KR102323798B1 - 무선 통신 시스템에서 단말의 하향링크 수신 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 단말의 하향링크 수신 방법 및 장치 Download PDF

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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 발명의 일 실시 예에 따르면, 협대역(narrow band) 통신을 이용하는 단말의 하향링크 수신 방법에 있어서, 상기 단말에 할당된 협대역(narrow band) 주파수 자원 중 하나의 서브캐리어를 협대역 DC(direct current) 서브캐리어로 설정하는 단계, 기지국으로부터 상기 협대역 주파수 자원에 대한 신호를 수신하는 단계 및 상기 설정된 협대역 DC 서브캐리어에 기반하여 상기 수신 신호를 디코딩하는 단계를 포함하는 방법 및 이를 수행하는 단말을 제공할 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 단말의 하향링크 수신 방법 및 장치 {Method and apparatus for reception of downlink signal in wireless communication system}
본 발명은 무선 통신 시스템에서 단말의 하향링크 수신 방법 및 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 무선 통신 시스템에서 저가의 기계형 단말을 위한 단말의 하향링크 수신 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 혹은 커넥티드 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.
무선 통신 시스템은 초기의 음성 위주의 서비스를 제공하던 것에서 벗어나 3GPP의 HSPA(High Speed Packet Access), LTE(Long Term Evolution 혹은 E-UTRA (Evolved Universal Terrestrial Radio Access)), 3GPP2의 HRPD(High Rate Packet Data), UMB(Ultra Mobile Broadband), 및 IEEE의 802.16e 등의 통신 표준과 같이 고속, 고품질의 패킷 데이터 서비스를 제공하는 광대역 무선 통신 시스템으로 발전하고 있다.
상기 광대역 무선 통신 시스템의 대표적인 예로, LTE 시스템에서는 하향링크(Downlink)에서는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식을 채용하고 있고, 상향링크(Uplink)에서는 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 방식을 채용하고 있다. 상기와 같은 다중 접속 방식은, 통상 각 사용자 별로 데이터 혹은 제어정보를 실어 보낼 시간-주파수 자원을 서로 겹치지 않도록, 즉 직교성 (Orthogonality)이 성립하도록, 할당 및 운용함으로써 각 사용자의 데이터 혹은 제어정보를 구분한다.
LTE 시스템은 초기 전송에서 복호 실패가 발생된 경우, 물리 계층에서 해당 데이터를 재전송하는 HARQ (Hybrid Automatic Repeat reQuest) 방식을 채용하고 있다. HARQ 방식이란 수신기가 데이터를 정확하게 디코딩하지 못한 경우, 수신기가 송신기에게 디코딩 실패를 알리는 정보(NACK; Negative Acknowledgement)를 전송하여 송신기가 물리 계층에서 해당 데이터를 재전송할 수 있게 한다. 수신기는 송신기가 재전송한 데이터를 기존에 디코딩 실패한 데이터와 결합하여 데이터 수신성능을 높이게 된다. 또한, 수신기가 데이터를 정확하게 복호한 경우 송신기에게 디코딩 성공을 알리는 정보(ACK; Acknowledgement)를 전송하여 송신기가 새로운 데이터를 전송할 수 있도록 할 수 있다.
또한 LTE 시스템은 하향링크 수신 성능을 향상시키기 위해 채널 상태에 따라 단말에게 자원을 할당하는 방식을 채용하고 있다. 기지국은 단말의 채널 상태에 따라 자원을 할당하기 위해 하향링크에 채널 상태 정보 기준신호(Channel state information-reference signal: CSI-RS)를 전송한다. 단말은 CSI-RS를 기반으로 채널 품질 정보(Channel quality information: CQI)을 측정하고 이를 기지국으로 전송한다. 기지국은 CQI를 기반으로 단말에 최적의 주파수 자원을 할당할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 무선 통신 시스템에서 단말의 하향링크 수신 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 무선 통신 시스템에서 저가의 기계형 단말을 위한 단말의 하향링크 수신 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 협대역(narrow band) 통신을 이용하는 단말의 하향링크 수신 방법에 있어서, 상기 단말에 할당된 협대역(narrow band) 주파수 자원 중 하나의 서브캐리어를 협대역 DC(direct current) 서브캐리어로 설정하는 단계, 기지국으로부터 상기 협대역 주파수 자원에 대한 신호를 수신하는 단계 및 상기 설정된 협대역 DC 서브캐리어에 기반하여 상기 수신 신호를 디코딩하는 단계를 포함하는 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 협대역(narrow band) 통신을 이용하여 하향링크를 수신하는 단말에 있어서, 신호를 송신 및 수신하는 송수신부 및 상기 단말에 할당된 협대역(narrow band) 주파수 자원 중 하나의 서브캐리어를 협대역 DC(direct current) 서브캐리어로 설정하고, 기지국으로부터 상기 협대역 주파수 자원에 대한 신호를 수신하며, 상기 설정된 협대역 DC 서브캐리어에 기반하여 상기 수신 신호를 디코딩하도록 제어하는 제어부를 포함하는 단말을 제공할 수 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 무선 통신 시스템에서 단말의 하향링크 수신 방법 및 장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 무선 통신 시스템에서 저가의 기계형 단말을 위한 단말의 하향링크 수신 방법 및 장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따르면 단말(예를 들어, low-cost MTC 단말)의 저비용 및 낮은 복잡도를 실현하기 위해, 단말의 하향링크 수신 대역폭이 기지국의 시스템 전송 대역폭과 관계없이 협대역을 갖는 경우, low-cost MTC 단말의 불완전한 RF(radio frequency) 특성으로 인한 D.C.(direct current) 옵셋(offset)의 영향을 최소화 하기 위한 단말의 하향링크 신호 수신 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면 low-cost MTC 단말은 임의의 협대역에서 하향링크 신호 수신 시 D.C. 옵셋 영향을 최소화하는 동시에 협대역 내에서 기준 신호가 전송되는 서브캐리어를 하향링크 수신에 사용하지 않음에 따라 해당 서브캐리어에서 채널 추정(channel estimation) 및 채널 등화(channel equalization)가 불가능하게 되어 단말의 수신 성능이 열화되는 경우를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 LTE 시스템에서 하향링크에서 데이터 혹은 제어채널이 전송되는 무선자원영역인 시간-주파수영역의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 LTE 혹은 LTE-A 시스템에서 하향링크 OFDMA 신호를 생성하기 위해 하향링크 시스템 전송 대역폭 내에서 데이터, 제어채널 및 신호 전송을 위한 OFDMA 서브캐리어의 맵핑을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 LTE 또는 LTE-A 시스템의 하향링크 시스템 전송 대역폭이 1.4MHz, 10MHz 또는 20MHz인 경우 시스템 전송 대역폭 내에서 자원 블록(resource block)과 시스템 D.C. 서브캐리어의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 LTE 또는 LTE-A 시스템의 하향링크 시스템 전송 대역폭이 3MHz, 5 MHz, 또는 15MHz 인 경우 시스템 전송 대역폭 내에서 자원 블록(resource block)과 시스템 D.C. 서브캐리어와의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 LTE 또는 LTE-A 시스템의 하향링크 시스템 전송 대역폭 내에서 low-cost MTC 단말의 통신을 위한 협대역 구조를 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 1실시예에서, low-cost MTC 단말이 하향링크 신호 복조(demodulation)를 위해 CRS를 사용하는 경우, 단말이 CRS와 협대역 D.C. 서브캐리어가 일치하지 않도록 협대역 D.C. 서브캐리어를 선택하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에서 LTE 또는 LTE-A 시스템에서 M-PDCCH를 위한 DMRS 구조 및 협대역 D.C. 서브캐리어를 선택하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시 예에서 협대역 D.C. 서브캐리어를 선택하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 low-cost MTC 단말의 수신 장치를 도시한 도면이다.
도 10는 본 발명의 실시 예에 따른 low-cost MTC 단말의 수신 장치를 구성하는 블록 중에서 RF 변환부(902)를 구성하는 상세 블럭을 도시한 도면이다.
도 11는 본 발명의 실시 예에 따른 low-cost MTC 단말의 수신 장치를 구성하는 블록 중에서 OFDM 수신기(903)를 구성하는 상세 블럭을 도시한 도면이다.
이하 본 발명의 실시 예를 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.
이하, 기지국은 단말의 자원할당을 수행하는 주체로서, eNode B, Node B, BS (Base Station), 무선 접속 유닛, 기지국 제어기, 또는 네트워크 상의 노드 중 적어도 하나일 수 있다. 단말은 UE (User Equipment), MS (Mobile Station), 셀룰러폰, 스마트폰, 컴퓨터, 또는 통신기능을 수행할 수 있는 멀티미디어시스템을 포함할 수 있다. 본 발명에서 하향링크(Downlink; DL)는 기지국이 단말에게 전송하는 신호의 무선 전송경로이고, 상향링크는(Uplink; UL)는 단말이 기국에게 전송하는 신호의 무선 전송경로를 의미한다. 또한, 이하에서 LTE 혹은 LTE-A 시스템을 일례로서 본 발명의 실시예를 설명하지만, 유사한 기술적 배경 또는 채널형태를 갖는 여타의 통신시스템에도 본 발명의 실시예가 적용될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예는 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로써 본 발명의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 일부 변형을 통해 다른 통신시스템에도 적용될 수 있다.
