KR102324958B1

KR102324958B1 - 무선 통신 시스템에서 다양한 서비스를 지원하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR102324958B1
Application number: KR1020170045199A
Authority: KR
Inventors: 류현석; 유현일; 쉬에펑; 이남정; 정철
Original assignee: 삼성전자 주식회사
Priority date: 2016-09-29
Filing date: 2017-04-07
Publication date: 2021-11-12
Also published as: EP3504924A1; KR20180035644A; CN109792767B; CN109792767A; EP3800823B1; EP3800823A1; EP3504924B1; EP3504924A4; ES2840062T3

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.

Description

무선 통신 시스템에서 다양한 서비스를 지원하기 위한 방법 및 장치{Methods and apparatus for supporting multiple services in a wireless communication system}

본 발명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 구체적으로 무선 통신 시스템에서 다양한 서비스를 지원하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 Beam forming 기반의 Initial access 과정 중, Random access procedure 설계에 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.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 5G 통신 시스템의 특징 중 하나인, 서로 다른 Numerology를 갖는 다양한 서비스들이 공존하는 경우, 기지국과 단말이 효율적으로 동작하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 단말이 기지국의 Beam reciprocity 여부를 전달 받거나 또는 스스로 판단하여 효율적인 RACH를 수행할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 무선 통신 시스템에서 제어 신호 처리 방법에 있어서, 기지국으로부터 전송되는 제1 제어 신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 제1 제어 신호를 처리하는 단계; 및 상기 처리에 기반하여 생성된 제2 제어 신호를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 서로 다른 요구 사항을 갖는 다양한 서비스들이 공존하는 시나리오에서, 단말은 효율적으로 제어 정보 및 데이터 정보를 수신하고 송신 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 단말은 SIB에 포함된 기지국의 beam reciprocity 성립 여부를 알려주는 정보를 통해 RACH configuration을 다르게 설정하여 RACH를 전송할 수 있다

도 1a은 본 발명의 실시 예인 동기채널의 전송에 대한 예시이다.
도 1b는 본 발명의 실시 예인 동기채널이 전송에 대한 또 다른 예시이다.
도 1c은 본 발명의 실시 예인 동기채널과 방송채널의 전송에 대한 예시이다.
도 1d는 본 발명의 실시 예인 Numerology 정보 전송의 절차에 대한 예시이다.
도 1e는 본 발명의 실시 예인 Numerology 정보 전송에 대한 기지국 동작의 예시이다.
도 1f은 본 발명의 실시 예인 Numerology 정보 수신에 대한 단말 동작의 예시이다.
도 1g은 본 발명의 실시 예인 Numerology 정보 전송에 대한 기지국 동작의 또 다른 예시이다.
도 1h은 본 발명의 실시 예인 Numerology 정보 수신에 대한 단말 동작의 또 다른 예시이다.
도 1i는 본 발명의 실시 예인 Numerology 정보 변경에 대한 기지국 동작의 예시이다.
도 1j은 본 발명의 실시 예인 Numerology 정보 변경에 대한 단말 동작의 예시이다.
도 2a는 특정 주파수 자원 및 특정 subframe index에서 RACH를 전송하는 것을 보여주는 도면이다.
도 2b는 SIB에서 전송되는 RACH configuration 정보를 보여주는 도면이다.
도 2c은 Beam reciprocity가 성립하는 경우의 RACH 전송을 보여주는 도면이다.
도 2d는 기지국의 Beam reciprocity가 성립할 때, SIB에 추가되는 RACH configuration 정보를 보여주는 도면이다.
도 2e는 beam reciprocity가 존재할 때, RACH design을 보여주는 도면이다.
도 2f는 기지국의 Beam reciprocity가 성립할 때, 다수 개의 RACH resource를 이용하기 위한 RACH configuration을 보여주는 도면이다.
도 2g은 기지국의 beam reciprocity가 성립하지 않을 때의 RACH 전송에 대해 보여주는 도면이다.
도 2h은 기지국의 빔 운용이 포함된 RACH configuration을 보여주는 도면이다.
도 2i은 기지국의 빔 운용이 포함된 RACH configuration을 보여주는 도면이다.
도 2j는 beam reciprocity가 존재하지 않을 때, RACH design을 보여주는 도면이다.
도 2k은 data channel과 RACH의 subcarrier spacing이 다른 경우를 보여주는 도면
도 2l은 data channel과 RACH의 subcarrier spacing이 같은 경우를 보여주는 도면이다.
도 2m은 기지국의 beam reciprocity가 성립하는지를 알려주는 정보를 SIB를 통해 알려주는 방법을 보여주는 도면이다.
도 2n는 기지국의 beam reciprocity가 성립하는지를 알려주는 방법을 보여주는 도면이다.
도 2o는 기지국의 beam reciprocity가 성립하는지 않음을 알려주는 방법을 보여주는 도면이다.
도 2p는 RACH configuration A(Beam reciprocity 가정한 config.)또는 B(beam reciprocity를 가정하지 않은 config.)를 알려주는 indication을 RACH config내에서 구분하는 방법이다.
도 2q 기지국의 Beam reciprocity 여부에 따른 단말의 RACH 전송까지의 동작이다.
도 2r은 다양한 Tx occasion을 지원하기 위한 방법을 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.

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.

<제1 실시예>

4G 통신 시스템 상용화 이후 개선된 5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다.

5G 통신 시스템의 주요 특징은, 4G 통신 시스템 대비 서로 다른 요구사항(Requirement)을 갖는 다양한 서비스 시나리오를 지원하는데 있다. 여기서, 요구 사항이란 지연 시간(latency), 데이터 전송 속도(Data Rate), 배터리 수명(Battery Life) 등을 의미할 수 있다.

예를 들어, eMBB (enhanced Mobile Broad Band) 서비스는 4G 통신 시스템에 비해, 100배 이상의 높은 데이터 전송률을 목표로 하고 있으며, 급증하는 사용자의 데이터 트래픽을 지원하기 위한 서비스로 볼 수 있다. 또 다른 일 예로, URLLC (Ultra Reliable and Low Latency Communication) 서비스는 4G 통신 시스템에 비해, 데이터/제어 정보의 매우 높은 송/수신 신뢰도 (reliability)와 매우 적은 지연 시간 (latency)을 목표로 하고 있으며, 자동차 자율 주행, e-health, 드론을 이용한 서비스 등에 유용하게 사용될 수 있다. 또 다른 일 예로, mMTC (massive Machine-Type-Communication) 서비스는 4G 통신 시스템에 비해, 단일 면적당 더 많은 수의 기기간 통신을 지원하는 것을 목표로 하고 있으며, 스마트 미터링(smart metering)과 같은 4G MTC의 진화된 서비스이다.

4G 무선 통신 시스템에서는 다양한 서비스들이 공존할 수 있다. 예를 들어, Normal LTE 셀룰러 통신 서비스, D2D (Device-to-Device) 통신 서비스, MTC (Machine-Type-Communication) 서비스, MBMS (Multicast Broadcast Multimedia Service) 통신 서비스 등이 공존할 수 있다. 이러한 서로 다른 서비스들을 지원하는 단말은, 기지국과의 동기화 절차 및 시스템 정보 획득을 위해 Normal LTE 셀룰러 서비스를 기본적으로 지원한다. 예를 들어, D2D 통신 서비스를 지원하는 단말은 D2D 동작에 관련된 시스템 정보 (예를 들어, D2D 동작에 사용되는 자원 할당 정보 등)를 기지국으로부터 획득하기 이전에, 기지국과 하향링크 동기화 과정을 수행하고 마스터 시스템 정보 (MIB: Master Information Block)를 획득한다. 또 다른 일 예로, MBMS 통신 서비스를 지원하는 단말은 MBMS 수신에 관련된 시스템 정보 (예를 들어, MBMS 서브프레임 정보 등)를 기지국으로부터 획득하기 이전에, 기지국과 하향링크 동기화 과정을 수행하고, 마스터 시스템 정보 (MIB: Master Information Block)를 획득한다.

이러한 서로 다른 서비스들을 지원하기 위해 종래 4G 시스템에서는, 시스템이 사용하는 대역폭에 무관하게 항상 동일한 부반송파 간격 (15 kHz), 동일한 크기의 전송 대역폭 (72개 부반송파: 1.08 MHz), 동일한 FFT Size (128 FFT Size)를 사용하여 전송한다. 따라서, 단말은 자신이 지원하는 서비스 (예를 들어, D2D 통신 서비스, MBMS 통신 서비스 등)와 무관하게 동기채널 및 시스템 정보를 수신할 수 있다.

앞서 언급한 4G 통신 시스템과 다르게, 5G 통신 시스템에서는 서비스 별로 서로 다른 요구사항을 만족시키기 위해 서비스 별로 서로 다른 Numerology의 사용이 고려될 수 있다. 이때, Numerology는 부반송파 간격 (Subcarrier Spacing), OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼 길이 (또는 SC-FDM (Single Carrier-Frequency Division Multiplexing) 심볼 길이), 전송 대역폭 (Transmission Bandwidht), FFT Size, CP Length 등을 의미한다. 예를 들어, URLLC 서비스의 경우, 짧은 latency 요구사항을 만족시키기 위해, 종래 4G 통신 시스템 (15 kHz 부반송파 간격 사용)보다 큰 부반송파 간격 (예를 들어, 30 kHz, 60 kHz)을 사용할 수 있다. 부반송파 간격이 15 kHz에서 30 kHz로 2배 증가했기 때문에, OFDM (또는 SC-FDM) 심볼 길이가 2배 감소할 수 있다. 따라서, 짧은 심볼 길이를 사용함으로써, latency를 줄일 수 있다.

4G 통신 시스템의 동기 신호는 PSS (Primary Synchronization Signal)와 SSS (Secondary Synchronization Signal)로 이루어진다. PSS의 경우, 길이 63의 ZC (Zadoff-Chu) 시퀀스를 사용하며 62개의 부반송파를 통해 전송된다 (63 부반송파 중 1개의 부반송파는 DC 부반송파로 Puncturing 됨). 동기 신호에 사용되는 시퀀스의 길이는 동기신호의 검출 성능에 영향을 미치기 때문에, 4G 동기 신호와 유사한 성능을 보장하기 위해서 5G 통신 시스템의 동기 신호도 동일한 길이 (길이 63) 또는 이보다 더 긴 길이의 시퀀스를 사용할 수 있다. 그러나, 부반송파 간격이 30 kHz로 증가했기 때문에, 길이 63의 시퀀스 전송을 위해서는 2배의 전송 대역폭이 필요하다 (즉, 1.08 MHz에서 2.16 MHz로 2배 증가). 특정 기지국이 30 kHz 부반송파 간격을 사용하는 URLLC 만을 지원하는 경우, 단말은 30 kHz 부반송파 간격을 통해 전송되는 동기신호 및 시스템 정보를 수신할 수 있어야 한다.

