KR102645317B1

KR102645317B1 - mmWave 시스템을 위한 beamforming 기반 송수신 동작 방식 및 장치

Info

Publication number: KR102645317B1
Application number: KR1020170003049A
Authority: KR
Inventors: 손혁민; 유현규; 김태영; 이남정
Original assignee: 삼성전자 주식회사
Priority date: 2016-11-03
Filing date: 2017-01-09
Publication date: 2024-03-11
Also published as: EP3522394A4; US20190281534A1; US11096115B2; EP3522394A1; KR20180049762A

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 발명은 밀리미터 웨이브(mmWave) 대역을 지원하는 차세대 통신에서 넓은 주파수 대역 상에서 빔 포밍 (beam forming)을 이용하여 획기적으로 통신 용량의 증대를 기대할 수 있는 시스템에 대한 initial access를 지원하기 위한 신호 및 채널의 구조 그리고 동작 방법 및 장치를 개시한다.

Description

mmWave 시스템을 위한 beamforming 기반 송수신 동작 방식 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR BEAMFORMING BASED TRANSMISSION RECEPTION IN mmWAVE SYSTEMS}

4G 통신 시스템 상용화 이후 개선된 5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 4G 통신 시스템 대비, 5G 통신 시스템의 주요 특징은 높은 데이터 전송률 달성, 적은 통신 지연 시간 (Latency) 지원이다. 본 발명은 밀리미터 웨이브(mmWave) 대역을 지원하는 차세대 통신에서 넓은 주파수 대역 상에서 빔 포밍 (beam forming)을 이용하여 획기적으로 통신 용량의 증대를 기대할 수 있는 시스템에 대한 initial access를 지원하기 위한 신호 및 채널의 구조 그리고 동작 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.

한편, 종래 기술에서는 기지국/단말에서의 beamforming 은 digital domain에서의 beamforming 방식으로 analog domain에서의 beamforming을 적용을 고려하지 않았다. Analog beamforming 을 위해서는 안테나의 물리적 제약이 적은 고주파 대역의 통신 시스템에서 적용이 용이하며, 5G 통신 시스템은 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해 넓은 대역폭을 가질 수 있는 초고주파 (mmWave) 대역 (예를 들어, 30 GHz, 60 GHz 대역)의 사용을 고려하고 있다. 이러한 초고주파 대역에서는 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리가 짧아지므로 analog beamforming 기술 사용이 논의되고 있다.

Beamforming을 통한 초기 접속을 위해 기지국/단말에서의 analog domain에서의 동기 신호 및 시스템 정보 전송을 위한 방법이 필요하나, 아직까지 구체적으로 기술된 바가 없다. 종래 LTE 시스템에서는 PSS와 SSS를 이용하여 symbol 동기 및 서브 프레임 동기 (서브 프레임에서 몇 번째 심볼 인지)를 맞추었다. 해당 방식을 mmWave 시스템에 확장 적용할 시 PSS와 SSS는 아날로그 빔을 이용하여 Cell 내의 모든 사용자가 수신할 수 있도록 coverage 내 모든 방향으로 전송되어야 한다. 결과적으로 PSS와 SSS는 동일한 형태의 신호로 반복전송 된다. 그러므로 해당 신호를 기반으로 심볼 동기를 맞출 수는 있으나 서브 프레임 동기를 맞출 수 없게 된다. 그러므로 서브 프레임 동기를 맞출 수 있도록 초기 접속 과정의 신호 및 동작이 적절히 설계 되야 한다. 기존 LTE 시스템에서는 PSS의 경우 채널에 대한 정보 없이 Time domain 에서의 detection을 수행 한다. Detection 된 PSS를 바탕으로 동일 대역에 전송되는 SSS의 채널 추정을 하고, 이를 바탕으로 coherent SSS detection이 가능하다. 시스템 정보를 전송하는 PBCH의 경우 CRS를 바탕으로 추정된 채널을 통해 coherent decoding이 가능하다. 반면, mmWave 시스템에 CRS 적용할 시 해당 CRS를 모든 빔 방향으로 지속적으로 전송해야 하며, 이를 바탕으로 채널 추정하는 것은 자원의 오버헤드가 커지게 된다.