본 발명의 실시 예는 LTE 및 LTE-Advanced(LTE-A) 시스템 내에서 저비용 및 낮은 복잡도를 위해 기지국과의 통신이 협대역(Narrowband)으로 제한된 저가의 기계형 통신 단말(low-cost MTC 단말)이 효율적으로 하향링크 신호를 수신하기 위한 단말의 수신 방법 및 장치를 제공한다. 저가의 기계형 통신 단말은 LTE 시스템의 시스템 전송 대역폭에 관계없이 항상 협대역에서만 송수신이 가능한 RF 모듈 및 기저대역 모듈로 구성되어 단말의 복잡도나 비용을 낮출 수 있다. 이러한 협대역 송수신 단말은 시스템 전송 대역폭 내에 존재하는 다수의 협대역 중 기지국이 설정한 협대역 또는 규칙이나 패턴에 따른 협대역으로 이동하여 송수신을 수행한다.
종래의 LTE 및 LTE-A 시스템에서는 하향링크를 수신하는 단말이 D.C. 옵셋에 의한 영향을 최소화하고 단말의 복잡도를 낮추기 위해 기지국은 D.C. 서브캐리어에는 신호를 전송하지 않는다. 하지만, 저가의 기계형 통신 단말을 위한 협대역 내에서 D.C. 서브캐리어에 해당하는 서브캐리어는 데이터 및 기준신호를 위한 서브캐리어로 사용되어야 한다. 따라서 저가의 기계형 통신 단말은 D.C. 옵셋이 심각할 경우, D.C 옵셋의 영향을 최소화하기 위해 협대역의 D.C.에 해당하는 서브캐리어를 사용하지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예는 협대역을 사용하는 기계형 통신 단말이 D.C. 옵셋에 따른 영향을 최소화 하면서 기지국 하향링크 신호를 수신할 수 있는 단말의 수신 방법 및 장치를 제안한다.
본 발명의 실시 예는 단말(예를 들어, low-cost MTC 단말)이 하향링크 신호 수신을 위해 사용하는 협대역 수신 대역폭이, 기지국이 하향링크 신호 전송을 위해 사용하는 시스템 전송 대역폭보다 작아서 시스템 전송 대역폭 내에 다수의 협대역이 존재할 경우, D.C. 옵셋에 의한 low-cost MTC 단말의 수신 성능 열화를 최소화하도록 D.C. 서브캐리어를 선택하는 방법 및 이를 이용하여 제어 정보 및 데이터를 수신하는 방법 및 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시 예에서, 기지국은 협대역으로 전송하는 하향링크 신호에 대해 협대역 D.C.에 해당하는 서브캐리어에 데이터 및 기준 신호를 전송하므로, 단말이 D.C. offset의 영향 때문에 기준 신호를 수신하지 않을 경우, 해당하는 기준신호에서 단말이 경험하는 다중 경로 지연 채널의 상태를 추정할 수 없는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예는 low-cost MTC 단말이 협대역 하향링크 신호를 수신하는데 있어 데이터 및 기준 신호 수신에 대한 영향을 최소화 하기 위한 단말의 수신 방법 및 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시 에는 low-cost MTC 단말이 D.C. 옵셋에 의한 성능 열화를 최소화 하도록 D.C. 서브캐리어를 선택할 수 있도록, low-cost MTC 단말의 중심 주파수를 변경하는 방법 및 장치를 제공한다.
도 1은 LTE 시스템에서 하향링크에서 상기 데이터 혹은 제어채널이 전송되는 무선자원영역인 시간-주파수영역의 구조를 나타낸 도면이다.
도 1에서 가로축은 시간영역을, 세로축은 주파수영역을 나타낸다. 시간영역에서의 최소 전송단위는 OFDMA 심볼로서, Nsymb (102)개의 OFDMA 심볼이 모여 하나의 슬롯(106)을 구성하고, 2개의 슬롯이 모여 하나의 서브프레임(105)을 구성한다. 상기 슬롯의 길이는 0.5ms 이고, 서브프레임의 길이는 1.0ms 이다. 그리고 라디오 프레임(114)은 10개의 서브프레임으로 구성되는 시간영역 단위이다. 주파수영역에서의 최소 전송단위는 서브캐리어로서, 전체 하향링크 시스템 전송 대역 (System Transmission Bandwidth)의 대역폭은 총 NBW (104)개의 서브캐리어로 구성된다.
시간-주파수영역에서 자원의 기본 단위는 리소스 엘리먼트(112, Resource Element; RE)로서 OFDMA 심볼 인덱스 및 서브캐리어 인덱스로 나타낼 수 있다. 리소스 블록(108, Resource Block; RB 혹은 Physical Resource Block; PRB)은 시간영역에서 Nsymb (102)개의 연속된 OFDMA 심볼과 주파수 영역에서
Figure 112015068872012-pat00001
(110)개의 연속된 서브캐리어로 정의된다. 따라서, 하나의 RB(108)는 Nsymb x
Figure 112015068872012-pat00002
개의 RE(112)로 구성된다. 일반적으로 데이터의 최소 전송단위는 상기의 RB 단위이다. LTE 시스템에서 일반적으로 상기 Nsymb = 7,
Figure 112015068872012-pat00003
=12 이고, NBW 는 하향링크 시스템 전송 대역의 대역폭에 비례한다. 즉 하향링크 시스템 전송 대역폭에 따라 시스템 전송 대역폭 내에서 사용가능한 RB의 수,
Figure 112015068872012-pat00004
가 결정되며, NBW =
Figure 112015068872012-pat00005
x
Figure 112015068872012-pat00006
가 된다. 또한 단말에게 스케쥴링되는 RB 개수에 비례하여 데이터 레이트가 증가한다. LTE 시스템에서는 6개의 전송 대역폭을 정의하여 운영한다. 하향링크와 상향링크를 주파수로 구분하여 운영하는 FDD 시스템의 경우, 하향링크 전송 대역폭과 상향링크 전송 대역폭이 서로 다를 수 있다. 채널 대역폭은 시스템 전송 대역폭에 대응되는 RF 대역폭을 나타낸다. 표 1은 LTE 시스템에 정의된 시스템 전송 대역폭과 채널 대역폭 (Channel bandwidth)의 대응관계를 나타낸다. 예를 들어, 10MHz 채널 대역폭을 갖는 LTE 시스템은 시스템 전송 대역폭이 50개의 RB로 구성된다.
Channel bandwidth BWchannel [MHz] 1.4 3 5 10 15 20
Transmission bandwidth configuration NRB 6 15 25 50 75 100
LTE 시스템에서 지원하는 변조방식은 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 16QAM(Quadrature Amplitude Modulation), 64QAM 으로서, 각각의 변조차수(Modulation order) (Qm) 는 2, 4, 6 에 해당한다. QPSK 변조의 경우 심볼 당 2 비트, 16QAM 변조의 경우 심볼 당 4 비트, 64QAM 변조의 경우 심볼 당 6 비트를 전송할 수 있다.
상기와 같이 동작하는 LTE 시스템에서 단말의 일부 기능 제한을 통한 저비용 및 낮은 복잡도를 갖는 단말 (low-cost/low-complexity UE)을 지원할 수 있다. Low-cost 단말은 원격검침, 방범, 물류 등의 서비스를 주요 목적으로 하는 기계형 통신(Machine Type Communication: MTC) 혹은 기계 대 기계(Machine to Machine: M2M) 서비스에 적합할 것으로 예상된다. 또한 저가의 기계형 통신 단말(이하 low-cost MTC UE)은 셀룰러 기반 사물인터넷 (IoT; Internet of Things)을 실현할 수 있는 수단으로 기대된다.
Low-cost MTC UE가 요구하는 저비용 및 낮은 복잡도를 위해, 단말의 수신 안테나를 1개로 제한하여 단말의 RF 소자의 비용을 줄이거나, 혹은 low-cost MTC 단말이 처리할 수 있는 TBS(Transport block size)에 상한을 정의해서 단말의 데이터 수신 버퍼 비용을 줄이는 것이 가능하다. 그리고 일반적인 LTE 단말은 시스템 전송 대역의 대역폭에 관계없이 최소 20MHz 대역에 대한 광대역(Wideband) 신호 송수신 기능을 갖추고 있는데 비해서, low-cost MTC 단말은 송수신을 위한 최대 대역폭을 20MHz 보다 작게 제한함으로서 추가적인 저비용 및 낮은 복잡도를 실현할 수 있다. 예를 들어, 20MHz 채널 대역폭의 LTE 시스템에서, 1.4MHz 채널 대역폭만 지원하는 low-cost MTC 단말의 동작을 정의할 수 있다.
상기와 같이 저비용 및 낮은 복잡도를 위해 시스템 전송 대역의 대역폭 보다 작은 협대역(Narrowband)을 갖는 low-cost MTC 단말(일 예로, 1.4MHz의 Narrowband를 갖는 단말)은 시스템 전송 대역폭 내에서 정의된 복수개의 협대역 중 하나의 협대역에서 기지국과 통신을 수행할 수 있다. Low-cost MTC 단말을 위한 하나의 협대역은 연속되는 6개의 RB로 구성되며 한 기지국이 사용하는 시스템 전송 대역폭 내에서 복수 개의 협대역은 서로 중첩(overlap)되지 않도록 정의된다. Low-cost MTC 단말은 시스템 전송 대역폭 내에서 기지국이 해당 단말에게 설정한 협대역에서 신호를 송수신하거나, 협대역 주파수 호핑(frequency hopping)을 위해 정해진 패턴에 따라 특정 시간에 특정 협대역에서 신호를 송수신 할 수 있다.