한편, URLLC 서비스는 종래 4G 통신 시스템과 동일한 부반송파 간격 (15 kHz)을 사용하여 지원할 수 있다. 예를 들어, 종래 4G 통신 시스템에서 1 TTI (Transmission Time Interval)는 스케줄링 단위로써, Normal CP의 경우 14 OFDM 심볼(또는 SC-FDM 심볼)로 구성된 1 subframe (또는 7 심볼로 구성된 1 slot), Extended CP의 경우 12 OFDM (또는 SC-FDM) 심볼로 구성된 1 subframe (또는 6 심볼로 구성된 1 slot)을 의미한다. URLLC 서비스의 짧은 latency 요구사항을 만족하기 위해 적은 수의 심볼을 사용하는 short TTI (예를 들어, 2~3 심볼)를 사용할 수 있다. 이러한 시나리오에서 기지국은 종래 4G 통신 시스템과 동일한 Numerology (예를 들어, 부반송파 간격 15 kHz)를 사용하여 동기신호 및 시스템 정보를 전송할 수 있다. 따라서, 단말은 15 kHz 부반송파 간격을 통해 전송되는 동기신호 및 시스템 정보를 수신할 수 있어야 한다.

URLLC 서비스가 어떤 Numerology를 사용할 것인지의 여부는, 사업자의 선호도 및 다른 서비스 와의 공존 시나리오에 따라 결정될 수 있다. 따라서, URLLC 서비스를 지원하는 단말은 모든 가능한 시나리오에 대해서, 다양한 Numerology를 사용하여 전송되는 동기신호 및 시스템 정보를 수신할 수 있어야 한다.

다양한 Numerology 사용에 대한 또 다른 일 예로, 종래 4G 통신 시스템은 중심 주파수 (Center Carrier Frequency) 영역이 700 MHz ~ 4 GHz 사이였던 반면에, 5G 통신 시스템은 광대역폭 (예를 들어 1 GHz)을 이용한 eMBB 서비스 지원을 위해, ~100 GHz 중심 주파수까지 고려하고 있다. 중심 주파수가 높아질 경우 (예를 들어, 30 GHz, 60 GHz 등), 기지국과 단말의 local oscillator에서 발생하는 랜덤 주파수 fluctuation이 증가하여 Phase Noise가 증가하게 된다. 이러한 Phase Noise는 Common Phase Error 및 ICI (Inter-carrier Interference)를 유발하게 되어, 높은 중심 주파수에서 동작하는 시스템 (예를 들어, 60 GHz에서 동작하는 WiGig)의 성능을 열화시키는 주요 원인이 된다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 중심 주파수가 높아질 경우 넓은 부반송파 간격을 사용해야한다. 넓은 부반송파 간격이 사용되는 5G 시스템의 (예를 들어, 240 kHz) 동기 신호의 성능이 종래 4G 통신 시스템과 유사하도록 설계하기 위해서는, 앞서 언급한 것처럼 5G 시스템에 사용되는 동기 신호의 시퀀스 길이가 종래 4G 통신 시스템과 유사하거나 더 길어야할 수 있다. 이때, 높은 주파수 대역에서 동작하는 5G 통신 시스템은 넓은 부반송파 간격을 사용했기 때문에, 동기 신호 전송을 위해 더 넓은 대역폭을 사용해야 한다. 예를 들어, 5G 통신 시스템이 4G 통신 시스템과 동일 길이의 시퀀스를 사용하는 경우, 동기신호 전송을 위해서는 16배 넓은 전송 대역폭이 필요하게 된다 (240 kHz 부반송파 간격은 15 kHz 부반송파 간격의 16배).

한편, 넓은 대역폭을 요구하는 eMBB 서비스를 지원하기 위해, Carrier Aggregation을 사용할 수 있다. 이러한 시나리오에서 동기신호 전송을 위해 사용되는 부반송파 간격은 종래 4G 통신 시스템과 동일한 15 kHz가 사용될 수 있다.

따라서, eMBB 서비스를 지원하는 단말은 다양한 Numerology를 사용하여 전송되는 동기신호 및 시스템 정보를 수신할 수 있어야 한다.

이하에서 기술되는 본 발명의 실시예에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 구성을 제시하고자 한다. 즉, 5G 통신 시스템의 특징 중 하나인, 서로 다른 요구사항을 갖는 다양한 서비스들이 다양한 Numerology를 사용하는 시나리오에서, 단말이 효율적으로 동기신호 및 시스템 정보를 획득하고 랜덤 액세스 절차를 수행한 후, 상향링크 및 하향링크 데이터를 송/수신하는 방법에 대해 기술한다.

본 발명은 5G 통신 시스템에서 지원할 수 있는 다양한 Numerology들이 공존하는 경우, 이러한 다양한 Numerology를 지원하기 위한 하향링크 동기신호 및 시스템 정보의 전송 방법, 랜덤 액세스 방법, 그리고 상향링크 및 하향링크 데이터 송/수신 방법을 포함한다. 또한 다양한 Numerology를 이용해서 전송되는 신호들을 송/수신하기 위한 기지국과 단말의 동작 방법 및 장치를 포함한다.

도 1a는 본 발명의 실시 예인 동기채널의 전송에 대한 예시이다. 이때, 동기채널은 하나의 Sequence로 구성된 하나의 동기신호이거나 두개 이상의 Sequence들로 구성된 두개 이상의 동기신호일 수 있다. 또한, 동기채널은 하나 또는 둘 이상의 OFDM 심볼로 구성되는 것이 특징이다.

일 예로, 동기채널이 두개 이상의 Sequence들로 구성된 두개 이상의 동기신호일 경우, 동기 채널은 LTE에서와 같이 PSS (Primary Synchronization Signal)와 SSS (Secondary Synchronization Signal)로 구성될 수 있다. PSS는 ZC (Zadoff-Chu) Sequence로 생성되며, 셀 ID 에 대한 정보를 포함하고 있다. 단말은 PSS 검출을 통해, 셀 ID에 대한 정보를 획득하고 Symbol/Slot/Subframe에 대한 Timing 정보 및 시스템의 중심 주파수 (Center Carrier Frequency)에 대한 정보를 획득하게 된다. 한편, SSS는 m-Sequence로 생성되며, 셀 ID Group에 대한 정보를 포함하고 있다. 단말은 SSS 검출을 통해, 셀 ID Group에 대한 정보를 획득하고, Radio Frame 동기를 검출하는데 사용된다.

또 다른 일 예로, 동기채널이 두개의 Sequence들로 구성된 세개의 동기신호일 수 있다. 즉, 동기채널은 PSS, SSS, 그리고 ESS (Extended Synchronization Signal)로 구성될 수 있다. 이때, PSS와 SSS를 구성하는 Sequence 및 용도는 앞서 언급한 예와 동일할 수 있다. 한편, ESS는 PSS와 동일하게 ZC-sequence로 구성되며, hybrid-beamforming 시스템에서 서브 프레임 경계에 대한 정보를 획득하기 위해, OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼 또는 SC-FDM (Single Carrier-Frequency Division Multiplexing) 심볼의 Index에 대한 정보를 포함할 수 있다.

또 다른 일 예로, 동기채널은 하나의 Sequence로 구성된 하나의 동기신호일 수 있다. 즉, 동기채널은 PSS와 같이 하나의 Sequence로 구성되며 셀 ID, Sector ID 또는 TRP (Transmission and Reception Point) ID에 대한 정보를 포함할 수 있다.

한편, 동기채널은 다양한 Numerology를 사용하여 전송될 수 있다. 이때, Numerology는 동기신호의 Subcarrier Spacing (부반송파 간격), 동기신호의 CP (Cyclic Prefix) 길이, 동기채널의 전송 대역폭 (Synchronization Channel Bandwidth), 동기신호의 FFT (Fast Fourier Transform) Size 등을 의미한다. 예를 들어, 시스템의 중심 주파수가 6GHz 이하를 지원하는 시스템에서, 동기채널의 전송을 위한 부반송파 간격은 15 kHz, 30 kHz 또는 60 kHz를 사용할 수 있다. 동기신호의 CP 길이는 Normal CP 또는 Extended CP를 사용할 수 있다. 동기채널의 전송 대역폭은 180 kHz, 1.4 MHz, 또는 5 MHz 등과 같이 다양하게 사용될 수 있다. 동기신호의 FFT Size는 동기채널의 전송 대역폭및 부반송파 간격과 관계가 있으며, 일 예로, 15 kHz 부반송파에 1.08 MHz를 전송 대역폭으로 사용하는 경우, 128 FFT Size가 사용될 수 있고, 30 kHz 부반송파에 1.08 MHz를 전송 대역폭으로 사용하는 경우, 64 FFT Size가 사용될 수 있다.

도 1a에서 (a)는 동기채널이 시스템의 중심 주파수에서 전송되는 예시이다. 이와 달리, 도 1a에서 (b)는 동기채널이 시스템의 중심 주파수가 아닌 영역에서 전송되는 예시이다. 시스템이 지원하는 서비스 (예를 들어, URLLC, eMBB, mMTC 등)에 따라, 또는 사업자의 선호도 및 시스템이 동작하는 중심 주파수에 따라, 동기채널은 다양한 Numerology를 사용하여 전송될 수 있다. 이렇게 동기채널이 다양한 Numerology를 사용하여 전송되는 경우, 단말이 동기채널의 수신을 위해서 동기채널의 전송에 사용되는 Numerology에 대한 정보를 알고 있어야 한다.

