 전송이 pS셀의 PUCCH를 이용하도록 재설정된 이후에, 즉 단말이 RRC 완료 메시지에 대한 PHICH 상에서의 응답을 수신한 후에도 상기 pS셀의 PUCCH로 HARQ-ACK 전송을 이동해야 할 S셀들에 RRC 완료 메시지에 대한 PHICH 상에서의 응답 전송 전에 스케줄링된 하향링크 데이터가 있을 때, HARQ-ACK을 pS셀의 PUCCH에서 전송하는 방법을 제안한다. 상기 S셀의 PDSCH에 대한 PUCCH 전송 자원은 PDSCH를 스케줄링 하는 PDCCH를 통해 결정되며, 기지국은 RRC 완료 메시지에 대한 PHICH 상의 응답을 전송하기 전이므로 단말의 P셀 PUCCH를 이용한 HARQ-ACK 전송을 가정하여 PUCCH 전송 자원을 맵핑하게 된다. 따라서, 이미 pS셀에서 PUCCH를 전송하고 있는 또 다른 단말의 PUCCH 전송 자원과의 충돌을 방지하기 위해, 기지국은 P셀 PUCCH를 이용한 HARQ-ACK 전송을 가정하여 맵핑한 P셀 PUCCH 자원 인덱스에 해당하는 pS셀의 PUCCH 자원을 비워놓아야 한다. 상기 절차를 통해 PUCCH 전송 자원의 충돌 없이 단말이 pS셀의 PUCCH를 이용한 HARQ-ACK 전송을 수행할 수 있으며, 이러한 실시예를 따를 경우 특정 S셀들의 하향링크 데이터 전송에 대한 HARQ-ACK 전송을 P셀로부터 pS셀로 신속히 오프로딩하는 것이 가능하다.
도 24a는 본 발명에서 PUCCH를 전송 셀을 재설정할 때, S셀의 데이터 전송을 유지하는 두 번째 실시예에 따른 기지국 동작을 설명한 도면이다.
기지국은 P셀의 PUCCH에서 pS셀의 PUCCH로 특정 S셀들의 제어 정보 전송을 이동시키는 RRC 재설정 메시지를 단말로 전송하여 RRC 재설정을 수행한다. 상기 S셀들에서 데이터 전송을 계속 수행하는 경우, RRC 설정 완료에 대한 PHICH 상의 응답 전송 전의 하향링크 데이터에 대한 pS셀에서의 PUCCH 전송 자원과 이미 pS셀에서 PUCCH를 전송하고 있는 또 다른 단말의 pS셀 PUCCH 전송 자원과의 충돌을 방지하기 위해, 기지국은 P셀의 PUCCH를 이용한 전송을 가정하여 맵핑한 P셀 PUCCH 자원 인덱스에 해당하는 pS셀의 PUCCH 자원을 사전에 비워놓는다. 상기 자원을 비워 놓는 순간은 RRC 재설정 동안일 수도 있고, RRC 재설정 전일 수도 있다. 단계 2401에서 기지국은 단말로부터 RRC 완료 메시지를 수신하여 그에 대한 HARQ-ACK 응답을 PHICH 상에서 전송한다. 단계 2402에서 기지국은 상기 pS셀의 PUCCH로 제어 정보 전송을 이동해야 할 S셀들에서 PHICH 상의 응답을 전송하기 전에 스케줄링된 하향링크 데이터에 대한 HARQ-ACK을 pS셀의 PUCCH 상으로 수신한다. 상기에서 기지국은 상기 P셀 PUCCH 자원 인덱스에 해당하는 pS셀에서의 PUCCH 자원을 사전에 비워 놓았기 때문에, PUCCH 전송자원의 충돌을 피할 수 있다.
도 24b는 본 발명에서 PUCCH를 전송 셀을 재설정할 때, S셀의 데이터 전송을 유지하는 두 번째 실시예에 따른 단말 동작을 설명한 도면이다.