이에, 본 발명의 목적은 상호간의 채널 추정 및 자원의 오버헤드 없이 PSS/SSS/PBCH의 전송 구조 및 해당 구조에서 각 신호의 전송 방식에 대한 설계방법을 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 또다른 목적은 높은 데이터 전송률을 달성할 수 있는 beam reporting 기반 기지국/단말 beam management 방식 및 장치를 제공하는 것이다.

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 발명의 일 실시예에 따르면, 5G 통신 시스템의 요구사항들 중 하나인, 높은 데이터 전송률 달성을 위해 analog beam 기반 동기 신호 및 시스템 정보 전송 신호 설계 및 기지국, 단말 동작 방법을 통해 mmWave 대역에서 안정적인 initial access를 가능하게 한다.

또한 본 발명의 또다른 실시예에 따르면 5G 통신 시스템의 요구사항들 중 하나인, 높은 데이터 전송률 달성을 위해 beam reporting 기반 기지국/단말 beam management 방식 및 장치를 통해 mmWave 대역에서 안정적인 데이터 송수신을 가능하게 한다.

도 1a는 PSS/SSS 및 PBCH 전송 구조의 실시 예를 도시한 도면이다.
도 1b는 초기 접속을 위한 단말 동작 절차를 도시한 도면이다.
도 1c는 서브 심볼을 통한 PBCH TDM 전송 구조에서 단말 동작 절차의 실시 예를 도시한 도면이다.
도 1d는 서브 심볼을 통한 PBCH FDM 전송 구조에서 단말 동작 절차의 실시 예를 도시한 도면이다.
도 1e는 서브프레임 동기 획득을 위한 PBCH Scrambling 실시 예를 도시한 도면이다.
도 1f는 서브프레임 동기 획득을 위한 단말 동작 실시 예를 도시한 도면이다.
도 1g는 PBCH의 CRC를 통한 시스템 정보 획득의 단말 동작 실시 예를 도시한 도면이다.
도 1h는 PBCH의 CRC masking 위한 mapping Table 실시 예를 도시한 도면이다.
도 1i는 PSS/SSS/PBCH 전송 방식의 조합들을 도시한 도면이다.
도 1j는 동일 자원, 두 안테나 포트에 서로 다른 PSS sequence의 전송 예시를 도시한 도면이다.
도 1k는 안테나 포트 별 orthogonal 자원 할당 동일 PSS sequence 전송 실시 예시
도 1l는 안테나 포트 별 orthogonal 자원 할당 및 안테나 포트 별 다른 PSS sequence 전송 실시 예시를 도시한 도면이다.
도 1m은 동일 PSS sequence 및 자원을 안테나 포트 별 phase shift를 통해 전송 실시 예시를 도시한 도면이다.
도 1n은 PSS 및 SSS를 이용한 채널 추정 단말 동작 실시 예를 도시한 도면이다.
도 1o는 SSS 를 이용한 채널 추정 단말 동작 실시 예를 도시한 도면이다.
도 1p는 PSS 를 이용한 채널 추정 단말 동작 실시 예를 도시한 도면이다.
도 1q는 PSS 및 SSS를 이용한 PBCH 채널 추정 단말 동작 실시 예를 도시한 도면이다.
도 1r은 본 개시의 실시 예에 따른 단말의 블록 구성도의 일 예를 도시한 도면이다.
도 1s는 본 개시의 실시 예에 따른 기지국의 블록 구성도의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2a는 DCI 기반 Beam reporting을 위한 기지국/단말 동작 방식 및 절차 실시 예를 도시한 도면이다.
도 2b는 RRC configuration 및 DCI 기반 beam reporting을 위한 기지국/단말 동작 방식 및 절차 실시 예를 도시한 도면이다.
도 2c는 RRC 혹은 DCI 기반 group 수 (N) 및 reporting beam 수 (M)에 대한 indication 방식 및 동작 절차 실시 예를 도시한 도면이다.
도 2d는 RRC 혹은 DCI 기반 group 수 (N) 및 각 group 별 reporting beam 수 (M)에 대한 indication 방식 및 동작 절차 실시 예를 도시한 도면이다.
도 2e는 RRC 혹은 DCI 기반 reporting mode를 위한 bit map indication 예시를 도시한 도면이다.
도 2f는 Beam grouping을 위한 RRC configuration 실시 예를 도시한 도면이다.
도 2g는 RRC configuration 및 DCI indication 기반 group 수 및 reporting beam 수에 대한 indication 방식 및 동작 절차 실시 예를 도시한 도면이다.
도 2h는 RRC configuration 및 DCI indication 기반 group 수 및 각 group 별 reporting beam 수에 대한 indication 방식 및 동작 절차 실시 예를 도시한 도면이다.
도 2i는 RRC configuration 및 DCI indication 기반 reporting mode를 위한 bit map indication 예시를 도시한 도면이다.
도 2j는 기지국이 단말의 빔을 직접 지정하는 방식의 실시 예를 도시한 도면이다.
도 2k는 기지국이 특정 기지국 빔으로 단말의 빔을 지정하는 방식의 실시 예를 도시한 도면이다.
도 2l은 현재 통신에 사용중인 단말 빔을 기준으로 reporting을 수행을 indication 실시 예를 도시한 도면이다.
도 2m은 Reporting mode indication table 실시 예를 도시한 도면이다.
도 2n은 본 개시의 실시 예에 따른 단말의 블록 구성도의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2o는 본 개시의 실시 예에 따른 기지국의 블록 구성도의 일 예를 도시한 도면이다.
도 3a는 PBCH scrambling sequence seed 값 설정에 대한 일 예에 대한 수식을 도시한 도면이다.
도 3b는 SS들을 통해 획득한 SS block time index에 대한 오류 확인 동작 절차의 일 예를 도시한 도면이다.
도 3c은 본 개시의 실시 예에 따른 단말의 블록 구성도의 일 예를 도시한 도면이다.
도 3d는 본 개시의 실시 예에 따른 기지국의 블록 구성도의 일 예를 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.