보다 구체적으로, Numerology에 대한 정보는 동기채널에 사용되는 Sequence에 Mapping될 수 있다. 일 예로, 동기채널이 2개 이상의 시퀀스로 구성되는 경우, 즉, Sequence A1, Sequence A2, 그리고 Sequence A3를 사용하여 동기신호가 전송되는 경우, Sequence A1의 검출을 통해 단말은 시스템이 부반송파 간격 A (예를 들어, 15 kHz, 30 kHz, 60 kHz,… 등)을 사용한다고 알 수 있다. 또한 단말은 Sequence A2의 검출을 통해 시스템이 Normal CP를 사용함을 알 수 있고, Sequence A3의 검출을 통해 시스템이 Extended CP (Normal CP 보다 상대적으로 길이가 긴 CP)를 사용함을 알 수 있다. 또 다른 일 예로, 동기 채널이 Sequence B1과 Sequence B2의 2개 시퀀스로 구성되는 경우, 단말은 시퀀스 B1의 검출을 통해 부반송파 간격에 대한 정보를 획득하고, Sequence B2를 이용하여 CP 길이를 blind하게 추정해 낼 수 있다.

서로 다른 부반송파 간격에서 사용하는 Normal CP 길이 또는 Extended CP 길이는 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 부반송파 간격 A에서 사용하는 Normal CP 길이와 부반송파 간격 B에서 사용되는 Normal CP 길이는 서로 다를 수 있다. 마찬가지로, 부반송파 간격 A에서 사용하는 Extended CP 길이와 부반송파 간격 B에서 사용되는 Extended CP 길이는 서로 다를 수 있다.

동기채널의 전송 대역폭은 시스템마다 상이할 수 있다. 예를 들어, Sequence A1이 사용하는 동기채널의 대역폭은 1.08 MHz, Sequence B1이 사용하는 동기 채널의 대역폭은 2.16 MHz일 수 있다. 이때, Sequence A1과 Sequence B1의 전송에 사용되는 FFT Size는 동일할 수 있다. 또 다른 일 예로, Sequence A1이 사용하는 동기채널의 대역폭과 Sequence B1이 사용하는 동기 채널의 대역폭은 동일할 수 있다 (예를 들어, 1.08 MHz). 이러한 경우, Sequence A1과 Sequence B1의 전송에 사용되는 FFT Size는 서로 상이할 수 있다 (예를 들어, Sequence A1의 경우 128 FFT, Sequence B1의 경우 64 FFT).

동기채널의 전송에 사용되는 Numerology에 대한 정보를 전송하는 또 다른 일 예로, Numerology 정보가 동기채널의 전송 위치에 Mapping될 수 있다. 예를 들어, 도 1a의 (a)와 같이 동기채널이 시스템의 중심 주파수에서 전송되는 경우, 단말은 Numerology A (부반송파 간격 A1, 동기채널의 전송 대역폭 A2, FFT Size A3 등)가 사용됐음을 인지하고 동기채널의 검출을 수행한다. 한편, 도 1-a의 (b)와 같이 동기채널이 시스템의 중심 주파수가 아닌 영역에서 전송되는 경우, 단말은 Numerology B (부반송파 간격 B1, 동기채널의 전송 대역폭 B2, FFT Size B3 등)가 사용됐음을 인지하고 동기채널의 검출을 수행한다. 동기채널의 전송 영역과 Numerology 정보와의 Mapping 관계는 기지국과 단말에 내장된 값으로, 단말은 내장된 값을 사용하여 동기채널을 탐색하고 Numerology 정보를 획득한다. 동기채널이 2개 이상의 동기신호로 구성된 경우, 단말은 하나의 동기신호를 검출하여 Numerology 정보 중 일부 (예를 들어, 부반송파 간격, 동기채널의 대역폭, FFT Size 등)를 획득하고, 이러한 정보는 나머지 동기신호의 검출에 이용되며, 나머지 동기신호의 검출을 통해 나머지 Numerology 정보 (예를 들어, CP 길이)를 획득할 수 있다.

도 1b는 본 발명의 실시 예인 동기채널의 전송에 대한 또 다른 예시이다. 도 1a과 다르게, 도 1b에서는 하나의 시스템이 서로 다른 Numerology를 사용하는 2개 이상의 동기채널을 전송하는 예이다. 중심 주파수와 Offset#1 만큼 떨어진 주파수에서 전송되는 동기채널#1은 Numerology 1을 사용하고, 중심 주파수와 Offset#2 만큼 떨어진 주파수에서 전송되는 동기채널#2는 Numerology 2를 사용할 수 있다. 이때, Numerology는 동기신호의 Subcarrier Spacing (부반송파 간격), 동기신호의 CP (Cyclic Prefix) 길이, 동기채널의 전송 대역폭 (Synchronization Channel Bandwidth), 동기신호의 FFT (Fast Fourier Transform) Size 들 중 하나 또는 하나 이상을 의미할 수 있다.

도 1b에서 동기채널#1과 동기채널#2가 동일한 시간에 서로 다른 주파수에서 전송되는 것으로 도시화 됐으나, 서로 다른 시간에 서로 다른 주파수에서 전송될 수 있다. 예를 들어, Numerology1을 사용하는 동기채널#1은 중심 주파수 또는 중심 주파수에서 Offset#1 만큼 떨어진 주파수에서 N1 ms 간격으로 전송되고, Numerology2를 사용하는 동기채널#2는 중심 주파수에서 Offset#2 만큼 떨어진 주파수에서 N2 ms 간격으로 전송될 수 있다 (N1 < N2). 보다 구체적으로 단말은 N1 ms로 전송되는 동기채널#1을 통해 동기화를 수행하고 Numerology1에 대한 정보를 획득한다. 이때, 단말의 요청에 의해 기지국은 추가적인 동기채널#2를 UE-specific하게 또는 Cell-specific하게 전송할 수 있다. 기지국이 단말의 요청에 의해 동기채널#2를 전송하는 경우, 동기채널#2에 사용되는 Numerology2에 대한 정보 및 N2 ms 정보는 UE-specific하게 또는 Cell-specific하게 단말에게 시그널링될 수 있다.

특정 기지국이 mMTC와 eMBB를 모두 지원하는 경우, mMTC와 eMBB의 요구사항이 서로상이하기 때문에, mMTC에 사용되는 Numerology와 eMBB에 사용되는 Numerology는 서로 다를 수 있다. 즉, mMTC 서비스를 위한 부반송파 간격 및 대역폭은 eMBB 서비스를 위한 부반송파 간격 및 대역폭보다 매우 작을 수 있다. 이러한 가정하에, 해당 기지국에 접속하고자 하는 단말 A는 mMTC 서비스만을 지원하고, 또 다른 단말 B는 eMBB 서비스 만을 지원할 수 있다. 각 단말이 지원하는 Numerology에 기반하여 동기채널을 수신할 수 있도록, 기지국이 서로 다른 Numerology를 사용하여 2개 이상의 동기채널을 전송할 수 있다. 이때, 기지국은 어떤 서비스를 지원하는 단말이 접속을 하고자하는지 모르기 때문에, 기지국은 서로 다른 Numerology를 사용하는 서로 다른 동기채널을 항상 전송할 수 있다. 이러한 경우, 동기채널 전송에 따른 오버헤드가 많이 발생할 수 있다. 따라서 기지국은 Default Numerology를 정의하고 Default Numerology를 사용하는 하나의 동기채널을 항상 전송할 수 있다 (예를 들어, Numerology1을 Default Numerology로 사용). 이때 기지국은 자신이 사용하는 Numerology1과 다른 Numerology (예를 들어, Numerology 2)를 지원하는 단말의 접속여부에 대한 정보를 획득한 이후 (Capability Negotiation 이후), 또는 RRC Connection Setup 이후에 단말이 데이터 및 제어 정보의 송/수신을 Numerology2를 사용하여 수행할 것을 요청했을 때, 추가적인 동기채널#2를 전송할 수 있다.

도 1c은 본 발명의 실시 예인 동기채널과 방송채널의 전송에 대한 예시이다. 도 1c의 (a)와 도 1c에서 (b)의 경우, 동기채널의 전송에 사용된 Numerology가 방송채널의 전송에도 동일하게 적용되는 예시이다. 이와 달리, 도 1c에서 (c)와 도 1c에서 (d)는 동기채널의 전송에 사용된 Numerology와 방송채널의 전송에 사용되는 Numerology가 서로 상이한 경우에 대한 예시이다.

보다 구체적으로 도 1c에서 (a)와 같이, 동기채널과 방송채널은 시스템의 중심 주파수에서 전송되며, 동기채널과 방송채널이 서로 동일한 Numerology를 사용할 수 있다. 또 다른 일 예로, 도 1c에서 (b)와 같이, 동기채널과 방송채널은 시스템의 중심 주파수 이외의 영역에서 전송되며, 동기채널과 방송채널이 서로 동일한 Numerology를 사용할 수 있다. 이때, 도 1에서 설명한 것처럼, 동기채널과 방송채널에 사용되는 Numerology는 시스템의 중심 주파수와 동기채널이 전송되는 주파수와의 Offset 차이에 의해 단말이 식별할 수 있다.

한편, 도 1c에서 (c)와 도 1c에서 (d)와 같이, 동기채널에 사용되는 Numerology와 방송채널에 사용되는 Numerology가 서로 다른 경우, 단말이 방송채널의 복호를 위해서는 방송채널에 사용되는 Numerology에 대한 정보가 필요하다. 도 1c에서 (c)에서와 같이 동기채널과 방송채널이 동일한 주파수에서 전송되는 경우, 동기채널에 전송되는 동기신호들의 일부가 방송채널의 Numerology에 대한 정보를 제공할 수 있다. 도 1c에서 (d)와 같이 동기채널과 방송채널이 동일 시스템 대역폭 내에서 서로 다른 주파수를 통해 전송되는 경우, Offset 값이 방송채널의 Numerology에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 시스템의 중심 주파수와 방송채널이 전송되는 주파수와의 Offset (도 1c의 (d)에서 Offset 2로 표기) 값, 또는 동기채널이 전송되는 주파수와 방송채널이 전송되는 주파수와의 Offset (도 1c의 (d)에서 Offset 3으로 표기) 값을 통해, 방송채널에 사용되는 Numerology에 대한 정보가 전송될 수 있다. 이러한 Offset 값은 단말에 내장되어 있거나, 동기채널로 전송되는 동기신호들 중 하나를 통해 전송될 수 있다. 즉, 동기신호의 Sequence A는 Offset A를 의미하고, Offset A는 Numerology A에 Mapping될 수 있다.