단계 2411에서 단말은 특정 S셀에서의 하향 데이터에 대한 제어 정보 전송을 P셀의 PUCCH에서 pS셀의 PUCCH로 이동시키는 RRC 재설정 지시에 대한 RRC 완료 메시지를 기지국으로 전송하고 기지국으로부터 그에 대한 HARQ-ACK 응답을 PHICH 상으로 수신한다. 단계 2412에서 단말은 상기 HARQ-ACK 전송을 이동해야 할 S셀들에서 PHICH 상에서의 응답을 수신하기 전에 스케줄링된 하향링크 데이터에 대한 HARQ-ACK을 pS셀의 PUCCH로 전송한다. 상기에서 기지국은 상기 P셀 PUCCH 자원 인덱스에 해당하는 pS셀에서의 PUCCH 자원을 사전에 비워 놓았기 때문에, 단말은 PUCCH 전송자원 충돌을 피해 HARQ-ACK을 pS셀의 PUCCH에서 전송할 수 있다.
상기에서는 HARQ-ACK을 P셀의 PUCCH에서 전송하던 특정 S셀에서 하향링크 데이터 수신에 대한 제어 정보 전송이 pS셀을 이용하도록 재설정된 이후에, 즉 단말이 RRC 완료 메시지에 대한 PHICH 상에서의 응답을 수신하기 전에도 상기 S셀에서 스케줄링된 하향링크 데이터에 대한 HARQ-ACK을 pS셀의 PUCCH에서 전송하는 방법을 제안하였지만, 그 반대의 경우에도 적용 가능하다. 즉 단말이 특정 S셀에서의 하향링크 데이터 수신에 대한 HARQ-ACK 전송이 pS셀의 PUCCH에서 P셀의 PUCCH를 이용하도록 재설정된 이후에, RRC 완료 메시지에 대한 PHICH 상에서의 응답을 수신하기 전에도 단말은 상기 S셀에서 스케줄링된 하향링크 데이터에 대한 HARQ-ACK을 P셀의 PUCCH에서 전송한다. 이 경우 기지국은 상기 pS셀 PUCCH 자원 인덱스에 해당하는 P셀에서의 PUCCH 자원을 사전에 비워 놓아야, 단말은 PUCCH 전송자원 충돌을 피해서 HARQ-ACK을 P셀의 PUCCH에서 전송할 수 있다.
본 발명에서 제안하는 세 번째 실시예로, 단말은 기지국이 전송한 특정 S셀에 RRC 완료 메시지에 대한 PHICH 상으로의 응답을 수신하기 전에 스케줄링된 하향링크 데이터가 있다면, 상기 하향링크를 전송하는 PDSCH가 스케줄링된 셀을 기반으로 상기 하향링크 데이터에 대한 HARQ-ACK이 전송되는 셀을 결정한다. 이러한 방법을 통해 사전에 pS셀의 PUCCH 전송 자원을 비워놓지 않더라도 PUCCH 전송 자원 충돌 없이, pS셀의 PUCCH 상으로 HARQ-ACK 전송을 수행할 수 있다. 상기 S셀의 PDSCH에 대한 PUCCH 전송 자원은 PDSCH를 스케줄링 하는 PDCCH를 통해 결정된다. 따라서, 하향링크 데이터의 스케줄링이 pS셀에서 PDCCH 상으로 전송되는 하향링크 제어 정보(DCI: Downlink Control Information)를 통해 수행되었다면, pS셀 PDCCH와 pS셀 PUCCH 전송 자원이 일대일로 맵핑되게 되어, pS셀의 PUCCH에서 HARQ-ACK 전송을 충돌 없이 수행할 수 있게 된다. 하지만, 하향링크 데이터 스케줄링이 P셀에서 수행되었거나, pS셀이 아닌 또 다른 S셀에서 수행되었다면, 상기 하향링크 데이터에 대한 PUCCH 전송 자원은 P셀에서의 PUCCH 전송 자원과 맵핑되게 되므로, pS셀의 PUCCH에서 HARQ-ACK을 전송하는 대신 P셀의 PUCCH에서 HARQ-ACK을 전송한다.
도 25a는 본 발명에서 PUCCH 전송 셀을 재설정할 때, S셀의 데이터 전송을 유지하는 세 번째 실시예에 따른 기지국의 동작을 설명한 도면이다.