종래의 LTE 시스템에서는 하향링크 시스템 전송 대역폭의 중간에 위치하는 서브캐리어는 신호를 매핑하지 않는다. 이 서브캐리어를 D.C. 서브캐리어 (Direct Current subcarrier: D.C. subcarrier)로 명칭하며, 본 발명에서는 시스템 D.C. 서브캐리어라고 명칭한다. 보통 단말 RF(Radio Frequency)의 불완전한 (imperfect) 특성 (예를 들어, Direct Current offset(D.C. offset) 및 Local Oscillator leakage(LO leakage)으로 인해 시스템 전송 대역폭 내에서 D.C. 서브 캐리어가 다른 서브캐리어보다 노이즈 영향이 심각하다. 따라서, 시스템 D.C. 서브캐리어에 데이터를 전송할 경우 다른 서브캐리어보다 데이터 오류 확률이 크다. 상기와 같은 이유로, LTE 시스템에서는 단말이 하향링크 신호를 수신할 때 D.C. offset 및 LO leakage의 영향을 최소화하고 단말의 구현을 단순화하기 위해, 기지국은 시스템 전송 대역폭의 중간에 위치하는 시스템 D.C. 서브캐리어에 데이터를 전송하지 않는다.
기존 LTE 및 LTE-A 시스템에서는 기지국이 하항링크 전송을 위한 시스템 전송 대역폭과 단말이 하향링크 수신을 위해 가정하는 시스템 전송 대역폭은 동일하다. 따라서 단말은 기지국의 RF 및 기저대역(Baseband)에서 사용하는 하향링크 전송 대역폭에 맞춰 단말의 RF 및 기저대역(Baseband)에서 사용하는 하향링크 수신 대역폭 동일하게 설정해야 한다. 상기와 같은 이유로, 하향링크 시스템 전송 대역폭 내에서 D.C.에 해당하는 시스템 D.C. 서브캐리어는 단말과 기지국에서 동일하다.
Low-cost MTC 단말이 하향링크 신호 수신을 위한 협대역의 전송 대역폭은 기지국이 하향링크 신호 전송을 위한 시스템 전송 대역폭과 다르다. 일 예로, 기지국이 하향링크 신호 전송을 위한 시스템 전송 대역폭은 20MHz이지만, low-cost MTC 단말은 시스템 전송 대역폭과 별도로 항상 1.4MHz의 협대역 수신 대역폭을 가진다. 상기에서 설명한 D.C. 옵셋은 기지국의 송신기보다 단말의 수신기에서 영향이 더욱 심각하므로, low-cost MTC 단말을 위해 정의된 협대역마다 D.C. 서브캐리어에 해당하는 서브캐리어에서 데이터 수신 성능이 열화되고 데이터 오류 확률이 증가할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는 협대역마다 고려되어야 하는 D.C. 서브캐리어를 협대역 D.C. 서브캐리어라고 명칭한다. 하지만, low-cost MTC 단말을 위한 협대역은 기존 단말을 위한 resource block 정의를 동일하게 사용하기 때문에, 협대역을 구성하는 resource block내에서 시스템 D.C 서브캐리어와 같이 데이터와 기준신호를 전송하지 않는 서브캐리어를 할당하기 어렵다. 따라서, 본 발명의 실시 예에서는 기지국에서 하향링크 신호를 전송할 때 각 협대역에 대한 D.C. 서브캐리어를 고려하지 않고 신호를 전송하며, 단말(low-cost MTC 단말)이 D.C. 옵셋의 영향을 최소화 할 수 있는 방법 및 장치를 제안한다.
도 2는 현재 LTE 혹은 LTE-A 시스템에서 하향링크 OFDMA 신호를 생성하기 위해 하향링크 시스템 전송 대역폭 내에서 데이터, 제어채널 및 신호 전송을 위한 OFDMA 서브캐리어의 맵핑을 도시하는 도면이다.
도 2에서 하향링크 OFDMA 신호를 생성하기 위한 주파수 축(201)에는 OFDM 서브캐리어 간격(
Figure 112015068872012-pat00007
)(203) 단위로 다수개의 서브캐리어(202)가 위치한다. 시스템 전송 대역폭 내에 존재하는 다수 개의 서브캐리어(202)는 데이터, 제어 정보 및 기준 신호(Reference signal)등을 전송하기 위한 서브캐리어(202)와 어떤 신호도 전송하지 않는 시스템 D.C. 서브캐리어(204)로 구성된다. 도 2에서 도시하는 바와 같이 시스템 D.C. 서브캐리어(204)는 시스템 전송 대역폭의 가운데 위치하고 있다. 시스템 D.C 서브캐리어(204)은 상기에서 설명한 바와 같이 D.C 옵셋에 의한 성능 열화를 방지하기 위해 어떤 신호도 전송하지 않는다. 데이터, 제어 정보 및 기준 신호를 전송하기 위한 서브캐리어(202)는 전부 NBW =
Figure 112015068872012-pat00008
x
Figure 112015068872012-pat00009
개의 서브캐리어로 구성되며, 시스템 D.C. 서브캐리어는 NBW 개의 서브캐리어 중간에 위치한다.
수학식 1은 도면 2에서 도시하는 서브캐리어 맵핑에 따라 LTE 혹은 LTE-A 시스템의 하향링크 OFDMA 시간 영역 신호를 생성하기 위한 방법을 나타내는 수식이다.
[수학식 1]
Figure 112015068872012-pat00010
시간영역에서 안테나 포트 p, OFDM 심볼 l에 해당하는 하향링크 시간영역 OFDMA 신호는 수학식 1과 같이 생성될 수 있다. 여기서,
Figure 112015068872012-pat00011
이고,
Figure 112015068872012-pat00012
이다. 또한,
Figure 112015068872012-pat00013
는 안테나 포트 p, 서브케리어 k, OFDM 심볼 l에서 전송되는 데이터, 제어 정보 또는 기준신호에 해당하는 QPSK 또는 QAM 심볼을 나타낸다. 또한, N CP,l 는 OFDM 심볼 l의 순환 전치(Cyclic prefix)의 샘플 수, T s는 OFDM 심볼의 주기를 의미한다.
하향링크 OFDMA 시간 영역 신호를 생성하기 위한 수학식 1를 참고하면, 도 2에서 도시하는 바와 같이 k = 0 에 해당하는
Figure 112015068872012-pat00014
가 데이터 전송에 사용되지 않는 시스템 D.C. 서브캐리어임을 확인할 수 있다.
도 3은 LTE 또는 LTE-A 시스템의 하향링크 시스템 전송 대역폭이 1.4MHz, 10MHz 또는 20MHz인 경우 시스템 전송 대역폭 내에서 자원 블록(resource block)과 시스템 D.C. 서브캐리어의 관계를 나타내는 도면이다.
도 3에서 도시한 바와 같이, 시스템 전송 대역폭이 1.4MHz, 10MHz 또는 20MHz 의 경우에는 시스템 전송 대역폭 내에 자원 블록(resource block, 302)의 수가 짝수 개가 된다. 즉,
Figure 112015068872012-pat00015
가 짝수이다. 따라서 자원 블록(resource block, 302)은 시스템 D.C. 서브캐리어(301)를 중심으로 양쪽에
Figure 112015068872012-pat00016
/2 개씩 위치하며, 시스템 D.C. 서브캐리어(301)은 시스템 전송 대역폭의 중간에 위치한다. 또한 시스템 D.C. 서브캐리어(301)는 시스템 전송 대역폭 내에 위치하는 어느 자원 블록(resource block, 302)에도 포함되지 않는다. 기지국은 하향링크에서 기존 단말 및 low-cost MTC 단말에게 데이터를 전송하기 위해 자원 블록(resource block, 302)을 기본 단위로 사용하기 때문에 도 3에서 도시한 바와 같이 데이터, 제어 정보 및 기준 신호는 시스템 D.C. 서브캐리어와 관계없이 항상 단말에게 전송된다.
도 4는 LTE 또는 LTE-A 시스템의 하향링크 시스템 전송 대역폭이 3MHz, 5 MHz, 또는 15MHz 인 경우 시스템 전송 대역폭 내에서 자원 블록(resource block)과 시스템 D.C. 서브캐리어와의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4에서 도시한 바와 같이, 시스템 전송 대역폭이 3MHz, 5MHz, 또는 15MHz, 인 경우에는 시스템 전송 대역폭 내에 자원 블록(resource block, 402, 403)이 홀수 개가 된다. 즉,
Figure 112015068872012-pat00017
가 홀수이다. 따라서 하나의 자원 블록(resource block, 402)은 시스템 D.C. 서브캐리어(401)를 중간에 두고 양쪽에 6개의 서브캐리어로 구성되도록 위치하고, 나머지 자원 블록(resouce block, 403)은 자원 블록(resource block, 402)을 중심으로 양쪽에 (
Figure 112015068872012-pat00018
-1)/2개씩 위치한다.
시스템 D.C. 서브캐리어(401)는 자원 블록(resource block, 402)의 중간에 위치하지만, 자원 블록(resource block, 402)에 포함되지는 않으며 별도의 서브캐리어로 인식된다. 상기의 이유로, 시스템 전송 대역폭 중간에 위치한 자원 블록(resource block, 402)은 다른 자원 블록(resource block, 403)과 다르게 물리적으로 13개의 OFDM 서브캐리어로 구성되어 있지만, 다른 자원 블록(resource block, 403)과 동일하게 데이터 및 제어 정보 전송을 위해 12개의 서브캐리어만을 사용하며, 자원 블록(resource block, 403)의 가운데 위치하는 시스템 D.C. 서브캐리어(401)는 사용하지 않는다. 기지국은 하향링크에서 기존 단말 및 low-cost MTC 단말에게 데이터를 전송하기 위해 자원 블록(resource block, 402, 403)을 기본 단위로 사용하기 때문에 도 4에서 도시한 바와 같이 데이터, 제어 정보 및 기준 신호는 시스템 D.C. 서브캐리어와 관계없이 항상 단말에게 전송된다.
Low-cost MTC 단말은 저비용 및 낮은 복잡도를 위해 시스템 전송 대역의 대역폭 보다 작은 협대역(Narrowband)으로 기지국과 송수신을 수행한다. 즉, low-cost MTC 단말은 기지국의 시스템 전송 대역폭 보다 작은 협대역으로만 통신을 수행한다. 일 예로, low-cost MTC 단말은 LTE 및 LTE-A에서 지원하는 가장 작은 시스템 전송 대역폭인 1.4 MHz의 협대역 전송 및 수신 능력을 가지고 있어, 항상 1.4 MHz로만 기지국과 통신을 수행한다.