도 1d는 본 발명의 실시 예인 Numerology 정보 전송에 대한 기지국과 단말간의 전체적인 절차 예시이다. 보다 구체적으로 하나의 시스템 (기지국)이 2개 이상의 서로 다른 Numerology를 지원하는 경우, Numerology에 대한 정보는 도 1d의 (a)에서처럼 하향링크 동기화 과정 및 시스템 정보 획득 과정에서 전송될 수 있다. 또한 도 4(b)처럼 하향링크 동기화 과정 및 시스템 정보 획득 과정 이후에 수행되는 랜덤 액세스 과정에서 Numerology 정보가 전송될 수 있다. 그리고 도 1d의 (c)에서처럼 랜던 액세스 절차 이후, RRC Connected 상태에서 Numerology 정보가 전송될 수 있다.

도 1d의 (a)에서처럼 하향링크 동기화 과정 및 시스템 정보 획득 과정에서 Numerology 정보가 전송되는 경우, 도 1a, 도 1b 그리고 도 1c에서 명시한 바와 같이, Numerology 정보가 전송될 수 있다. 즉, 단말이 하향링크 동기화를 수행한 기지국에서 전송한 동기채널의 동기신호로부터 Numerology 정보를 획득할 수 있다. 이때, 기지국은 다음과 같이 Default numerology를 운용할 수 있다.

- Default Numerology는 동기채널의 전송에 사용되는 Numerology를 의미하며, 단말은 기지국으로부터 Numerology의 변경에 대한 별도의 시그널링을 수신하기 전까지 Default Numerology를 사용한다.

- 보다 구체적으로, 단말은 동기채널을 통해 획득한 Numerology 정보를 이용하여 방송채널의 복호에 사용하며, 기지국으로부터 별도의 시그널링이 있기 전까지, 획득한 Numerology 정보를 이용하여 동작한다. 예를 들어, Numerology 변경에 대한 별도의 시그널링이 없다면, 단말은 SIB (System Information Block), 하항링크 제어채널 (PDCCH: Physical Downlink Control Channel), 하향링크 데이터 채널 (PDSCH: Physical Downlink Shared Channel), 랜덤 액세스 채널 (PRACH: Physical Random Access Channel), 상향링크 제어채널 (PUCCH: Physical Uplink Control Channel), 그리고 상향링크 데이터 채널 (PUSCH: Physical Uplink Shared Channel)의 전송에 동일 Numerology를 적용하여 사용한다. 기지국이 SIB, MIB 또는 UE-specific RRC signaling을 통해 단말에게, 동기채널에 사용된 Numerology와 다른 Numerology를 사용함을 알려줄 경우 단말은 Numerology를 변경하여 하향링크 데이터/제어 정보를 수신하거나 상향링크 데이터/제어 정보를 송신할 수 있다.

- 또 다른 일예로, 단말이 기지국으로 Numerology 변경에 대한 요청을 수행하고, 기지국으로부터 Numerology 변경에 대한 응답 (기지국이 단말의 요청에 대해 허가했을 경우)을 수신하기 전까지 사용되는 Numerology로 정의할 수 있다. 단말은 동기채널을 통해 획득한 Numerology 정보를 이용하여 RRC Connection Setup 이후의 모든 데이터 정보 및 제어 정보의 수신 및 송신에 사용한다. RRC Connection Setup 이후, 단말은 기지국으로 Numerology 변경을 요청하고, 기지국이 이를 허가한 경우에 Default numerology와 다른 numerology를 사용할 수 있다.

- 기지국이 단말로 전송하는 하향링크에 사용되는 Numerology와 단말이 기지국으로 전송하는 상향링크에 사용되는 Numerology는 서로 다를 수 있다. 이러한 경우, 하향링크에 사용되는 Numerology 정보는 도 1a, 도 1b 그리고 도 1c에서 명시한 바와 같이 기지국이 단말로 전송할 수 있으며, 상향링크에 사용되는 Numerology 정보는 시스템 정보 (MIB 또는 SIB)를 통해 기지국이 단말로 전송할 수 있다.

- 셀 A가 사용하는 default numerology와 셀 B가 사용하는 default numerology가 서로 다를 수 있다. 단말은 동기채널을 통해 서로 다른 셀의 default numerology 정보를 획득할 수 있다. 그러나 이는 numerology 검출을 위한 단말의 blind 검출 횟수를 증가시켜, 단말의 전력소모를 증가시킬 수 있다. 따라서, 서빙 기지국은 시스템 정보 (SIB)를 통해서, 또는 UE-specific한 RRC signaling을 통해서, 서빙 단말에게 인접 기지국들의 셀 ID와 인접 기지국들의 numerology 정보를 전송해 줄 수 있다.

한편, 도 1d의 (b)에서와 같이, 랜덤 액세스 과정에서 default numerology와 다른 Numerology가 사용될 수 있다. 예를 들어, 하향링크 동기화 과정 및 시스템 정보 획득 과정에서 Numerology A가 사용되었다고 가정할 경우, 단말은 Numerology A'를 사용하여 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 수행할 수 있다. 이때 랜덤 액세스 프리앰블 전송에 사용되는 Numerology A'는 Numerology A와 같거나 다를 수 있다. Numerology A'과 Numerology A와 다른 경우, Numerology A'에 대한 정보는 단말과 기지국에 약속된 값으로, 기지국과 단말에 내장된 값일 수 있다. 또 다른 일 예로, Numerology A'에 대한 정보는 시스템 정보 (즉, MIB 또는 SIB)를 통해 기지국으로부터 단말에게 전송될 수 있다.

단말이 기지국으로 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한 이후, 기지국은 이에 대한 응답으로 단말에게 RAR (Random Access Response)을 전송한다. 이때, 기지국은 단말이 사용하는 numerology (특히, 단말이 지원 가능한 bandwidth)를 모르기 때문에 default numerology를 사용할 수 있다. 예를 들어, mMTC 단말은 eMBB 단말에 비해 적은 bandwidth (BW) 만을 지원할 수 있다. 또 다른 일 예로, eMBB 단말 A는 80 MHz의 BW를 지원할 수 있지만, 또 다른 eMBB 단말 B는 1 GHz의 BW를 지원할 수 있다. 이러한 단말의 정보를 기지국이 모르기 때문에, 기지국은 RAR 전송을 위한 하향링크 제어채널 (PDCCH) 및 RAR 전송을 위한 하향링크 데이터 채널 (PDSCH)의 대역폭을 적절하게 결정해야 한다. 이러한 대역폭은 기지국과 단말에 내장된 최소 값을 사용하거나, 기지국은 시스템 정보 (즉, MIB 또는 SIB)를 통해 BW를 포함한 Numerology 정보를 전송할 수 있다. 단말은 수신한 시스템 정보로부터 RAR 수신을 위한 numerology 정보를 획득하고, RAR을 수신할 수 있다.

도 1d의 (b)에 대한 또 다른 일 예로, 단말은 자신이 지원할 수 있는 Numerology에 대한 정보를 Msg3를 통해 기지국으로 전송할 수 있다. 즉, Msg3 전송 이전에 사용되는 numerology (동기채널 및 방송채널 그리고 RAR 전송에 사용되는 Numerology)는 default numerology를 사용한다고 가정할 수 있다. 보다 구체적으로, 동기채널 및 방송채널, RAR의 전송을 위해 기지국은 15 kHz 부반송파 간격, Normal CP 길이, 1.4 MHz 대역폭, 그리고 128 FFT Size를 사용하며, 이러한 파라미터들은 기지국과 단말간 서로 약속된 값이다 (기지국과 단말에 내장된 값이거나, MIB 또는 SIB를 통해 단말이 획득한 값). 단말은 Msg3 전송시, MAC Layer 정보 (MAC CE (Control Element) 또는 MAC Payload) 또는 상위 Layer 정보 (RRC 정보)를 이용하여, 기지국에게 자신이 지원 가능한 Numerology에 대한 정보를 전송할 수 있다. Msg3을 수신한 기지국은, 단말이 지원하는 Numerology에 대한 정보를 획득한다. 기지국은 Msg3를 통해 단말로부터 획득한 numerology 정보를 적용하여, 단말에게 Msg4를 전송할 수 있다. 또 다른 일 예로, 기지국은 Msg3를 통해 획득한 Numerology 정보를 RRC Connection Setup 이후 적용하여 제어 정보 또는 데이터 정보를 해당 단말에게 전송할 수 있다.

도 1d의 (c)에서와 같이, 단말은 RRC Connection Setup 이후 Numerology 변경에 대한 요청을 기지국으로 전송할 수 있다. 예를 들어, 기지국은 동기채널, 방송채널 그리고 RAR 및 Msg4 전송에 사용되는 Numerology를 하나로 통일하여 사용할 수 있다. 그리고 시스템 정보를 통해 기지국이 지원할 수 있는 Numerology Set에 대한 정보를 단말에게 전송할 수 있다. 단말은 시스템 정보를 획득한 후, 기지국이 지원할 수 있는 Numerology에 대한 정보를 획득하고, 자신이 지원할 수 있는 Numerology가 기지국이 지원할 수 있는 Numerology Set에 대한 정보에 포함되는지의 여부를 판단한다. 자신이 지원할 수 있는 Numerology가 기지국이 지원할 수 있는 Numerology Set에 포함되는 경우, 단말은 Numerology 변경에 대한 요청을 수행한다. 이러한 요청은 MAC Layer 정보 (MAC CE (Control Element) 또는 MAC Payload) 또는 상위 Layer Message (RRC)를 이용하여 전송되거나, L1 Signaling (예를 들어, 상향링크 제어 채널 또는 상향링크 Reference Signal에 Mapping 됨)을 통해 기지국으로 전송될 수 있다. 이에 대한 응답으로 기지국은 L1 Signaling (예를 들어, 하향링크 제어 채널)을 통해 Numerology의 변경 여부를 단말에게 알려줄 수 있다.

도 1e는 본 발명의 실시 예인 Numerology 정보 전송에 대한 기지국 동작의 예시이다. 보다 구체적으로 동기채널로 전송되는 동기신호를 통해 Numerology 정보가 전송되는 경우이다. 이러한 Numerology 정보는 시스템이 사용하는 중심 주파수에 Mapping 되거나, 동기채널이 시스템이 사용하는 중심 주파수 이외의 영역에서 전송되는 경우, 동기채널이 전송되는 주파수에 Mapping 될 수 있다. 또한 동기채널이 시스템이 사용하는 중심 주파수 이외의 영역에서 전송되는 경우, 중심 주파수와 실제 동기채널이 전송되는 주파수와의 Offset 값에 의해 결정될 수 있다. 이러한 Offset 값은 동기채널로 전송되는 동기신호의 Sequence에 Mapping 될 수 있다.