<제1실시예>

본 발명의 구성 및 동작 설명에 앞/서 설명의 편의를 위해 다음과 같은 시스템 가정을 기반으로 설명한다. 본 발명은 현재의 시스템에 제한적이지 않고 보편적으로 적용 가능한 기술이다.

상기 PSS, SSS, PBCH는 기지국이 운용하는 analog beam 들에 의해 beam sweeping 방식으로 전송된다. 기지국은 각 analog beam으로 해당 신호들을 반복 전송하고 단말은 수신 빔을 sweeping 해가며 PSS, SSS 수신하여 동기를 잡고, PBCH를 수신하여 시스템 정보를 획득하는 초기 동기 과정을 가정한다.

본 발명은 초기 접속을 위한 SS 및 PBCH 전송 구조 및 전송 방식, 그에 따른 기지국/단말 동작 방법 및 장치를 포함한다.

[동기 획득을 위한 PBCH 전송 방식 및 동작 절차]

mmWave 시스템을 위한 PSS/SSS 동기 신호 및 PBCH 전송 구조는 도 1a에서 보여 지듯이 TDM 과 FDM 구조로 전송 가능하다. 예를 들어 TDM의 경우 4개의의 OFDM symbol을 통하여 전송 가능하며 혹은 sub-carrier spacing을 늘려 하나의 OFDM symbol을 다수개의 sub symbol로 구성하여 각 sub symbol에 PSS/SSS 동기 신호 및 PBCH를 TDM 하여 전송 할 수 있다. FDM의 경우 PSS와 SSS 동기 신호 및 PBCH를 특정 BW 내에서 FDM 시켜 전송 가능하다. 해당 TDM, FDM은 논리적 mapping 방식을 나타낸다.

도 1a에서와 같이 동기 신호 및 PBCH 신호가 전송되는 경우 초기 접속을 위한 단말 동작 절차는 도 1b와 같다. 우선 PSS detection을 통해 PSS가 전송된 심볼의 동기를 잡고, SSS detection을 통해 PSS/SSS를 통해 전달된 cell ID를 획득한다. 해당 cell ID를 기반으로 PBCH decoding을 수행하여 시스템 정보를 획득한다.