따라서, 기지국은 시스템 전송 대역폭 내에 다수개의 협대역을 두고, low-cost MTC 단말에게 특정 협대역에서 통신이 이루어지도록 설정할 수 있다. 또한, 기지국은 특정한 호핑 패턴에 따라 low-cost MTC 단말이 특정 시간에 특정한 협대역에서 통신하도록 설정할 수도 있다. Low-cost MTC 단말을 위한 협대역은 연속되는 6개의 자원 블록(resource block)으로 구성되며 한 기지국이 사용하는 시스템 전송 대역폭 내에서 복수 개의 협대역은 서로 중첩(overlap)되지 않도록 정의된다.
또한, 시스템 전송 대역폭 내에서 low-cost MTC 단말을 위한 자원 블록(resource block)은 기존 단말이 사용하는 자원 블록(resource block)과 정렬(align)되어 있어야 하므로, low-cost MTC 단말을 위한 자원 블록(resource block)은 기존 단말의 자원 블록(resource block)과 동일하다. 상기와 같은 이유로 기지국은 협대역에 데이터 전송에 사용하지 않는 D.C. 서브캐리어를 두기 어렵다. 따라서 low-cost MTC 단말이 불완전한 RF 특성으로 인한 D.C. 옵셋의 영향이 클 경우에는, 단말이 적절히 D.C. 서브캐리어를 설정하여 해당하는 서브캐리어에서 전송되는 신호를 천공(puncturing)해야 한다. 즉, 단말이 기지국의 시스템 D.C. 서브캐리어와 상이한 협대역에서의 D.C 서브캐리어를 설정하여 해당하는 서브캐리어에서 전송되는 신호를 처리하는 것이 요구된다.
도 5는 LTE 또는 LTE-A 시스템의 하향링크 시스템 전송 대역폭 내에서 low-cost MTC 단말의 통신을 위한 협대역 구조를 도시하는 도면이다.
도 5에서 도시한 바와 같이, low-cost MTC 단말을 위한 협대역(501)은 시스템 전송 대역폭 내에서 다수 개 존재한다. 예를 들어, 협대역은 1.4MHz 대역인 것으로 가정한다. 각 협대역(501)은 전술한 바와 같이 6 개의 연속된 자원 블록(resource block, 502)로 구성되며 자원 블록(resource block, 502) 간에는 자원 블록(resource block)이 서로 중첩이 되지 않는다. 도 5에서 임의의 협대역(501)은 시스템 D.C. 서브캐리어(507)과 서로 중첩되지 않는 일 예로 도시하였으나, 본 발명의 실시 예에서는 이에 한정 짓지 아니하며, 임의의 협대역(501) 내에 시스템 D.C. 서브캐리어(507)가 포함되는 경우도 가능하다. 단, 이 경우에도 해당 협대역 내에 포함된 자원 블록(resource block, 502)에 시스템 D.C. 서브캐리어(507)가 포함되지 않는다. 각 협대역(501)은 시스템 전송 대역폭의 임의의 한쪽 끝에서부터 연속하여 정의될 수도 있고, 또는 양쪽 끝에서부터 연속하여 정의될 수도 있다. 또는 협대역(501)은 시스템 전송 대역폭의 중간에서부터 양쪽 끝으로 연속하여 정의될 수도 있다. 하지만, 협대역(501)이 시스템 전송 대역폭 내에서 어떤 방법으로 정의되는가에 따라 관계없이 본 발명에서 제안하고자 하는 바가 설명 가능하다. 시스템 전송 대역폭 내의 다수의 협대역 중에서 low-cost MTC 단말은 기지국의 설정에 따라 또는 정해진 규칙에 따라 특정 협대역(501)에서 기지국으로부터 하향링크 신호를 수신할 수 있다.
도 5에서 도시하는 바와 같이, 협대역(501)을 구성하는 각 자원 블록(resource block, 502)은 데이터 및 제어 정보 전송을 위한 자원 요소(RE, 508) 외에도 채널 추정 및 등화를 위해 전송되는 셀 특정 기준신호(Cell-specific reference signal: CRS)(509)와 다른 안테나 포트에서 전송되는 CRS를 위한 null 서브캐리어(510)로 구성된다. 이외에도 기지국이 해당 단말마다 설정한 전송 모드(Transmission mode)에 따라서 복조 기준 신호(Demodulation reference signal: DMRS) 등이 자원 블록(resource block, 502)내에서 전송될 수 있다.
도 5와 같이 단말이 협대역 (NB # k+3)에서 하향링크 신호를 수신하는 경우 단말은 협대역 D.C. 서브캐리어를 6 자원 블록(resource block)의 중간에 해당하는 RB#2(503)의 12번째 서브캐리어(504)나, RB#3(505)의 1번째 서브캐리어(506)로 설정할 수 있다. 따라서 단말은 D.C. 옵셋이 클 경우 해당 서브캐리어에서 수신되는 신호를 하향링크 신호 복조에 사용하지 않을 수 있다. 하지만, low-cost MTC 단말이 하향링크 신호 수신을 위해 RB#3(505)의 1번째 서브캐리어(506)를 협대역 D.C 서브캐리어로 설정하고, 해당 서브캐리어(506)에 해당하는 서브프레임 내의 모든 RE에서 데이터 및 CRS를 수신하지 않는 것을 고려할 수 있다.
즉, 단말은 해당 서브캐리어에서 전송되는 데이터 및 CRS를 천공한다. 이 때 데이터 RE의 경우 단말이 천공을 수행하더라도 오류 정정(Forward Error Correction: FEC) 부호를 사용하여 하향 링크 수신 성능에 영향이 적다. 반면에, 단말이 CRS를 천공하는 경우 해당 주파수에서 채널 추정이 불가능하기 때문에 채널 추정 성능이 열화될 수 있으며 이는 곧 low-cost MTC 단말의 데이터 수신 성능의 열화를 야기한다. 따라서, low-cost MTC 단말이 임의의 협대역에서 하향링크 신호를 수신하는데 있어 적절한 협대역 D.C. 서브캐리어를 선택하기 위한 기준이 필요하다.
상기에서 전술한 기준 신호와 협대역의 D.C. 서브캐리어와의 충돌에 따른 문제는 CRS 뿐만 아니라, 해당 단말이 채널 추정 및 등화를 위해 하향링크 DMRS(Demodulation Reference Signal)을 사용하는 경우에도 발생할 수 있다. 여기서 하향링크 DMRS는 Low-cost MTC 단말의 제어 정보를 전송하기 위한 MTC-PDCCH(MTC-Physical downlink control channel)와 MTC-PDSCH(MTC-Physical downlink shared channel)를 전송하는 경우, 채널 추정 및 등화를 위해 동일한 단말에게 전송될 수 있다. 여기서, MTC-PDCCH는 low-cost MTC 단말에게 제어 정보를 전송하기 위한 물리 채널이며, MTC-PDSCH는 low-cost MTC 단말에게 데이터를 전송하기 위한 물리 채널이다.
<제 1실시예>
상기에서 전술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 제 1 실시예는, low-cost MTC 단말이 특정 협대역에서 하향링크 신호를 수신하고, 단말이 협대역에서 전송되는 MTC-PDCCH 또는 MTC-PDSCH의 데이터 복조를 위해 CRS를 사용하는 경우, 단말이 D.C.에 해당하는 서브캐리어를 기지국의 셀 번호(Cell ID)에 따라 선택하도록 제안한다. 제1 실시 예에서 단말은 CRS가 매핑되지 않은 서브캐리어를 D.C에 해당하는 서브캐리어로 선택 또는 설정할 수 있다.
LTE 또는 LTE-A 시스템 물리 계층(physical layer) 전송 규격인 TS 36.211을 참고하면 서브프레임 내에서 CRS가 전송되는 RE의 서브캐리어 k와 OFDM 심볼 인덱스 l은 수학식 2를 통해 정해질 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112015068872012-pat00019
여기서,
Figure 112015068872012-pat00020
는 slot 인덱스,
Figure 112015068872012-pat00021
는 하향링크 시스템 전송 대역폭에 따른 resource block의 수,
Figure 112015068872012-pat00022
는 LTE에서 사용하는 최대 하향링크 시스템 전송 대역폭에서의 자원 블록(resoruce block)의 수,
Figure 112015068872012-pat00023
는 하향링크 서브프레임에서 OFDM 심볼의 수를 각각 나타낸다.
또한
Figure 112015068872012-pat00024
는 단말이 현재 연결되어 있는 셀의 셀 번호를 나타낸다. 수학식 2에 따르면, CRS를 전송하기 위한 RE의 위치는 셀 번호(Cell ID)에 따라 달라짐을 확인할 수 있다.