예를 들어, 중심 주파수 A를 사용하는 시스템 (예를 들어 1.8 GHz)에서 동기신호는 부반송파 간격 A (예를 들어, 15 kHz)를 사용하여 중심 주파수 A에서 전송될 수 있다. 이때, 동기채널의 전송에 사용되는 CP 길이는 동기신호의 Sequence에 Mapping 되거나, 동기신호의 위치에 Mapping될 수 있다. 예를 들어, 동기신호에 사용되는 Sequence가 ZC Sequence인 경우, ZC Sequence의 Root Index가 A값을 갖는 경우 동기신호는 CP Length A로 전송되며, ZC Sequence의 Root Index가 B 값을 갖는 경우, 동기신호는 CP Length B로 전송된다. 이때, CP Length B는 CP Length A와 같거나, CP Length B는 CP Length A보다 긴 값을 가질 수 있다. CP Length B와 CP Length A가 동일한 값을 사용할 것인지, 서로 다른 값을 사용할 것인지에 대한 정보는 기지국과 단말에 내장될 수 있다. 또 다른 일 예로, CP Length는 Sequence에 Mapping되지 않고, 단말이 동기신호로부터 blind하게 검출할 수 있다.

한편, 동기채널의 전송에 사용되는 대역폭 정보는 부반송파 간격에 따라 가변하거나, 부반송파 간격에 관계없이 동일할 수 있다. 예를 들어, 부반송파 간격으로 15 kHz를 사용하는 시스템과 30 kHz를 사용하는 시스템은 동기채널 전송을 위해 1.4 MHz 대역폭을 사용할 수 있다. 이러한 경우, 15 kHz를 사용하는 시스템과 30 kHz를 사용하는 시스템은 동기채널 전송을 위해 서로 다른 개수의 부반송파를 사용한다. 즉, 15 kHz를 사용하는 시스템에서는 동기채널 전송을 위해 72개의 부반송파를 사용하고 128 FFT를 사용한다. 30 kHz를 사용하는 시스템에서는 동기채널 전송을 위해 36개의 부반송파를 사용하고며, 64 FFT를 사용한다. 한편, 부반송파 간격에 관계없이, 동일한 개수의 부반송파가 동기채널 전송을 위해 사용될 수 있다 (예를 들어, 72개). 이러한 경우, 부반송파 간격이 변함에 따라, 동기채널의 전송에 사용되는 대역폭이 변할 수 있다.

동기채널이 전송되는 주파수의 위치 또는 중심 주파수와 실제 동기채널이 전송되는 주파수와의 차이 (Offset 값)에 Numerology 정보가 Mapping되는 경우, 단말은 동기신호의 위치를 통해 부반송파 간격, CP Length, 동기채널의 대역폭, FFT Size들 중 하나의 정보 또는 하나 이상에 대한 정보를 획득할 수 있다. 이러한 Mapping 정보는 단말과 기지국에 내장된 값이다.

한편, Numerology에 대한 정보는 시스템 정보 (MIB 또는 SIB)를 통해 단말에게 전송될 수 있다. 일 예로, 동기신호는 시스템의 중심 주파수에 관계 없이 모두 동일한 부반송파 간격을 사용 (예를 들어, 전 주파수 대역에서 15 kHz로 동일)하거나, 특정 중심 주파수에서는 특정 부반송파 간격을 사용 (예를 들어, 6 GHz 보다 작은 중심 주파수 대역에서는 15 kHz로 동일하지만, 6 GHz 보다 큰 중심 주파수 대역에서는 60 kHz의 부반송파 간격을 사용할 수 있다)할 수 있다. 또 다른 일 예로, 특정 부반송파가 사용되는 중심 주파수가 고정돼 있을 수 있다. 예를 들어, 15 kHz는 중심 주파수가 A, B, C일 때 사용되고, 30 kHz는 중심 주파수가 A, D, E에서 사용되며, 60 kHz는 중심 주파수가 A, F, G에서 사용될 수 있다. 또 다른 일 예로, 동기신호가 사용하는 Numerology는 시스템이 사용하는 중심 주파수에 관계 없이, 기지국이 Configuration할 수 있다. 즉, 중심 주파수가 6 GHz 보다 작은 곳에서 운용되는 시스템 A와 시스템 B는 서로 다른 Numerology를 사용할 수 있으며, 이에 대한 정보는 앞서 언급한 방법으로 동기신호를 통해 전송되거나, 시스템 정보를 통해 단말에게 전송될 수 있다.

Numerology 정보가 시스템 정보 (MIB 또는 SIB)를 통해 단말에게 전송되는 경우, 기지국은 자신의 셀이 지원하는 또 다른 numerology 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어,

지원 가능한 numerology = (numerology A, numerology B, numerology C) {

numerology A = subcarrier spacing A1, CP length A2, BW = A3,…

numerology B = subcarrier spacing B1, CP length B2, BW = B3,…

numerology C = subcarrier spacing C1, CP length C2, BW = C3,…

}

또한, 기지국은 자신의 셀 뿐 아니라 인접 셀이 지원하는 또 다른 numerology 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어,

Neighboring cell ID = (1, 18, 24, 109, 234, 310) {

Numerology set for cell ID 1 = (numerology A, numerology B, numerology C) {

numerology A = subcarrier spacing A1, CP length A2, BW = A3,…

numerology B = subcarrier spacing B1, CP length B2, BW = B3,…

numerology C = subcarrier spacing C1, CP length C2, BW = C3,…

}

Numerology set for cell ID 2 = (numerology A, numerology C, numerology D) {

numerology A = subcarrier spacing A1, CP length A2, BW = A3,…

numerology C = subcarrier spacing C1, CP length C2, BW = C3,…

numerology D = subcarrier spacing D1, CP length D2, BW = D3,…

}

이러한 정보는 SIB를 통해 cell-specific하게 전송될 수도 있고, UE-specific한 RRC signaling을 통해 특정 단말에게 전송될 수 있다.

한편, 기존 4G 통신 시스템에서는 MIB (Master Information Block)를 통해 10 bits의 시스템 프레임 넘버 (SFN: System Frame Number)가 전송된다. SFN은 0 ~ 1023의 값을 가질 수 있으며, SFN의 역할은 단말이 기지국과의 프레임 동기를 맞추기 위함이다. 예를 들어, 기지국이 MIB의 SFN = 124로 setting한 경우, 시스템의 프레임 넘버는 0, 1, 2, …., 122, 123, 124, 0, 1, 2, … , 122, 123… 순으로 반복된 값을 갖게 된다. 각 시스템 프레임은 10 ms 단위로 10개의 subframe으로 구성된다. 따라서, 이 예에서 SFN = 124일 경우, 실제 subframe은 하나의 시스템 프레임 내에서 1240개 (1240 ms)가 존재한다.

현재 LTE에서 MIB는 PBCH (Physical Broadcast Channel)로 전송되며, PBCH는 매 10 ms 마다 전송된다. 이때, PBCH로 전송되는 MIB 정보는 매 40 ms 갱신되며, 40 ms 내에서는 동일한 MIB가 전송된다 (즉, 40 ms에서 동일한 MIB가 4번 전송되며, 단말은 이들을 combining할 수 있다). 한편 PBCH는 10개의 subframe으로 구성된 10 ms 길이의 radio frame 내에서 0번째 subframe에서 전송된다.

Numerology가 달라지게 될 경우, subframe의 길이가 달라질 수 있다. 이러한 경우, MIB의 전송 시간을 결정하는 두가지 방법이 있을 수 있다.

＊ 고정된 시간을 사용

- PBCH의 전송 주기는 고정된 시간을 사용한다 (T1 ms). MIB의 전송 주기도 고정된 시간을 사용한다 (T2 ms). 이 방법은 LTE와 동일하며, numerology와 무관하게 동작한다. 예를 들어, T1 = 10 ms, T2 = 40 ms로 가정하자. 단말 A가 셀 A의 동기신호를 통해 획득한 numerology 정보가 subcarrier spacing = 30 kHz 이고, 단말 B가 셀 B의 동기신호를 통해 획득한 numerology 정보가 subcarrier spacing = 60 kHz임을 가정하자. 각 셀에서 전송되는 PBCH의 전송주기는 T1 ms, MIB의 전송 주기는 T2 ms로 고정이기 때문에, 각 단말은 해당 주기에 PBCH를 수신하여 MIB를 수신할 수 있다.

＊ 고정된 subframe 수를 사용

- PBCH의 전송 주기는 고정된 subframe 수를 사용한다 (N1 개). MIB의 전송 주기도 고정된 subframe 수를 사용한다 (N2 개). 이 방법은 numerology에 따라 PBCH의 전송 시간이 다르게 동작할 수 있다. 예를 들어, N1 = 10, N2 = 40으로 가정하자. 단말 A가 셀 A의 동기신호를 통해 획득한 numerology 정보가 subcarrier spacing = 30 kHz 일때, 셀 A는 1 subframe의 길이를 0.5 ms로 사용할 수 있다. 단말 B가 셀 B의 동기신호를 통해 획득한 numerology 정보가 subcarrier spacing = 60 kHz 일때, 셀 B는 1 subframe의 길이를 0.25 ms로 사용할 수 있다. 따라서, 셀 A의 단말은 A 셀에서 PBCH가 5 ms (0.5 ms x N1) 주기로 전송되며, MIB는 20 ms (0.5 ms x N2) 주기로 전송된다고 판단할 수 있다. 또한 셀 B의 단말은 B 셀에서 PBCH가 2.5 ms (0.25 ms x N1) 주기로 전송되며, MIB는 10 ms (0.25 ms x N2) 주기로 전송된다고 판단할 수 있다.