기지국은 P셀의 PUCCH에서 pS셀의 PUCCH로 특정 S셀들의 제어 정보 전송을 이동시키는 RRC 재설정 메시지를 단말로 전송하여 RRC 재설정을 수행하고, 단계 2501에서 단말로부터 RRC 완료 메시지를 수신하고 그에 대한 HARQ-ACK 응답을 PHICH 상에서 단말로 전송한다. 단계 502에서 기지국은 상기 pS셀의 PUCCH로 제어 정보 전송을 이동해야 할 S셀들에서 전송되는 RRC 완료 메시지에 대한 PHICH 상에서의 전송 전에 스케줄링된 하향링크 데이터를 스케줄링한 셀이 어떤 셀인지를 판단한다. 즉, 상기 S셀들의 PDSCH 상의 하향링크 데이터를 스케줄링하기 위한 하향링크 제어 정보가 어떤 셀의 PDCCH에서 전송되었는지를 판단한다. 단계 2502에서 하향링크 제어 정보가 P셀의 PDCCH 상에서 전송되었으면, 단계 2503에서 기지국은 상기 S셀들에서 전송된 하향링크 데이터에 대한 HARQ-ACK을 P셀의 PUCCH에서 수신한다. 이후 상기 S셀들에서 전송되도록 스케줄링된 하향링크 데이터에 대한 HARQ-ACK은 pS셀의 PUCCH 상으로 수신한다. 만약 단계 2502에서 하향링크 제어 정보가 pS셀의 PDCCH 상에서 전송되었으면, 단계 2504에서 기지국은 상기 S셀들에서 전송되도록 스케줄링된 하향링크 데이터에 대한 HARQ-ACK을 pS셀의 PUCCH 상에서 수신한다. 만약 단계 2502에서 하향링크 제어 정보가 P셀과 pS셀을 제외한 또다른 S셀의 PDCCH 상에서 전송되었으면, 단계 505에서 기지국은 상기 S셀들에서 전송되도록 스케줄링된 하향링크 데이터에 대한 HARQ-ACK을 P셀의 PUCCH 상에서 수신한다. 이후 상기 S셀들에서 전송되도록 스케줄링된 하향링크 데이터에 대한 HARQ-ACK은 pS셀의 PUCCH로 수신한다.
도 25b는 본 발명에서 PUCCH 전송 셀을 재설정할 때, S셀의 데이터 전송을 유지하는 세 번째 실시예에 따른 단말의 동작을 설명한 도면이다. 단계 2511에서 단말은 특정 S셀에서의 하향링크 데이터에 대한 제어 정보 전송을 P셀의 PUCCH에서 pS셀의 PUCCH로 이동시키는 RRC 재설정 지시에 대한 RRC 완료 메시지를 기지국으로 전송하고 기지국으로부터 그에 대한 HARQ-ACK 응답을 PHICH 상으로 수신한다. 단계 2512에서 단말은 상기 pS셀의 PUCCH로 HARQ-ACK 전송을 이동해야 할 S셀들에서 전송되도록 RRC 완료 메시지에 대한 PHICH 상의 응답 수신 전에 스케줄링된 하향링크 데이터를 스케줄링한 셀이 어떤 셀인지를 판단한다. 즉, 상기 S셀들의 하향링크 데이터를 스케줄링 하기 위한 하향링크 제어 정보가 어떤 셀의 PDCCH에서 전송되었는지를 판단한다. 단계 2512에서 하향링크 제어 정보가 P셀의 PDCCH에서 전송되었으면, 단계 2513에서 단말은 상기 S셀들에서 전송된 하향링크 데이터에 대한 HARQ-ACK를 P셀의 PUCCH에서 전송한다. 이후 상기 S셀들에서 전송되도록 스케줄링된 하향링크 데이터에 대한 HARQ-ACK은 pS셀의 PUCCH에서 전송한다. 만약 단계 2512에서 하향링크 제어 정보가 pS셀의 PDCCH에서 전송되었으면, 단계 2514에서 단말은 상기 S셀들에서 전송되도록 스케줄링된 하향링크 데이터에 대한 HARQ-ACK을 pS셀의 PUCCH에서 전송한다. 만약 단계 2512에서 하향링크 제어 정보가 P셀과 pS셀을 제외한 또다른 S셀의 PDCCH에서 전송되었으면, 단계 2515에서 단말은 상기 S셀들에서 전송되도록 스케줄링된 하향링크 데이터에 대한 HARQ-ACK을 P셀의 PUCCH에서 전송한다. 이후 상기 S셀들에서 전송되도록 스케줄링된 하향링크 데이터에 대한 HARQ-ACK은 pS셀의 PUCCH에서 전송한다.