따라서 단말이 기지국의 셀 번호에 따라 협대역 D.C. 서브캐리어를 선택하면, 협대역 D.C. 서브캐리어에 의해 CRS를 수신하지 못하는 문제점을 해결할 수 있다. 즉, 셀 번호에 기반하여 해당 셀에서의 CRS 매핑 위치을 확인할 수 있고, 단말은 CRS가 매핑되지 않은 서브캐리어를 협대역 D.C. 서브캐리어로 선택할 수 있다. 단말은 자신에게 할당된 협대역의 중심 주파수에서 가장 가까운 서브캐리어 중 CRS가 매핑(또는 할당)되지 않은 서브캐리리어를 협대역 D.C. 서브캐리어로 설정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 1실시예에 따라, low-cost MTC 단말이 하향링크 신호 복조(demodulation)를 위해 CRS를 사용하는 경우, 단말이 CRS와 협대역 D.C. 서브캐리어가 일치하지 않도록 협대역 D.C. 서브캐리어를 선택하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 6에서 도시하는 바와 같이 CRS 기반으로 복조가 이루어지는 물리 채널이 전송되는 협대역(601)은 데이터 전송을 위한 RE(603)과, 임의의 안테나 포트에서 전송하는 CRS를 위해 할당된 RE(602), 그리고 다른 안테나 포트에서 전송되는 CRS와의 간섭을 피하기 위해 신호를 전송하지 않는 RE로 구성된다. 도 6에서는 4개의 안테나 포트가 설정된 경우에 대해서 설명하지만, 안테나 포트가 1, 2 인 경우에도 본 발명에서 기술하는 바를 변경 없이 적용할 수 있다.
low-cost MTC 단말은 단말의 RF 및 기저대역(baseband) 구현을 용이하게 하기 위해 협대역에 해당하는 협대역 D.C. 서브캐리어를 협대역의 중간에 설정하는 것이 적합하다. 하지만 도 6의 실시 예에서 low-cost MTC 단말은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 CRS를 하향링크 신호의 복조(Demodulation)에 사용하기 위해 CRS가 전송되는 서브캐리어의 위치에 따라 협대역 D.C. 서브캐리어를 설정하는 것을 제안한다.
도 6에서 도시하는 바와 같이 본 발명에 따른 제 1 실시예에 따라 low-cost MTC 단말이 추정한 셀 번호가
Figure 112015068872012-pat00025
를 만족하는 경우(604), 단말은 해당 협대역에서의 D.C. 서브캐리어를 주파수 상에서 CRS와의 충돌을 회피하기 위해 RB#2의 12번째 서브캐리어(605)로 설정하는 것을 제안한다. 즉, RB#2의 12번째 서브캐리어(605)와 RB#3의 1번째 서브캐리어 중 CRS가 매핑되지 않은 RB#2의 12번째 서브캐리어(605)를 협대역 D.C. 서브캐리어로 선택한다.
또한 본 발명에 따른 제 1 실시예에 따라 low-cost MTC 단말이 추정한 셀 번호가
Figure 112015068872012-pat00026
를 만족하는 경우(606), 단말은 해당 협대역에서의 D.C. 서브캐리어를 주파수 상에서 CRS와의 충돌을 회피하기 위해 RB#3의 1번째 서브캐리어(607)로 설정하는 것을 제안한다. 즉, RB#2의 12번째 서브캐리어(605)와 RB#3의 1번째 서브캐리어 중 CRS가 매핑되지 않은 RB#2의 12번째 서브캐리어(605)를 협대역 D.C. 서브캐리어로 설정한다.
또한 본 발명에 따른 제 1실시예에 따라 low-cost MTC 단말이 추정한 셀 번호가
Figure 112015068872012-pat00027
를 만족하는 경우(608)에는 해당 협대역의 중간에 해당하는 두 개의 서브캐리어에 CRS가 위치하지 않는다. Low-cost MTC 단말은 단말이 현재 수신하는 협대역의 D.C. 서브캐리어를 주파수 상에서 RB#2의 12번째 서브캐리어(609) 또는 RB#3의 1번째 서브캐리어(610)중 어느 서브캐리어로 설정하여도 무방하다. 본 발명의 제 1실시예에 따라 low-cost MTC 단말이 협대역 D.C. 서브캐리어를 설정하면, 단말은 선택한 서브캐리어에 전송되는 QPSK/QAM 심볼을 하향링크 신호 복조에 사용하지 않으며, 대신 해당하는 서브캐리어에 대해 단말이 랜덤(random)하게 생성된 QPSK/QAM 심볼 또는 임의의 QPSK/QAM 심볼을 사용하여 하향링크 신호를 복조한다.
<제 2실시예>
Low-cost MTC 단말은 하향링크 제어 정보 수신을 위해 임의의 협대역에서 MTC 하향링크 제어 채널(MTC-Physical downlink control channel: M-PDCCH)을 수신하는 경우, 단말은 M-PDCCH 복조를 위해 DMRS(Demodulation Reference Signal)를 사용해야 한다. 따라서, 단말이 D.C. 옵셋의 영향을 최소화하기 위해 하향링크 수신에 사용하지 않는 협대역 D.C. 서브캐리어가 DMRS 전송을 위한 서브캐리어와 동일할 경우, 해당하는 RE에서 채널 추정 및 등화를 할 수 없기 때문에 M-PDCCH의 수신 성능에 열화를 가져온다. 상기에서 전술한 문제를 해결하기 위한 제 2 실시예로, low-cost MTC 단말이 M-PDCCH를 수신하는데 있어, M-PDCCH의 성능 열화를 최소화하는 방법을 제안한다.
LTE 또는 LTE-A 시스템에서 low-cost MTC 단말을 위한 M-PDCCH는 향상된 물리 하향링크 제어 채널(Enhanced Physical Downlink Control Channel, EPDCCH)을 기반으로 한다. 따라서 M-PDCCH의 DMRS는 EPDCCH에서 사용되는 DMRS와 동일하다. LTE 또는 LTE-A 시스템 물리 계층(physical layer) 전송 규격인 TS 36.211을 참고하면 EPDCCH의 DMRS가 전송되는 RE의 서브캐리어 k와 OFDM 심볼 인덱스 l은 수학식 3를 통해 정해질 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112015068872012-pat00028
도 7은 LTE 또는 LTE-A 시스템에서 M-PDCCH를 위한 DMRS 구조 및 협대역 D.C. 서브캐리어를 나타내는 도면이다.
도 7에서 하나의 자원 블록(resource block, 701)은 M-PDCCH 제어정보를 전송하기 위한 RE(702), 임의의 안테나 포트에서 CRS를 전송하기 위한 RE(703), 다른 안테나 포트에서 전송되는 CRS에 간섭을 최소화 하기 위해 신호 전송에 사용하지 않는 RE(704), DMRS 전송을 위한 RE(705, 706)으로 구성된다.
RE, M-PDCCH 복조를 위한 DMRS는 수학식 3에 따라 안테나 포트 107,108에 해당하는 DMRS 전송을 위한 RE(705)와 안테나 포트 109, 110 에 해당하는 DMRS 전송을 위한 RE(706)으로 나누어진다. M-PDCCH는 커버리지 향상을 위해 프리코더 순환(precoder cycling)을 사용하며, 따라서 low-cost MTC 단말은 M-PDCCH 복조를 위해 M-PDCCH가 전송되는 자원 블록(resource block, 701)내에서 안테나 포트 107, 108, 109, 110에 해당하는 DMRS를 항상 모두 수신해야 한다. 따라서, low-cost MTC 단말을 위한 M-PDCCH가 협대역의 중간에 해당하는 자원 블록(resource block)에 위치한 경우 (예를 들어, 도 7에서 RB#2 또는 RB#3), 단말은 M-PDCCH의 DMRS 수신을 위해 low-cost MTC 단말은 DMRS를 고려하여 협대역 D.C. 서브캐리어를 선택해야 한다. 단말은 자신에게 할당된 협대역의 중심 주파수에서 가장 가까운 서브캐리어 중 DMRS가 매핑(또는 할당)되지 않은 서브캐리리어를 협대역 D.C. 서브캐리어로 설정할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르는 제 2실시예의 방법 1에서는 low-cost MTC 단말이 D.C. 옵셋에 의한 M-PDCCH의 성능 열화가 최소화 되도록 D.C. 서브캐리어를 DMRS가 전송되지 않는 서브캐리어로 선택하는 것을 제안한다. Low-cost MTC 단말을 위한 M-PDCCH가 협대역의 중간에 해당하는 자원 블록(resource block)에 위치한 경우 (예를 들어, 도 7에서 RB#2 또는 RB#3), 단말은 DMRS를 사용한 채널 추정을 위해 RB#2의 11번째 서브캐리어(710)와 12번째 서브캐리어(709) 그리고 RB#3의 1번째 서브캐리어(708)과 2번째 서브캐리어(707)를 항상 수신해야 한다. 따라서, low-cost MTC 단말은 M-PDCCH 수신을 위해 협대역 D.C.에 해당하는 서브캐리어를 RB#2의 10번째 서브캐리어(711) 또는 RB#3의 3번째 서브캐리어(712)로 선택하는 것을 제안한다.
상기에서 low-cost MTC 단말은 협대역 D.C.에 해당하는 서브캐리어를 RB#2의 10번째 서브캐리어(711) 또는 RB#3의 3번째 서브캐리어(712) 중에서 임의의 한 서브캐리어를 선택할 수도 있고, 두 서브캐리어 중에 한 서브캐리어가 CRS 전송을 위한 서브캐리어와 겹칠 경우 다른 서브캐리어를 선택할 수도 있다. 즉, low-cost MTC 단말은 RB#2의 10번째 서브캐리어(711)에서 CRS가 전송될 경우 RB#3의 3번째 서브캐리어(712)를 협대역 D.C. 서브캐리어로 선택하고, RB#3의 3번째 서브캐리어(712)에서 CRS가 전송될 경우 RB#2의 10번째 서브캐리어(711)를 협대역 D.C. 서브캐리어로 선택할 수 있다. 단말은 자신에게 할당된 협대역의 중심 주파수에서 가장 가까운 서브캐리어 중 CRS 및 DMRS가 매핑(또는 할당)되지 않은 서브캐리리어를 협대역 D.C. 서브캐리어로 설정할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르는 제 2실시예의 방법 2에서는 low-cost MTC 단말이 협대역 D.C. 서브캐리어를 M-PDCCH 복조를 위한 DMRS가 전송되는 서브캐리어 중에 하나를 선택한 경우 M-PDCCH 수신 성능 열화를 최소화하기 위한 low-cost MTC 단말의 수신 방법을 제안한다. Low-cost MTC 단말이 협대역의 중간에 해당하는 서브캐리어인 RB#2의 12번째 서브캐리어(709) 또는 RB#3의 1번째 서브캐리어(708)를 협대역 D.C. 서브캐리어로 선택하는 경우, 단말은 협대역 D.C. 서브캐리어로 선택된 서브캐리어에서는 DMRS를 수신할 수 없으므로, 해당 RE에서 채널 추정이 불가능하다. 따라서, low-cost MTC 단말은 협대역 D.C. 서브캐리어에 해당하는 DMRS에서의 채널 추정 값은 다른 DMRS에서의 채널 추정 값으로 대체되는 것을 제안한다.