이때 해당 과정에서 서브프레임 동기, 혹은 특정 심볼이 서브프레임 내에서 몇 번째 심볼인가에 대한 동기 획득 과정이 필요하다. 이를 위해 다음 세 가지 방식의 설계가 가능하다.

방식1: PBCH를 통해 획득되는 시스템 정보 내에 심볼 index 정보를 포함 시킨다.

방식2: PBCH 전송 시 scrambling sequence를 이용하여 심볼 index 구분을 가능하게 한다.

방식3 : PBCH 전송 시 CRC masking을 통해 해당 심볼 index 구분을 가능하게 한다.

방식 1의 경우 PBCH를 통해 전달되는 시스템 정보는 전송되는 심볼마다 변하게 되어, 반복 전송되는 PBCH에 대한 combining을 없이 decoding 동작을 수행하도록 설계된다.

TDM 구조에서 4개의 OFDM symbol을 통해 전송되는 구조인 경우 2개의 OFDM symbol을 통해 전송되는 각 PBCH는 combining 없이 독립적인 decoding 과정을 수행한다. TDM 구조에서 4개의 서브심볼을 통해 전송되는 구조인 경우 2개의 서브 심볼을 통해 전송되는 각 PBCH는 combining을 통한 decoding 과정을 수행할 수 있다. 도 1c는 해당 단말 동작 절차를 나타낸다. 도 1d의 경우 FDM 구조에서 하나의 OFDM symbol에서 전송된 PBCH는 decoding 수행하고 실패 시 이후 동일 심볼 인덱스에서 전송되는 PBCH와 combining을 통한 decoding이 가능하다.

방식 2의 경우 서로 다른 OFDM symbol 인덱스 정보를 cell specific scrambling sequence를 이용하여 indication 하는 방식이다. 설명의 편의를 위해 도 1a에서 TDM, FDM 방식이 하나의 OFDM symbol을 통해 전송된다고 가정하고 도 1e와 같이 서로 다른 OFDM symbol 에서 전송되는 PBCH에 서로 다른 sequence로 scrambling 하여 전송한다. 도 1e에서 PBCH를 통해 매 OFDM symbol 에서 동일한 시스템 정보가 다른 sequence 기반의 scrambling을 통해 전송되는 방식을 나타낸다. 도 1e에서 k개의 OFDM symbol로 이루어진 subframe 전송 시 서로 다른 k개의 sequence를 나타내는 도면이여, scrambling sequence는 하나의 long sequence를 생성하여 k개로 나누어 사용가능하며, 독립적으로 k개의 sequence를 생성하여 사용 가능하다. Scrambling의 경우 bit level에서 혹은 symbol level 모두에서 가능하다. 도 1e와 같이 PBCH가 전송 되는 경우에 단말의 동작 절차는 도 1f와 같다.

방식 3의 경우 PBCH 전송 시 CRC bit 생성 과정에서 특정 정보를 indication 하기 위한 정보를 삽입하여 CRC를 만드는 방법과 만들어진 CRC bit 위에 masking 하는 방식을 활용하여 정보를 indication 하는 방식이 활용 가능하다.

CRC를 이용하여 indication 가능한 정보들은 symbol index 정보 뿐 아니라 PBCH를 통해 전송되야 하는 모든 system 정보들을 indication 하기 위해 활용 가능하다. 실시 예로써 random access를 위한 정보, paging 관련 채널 정보, 추가적인 시스템 정보 전송을 위한 채널 정보, PBCH 이후 단말이 측정해야 하는 beam 관련 reference signal 전송 정보, 기지국 안테나 포트 수 등이 있다. CRC를 통해 symbol index가 indication 되는 경우 심볼 별 서로 다른 PBCH bit 정보가 전송되므로 Combining이 하나의 서브프레임 내에서는 불가능 하게 된다.

도 1g는 CRC를 이용한 특정 정보 indication 시 해당 정보의 획득 과정에 대한 절차이다.