상기에서는 단말이 제어 정보를 P셀의 PUCCH에서 전송하던 특정 S셀에서의 하향링크 데이터에 대한 스케줄링이 pS셀의 PDCCH 상에서 전송된 하향링크 제어 정보에서 수행되었다면, pS셀 PDCCH와 pS셀 PUCCH 전송 자원이 일대일로 맵핑되게 되어, pS셀에서 HARQ-ACK 전송을 PUCCH 전송 자원의 충돌 없이 수행할 수 있고, 하향링크 데이터 스케줄링이 P셀에서 수행되었거나, pS셀이 아닌 또 다른 S셀에서 수행되었다면, 상기 PDCCH에 대한 PUCCH 전송 자원은 P셀에서의 PUCCH 전송 자원과 맵핑되게 되므로, pS셀의 PUCCH에서 HARQ-ACK를 전송하는 대신 P셀의 PUCCH에서 HARQ-ACK을 전송하는 방법을 제안하였지만, 그 반대의 경우에도 적용 가능하다. 즉, 단말이 제어 정보를 pS셀의 PUCCH에서 전송하던 특정 S셀에서의 하향링크 데이터에 대한 스케줄링이 P셀에서 수행되었다면, P셀 PDCCH와 P셀 PUCCH 전송 자원이 일대일로 맵핑되게 되어, P셀에서 HARQ-ACK 전송을 PUCCH 전송 자원의 충돌 없이 수행할 수 있고, 스케줄링이 pS셀에서 수행되었거나, pS셀이 아닌 또 다른 S셀에서 수행되었다면, 상기 PDCCH에 대한 PUCCH 전송 자원은 pS셀에서의 PUCCH 전송 자원과 맵핑되게 되므로, P셀 PUCCH에서 HARQ-ACK를 전송하는 대신 pS셀의 PUCCH에서 전송할 수 있다.
도 26은 본 발명의 실시예에 따른 기지국 장치를 도시한 도면이다.
도 26을 참조하면, 기지국 장치는 PDCCH 블록(2605), PDSCH 블록(2616), PHICH 블록(2624), 다중화기(2615)로 구성되는 송신부와 PUSCH 블록(2630), PUCCH 블록(2639), 역다중화기(2649)로 구성되는 수신부와 하향링크/상향링크(DL/UL) HARQ-ACK 송수신 타이밍을 제어하고, PUCCH으로 제어 정보를 전송할 셀을 제어하는 것을 포함하는 제어부(2601), 스케줄러(2603)로 구성된다. 여기서 DL/UL HARQ-ACK 송수신 타이밍은 PDSCH 상의 하향링크 데이터 전송에 대한 PUCCH 상의 HARQ-ACK 전송 타이밍을 포함하며 PUCCH 상의 HARQ-ACK을 전송할 셀을 결정하는 본 발명에 따르는 기지국 동작을 포함하는 것으로 한다. 다수의 셀에서의 송수신을 위해 송신부와 수신부(PUCCH 블록 제외)는 다수일 수 있지만, 설명을 위해 송신부와 수신부가 각각 1개씩만 있는 것을 가정하여 설명하도록 한다.
DL/UL HARQ-ACK 송수신 타이밍 제어 및 PUCCH 상의 HARQ-ACK을 전송할 셀을 결정하는 동작을 포함하는 제어부(2601)는 단말에게 전송할 데이터 양, 시스템 내에 가용한 자원 양 등을 참고하여 스케줄링 하고자 하는 단말에 대해 각각의 물리 채널들 상호간의 타이밍 관계를 조절하여 스케줄러(2603), PDCCH 블록(2605), PDSCH 블록(2616), PHICH 블록(2624), PUSCH 블록(2630), PUCCH 블록(2639)으로 송수신을 수행하도록 알려준다. 상기 DL/UL HARQ-ACK 송수신 타이밍 및 PUCCH 상의 HARQ-ACK을 전송할 셀을 결정하는 것은 본 발명의 구체적인 실시예에서 설명한 방법을 따른다. PDCCH 블록(2605)은 스케줄러(2603)의 제어를 받아 제어 정보를 구성한 후, 상기 제어 정보는 다중화기(2615)에서 다른 신호들과 다중화된다.