이 때, 대신 사용되는 채널 추정 값은 협대역 D.C. 서브캐리어에 해당하는 DMRS와 동일한 안테나 포트를 사용하고 가장 가까운 DMRS로부터 추정된 값을 사용한다. 예를 들어 설명하면, 만약 low-cost MTC 단말이 RB#2의 12번째 서브캐리어(709)를 협대역 D.C. 서브캐리어로 선택한 경우, 단말은 해당하는 서브캐리어에서 안테나 포트 107, 108번에 해당하는 DMRS를 수신할 수 없다. 이 경우 해당 서브캐리어(709)에서 안테나 포트 107, 108에 대한 채널 추정값은 서브캐리어 707에서 안테나 포트 107, 108에 대한 채널 추정값으로부터 대체될 수 있다. 동일하게 low-cost MTC 단말이 RB#3의 1번째 서브캐리어(708)를 협대역 D.C. 서브캐리어로 선택한 경우, 단말은 해당하는 서브캐리어에서 안테나 포트 109, 110번에 해당하는 DMRS를 수신할 수 없다. 이 경우 해당 서브캐리어(708)에서 안테나 포트 109, 110번에 대한 채널 추정값은 서브캐리어 710에서 안테나 포트 109, 110에 대한 채널 추정값으로부터 대체될 수 있다.
기지국이 셀 내의 단말들에게 PDSCH를 통해 데이터를 전송하려고 할 때 기지국이 단말마다 설정한 전송 모드(transmission mode)에 따라서 안테나 포트마다 DMRS가 전송되는 RE의 위치가 달라질 수 있다. Low-cost MTC 단말의 경우에도 기지국의 설정에 따라 설정된 전송 모드로 MTC-PDSCH 를 수신해야 하며, 전송모드에 따라 결정되는 RE의 위치에서 DMRS를 수신하고 채널 추정을 수행해야 한다. 따라서, MTC-PDSCH를 수신하는 low-cost MTC 단말도 D.C. 옵셋의 영향을 최소화하기 위해 DMRS가 전송되는 서브캐리어가 협대역 D.C. 서브캐리어와 일치하지 않도록 협대역 D.C. 서브캐리어를 변경할 수 있는 것을 제안한다.
본 발명의 제 2실시예에 따라 low-cost MTC 단말이 협대역 D.C. 서브캐리어를 설정하면, 단말은 선택한 서브캐리어에 전송되는 QPSK/QAM 심볼을 M-PDCCH 복조에 사용하지 않으며, 대신 해당하는 서브캐리어에 대해 단말이 랜덤(random)하게 생성된 QPSK/QAM 심볼 또는 임의의 QPSK/QAM 심볼을 사용하여 하향링크 신호를 복조한다.
<제 3실시예>
도 8은 본 발명의 제3 실시 예에서 협대역 D.C. 서브캐리어를 선택하는 방법을 나타내는 도면이다.
기지국은 Low-cost MTC 단말에게 MTC-PDCCH와 MTC-PDSCH를 전송하는데 있어 전송하고자 하는 TBS(Transport block size)나 단말이 필요한 해당 하향링크 신호를 에러없이 수신하기 위해 필요한 커버리지 향상 값에 따라, 협대역을 구성하는 전체 리소스 블록을 다 사용하거나 협대역을 구성하는 일부 리소스 블록만을 사용할 수 있다. 만약 기지국이 해당 low-cost MTC 단말에게 하향링크 신호를 전송하기 위해 도 8에서와 같이 협대역을 구성하는 일부 리소스 블록(801)만을 사용하는 경우, 나머지 리소스 블록(803)은 다른 low-cost MTC 단말 또는 일반 LTE 단말에게 하향링크 신호를 전송하는데 사용할 수 있다.
만약 기지국이 Low-cost MTC 단말에게 MTC-PDCCH와 MTC-PDSCH를 전송하는데 있어 협대역을 구성하는 전체 리소스 블록을 다 사용할 경우에는 해당 채널을 수신하는데 있어 D.C. 옵셋의 영향을 최소화하기 위해 상기에서 전술할 제 1실시예 또는 제 2실시예에 따라 협대역 D.C. 서브캐리어를 선택해야 한다.
반면에 기지국이 low-cost MTC 단말에게 MTC-PDCCH와 MTC-PDSCH를 전송하는데 있어 협대역을 구성하는 리소스 블록 중 일부만을 사용하는 경우, low-cost MTC 단말은 D.C. 옵셋에 의한 영향을 최소화하기 위해 기지국이 해당 단말에게 할당한 리소스 블록(801)을 제외한 리소스 블록(803) 중에서 협대역 D.C. 서브캐리어를 선택하는 것을 제안한다.
상세히, 일 예로 기지국이 low-cost MTC 단말들에게 MTC-PDCCH와 MTC-PDSCH를 전송하는데 있어 협대역을 구성하는 리소스 블록 중 일부(예를 들어, RB#k+2, RB#k+3, RB#k+4 모두 또는 그 중 일부의 리소스 블록의 조합으로 구성된 경우)(801)만을 사용하는 경우, low-cost MTC 단말은 할당되지 않은 리소스 블록(803)의 서브캐리어 중에서 협대역 D.C. 서브캐리어를 설정하는 것을 제한한다. 이 때 협대역 D.C 서브캐리어는 low-cost MTC 단말이 수신하는 MTC-PDCCH와 MTC-PDSCH를 위해 사용되는 리소스 블록과 인접한 서브캐리어를 협대역 D.C 서브캐리어(805)로 설정하는 것이 효율적이지만 본 발명에서는 이를 제한하지 않고, 구현에 따라 리소스 블록(803)의 어느 서브캐리어에 D.C. 서브캐리어를 설정해도 무방하다. 기지국은 단말에게 MTC-PDCCH 수신을 위한 협대역과 협대역 내에서 사용하는 리소스 블록의 위치를 미리 설정하기 때문에 단말은 MTC-PDCCH를 수신하기 위해 상기와 같은 D.C. 서브캐리어 설정이 가능하다. 또한 단말은 MTC-PDSCH 수신을 위한 협대역과 협대역 내에서 사용하는 리소스 블록의 위치를 기지국이 전송하는 하향링크 제어 정보(Downlink Control Information: DCI)를 사용하여 알 수 있기 때문에 상기와 같은 D.C. 서브캐리어 설정이 가능하다.
본 발명의 제3 실시 예를 구성하는 다른 방법으로는, low-cost MTC 단말은 기지국이 단말에게 MTC-PDCCH와 MTC-PDSCH 전송하는 협대역이 아닌, 다른 협대역에 속하는 리소스 블록내의 서브캐리어로 협대역 D.C. 서브캐리어를 선택하는 방법이다. 상기와 같은 경우, 기지국이 Low-cost MTC 단말에게 MTC-PDCCH와 MTC-PDSCH를 전송하는데 있어 협대역을 구성하는 전체 리소스 블록을 다 사용하는지 여부에 상관없이 본 방법을 사용할 수 있다.
상세히, 일 예로 기지국이 low-cost MTC 단말들에게 MTC-PDCCH와 MTC-PDSCH를 전송하는데 있어 도 3에서 기지국이 협대역 #k+3을 사용하는 경우, low-cost MTC 단말은 협대역 #k+4 또는 협대역 #k+2와 같이 현재 MTC-PDCCH와 MTC-PDSCH 수신을 위한 협대역이 아닌 인접한 이외의 협대역에 협대역 D.C. 서브캐리어를 설정할 수 있다. 본 발명의 제3 실시 예를 구성하는 다른 방법을 실현하기 위해서 항상 단말은 협대역의 전송 대역폭보다 넓은 RF와 기저대역(Baseband) 대역폭이 필요하다. 상기와 같이 협대역 D.C. 서브캐리어를 설정할 경우 단말은 하향링크 신호 수신을 위한 할당된 리소스 블록 내에서 기준신호뿐만 아니라 데이터 심볼까지도 협대역 D.C. 서브캐리어에 의한 손실없이 모두 수신할 수 있는 장점이 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 low-cost MTC 단말의 수신 장치를 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, Low-cost MTC 단말의 수신 장치는 협대역 수신이 가능한 안테나(901), RF 변환부(902), OFDM 수신기(903), 복호기(904), 제어기(905)를 포함하여 구성된다. 한편, 단말의 구성은 이에 한정하지 않는다. 예를 들어, 단말은 신호를 송신 및 수신하는 송수신부 및 단말의 전반적인 동작을 제어하는 제어부로 구성될 수도 있다.
Low-cost MTC 단말의 안테나(901)는 기지국이 전송하는 하향링크 통과대역(passband) 신호를 전기적 신호로 변환하여 RF 변환부(902)로 전달한다. RF 변환부(902)는 안테나(901)로부터 전달된 신호를 기저대역으로 하향변환(down-conversion)하고 단말이 수신해야 하는 협대역을 필터링한다. RF 변환부(902)에서 하향링크 통과대역 신호를 기저대역 신호로 변환하는데 있어 상기 본 발명에 따른 제 1실시예와 제 2실시예, 그리고 제 3실시예에 따라 low-cost MTC 단말이 결정되는 협대역 D.C. 서브캐리어에 의해 단말이 하향변환을 위해 사용해야 하는 중심주파수(center frequency)가 달라진다. 이는, 도 10을 통해 상세히 설명한다.