도 1h는 CRC making 시 특정 정보 mapping rule에 관한 실시 예이다. CRC가 16 bit인 경우를 예로 드는 경우 최대 4 bit에 관한 시스템 정보 전달이 가능하다. 하나의 서브 프레임이 14개의 심볼로 구성되는 경우 심볼 인덱스에 대한 전달 역시 가능하다.

도 1h와 같이 orthogonal code 기반 시스템 정보를 mapping 하여 CRC 생성이 후 masking이 가능하다. 도 1h는 4개의 CRC bit을 이용하여 2 bit 정보 indication의 예시 이다. 즉 하나의 시스템 정보에 대한 4가지 서로 다른 설정에 대한 indication이 가능하다.

[SSS 채널 추정을 PSS 전송 방식 및 동작 절차]

PBCH가 2개의 안테나 포트를 기반으로 전송된다는 가정 하에 PSS/SSS 전송 방식은 도 1i 와 같이 4가지 방식이 가능하다. 방식 1의 경우 모든 신호가 2 port로 전송되는 예시이다. 이 경우 PSS 기반 SSS의 채널 추정이 가능하고, SSS 기반 PBCH 채널 추정이 가능하다. 방식 2의 경우 PSS가 1 안테나 포트 전송되는 경우 SSS의 채널 추정이 불가하여 SSS coherent detection이 불가하다. 다만, SSS를 이용한 PBCH 채널 추정은 하다. 방식 3의 경우 PSS 채널 추정에 기반한 SSS 의 coherent 추정이 가능하나, SSS 가 1 안테나 포트 전송 이므로, SSS 기반 PBCH 채널 추정이 불가해진다. 방식 4의 경우 PSS로부터 PBCH의 채널 추정이 가능한 경우의 예시이다. SSS 혹은 PBCH의 경우 주파수 domain에서 전송 이므로 2-port diversity, e.g. SFBC 전송이 가능하다. 하지만 PSS의 경우 LTE와 같이 ZC sequence 기반 전송 인 경우 2 port diversity e.g. SFBC 전송이 불가하다.

PSS 의 2 안테나 포트 전송은 서로 다른 안테나 포트에 서로 다른 PSS sequence를 전송하는 방식으로 가능하다. ZC sequence를 예로 드는 경우, 두 안테나 포트 각각에 cyclic shift 된 ZC sequence 전송 할 수 있으며, 혹은 root index가 다른 두 ZC sequence를 전송할 수 있다. 서로 다른 sequence에 대한 detection 이후 단말은 각 포트 별 채널 추정을 할 수 있다. SSS 혹은 PBCH가 두 안테나 포트로 전송 되었을 때 해당 추정된 채널 값에 기반하여 SSS detection 및 PBCH decoding이 가능하다.

도 1j는 OFDM 기반 전송 시스템에서 서로 다른 PSS sequence를 서로 다른 안테나 포트로 전송하는 예시를 나타낸다.

도 1k의 경우 안테나 포트 별 orthogonal 자원을 할당하고 하나의 PSS sequence를 이용하여 전송하되, 각 안테나 포트 구분을 자원으로 하여 채널을 추정하는 방식이다. 예를 들어 홀수 및 짝수 번째 subcarrier를 각 안테나 포트에 매핑하여 하나의 PSS sequence를 안테나 포트 별로 나누어 전송 가능하다.

도 1l의 경우 홀수 번째 sub-carrier 와 짝수 번째 sub-carrier 별 다른 안테나 포트를 통해 서로 다른 PSS 전송하는 예시를 나타낸다. 도 1l의 경우 서로 다른 자원 및 안테나 포트를 통해 들어오는 서로 다른 PSS 신호로부터 두 안테나 포트에 대한 채널 추정이 가능하다.