한편, numerology 정보는 UE dedicated한 DL control channel을 통해 전송될 수 있다. 즉, 기지국은 단말이 사용해야 하는 subframe의 numerology를 UE dedicated한 DL control channel (예를 들어, PDCCH)을 통해 알려줄 수 있다. 예를 들어, 단말 A는 URLLC를 지원하고, 단말 B는 eMBB를 지원하는 경우, 단말 A가 수신하는 URLLC의 제어 정보 및 데이터 정보가 사용하는 subcarrier spacing 정보 (예를 들어, 30 kHz)를 PDCCH를 통해 전송할 수 있다. 이때는, URLLC 데이터 전송에 사용되는 심볼 개수가 사전에 약속돼 있다고 가정할 수 있다 (예를 들어 7개). 즉, 기지국은 PDCCH에 2 bits를 통해 '00 = 15 kHz' '10 = 30 kHz' 그리고 '11 = 60 kHz'로 단말에게 알려줄 수 있다. 30 kHz ('10')로 indication을 받은 단말은 이 정보를 기반으로 URLLC 데이터 심볼을 복호한다 (7 심볼). 이때, URLLC 단말이 데이터의 자원 할당 정보 및 데이터에 사용되는 numerology 정보를 획득하기 위해 PDCCH 복호를 수행해야 한다. 이를 위해서는 PDCCH에 사용되는 numerology 정보를 알고 있어야 한다. 따라서, PDCCH 복호에 사용되는 numerology는 synchronization signal로부터 획득한 numerology 정보이거나, SIB 또는 MIB를 통해 획득한 정보를 사용할 수 있다.

도 1f은 본 발명의 실시 예인 Numerology 정보 수신에 대한 단말 동작의 예시이다. 보다 구체적으로 Numerology에 대한 정보가 시스템 정보를 통해 전송되는 경우에 대한 단말의 동작이다. 기지국이 MIB 정보에, 동기신호에 사용된 numerology와 다른 추가적인 numerology에 대한 정보를 포함시켜 전송하고, 해당 numerology가 SIB에 대한 numerology인 경우, 단말은 MIB에 포함된 numerology 정보를 이용하여 SIB를 복호할 수 있다. SIB 복호 후, SIB 정보에 또 다른 numerology에 대한 정보가 포함돼 있는 경우 단말은, SIB 정보에 포함된 numerology 정보를 이용하여 RACH 동작을 수행할 수 있다. SIB에 추가적인 numerology 정보가 포함되지 않은 경우, 단말은 MIB 포함된 numerology 정보를 이용하여 RACH 동작을 수행할 수 있다. 또 다른 일예로, 기지국이 MIB 정보에, 동기신호에 사용된 numerology와 다른 추가적인 numerology에 대한 정보를 포함시켜 전송하고, 해당 numerology가 SIB에 대한 numerology가 아닌 경우도 있을 수 있다. 이러한 경우, 단말은 동기신호로부터 획득한 numerology 정보를 이용하여 SIB를 복호할 수 있다. 한편, MIB 정보에 추가적인 numerology 정보가 포함돼지 않을 수 있다. 이러한 경우에도 단말은 MIB 복호를 위해 동기채널에 사용된 numerology를 이용한다.

MIB 수신 후, SIB 정보에 또 다른 numerology에 대한 정보가 포함돼 있는 경우, 그리고 해당 numerology가 RACH 동작에 관련된 numerology인 경우 (예를 들어, RACH preamble 전송을 위한 numerology)가 있을 수 있다. 이때 단말은, SIB 정보에 포함된 numerology 정보를 이용하여 RACH 동작을 수행할 수 있다. SIB에 추가적인 numerology 정보가 포함되지 않은 경우, 단말은 MIB 포함된 numerology 정보를 이용하여 RACH 동작을 수행하거나, 동기신호로부터 획득한 numerology 정보를 이용하여 RACH 동작을 수행할 수 있다.

도 1g은 본 발명의 실시 예인 Numerology 정보 송/수신에 대한 기지국 동작의 또 다른 예시이다. 기지국은 랜덤 액세스를 위한 파라미터를 MIB 또는 SIB를 통해 송신할 수 있으며, 이때 numerology 정보가 랜덤 액세스를 위한 파라미터에 포함될 수 있다. 랜덤 액세스를 위한 파라미터에 numerology 정보가 포함되지 않은 경우, 단말은 동기신호에서 사용된 numerology가 랜덤 액세스에 사용될 것으로 가정하고 동작한다.

기지국이 전송하는 랜덤 액세스를 위한 numerology 정보에는, 단말의 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 위한 subcarrier spacing, CP length, 랜덤 액세스 프리앰블 전송 BW, RAR 수신 BW 등이 포함될 수 있다. 한편, 도 1e에서 명시한 바와 같이, 동기채널 또는 방송채널로 전송되는 시스템 정보를 이용하여 Numerology 정보를 획득한 단말은 랜덤 액세스 절차를 한다. 랜덤 액세스 절차가 완료되기 이전에는 기지국과 단말 간 상향링크 동기화 과정이 수행되지 않았으므로, 기지국은 단말이 지원 가능한 Numerology에 대한 정보를 획득하기 이전이다. 따라서, 랜덤 액세스 절차를 통해 기지국은 단말이 지원 가능한 Numerology 또는 단말이 선호하는 Numerology에 대한 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, URLLC 서비스를 지원하는 단말 A를 가정하자. URLLC 서비스는 지연에 대한 요구사항 (Delay Requirement) 만족이 중요하므로, 이를 만족시키기 위해 부반송파 간격 A1를 사용해야할 수 있다. 이때, CP Length는 A2를 사용하고 대역폭 A3를 사용할 수 있다. 한편, mMTC 서비스를 지원하는 단말 B를 가정하자. mMTC 서비스는 전송 거리에 대한 요구사항 만족이 중요하므로, 이를 만족시키기 위해 부반송파 간격 B1을 사용하여 (부반송파 간격 B1 < 부반송파 간격 A1), CP Length B2를 지원하고, 대역폭 B3를 사용할 수 있다.

도 1h은 본 발명의 실시 예인 Numerology 정보 수신에 대한 단말의 동작 예시이다. 단말은 기지국으로부터 랜덤 액세스 수행을 위한 파라미터 정보들을 MIB 또는 SIB를 통해 수신할 수 있다. 이때, 파라미터 정보에는 랜덤 액세스에서 사용될 numerology에 대한 정보가 포함될 수 있다. 예를 들어, numerology 정보(subcarrier spacing, CP length, 랜덤 액세스 프리앰블 전송 BW, RAR 수신 BW 등)가 포함될 수 있다. 단말은 이러한 numerology 정보를 이용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 기지국이 configuration해주는 값에 따라, RAR 수신, Msg3 송신 그리고 Msg4 수신에 사용되는 numerology는 동일하거나 서로 다를 수 있다.

MIB 또는 SIB에 랜덤 액세스에 대한 RACH numerology 정보가 포함되지 않은 경우, 단말은 고정된 numerology를 사용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하고, 고정된 numerology를 사용하여 RAR을 수신하며, 고정된 numerology를 사용하여 Msg3을 전송하고 Msg4를 수신한다. 이때 고정된 numerology는 동기신호에 사용된 numerology와 동일할 수도 있고, 서로 다를 수도 있다. 동기신호에 사용된 numerology와 다른 경우, 별도의 mapping 규칙이 존재하며 기지국과 단말이 서로 약속한 값을 사용한다. 예를 들어, 동기신호에 사용된 numerology가 A인 경우, 랜덤 액세스 프리앰블에 전송되는 numerology는 A1이고, RAR 수신에 사용되는 numerology는 A2, Msg3 전송과 Msg4 수신에 사용되는 numerology는 각각 A3와 A4일 수 있다. 이때, A1, A2, A3 그리고 A4는 서로 다른 값을 가질 수도 있다.

도 1i는 본 발명의 실시 예인 Numerology 정보 변경에 대한 기지국의 동작 예시이다. 기지국은 단말로 MIB 또는 SIB를 통해 서빙 기지국 또는 서빙 기지국과 인접 기지국들의 numerology candidate set 정보를 전송할 수 있다. 단말이 지원하는 numerology가 기지국이 전송한 numerology candidate set 정보에 포함된 경우, 단말은 기지국으로 numerology 변경 요청을 송신할 수 있다. 이를 수신한 기지국은 numerology 변경 요청에 대한 응답을 전송할 수 있다. 기지국이 단말로 전송하는 Numerology 변경 요청에 대한 응답은, MAC Layer 정보 (MAC CE (Control Element) 또는 MAC Payload) 또는 상위 Layer Message (RRC)를 이용하여 전송되거나, L1 Signaling (예를 들어, 하향링크 제어 채널 또는 하향링크 Reference Signal에 Mapping 됨)을 통해 단말로 전송될 수 있다.

도 1j은 본 발명의 실시 예인 Numerology 정보 변경에 대한 단말의 동작 예시이다. 단말은 기지국으로부터 MIB 또는 SIB를 통해 서빙 기지국 또는 서빙 기지국과 인접 기지국들의 numerology candidate set 정보를 수신할 수 있다. 단말이 지원하는 numerology가 기지국이 전송한 numerology candidate set 정보에 포함된 경우, 단말은 기지국으로 numerology 변경 요청을 송신할 수 있다. 이를 수신한 기지국은 numerology 변경 요청에 대한 응답을 전송할 수 있다. 단말이 기지국으로 전송하는 Numerology 변경에 대한 요청은, MAC Layer 정보 (MAC CE (Control Element) 또는 MAC Payload) 또는 상위 Layer Message (RRC)를 이용하여 전송되거나, L1 Signaling (예를 들어, 상향링크 제어 채널 또는 상향링크 Reference Signal에 Mapping 됨)을 통해 기지국으로 전송될 수 있다.

<제2 실시예>

빔 포밍 기반에서의 RACH 전송는 다음 나타난 사항들을 고려하여 설계될 수 있다.

1. Beam reciprocity의 유무를 고려해야한다.

2. 빔 변경을 위해 RACH sequence 길이가 작아야한다.

3. 빔 변경을 하더라도, data channel과 multiplexing 할 수 있어야한다.

다음은 상기 요구사항들을 고려하여 RACH design에 대해 기술한다.

첫 번째로, beam reciprocity가 있는 경우를 가정한다. Beam reciprocity란, 수신시 이용한 빔을 송신에 이용하거나, 송신에 이용한 빔을 수신에 이용할 수 있는 것을 의미한다. 단말은 하향링크 동기를 수행한후, RACH 를 전송한다. 이때, 단말은 도 2b에 나타난 RACH configuration에 따라, RACH preamble index를 선택하고, 송신 전력을 설정하여 송신할 수 있다. 여기에서 단말은 단말의 beam reciprocity를 가정할 수 있는 경우, 하향링크 동기를 위해 사용한 수신 빔을 기반으로 송신빔을 설정하여 RACH를 전송할 수 있다. 또한 기지국의 beam reciprocity를 가정하는 경우, 단말은 하향링크 동기 구간에서 획득한 기지국의 송신 빔이 RACH를 전송하였을 때의 수신빔이라고 가정할 수 있다. 따라서 단말은 기지국이 단말이 전송한 RACH를 수신할 수 있는 빔에 해당하는 RACH 자원을 사용하여 RACH를 전송할 수 있다. 도 2c은 기지국의 beam reciprocity가 성립할 때 기지국의 빔에 따른 RACH resource를 이용한 RACH 전송에 대해 보여준다.