RF 변환부(902)에서 기저대역으로 변환된 하향링크 신호는 OFDM 수신기(903)으로 전달되어 OFDM 복조가 수행된다. OFDM 수신기(903)는 순환전치(Cyclic prefix) 제거기, FFT(Fast Fourier Transmform) 프로세서, Remapper 등으로 구성되며, OFDM 신호를 QPSK/QAM 신호로 변환한다. 이때 본 발명에 따른 제 1실시예와 제 2실시예, 그리고 제 3실시예에 따라 low-cost MTC 단말이 선택한 협대역 D.C. 서브캐리어에서 전달되는 QPSK/QAM 심볼의 경우 단말이 복조에 사용하지 않는다. 대신 단말은 임의로 생성된 QPSK/QAM 심볼 또는 고정된 특정 QPSK/QAM 심볼로 해당 서브캐리어에 대체할 수 있다. OFDM 수신기에서 생성된 QPSK/QAM 심볼은 복호기(904)에서 QPSK/QAM 심볼로부터 기지국으로부터 전송된 비트(bit) 레벨의 신호를 추출하고, 수신 비트에 대해 에러 정정 코드에 따라 기지국 송신단과 단말 수신단 사이에 발생될 수 있는 에러를 수정하여 제어기(905)에 전달한다. 제어기(905)는 기지국으로부터 수신된 정보의 종류에 따라 단말의 동작을 제어하거나, 수신된 정보를 상위계층에 전달하는 역할을 수행한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 단말의 제어부는 상기 단말에 할당된 협대역(narrow band) 주파수 자원 중 하나의 서브캐리어를 협대역 DC(direct current) 서브캐리어로 설정하고, 기지국으로부터 상기 협대역 주파수 자원에 대한 신호를 수신하며, 상기 설정된 협대역 DC 서브캐리어에 기반하여 상기 수신 신호를 디코딩하도록 제어할 수 있다. 상기 협대역 DC 서브캐리어는 상기 협대역에 포함된 자원 블록(resource block)을 구성하는 서브캐리어 중 선택된 하나의 서브캐리어 일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제어부는 상기 협대역에서 기준 신호가 매핑된 서브캐리어를 제외한 서브캐리어 중 상기 협대역의 중심 주파수로부터 가까운 거리에 있는 서브캐리어를 선택하도록 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제어부는, 셀 식별정보(cell ID)에 기반하여 셀 특정 기준 신호(CRS, cell-specific reference signal)가 매핑된 서브캐리어를 제외한 서브캐리어를 협대역 DC 서브캐리어로 선택하도록 제어할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 복조 기준 신호(DMRS, demodulation reference signal)가 매핑된 서브캐리어를 제외한 서브캐리어를 협대역 DC 서브캐리어로 선택하도록 제어할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 상기 협대역 중 일부 주파수 대역이 상기 단말에 할당된 경우, 상기 협대역 주파수 자원 중 상기 단말에 할당된 일부 주파수 대역을 제외한 대역에서 상기 협대역 DC 서브캐리어를 선택하도록 제어할 수 있다. 또한 상기 제어부는 상기 협대역 이외의 다른 협대역에 할당된 주파수 자원에서 상기 협대역 D.C. 서브캐리어를 선택하도록 제어할 수 도 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에서 상기 협대역 DC 서브캐리어를 통해 상기 단말에 대한 기준 신호 또는 데이터 신호 중 적어도 하나의 정보가 전송될 수 있다. 즉, 협대역 DC 서브캐리어를 기지국이 설정하지 않고 단말이 임의로 설정하기 때문에 기지국은 단말이 설정한 협대역 DC 서브캐리어와 무관하게 상기 협대역 DC 서브캐리어에 대응하는 주파수 자원에서 기준 신호 또는 데이터 신호를 전송할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제어부는 상기 설정된 협대역 DC 서브캐리어에 기반하여 상기 수신 신호를 기저대역으로 하향 변환하도록 제어할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 상기 협대역 DC 서브캐리어에 대응하는 변조 심볼을 상기 수신 신호의 복조에 사용하지 않고, 임의의 변조 심볼 또는 기 설정된 변조 심볼을 상기 협대역 DC 서브캐리어에 대응하는 변조 심볼로 사용하도록 제어할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 상기 협대역 DC 서브캐리어에 기반하여 상기 수신 신호의 FFT(fast fourier transform) 출력 인덱스를 보정하기 위해 재 매핑하도록 제어할 수 있다.
도 10는 본 발명읠 실시 예에 따른 low-cost MTC 단말의 수신 장치를 구성하는 블록 중에서 RF 변환부(902)를 구성하는 상세 블럭을 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, Low-cost MTC 단말이 포함하는 RF 변환부(902)는 Filter(1001), 하향변환기(1002), 중심주파수 발생기(1003), LNA(104)로 구성된다. RF 변환부(902)를 구성하는 filter(1001)는 하향링크를 통과대역으로 전송되는 신호 중에서 원하는 대역(일반적으로는 협대역보다는 넓은)만을 통과시키는 기능을 수행한다. Filter(1001)에서 필터링 된 신호는 하향변환기(1002)로 전달되어 통과대역서 기저대역으로 하향 변환된다. 하향변환기(1002)는 통과대역 하향링크 신호를 기저대역으로 변환하기 위해 중심 주파수 발생기(1003)으로부터 중심 주파수에 해당하는 CW(continous wave)신호를 입력 받는다. Low-cost MTC 단말의 하향 변환기는 시스템 전송대역의 중심 주파수가 아니라 현재 단말이 하향링크 수신을 위한 협대역에 해당하는 중심 주파수에 따라 하향변환이 이루어져야 한다. 뿐만 아니라 low-cost MTC 단말이 본 발명에 따른 제 1실시예, 2실시예 그리고 3 실시예에 따른 협대역 D.C. 서브캐리어 선택에 따라서도 중심주파수가 변하게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 제 1실시예, 2실시예 그리고 3 실시예에 따른 low-cost MTC 단말의 중심주파수 발생기(1003)는 수학식 4를 통해 중심주파수를 선택하도록 제안한다.
[수학식 4]
Figure 112015068872012-pat00029
수학식 4에서
Figure 112015068872012-pat00030
는 low-cost MTC 단말이 수신해야 하는 협대역의 중간에 해당하는 주파수를 의미하며,
Figure 112015068872012-pat00031
는 low-cost MTC 단말이 제 1실시예, 2실시예 그리고 3 실시예에 따라 협대역 D.C. 서브캐리어를 선택하였을 경우 low-cost MTC 단말이 사용해야 할 중심 주파수를 의미한다. 또한 수학식 4에서 k는 협대역 중간으로부터 선택된 협대역 D.C. 서브캐리어까지의 거리를 서브캐리어 주파수 거리(subcarrier frequency space) 단위로 나타내는 값이며, 협대역의 중간으로부터 낮은 인덱스의 resource block에 포함되는 협대역 D.C. 서브캐리어를 선택한 경우 k는 음(minus)의 값을 갖고, 협대역의 중간으로부터 높은 인덱스의 resource block에 포함되는 협대역 D.C 서브캐리어를 선택한 경우에는 k는 양(plus)의 값을 갖는다.
예를 들어, 본 발명의 제 1실시예에 따라 RB#2의 12번째 서브캐리어(605)를 협대역 D.C. 서브캐리어로 선택한 경우, k = -1이 되며, 중심 주파수 발생기는 수학식 4에 k=-1를 대입하여 협대역 수신을 위한 중심 주파수를 발생한다. 또한 본 발명의 제 1실시예에 따라 RB#3의 1번째 서브캐리어(605)를 협대역 D.C. 서브캐리어로 선택한 경우, k = 1이 되며, 중심 주파수 발생기는 수학식 4에 k=1를 대입하여 협대역 수신을 위한 중심 주파수를 발생한다. 하향변환기(1002)에서 하향 변환된 하향링크 신호는 LNA(Low-Noise Amplifier: 1004)에서 OFDM 수신기에서 처리에 적합한 크기로 증폭되고, OFDM 수신기로 전달된다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 low-cost MTC 단말의 수신 장치를 구성하는 블록 중에서 OFDM 수신기(903)를 구성하는 상세 블럭을 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, Low-cost MTC 단말이 포함하는 OFDM 수신기(903)는 순환전치 제거기(1101), 직렬/병렬 변환기(1102), FFT 프로세서(1103), remapping부(1104), 병렬/직렬 변환기(1105)로 구성된다. OFDM 수신기(903)를 구성하는 순환전치 제거기(1101)는 다중 경로 지연에 따른 성능 열화를 방지하기 위해 OFDM 심볼 전송에 앞서 전송되는 순환전치를 제거하는 블럭이다. 이후 직렬/병렬 변환기(1102)는 직렬로 입력되는 하향링크 기저대역 신호를 OFDM 심볼 길이만큼 메모리에 저장되었다가 병렬로 FFT 프로세서(1103)으로 전달한다. FFT 프로세서는 low-cost MTC 단말의 협대역에 해당하는 FFT size에 맞게 FFT를 수행한 다음 출력 결과인 QPSK/QAM 심볼을 remapping 부(1104)로 전달한다.
Remapping 부(1104)는 본 발명에 따른 제 1실시예, 제 2실시예 그리고 제 3실시예에 따른 low-cost MTC 단말의 협대역 D.C. 서브캐리어 선택에 따라 FFT 출력의 인덱스가 변경되는 것을 보정하기 위한 블럭이다. Remapping 부(1104)는 FFT 프로세서(1103)에서 l번째 서브캐리어로 전달되는 QPSK/QAM심볼을 수학식 5에 따라 m번째 서브캐리어로 재 맵핑을 수행한다.