도 1m의 경우 동일한 PSS sequence가 동일한 자원을 통해 서로 다른 안테나 포트를 통해 전송 될 때 안테나 포트 별 phase shift를 통해 전송되는 PSS sequence가 수신단에서 구분 되도록 전송하는 방식을 나타낸다. 예를 들어 주파수 도메인에서 phase shifter 1에서는 shift를 수행하지 않고 phase shifter 2에서만 phase shift를 하게 되면 시간 도메인에서 안테나 포트 2를 타고 들어오는 신호의 delay로 수신으로 해당 delay 값에 대한 조정, 즉 phase shifter에 의한 두 포트에 대한 구분을 하여 전송하는 방식이 가능하다.

도 1i의 조합에 따른 채널 추정 및 PBCH decoding 단말 동작은 다음과 같다. 도 1n의 경우 조합 1과 같이 PSS를 이용하여 SSS의 채널을 추정하고 SSS를 이용하여 PBCH의 채널 추정을 이용하는 경우의 실시 예이다. 조합 1의 경우 PSS를 이용한 채널 추정 결과를 바로 PBCH decoding에 이용할 수 있으므로 도 1p의 실시 예처럼 동작이 가능하다. 또한 PSS기반 SSS채널 추정의 불확실 성이 있는 경우 SSS를 non-coherent detection을 하고 SSS로 PBCH의 채널 추정을 하여 decoding 하는 도 1o의 실시 예도 가능하다. 도 1q와 같이 PSS 및 SSS 기반 PBCH 채널 추정을 하는 동작 역시 가능하다. 해당 동작 절차에 한정되는 것이 아니라 일반적으로 생각할 수 있는 확장 및 조합의 형태로 동작이 가능하다.

조합 2의 경우는 SSS기반으로 PBCH 채널 추정을 해야 하므로, 도 1o의 실시 예처럼 동작이 가능하다. 조합 4의 경우는 도 1p에서처럼 PSS 기반 PBCH의 채널 추정이 가능하다.

상시 설명에서 조합 1,2,4 의 경우 PBCH 채널 추정을 위한 RS가 없는 경우에 SS 신호를 이용한 PBCH 채널 추정 및 decoding의 단말 동작의 실시 예를 나타낸 것이다.

도 1r은 본 개시의 실시 예에 따른 디바이스의 블록 구성도의 일 예이다. 도 1r을 참조하면, 단말은 일 예로, 제어부, 송수신부, 메모리 및 비교부를 포함한다. 이러한 단말의 구성은 실시 예 또는 사업자의 의도에 따라 보다 세부적인 구성으로 분할되거나 하나의 구성으로 통합될 수도 있다.

메모리은 기지국에 의해 signaling 된 정보 혹은 decoding 시 buffering된 정보 들을 저장한다. 앞서 설명한 명세서의 실시 예들에서 단말에서 미리 저장하고 있는 모든 정보들을 상기 메모리가 저장한다. 상기 송수신부는 앞서 설명한 실시 예들의 다운링크 신호를 수신하고, 상기 제어부의 지시에 따라 단말 빔포밍을 적용하여 기지국 신호를 수신하고, 해당 결과들은 메모리 부에 저장한다. 상기 제어부는 앞서 설명한 실시 예들에서의 단말에 대한 전반적인 동작을 제어한다. 그리고, 비교부는 상기 제어부의 지시에 따라 앞서 설명한 실시 예들에서의 디바이스가 수행하는 비교 및 확인 동작을 수행한다. 각 구성의 세부적인 동작은 생략한다.

도 1s는 본 개시의 실시 예에 따른 기지국의 블록 구성도의 일 예이다. 도 1s를 참조하면, 기지국은 일 예로, 제어부, 송수신부, 메모리, 비교부, 구성 정보 생성부를 포함한다. 이러한 기지국의 구성은 실시 예 또는 사업자의 의도에 따라 보다 세부적인 구성으로 분할되거나 하나의 구성으로 통합될 수도 있다. 비교부는 상기 제어부의 지시에 따라 앞서 단말로부터 수신한 정보들에 대한 비교 및 확인 동작을 수행한다. 구성 정보 생성부는 제어부의 지시에 따라 각 단말에게 내려주는 정보들을 생성한다. 메모리은 각 단말에게 내려준 configuration 정보 등을 저장한다. 앞서 설명한 명세서의 실시 예들에서 기지국이 미리 저장하고 있는 모든 정보들을 상기 메모리가 저장한다. 상기 송수신부는 앞서 설명한 실시 예들의 다운링크 신호를 전송한다. 특히, 본 실시 예에서는 빔포밍 기반의 신호들은 전송한다. 상기 제어부는 앞서 설명한 실시 예들에서의 단말에 대한 전반적인 동작을 제어한다.