RACH resource를 기지국의 수신빔과 mapping하기 위해서는 기지국의 송신 빔 변경 순서와, 기지국의 수신 빔 변경 순서가 동일해야함을 가정한다. RACH 신호는 일반적으로 roundtrip delay를 고려해야하기 때문에, 일반 data channel의 심볼 길이보다 길다. 따라서 한 서브 프레임에 전송 가능한 RACH 는 한 서브 프레임에서 전송가능한 다운링크 신호보다 적게 된다. 단말이 RACH resource를 결정하기 위해서는, 기지국이 사용하는 전체 빔의 개수가 필요하게 된다. 도 2d은 기지국이 사용하는 전체 빔의 개수를 SIB로 알려주는 방법을 보여주는 도면이다. 도 2d를 살펴보면, SIB로 전송되는 RACH configuration에는 beam reciprocity를 가정하였을 때의 기지국의 빔 개수를 알려주는 configuration(PRACH-ConfigInfo_Withreciprocity)가 전송되는 것을 알 수 있다. 여기서, N은 기지국의 운용에 따라 결정될 수 있다.

도 2e는 beam reciprocity가 존재할 때, RACH design을 보여주는 도면이다. 도 2e에 나타난 바와 같이 회색으로 표시한 RACH를 이용하여 RACH를 송/수신할 수 있다. 한 RACH resource는 CP, GP와 RACH symbol로 이루어진다. CP는 propagation delay및 channel delay를 고려하여 설계될 수 있다. 여기서, 한 resource마다 GP가 필요하게 되는데, 이는 인접 resource를 이용한 단말이 RACH를 전송할 때, 서로 다른 propagation delay로 인한 ISI를 방지하기 위해 삽입되어야함을 특징으로 한다. 도 2e에 나타난 바와 같이 회색으로 표시한 RACH를 이용하여 RACH를 송/수신할 수 있다. 한 RACH resource는 CP, GP와 RACH symbol로 이루어진다. CP는 propagation delay및 channel delay를 고려하여 설계될 수 있다. 여기서, 한 resource마다 GP가 필요하게 되는데, 이는 인접 resource를 이용한 단말이 RACH를 전송할 때, 서로 다른 propagation delay로 인한 ISI를 방지하기 위해 삽입되어야함을 특징으로 한다.

또한 기지국은 RACH 수신 성능 향상을 위해, 다수 개의 RACH resource를 이용하여 RACH를 수신할 수 있을 것이다. 이를 위해서, 도 2f와 같이 몇 개의 RACH resource동안 RACH를 전송해야하는지를 알려주는 parameter가 추가되어야한다. 도 2f에 나타난 바와 같이, 몇 개의 resource 동안 RACH를 전송해야하는지를 알려주는 정보를 numberOfResources를 통해 알려준다. 여기서 M은 1을 초과하는 정수이다.

다음은, beam reciprocity가 없는 경우를 가정한다. 이 경우, 단말은 beam reciprocity가있는 경우처럼 기지국의 수신빔과 대응되는 RACH resource를 추정할 수 없기 때문에 한 서브프레임내에 연속적으로 RACH를 전송한다. 이때 기지국은 수신빔을 변경하면서 RACH를 수신할 수 있다. 도 2g은 기지국의 beam reciprocity가 성립하지 않을 때의 RACH 전송에 대해 보여준다. 도 2g에 나타난바와 같이, 단말은 하향링크에서 기지국의 가장 적합한 송신 빔을 추정하더라도, 그 빔이 수신빔에 사용할 수 있다고 가정할 수 없기 때문에, 기지국이 수신빔을 변경하면서 RACH를 수신할 수 있도록 RACH를 연속적으로 전송해야한다.

단말은 기지국의 빔 개수 및 한 서브 프레임에서 몇 개의 빔을 운용하는지에 대한 정보가없기 때문에 이 정보가 SIB에 포함되어야한다. 도 2h은 기지국의 빔 운용이 포함된 RACH configuration을 보여주는 도면이다. 또는 단말이 고정빔으로 몇 개의 서브 프레임동안 RACH를 전송해야하는지를 알려주는 값으로 대체될 수 있다

도 2i의 경우, 서브 프레임 단위로 단말의 빔을 변경하기 때문에 도 2h에 나타난 방법에 비해 효율적이지 않을 수 있지만, SIB에 포함되는 정보의 양이 감소되는 장점이 있다.

도 2j는 beam reciprocity가 존재하지 않을 때, RACH design을 보여주는 도면이다. 도 2j에 나타난 바와 같이 회색으로 표시한 RACH 자원을 이용하여 RACH를 송/수신할 수 있다. 여기서 단말이 전송하는 RACH resource는 CP와 GP가 포함되지 않고 RACH symbol만을 전송하는 것을 특징으로 한다. 기지국에서는 CP의 개념을 두어 수신 빔을 변경한다. 이 경우, 앞선 RACH symbol이 연이어 전송되는 RACH symbol의 CP역할을 하게 된다. 이와 같이 기지국의 beam reciprocity 여부에 따라 RACH design이 달라질 수 있다.

도 2k은 data channel과 RACH의 subcarrier spacing이 다른 경우를 보여주는 도면이다. 도 2k를 살펴보면, 기지국은 RACH 수신을 위해 빔을 변경하면서 RACH resource를 수신할 수 있다. 여기서, RACH 수신을 위해서는, 기존 LTE에서의 방법과 같이 주파수 N개의 RB를 filtering하여 RACH만을 수신한 후, 빔을 변경하면서 RACH를 추정할 수 있다. 하지만, data channel을 수신하기 위해서는 pass-band filtering을 사용하기가 매우 어렵기 때문에, data symbol의 길이 만큼 FFT를 수행하게 된다. 이 경우 data symbol과 RACH가 주파수 영역에서 다른 위치에 할당이 되어있다 하더라도, 두 채널간 orthogonality가 성립되지 않아 ICI(Inter carrier interference)가 발생하게 된다. 따라서 ICI를 감소하기 위한 guard subcarrier가 필요하게 된다.

도 2l은 data channel과 RACH의 subcarrier spacing이 같은 경우를 보여주는 도면이다. 도 2l에서 RACH 수신 및 data decoding과정은 도 2l과 동일하다. 하지만, data symbol을 FFT 하더라도, RACH channel의 orthognality가 유지되기 때문에 ICI가 발생하지 않는다. 따라서 빔포밍 기반에서의 RACH의 subcarrier spacing은 data channel의 subcarrier spacing과 동일하게 설정하는 것이 유리하다.

기지국은 단말에게 도 2m과 같이 기지국의 beam reciprocity가 성립하는지를 알려주는 1-bit을 SIB에 추가하여 전송할 수 있다. 또는, RACH configuration 전송을 통해 단말에게 알려줄 수 있다.

Beam reciprocity가 성립하는 경우 도 2n와 같이 beam reciprocity를 위한 configuration을 전송한다.

Beam reciprocity가 성립하지 않는 경우 도 2o와 같이 beam reciprocity가 성립하지않을 때를 위한 configuration을 전송한다.

단말은 SIB에 포함된 기지국의 beam reciprocity 성립 여부를 알려주는 정보를 통해 RACH configuration을 다르게 설정하여 RACH를 전송할 수 있다.

단말은 SIB에 포함된 기지국의 beam reciprocity 성립 여부를 알려주는 정보를 통해 RACH configuration을 다르게 설정하여 RACH를 전송할 수 있다. 기지국이 단말에게 알려주는 1 bit indicator는, PRACH ConfigInfo에 포함되어 두가지 configuration을 가리킬 수 있다. 도 2p은 1-bit indicator가 PRACH configinfo에 포함되어 두 가지 configuration을 가리키는 방법을 보여주는 도면이다.

또한 단말은 상기 기술한 1-bit indicator를 이용한 explicit 한 방법 외에 implicit한 방법을 이용할 수 있다. 즉, 기지국의 beam reciprocity 성립 여부에 따라 상기 기술한 RACH configuration은 서로 다른 길이를 가질 수 있다. 이 경우, 단말은 두 가지 SIB의 길이를 가정할 수 있으며(N1, N2), 여기서 N1은 beam reciprocity를 가정하였을 때의 SIB 길이, N2는 beam reciprocity가 성립하지 않을때의 SIB길이, N1과 N2의 길이에 대응되는 SIB길이를 blind detection할 수 있다. 단말이 decoding에 성공하는 N1또는 N2의 길이에 따라 RACH configuration을 전송받게 되고, 도 2e(beam reciprocity가정) 또는 도 2j(beam reciprocity가정할수 없음)에 해당하는 RACH를 전송할 수 있다.

또 다른 실시예로서, 기지국의 beam reciprocity 여부를 하향링크 동기 신호를 통해 단말에게 전송할 수 있다. 즉, 하향링크 동기 신호의 시퀀스 셋의 개수를 Q라 정의할 때, Q/2의 시퀀스는 beam reciprocity를 가정하였을 때의 시퀀스로서 할당하고, 나머지 Q/2개의 시퀀스는 beam reciprocity를 가정하지 않았을 때의 시퀀스로 할당하여 단말에게 전송할 수 있다. 이 경우, 단말이 하향링크 동기를 수행할 때의 복잡도는 2배로 증가하지만 1 bit indicator를 삽입하는 overhead 또는 SIB의 길이에 따른 blind detection을 수행하지 않는 장점이 있다.