PDSCH 블록(2616)은 스케줄러(2603)의 제어를 받아 데이터를 생성하고, 상기 데이터는 다중화기(2615)에서 다른 신호들과 다중화된다.
PHICH 블록(2624)은 스케줄러(2603)의 제어를 받아 단말로부터 수신한 PUSCH 상의 상향링크 데이터에 대한 HARQ ACK/NACK을 생성한다. 상기 HARQ ACK/NACK 은 다중화기(2615)에서 다른 신호들과 다중화된다.
그리고 상기 다중화된 신호들은 OFDM 신호로 생성되어 생성되어 단말에게 전송된다.
수신부에서 PUSCH 블록(2630)은 단말로부터 수신한 신호에 대해서 데이터를 획득한다. 상기 PUSCH 상의 데이터의 디코딩 결과에 대한 오류여부를 스케줄러(2703)로 통지하여 하향링크 HARQ ACK/NACK 생성을 조정하며, 디코딩 결과에 대한 오류여부를 DL/UL HARQ-ACK 송수신 타이밍 제어를 하는 제어부(2601)로 인가하여 하향링크 HARQ ACK/NACK 전송 타이밍을 조정하도록 한다.
PUCCH 블록(2639)은 DL/UL HARQ-ACK 송수신 타이밍에 따라 본 발명에 따른 PUCCH으로 제어 정보를 전송하는 셀에서 단말로부터 수신한 신호로부터 상향링크 ACK/NACK 혹은 채널 품질 지시자(CQI)를 획득한다. 상기 획득한 상향링크 ACK/NACK 혹은 CQI는 스케줄러(2603)로 인가되어 PDSCH의 재전송여부 및 변조 및 코딩 스킴(MCS: modulation and coding scheme)를 결정하는데 이용된다. 그리고 상기 획득한 상향링크 ACK/NACK 은 제어기(2601)로 인가되어 PDSCH 상의 하향링크 데이터의 전송 타이밍을 조정하도록 한다.
도 27은 본 발명의 실시예에 따른 단말 장치를 도시한 도면이다.
도 27을 참조하면, 단말은 PUCCH 블록(2705), PUSCH 블록(2716), 다중화기 (2715)로 구성되는 송신부와 PHICH 블록(2724), PDSCH 블록(2730), PDCCH 블록(2739), 역다중화기(2749)로 구성되는 수신부와 양 기지국으로부터의 하향링크 데이터를 수신하여 본 발명에 따라 PUCCH를 이용해 제어 정보를 전송할 셀을 결정하는 제어부(2701)로 구성된다. 양 기지국에서의 송수신과 다수의 셀에서의 송수신을 위해 송신부와 수신부(PUCCH 블록 제외)는 다수일 수 있지만, 설명을 위해 송신부와 수신부가 각각 1개씩만 있는 것을 가정하여 설명하도록 한다
본 발명에 따라 PUCCH를 이용해 제어 정보를 전송할 셀을 결정하여 제어 정보 전송 수행을 결정하는 제어부(2701)는 기지국으로부터 수신한 하향링크 제어 정보로부터 셀프 스케줄링(self-scheduling) 또는 크로스 스케줄링(cross carrier scheduling) 시 어느 기지국의 어느 셀로부터 하향링크 데이터를 얼마나 수신할지를 PUCCH 블록(2705), PDSCH 블록(2730), PDCCH 블록(2739)으로 알려준다. 상기 PUCCH를 이용해 제어 정보를 전송할 셀을 결정하는 방법은 본 발명의 구체적인 실시예에서 설명한 방법을 따른다.