도 1r 내지 1s는 설명의 편의상, 일 예로서 설명한 것일 뿐, 본 발명의 실시 예에 따른 디바이스 및 수신단은 다양하게 구성될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예들은 독립적으로 존재할 수도 있고, 다른 실시예 들 중 적어도 하나의 실시 예와 일부 또는 전체 적용 가능하다.

<제2실시예>

.종래 기술에서는 기지국/단말에서의 beamforming 은 digital domain에서의 beamforming 방식으로 analog domain에서의 beamforming을 적용을 고려하지 않았다. Analog beamforming 을 위해서는 안테나의 물리적 제약이 적은 고주파 대역의 통신 시스템에서 적용이 용이하며, 5G 통신 시스템은 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해 넓은 대역폭을 가질 수 있는 초고주파 (mmWave) 대역 (예를 들어, 30 GHz, 60 GHz 대역)의 사용을 고려하고 있다. 이러한 초고주파 대역에서는 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리가 짧아지므로 analog beamforming 기술 사용이 논의되고 있다.

초기 접속 이후 단말은 지속적으로 beam measurement 수행을 통해 빔 정보 업데이트 하고 해당 정보를 기지국에 reporting 해야 한다. 이를 바탕으로 기지국은 안정적 빔 운용을 통한 데이터 송수신을 수행할 수 있다. 하지만 아직까지 beam management를 지원하기 위한 다양한 방식에 대한 내용은 구체적으로 기술된 바가 없다.

4G 통신 시스템 상용화 이후 개선된 5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 4G 통신 시스템 대비, 5G 통신 시스템의 주요 특징은 높은 데이터 전송률 달성, 적은 통신 지연 시간 (Latency) 지원이다.

본 발명은 밀리미터 웨이브(mmWave) 대역을 지원하는 차세대 통신에서 넓은 주파수 대역 상에서 빔 포밍 (beam forming)을 이용하여 획기적으로 통신 용량의 증대를 기대할 수 있는 시스템에 대한 beam management 지원하기 위한 beam reporting 동작 및 beam 운용 방법 및 장치에 관한 것이다.

Initial access관련 동기 및 시스템 정보 전송 신호 및 채널은 기지국이 운용하는 analog beam 들에 의해 beam sweeping 방식으로 전송된다. 기지국은 각 analog beam으로 해당 신호들을 반복 전송하고 단말은 수신 빔을 sweeping 해가며 PSS, SSS 수신하여 동기를 잡고, PBCH를 수신하여 시스템 정보를 획득하는 초기 동기 과정을 가정한다. 초기 접속 과정에서 단말은 random access 수행을 위해 사용할 수 있는 단말 전송 빔과 기지국 수신 빔에 대한 정보를 얻고 이와 연계되어 있는 random access resource 자원 영역에 대한 정보를 바탕으로 random access를 수행한다. 본 발명은 이후 기지국/단말간 빔 운용을 위한 beam reporting 동작 방법 및 장치를 포함한다.

하나의 셀 안에 하나 이상의 TRP가 있는 경우 각 TRP는 다음과 같은 방식으로 구분될 수 있다.

시나리오 1 : Orthogonal 자원 할당을 통해 TRP의 구분, 즉, 하나의 cell 안에서 운용되는 기지국 빔 수가 100개라고 했을 때, 전체 프레임 구조는 100개의 빔 sweeping 을 지원하는 자원이 할당된 구조 일 것이다. 그러므로, 100개의 beam 할당 자원을 각 TRP가 orthogonal 하게 나누어 사용하고, 각 100개에 대한 beam ID가 TRP의 구분 용도로 활용이 가능하다. 예를 들어 TRP가 하나의 셀 안에 두 개인경우, beam ID는 0~49까지 첫 번째 TRP에서 사용되는 beam ID가 되며, 50~99까지가 두 번째 TRP에서 사용되는 beam ID가 될 것이다.