[수학식 5]
Figure 112015068872012-pat00032
수학식 5에서 k는 협대역 중간으로부터 선택된 협대역 D.C. 서브캐리어까지의 거리를 서브캐리어 주파수 거리(subcarrier frequency space) 단위로 나타내는 값이며, 협대역의 중간으로부터 낮은 인덱스의 자원 블록(resource block)에 포함되는 협대역 D.C. 서브캐리어를 선택한 경우 k는 음(minus)의 값을 갖고, 협대역의 중간으로부터 높은 인덱스의 resource block에 포함되는 협대역 D.C 서브캐리어를 선택한 경우에는 k는 양(plus)의 값을 갖는다. 예를 들어, 본 발명의 제 1실시예에 따라 RB#2의 12번째 서브캐리어(605)를 협대역 D.C. 서브캐리어로 선택한 경우, k = -1이 되며, 중심 주파수 발생기는 수학식 4에 k=-1를 대입하여 협대역 수신을 위한 중심 주파수를 발생한다. 또한 본 발명의 제 1실시예에 따라 RB#3의 1번째 서브캐리어(605)를 협대역 D.C. 서브캐리어로 선택한 경우, k = 1이 되며, 중심 주파수 발생기는 수학식 4에 k=1를 대입하여 협대역 수신을 위한 중심 주파수를 발생한다. Remapping 부(1104)에서 재 맵핑이 수행된 신호는 채널 추정(channel estimation) 및 채널 등화(channel equalization) 이후 병렬/직렬 변환기(1105)에 입력되어 직렬로 복호기로 전달된다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말의 동작을 설명하는 도면이다.
도 12를 참조하면, 1205 동작에서 단말은 셀 번호 (cell ID) 및/또는 단말에 할당된 협대역 정보를 획득할 수 있다. 셀 번호와 협대역 정보는 서로 다른 과정을 통해서 획득될 수 있다.
1205 동작에서 단말은 협대역 D.C 서브캐리어를 설정할 수 있다. 협대역 D.C. 서브캐리어를 설정하는 방법은 본 발명의 제1, 제2, 제3 실시 예에서 설명한 방법 중 적어도 하나의 방법을 사용할 수 있다. 상기 협대역 D.C. 서브캐리어는 단말과 통신하는 기지국의 시스템 D.C. 서브캐리어와 상이한 서브 캐리어 일 수 있다. 또한, 상기 협대역 D.C. 서브캐리어는 단말에 할당된 복수의 자원 블록 중 한 자원 블록의 12개의 서브 캐리어 중 하나의 서브캐리어(서브캐리어 열)이 선택 또는 설정될 수 있다.
1210 동작에서 단말은 기지국으로부터 상기 단말에 대한 신호를 수신한다.
1215 동작에서 단말은 상기 수신한 신호를 RF 변환할 수 있다. 단말은 안테나로부터 수신한 신호를 기저대역으로 하향 변환(down-conversion)하고, 단말이 수신해야 하는 협대역을 필터링 할 수 있다. 하향 변환 시에 단말은 상기 협대역 D.C. 서브캐리어의 주파수를 이용할 수 있다. RF 변환의 구체적인 내용은 도 9 및 도 10의 설명을 참조한다.
1220 동작에서 단말은 OFDM 복조를 수행한다. 단말은 CP 제거, FFT 수행, remapping, 채널 추정 및 등화 동작을 수행할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 단말이 수신한 신호 중 단말이 선택한 협대역 D.C. 서브대캐리어에 대응하는 QPSK/QAM 심볼의 경우 단말의 복조에 사용하지 않는다. 이 경우, 단말은 임의로 생성된 QPSK/QAM 심볼 또는 고정된 특정 QPSK/QAM 심볼을 협대역 D.C 서브캐리어에 대응하는 심볼로 대체할 수 있다. OFDM 복조의 구체적인 내용은 도 9 및 도 11의 내용을 참조한다.
1225 동작에서 단말은 QPSK/QAM 심볼을 복호할 수 있다. OFDM 수신기에서 생성된 QPSK/QAM 심볼은 복호기에서 QPSK/QAM 심볼로부터 기지국으로부터 전송된 비트(bit) 레벨의 신호를 추출하고, 수신 비트에 대해 에러 정정 코드에 따라 기지국 송신단과 단말 수신단 사이에 발생될 수 있는 에러를 수정하여 단말의 제어부로 전달될 수 있다. 제어부는 추출된 신호에 기반하여 단말의 동작을 제어하거나 수신된 정보를 단말의 상위 계층에 전달할 수 있다.
한편, 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. 즉 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 또한 상기 각각의 실시 예는 필요에 따라 서로 조합되어 운용할 수 있다.

Claims (20)

  1. 협대역(narrow band) 통신을 이용하는 단말의 하향링크 수신 방법에 있어서,
    상기 단말에 할당된 협대역(narrow band) 주파수 자원 중 하나의 서브캐리어를 협대역 DC(direct current) 서브캐리어로 설정하는 단계;
    기지국으로부터 상기 협대역 주파수 자원에 대한 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 협대역 주파수 자원에서 상기 설정된 협대역 DC 서브캐리어를 제외한 서브캐리어에서 수신된 변조 심볼들 및 상기 설정된 협대역 DC 서브캐리어에서 수신되는 변조 심볼들 대신 상기 단말이 생성한 변조 심볼들에 기반하여 상기 수신 신호를 디코딩하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 협대역 DC 서브캐리어는 상기 협대역에 포함된 자원 블록(resource block)을 구성하는 서브캐리어 중 선택된 하나의 서브캐리어인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 협대역 DC 서브캐리어를 설정하는 단계는,
    상기 협대역에서 기준 신호가 매핑된 서브캐리어를 제외한 서브캐리어 중 상기 협대역의 중심 주파수로부터 가까운 거리에 있는 서브캐리어를 선택하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 협대역 DC 서브캐리어를 설정하는 단계는,
    셀 식별정보(cell ID)에 기반하여 셀 특정 기준 신호(CRS, cell-specific reference signal)가 매핑된 서브캐리어를 제외한 서브캐리어를 협대역 DC 서브캐리어로 선택하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 협대역 DC 서브캐리어를 설정하는 단계는,
    복조 기준 신호(DMRS, demodulation reference signal)가 매핑된 서브캐리어를 제외한 서브캐리어를 협대역 DC 서브캐리어로 선택하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 협대역 DC 서브캐리어를 설정하는 단계는,
    상기 협대역 중 일부 주파수 대역이 상기 단말에 할당된 경우, 상기 협대역 주파수 자원 중 상기 단말에 할당된 일부 주파수 대역을 제외한 대역에서 상기 협대역 DC 서브캐리어를 선택하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 협대역 DC 서브캐리어를 통해 상기 단말에 대한 기준 신호 또는 데이터 신호 중 적어도 하나의 정보가 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 디코딩 하는 단계는,
    상기 설정된 협대역 DC 서브캐리어에 기반하여 상기 수신 신호를 기저대역으로 하향 변환하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 협대역(narrow band) 통신을 이용하여 하향링크를 수신하는 단말에 있어서,
    신호를 송신 및 수신하는 송수신부; 및
    상기 단말에 할당된 협대역(narrow band) 주파수 자원 중 하나의 서브캐리어를 협대역 DC(direct current) 서브캐리어로 설정하고, 기지국으로부터 상기 협대역 주파수 자원에 대한 신호를 수신하며, 상기 협대역 주파수 자원에서 상기 설정된 협대역 DC 서브캐리어를 제외한 서브캐리어에서 수신된 변조 심볼들 및 상기 설정된 협대역 DC 서브캐리어에서 수신되는 변조 심볼들 대신 상기 단말이 생성한 변조 심볼들에 기반하여 상기 수신 신호를 디코딩하도록 제어하는 제어부를 포함하는 단말.
  12. 제11항에 있어서, 상기 협대역 DC 서브캐리어는 상기 협대역에 포함된 자원 블록(resource block)을 구성하는 서브캐리어 중 선택된 하나의 서브캐리어인 것을 특징으로 하는 단말.
  13. 제11항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 협대역에서 기준 신호가 매핑된 서브캐리어를 제외한 서브캐리어 중 상기 협대역의 중심 주파수로부터 가까운 거리에 있는 서브캐리어를 선택하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 단말.
  14. 제11항에 있어서, 상기 제어부는,
    셀 식별정보(cell ID)에 기반하여 셀 특정 기준 신호(CRS, cell-specific reference signal)가 매핑된 서브캐리어를 제외한 서브캐리어를 협대역 DC 서브캐리어로 선택하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 단말.
  15. 제11항에 있어서, 상기 제어부는,
    복조 기준 신호(DMRS, demodulation reference signal)가 매핑된 서브캐리어를 제외한 서브캐리어를 협대역 DC 서브캐리어로 선택하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 단말.
  16. 제11항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 협대역 중 일부 주파수 대역이 상기 단말에 할당된 경우, 상기 협대역 주파수 자원 중 상기 단말에 할당된 일부 주파수 대역을 제외한 대역에서 상기 협대역 DC 서브캐리어를 선택하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 단말.
  17. 제11항에 있어서, 상기 협대역 DC 서브캐리어를 통해 상기 단말에 대한 기준 신호 또는 데이터 신호 중 적어도 하나의 정보가 전송되는 것을 특징으로 하는 단말.
  18. 제11항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 설정된 협대역 DC 서브캐리어에 기반하여 상기 수신 신호를 기저대역으로 하향 변환하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 단말.
  19. 삭제
  20. 삭제
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