PUCCH 블록(2705)은 소프트 버퍼에 하향링크 데이터 저장을 제어하는 제어부(2701)의 제어를 받아 상향링크 제어 정보로 HARQ ACK/NACK 혹은 CQI를 구성하고, 상기 HARQ ACK/NACK 혹은 CQI는 다중화기(2715)에서 다른 신호들과 다중화 되어 본 발명에 따른 상향링크 제어 정보를 전송하는 셀에서 전송된다.
PUSCH 블록(2716)은 전송하고자 하는 데이터를 추출하고, 추출된 데이터는 다중화기(2715)에서 다른 신호들과 다중화된다.
그리고 상기 다중화된 신호들은 단일 캐리어 주파수 분할 다중 접속(SC-FDMA: Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 신호로 생성되어 기지국에게 전송된다.
수신부에서 PHICH 블록(2724)은 기지국으로부터 DL/UL HARQ-ACK 송수신 타이밍에 따라 수신한 신호에 대해서 역다중화기(2749)를 통해 HARQ-ACK 신호를 분리한 후, 상향링크 데이터에 대한 HARQ ACK/NACK 여부를 획득한다.
PDSCH 블록(2730)은 기지국으로부터 수신한 신호에 대해서 역다중화기(2749)를 통해 하향링크 데이터 신호를 분리한 후, 하향링크 데이터를 획득하고, 상기 데이터의 디코딩 결과에 대한 오류여부를 PUCCH 블록(2705)로 통지하여 상향링크 HARQ ACK/NACK 생성을 조정하며, 디코딩 결과에 대한 오류여부를 제어부(2701)로 인가하여 상향링크 HARQ ACK/NACK를 전송하는 타이밍을 조정하도록 한다.
PDCCH 블록(2739)은 역다중화기(2749)를 통해 하향링크 제어 정보 신호를 분리한 후, DCI 포맷(format)의 복호를 수행하여 복호된 신호로부터 하향링크 제어 정보를 획득한다.본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
상술한 실시 예들에서, 모든 단계 및 메시지는 선택적인 수행의 대상이 되거나 생략의 대상이 될 수 있다. 또한 각 실시 예에서 단계들은 반드시 순서대로 일어날 필요는 없으며, 뒤바뀔 수 있다. 메시지 전달도 반드시 순서대로 일어날 필요는 없으며, 뒤바뀔 수 있다. 각 단계 및 메시지는 독립적으로 수행될 수 있다.
상술한 실시 예들에서 예시로 보인 표의 일부 혹은 전체는 본 발명의 실시 예를 구체적으로 보여주어 이해를 돕기 위한 것이다. 따라서 표의 세부 내용은 본 발명에서 제안하는 방법 및 장치의 일부를 표현하는 것이라 볼 수 있다. 즉, 본 명세서의 표의 내용은 통사론적으로 접근되는 것보다 의미론적으로 접근되는 것이 바람직할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
Claims (24)
- 이동 통신 시스템의 향상된 노드 B (enhanced Node B, eNB)에서의 신호 송수신 방법에 있어서,
제 1 MME(mobile management entity)로 제 1 메시지를 전송하는 단계;
상기 제 1 메시지를 기반으로 한 경로 변경 명령 메시지를 상기 제 1 MME으로부터 수신하는 단계;
상기 경로 변경 명령 메시지에 포함된 MMEGI(globally unique MME identity) 및 추가적인 GUTI(additional globally unique temporary UE identity)를 기반으로 제 2 MME를 결정하는 단계; 및
상기 경로 변경 명령 메시지를 기반으로 상기 제 2 MME로 제 2 메시지를 전송하는 단계를 포함하고,
상기 경로 변경 명령 메시지는 상기 제 1 메시지를 더 포함하며,
상기 제2 MME는 상기 추가적인 GUTI가 상기 MMEGI가 가리키는 전용 코어 네트워크 내의 MME를 식별하는 경우, 상기 추가적인 GUTI에 의해 식별된 상기 MME로 결정되는 것을 특징으로 하는 신호 송수신 방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1 메시지는 어태치 요청(attach request) 메시지 또는 트래킹 영역 업데이트 요청(tracking area update request) 메시지이고,
상기 제 2 메시지는 초기 단말 메시지(initial UE message)인 것을 특징으로 하는 신호 송수신 방법.