도 2q은 상기 기술한 과정에 대한 단말의 동작을 보여주는 도면이다. 도 2q에서, 202는 단말이 기지국의 beam reciprocity capability를 판단하는 과정이다. 상기 기술한 바와 같이 1-bit indicator를 통한 explicit하게 알려주는 방법과, 서로 다른 SIB의 길이를 blind detection하거나, 동기 채널의 시퀀스를 이용하여 판단하는 implicit한 방법이 적용될 수 있다. 단말은 기지국의 beam reciprocity여부를 판단하여 RACH configuration setA 또는 set B를 수신할 수 있다. Set A를 수신한 경우, 단말은 도 2e에 나타난바와 같이 RACH를 전송하며, 이 때 단말의 전력 소모가 최소화될 수 있다. Set B를 수신한 경우 단말은 도 2j에 나타난 RACH를 전송하며, 이 때의 단말은 최대한 Beam sweeping을 많이 수행할 수 있도록 GP대신 RACH symbol을 연속적으로, 전송하게 된다. 이 때 기지국은 단말이 고정 송신빔을 이용하여 얼마나 많은 RACH subframe을 전송해야하는지를 RACH configuration을 통해 알려줄 수 있다.

또한 본 발명의 또다른 실시예에 따르면 하기 기술된 발명이 적용될 수 있다.

상기 기술한 RACH preamble format은 반복 횟수에 따라 그 길이가 매우 길어질 수 있다. 즉, reliable 전송을 위해 반복 전송 (N)과 기지국의 Rx beam의 수에 따른 (M)에 따라 (N x M)배의 프리앰블 길이로 확장될 수 있다. 이러한 경우, uplink 자원을 긴 시간 동안 예약해야하기 때문에, 기지국의 하향링크 스케쥴링 제약이 발생하게 된다. 따라서 기지국은 RACH configuration 또는 MIB를 통해 IDLE mode/CONNECTED의 단말에게 단말의 Tx occasion의 횟수를 알려줘야한다. Tx occasion은 단말의 RACH preamble format의 전송을 의미하는 것으로서 다르게는 RACH Burst로 불릴 수 있다. 단말은 기지국의 요청에 따라 Tx occasion 동안 RACH preamble format을 전송하며, 여러 번의 Tx occasion 동안 단말의 송신빔을 고정또는 변경할 수 있다. 기지국은 매 Tx occasion 동안 이상적으로는 총 N 번의 수신 빔을 변경하면서 수신할 수 있고, 총 (N x M) 번의 빔을 수신하기 위해 단말이게 M 번의 반복 전송을 알려줘야한다. 도 2-r는 이러한 Tx occasion에 따른 단말 및 기지국의 동작을 보여주는 도면이다. Case I은 한번의 Tx occasion을 고려하는 경우를 보여준다. 여기서, 기지국의 빔의 수에 따라 preamble format의 길이가 매우 길어짐을 알 수 있다. 이에 따라 기지국의 DL scheduling 제약이 발생하게 된다. Case II는 이러한 제약을 완화하기 위해 기지국이 단말에게 총 M 번의 Tx occasion을 알려주게 되어 단말은 총 M 번의 Tx occasion을 할당받을 수 있다. 여기서, 단말은 총 M번의 Tx occasion 동안 단말의 송신빔을 고정 또는 변경하면서 전송할 수 있다. RAR(MSG2)는 매 Tx occasion 마다 전송될 수 있고 또는 총 M 번의 Tx occasion 후에 전송될 수 있다.

상기 기술한 preamble format의 길이는 기지국의 configuration에 따라 결정될 수 있지만, 즉, N번의 반복과 M번의 Tx occasion을 할당 받아 결정된다.

- 1. Preamble format은 CP + (프리앰블의 길이(seq) x N) + GT의 길이가 M번 반복

- 2. PCP + (seq x N x M) + GT의 형태로 만들어질 수 있다.

또는 LTE에 정의된 preamble format에 관한 table과 같이 table의 형태로 정의될 수 있다. 즉, N에 관한 반복횟수는 Table에 미리 정의하여 나타낼 수 있다.

Claims

무선 통신 시스템에서 단말에 의해 수행되는 방법에 있어서,
기지국으로부터, 제1 서브캐리어 간격(SCS: subcarrier spacing)에 기초하여 PSS(primary synchronization signal), SSS(secondary synchronization signal), 및 MIB(master information block)를 수신하되, 상기 MIB는 제2 SCS에 대한 정보를 포함하는 단계;
상기 기지국으로부터, 제3 SCS에 대한 정보 및 제4 SCS에 대한 정보를 포함하는 SIB(system information block)를 상기 제2 SCS에 기초하여 수신하는 단계;
상기 기지국으로, 상기 제3 SCS에 기초하여 랜덤 액세스 프리엠블(random access preamble)을 전송하는 단계;
상기 기지국으로부터, 상기 제2 SCS에 기초하여 랜덤 액세스 응답(random access response)을 수신하는 단계; 및
상기 기지국으로, 상기 제4 SCS에 기초하여 RRC(radio resource control) 연결을 요청하는 메시지를 전송하는 단계를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 SCS는 상기 PSS 및 상기 SSS가 수신되는 주파수 대역에 기초하여 미리 설정되는 것인, 방법.
제1항에 있어서,
상기 방법은, 상기 기지국으로부터 경쟁 해소 아이덴티티(contention resolution identity)와 관련되고 상기 RRC 연결을 요청하는 메시지에 응답하기 위한 메시지를 상기 제2 SCS에 기초하여 수신하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 PSS, 상기 SSS, 및 상기 MIB는 중심 주파수(center frequency)로부터 오프셋만큼 떨어진 주파수 위치에서 수신되는 것인, 방법.
무선 통신 시스템의 단말에 있어서,
신호를 송신 및 수신하도록 설정된 송수신부; 및
상기 송수신부와 연결된 제어부를 포함하고,
상기 제어부는:
기지국으로부터 제1 서브캐리어 간격(SCS: subcarrier spacing)에 기초하여 PSS(primary synchronization signal), SSS(secondary synchronization signal), 및 MIB(master information block)를 수신하되, 상기 MIB는 제2 SCS에 대한 정보를 포함하고,
상기 기지국으로부터 제3 SCS에 대한 정보 및 제4 SCS에 대한 정보를 포함하는 SIB(system information block)를 상기 제2 SCS에 기초하여 수신하고,
상기 기지국으로 상기 제3 SCS에 기초하여 랜덤 액세스 프리엠블(random access preamble)을 전송하고,
상기 기지국으로부터 상기 제2 SCS에 기초하여 랜덤 액세스 응답(random access response)을 수신하고,
상기 기지국으로 상기 제4 SCS에 기초하여 RRC(radio resource control) 연결을 요청하는 메시지를 전송하도록 설정되는 것인, 단말.
제5항에 있어서,
상기 제1 SCS는 상기 PSS 및 상기 SSS가 수신되는 주파수 대역에 기초하여 미리 설정되는 것인, 단말.
제5항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 기지국으로부터 경쟁 해소 아이덴티티(contention resolution identity)와 관련되고 상기 RRC 연결을 요청하는 메시지에 응답하기 위한 메시지를 상기 제2 SCS에 기초하여 수신하도록 더 설정되는 것인, 단말.
제5항에 있어서,
상기 PSS, 상기 SSS, 및 상기 MIB는 중심 주파수(center frequency)로부터 오프셋만큼 떨어진 주파수 위치에서 수신되는 것인, 단말.
무선 통신 시스템에서 기지국에 의해 수행되는 방법에 있어서,
단말로, 제1 서브캐리어 간격(SCS: subcarrier spacing)에 기초하여 PSS(primary synchronization signal), SSS(secondary synchronization signal), 및 MIB(master information block)를 전송하되, 상기 MIB는 제2 SCS에 대한 정보를 포함하는 단계;
상기 단말로, 제3 SCS에 대한 정보 및 제4 SCS에 대한 정보를 포함하는 SIB(system information block)를 상기 제2 SCS에 기초하여 전송하는 단계;
상기 단말로부터, 상기 제3 SCS에 기초하여 랜덤 액세스 프리엠블(random access preamble)을 수신하는 단계;
상기 단말로, 상기 제2 SCS에 기초하여 랜덤 액세스 응답(random access response)을 전송하는 단계; 및
상기 단말로부터, 상기 제4 SCS에 기초하여 RRC(radio resource control) 연결을 요청하는 메시지를 수신하는 단계를 포함하는, 방법.
제9항에 있어서,
상기 제1 SCS는 상기 PSS 및 상기 SSS가 수신되는 주파수 대역에 기초하여 미리 설정되는 것인, 방법.
제9항에 있어서,
상기 방법은, 상기 단말로 경쟁 해소 아이덴티티(contention resolution identity)와 관련되고 상기 RRC 연결을 요청하는 메시지에 응답하기 위한 메시지를 상기 제2 SCS에 기초하여 전송하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제9항에 있어서,
상기 PSS, 상기 SSS, 및 상기 MIB는 중심 주파수(center frequency)로부터 오프셋만큼 떨어진 주파수 위치에서 수신되는 것인, 방법.
무선 통신 시스템의 기지국에 있어서,
신호를 송신 및 수신하도록 설정된 송수신부; 및
상기 송수신부와 연결된 제어부를 포함하고,
상기 제어부는:
단말로 제1 서브캐리어 간격(SCS: subcarrier spacing)에 기초하여 PSS(primary synchronization signal), SSS(secondary synchronization signal), 및 MIB(master information block)를 전송하되 상기 MIB는 제2 SCS에 대한 정보를 포함하고,
상기 단말로 제3 SCS에 대한 정보 및 제4 SCS에 대한 정보를 포함하는 SIB(system information block)를 상기 제2 SCS에 기초하여 전송하고,
상기 단말로부터 상기 제3 SCS에 기초하여 랜덤 액세스 프리엠블(random access preamble)을 수신하고,
상기 단말로 상기 제2 SCS에 기초하여 랜덤 액세스 응답(random access response)을 전송하고,
상기 단말로부터 상기 제4 SCS에 기초하여 RRC(radio resource control) 연결을 요청하는 메시지를 수신하도록 설정되는 것인, 기지국.
제13항에 있어서,
상기 제1 SCS는 상기 PSS 및 상기 SSS가 수신되는 주파수 대역에 기초하여 미리 설정되는 것인, 기지국.
제13항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 단말로 경쟁 해소 아이덴티티(contention resolution identity)와 관련되고 상기 RRC 연결을 요청하는 메시지에 응답하기 위한 메시지를 상기 제2 SCS에 기초하여 전송하도록 더 설정되는 것인, 기지국.
제13항에 있어서,
상기 PSS, 상기 SSS, 및 상기 MIB는 중심 주파수(center frequency)로부터 오프셋만큼 떨어진 주파수 위치에서 수신되는 것인, 기지국.