- 이동 통신 시스템의 제 1 MME(mobile management entity)에서의 신호 송수신 방법에 있어서,
향상된 노드 B(enhanced Node B, eNB)로부터 제 1 메시지를 수신하는 단계 및
상기 eNB로 상기 제 1 메시지를 기반으로 한 경로 변경 명령 메시지를 상기 eNB로 전송하는 단계를 포함하고,
상기 경로 변경 명령 메시지는 상기 eNB가 제 2 MME로 제 2 메시지를 전송하기 위해 사용되고,
상기 경로 변경 명령 메시지는 상기 제 1 메시지, MMEGI(globally unique MME identity) 및 추가적인 GUTI(additional globally unique temporary UE identity)를 포함하며,
상기 제2 MME는 상기 추가적인 GUTI가 상기 MMEGI가 가리키는 전용 코어 네트워크 내의 MME를 식별하는 경우, 상기 추가적인 GUTI에 의해 식별된 상기 MME로 결정되는 것을 특징으로 하는 신호 송수신 방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 7항에 있어서, 상기 제 1 메시지는 어태치 요청(attach request) 메시지 또는 트래킹 영역 업데이트 요청(tracking area update request) 메시지이고,
상기 제 2 메시지는 초기 단말 메시지(initial UE message)인 것을 특징으로 하는 신호 송수신 방법.
- 이동 통신 시스템의 신호를 송수신하는 향상된 노드 B (enhanced Node B, eNB) 에 있어서,
신호를 송수신하는 송수신부; 및
제 1 MME(mobile management entity)로 제 1 메시지를 전송하고,
상기 제 1 메시지를 기반으로 한 경로 변경 명령 메시지를 상기 제 1 MME으로부터 수신하고,
상기 경로 변경 명령 메시지에 포함된 MMEGI(globally unique MME identity) 및 추가적인 GUTI(additional globally unique temporary UE identity)를 기반으로 제 2 MME를 결정하고,
상기 경로 변경 명령 메시지를 기반으로 상기 제 2 MME로 제 2 메시지를 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 경로 변경 명령 메시지는 상기 제 1 메시지를 더 포함하며,
상기 제2 MME는 상기 추가적인 GUTI가 상기 MMEGI가 가리키는 전용 코어 네트워크 내의 MME를 식별하는 경우, 상기 추가적인 GUTI에 의해 식별된 상기 MME로 결정되는 것을 특징으로 하는 eNB.
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- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 13항에 있어서, 상기 제 1 메시지는 어태치 요청(attach request) 메시지 또는 트래킹 영역 업데이트 요청(tracking area update request) 메시지이고,
상기 제 2 메시지는 초기 단말 메시지(initial UE message)인 것을 특징으로 하는 eNB.
- 이동 통신 시스템의 신호를 송수신하는 제 1 MME(mobile management entity) 에 있어서,
신호를 송수신하는 송수신부; 및
향상된 노드 B(enhanced Node B, eNB)로부터 제 1 메시지를 수신하고, 상기 eNB로 상기 제 1 메시지를 기반으로 한 경로 변경 명령 메시지를 상기 eNB로 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 경로 변경 명령 메시지는 상기 eNB가 제 2 MME로 제 2 메시지를 전송하기 위해 사용되고,
상기 경로 변경 명령 메시지는 상기 제 1 메시지, MMEGI(globally unique MME identity) 및 추가적인 GUTI(additional globally unique temporary UE identity)를 포함하며,
상기 제2 MME는 상기 추가적인 GUTI가 상기 MMEGI가 가리키는 전용 코어 네트워크 내의 MME를 식별하는 경우, 상기 추가적인 GUTI에 의해 식별된 상기 MME로 결정되는 것을 특징으로 하는 제 1 MME.
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- 삭제
- 제 19항에 있어서, 상기 제 1 메시지는 어태치 요청(attach request) 또는 트래킹 영역 업데이트 요청(tracking area update request) 메시지이고,
상기 제 2 메시지는 초기 단말 메시지(initial UE message)인 것을 특징으로 하는 제 1 MME.
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