시나리오 2 : Virtual TRP ID를 생성하여 하나의 cell 안에 있는 다수 개의 TRP에 mapping 시켜 TRP에 대한 구분이 가능하다.

기본 기지국/단말 동작은 기지국이 beam 관련 RS (reference signal)을 전송하고, (이후 편의 상 BRS로 명명한다.) 단말은 BRS를 측정한다. BRS 측정을 통해 얻은 빔 정보를 단말은 기지국에 reporting을 한다. Reporting 정보를 바탕으로 기지국은 빔에 관한 운용을 통해 안정적인 데이터 송수신을 유지한다.

기본 동작을 지원하기 위해 BRS에 대한 측정을 통해 단말이 얻는 정보를 정의하고 해당 정보들은 언제 어떻게 reporting 하는지, 그리고 reporting된 정보를 바탕으로 빔 운용 관련된 절차들이 본 발명에 포함된다.

BRS 측정을 통해 단말은 각 빔들에 대한 beam quality 측정하게 된다. LTE를 기준으로 해당 metric을 편의 상 BRSRP (beam reference signal received power) 로 명명한다. 하나의 BRS를 측정한 경우 단말이 얻는 정보는 기지국 빔과 단말 빔의 pair에 대한 BRSRP 정보를 얻게 되는 것이다.

BRS가 cell specific 신호가 아닌 TRP specific 신호로 전송되는 경우, 위의 정보에 추가적으로 virtual TRP ID가 포함될 수 있다.

기지국이 BRS를 주기 혹은 비주기적으로 전송하는 환경에서 단말은 해당 BRS에 대한 정보를 측정하고 저장하고 있다가 기지국의 reporting 명령에 의해 해당 정보를 reporting 하게 된다.

기지국의 reporting 명령은 다음과 같은 모드 설정이 가능하다.

Mode 1 : 하나의 cell 안에서 모든 beam에 대해 N개의 group으로 나누고 각 group에 대해 M개의 빔을 선택하여 전송하는 방식, 단 M은 group 별로 다른 값으로 설정 가능하다.

Mode 2 : 동일한 단말 빔에 대해 M 개의 빔을 선택하여 전송하는 방식

[Reporting mode 1동작 방식 및 절차]

Mode 1의 경우 하나의 cell 내에 전체 beam index 가 1~100까지 있다고 가정할 때, N=2로 설정하는 경우 beam 1 ~ 50 그리고 beam 51 ~ 100 까지로 그룹을 나누어 각 그룹에서 M개의 빔을 선택하여 전송한다. 이때 첫 번째 그룹 M=1 이고 두 번째 그룹 M=4 인 경우 beam 1 ~ 50 번 사이에서 하나의 빔을 선택하여 TRP 혹은 기지국 beam ID, 대응하는 RSRP 그리고 필요 시 virtual TRP ID를 reporting 한다. 두 번째 그룹의 경우 beam 51 ~ 100 까지 beam 중에서 4개의 beam을 선택하여 빔 관련 정보들을 reporting 하게 된다. 이때 beam 선택의 조건은 RSRP가 가장 높은 순으로 선택 될 수 있으며, 기지국이 내려주는 특정 조건에 따라 단말은 beam 선택을 하게 된다. Beam 선택의 조건은 RRC로 설정이 가능하며, DCI를 통해서도 indication이 가능하다. 이하 빔 선택의 조건은 설명의 편의를 위해 best RSRP 기준의 빔 선택을 가정한다.

Mode 1에서 각 N과 M 값에 따른 indication 방식을 포함한 실시 예는 다음과 같다.

N과 하나의 M 값을 통한 reporting indication 방식의 경우 N=1, M=1 인 경우 전체 빔들 중에서 best RSRP를 선택한다. 만약 단말이 현재까지 모든 빔들에 관한 정보를 측정하지 못했다면, 측정한 모든 빔들 중에서 best beam을 선택하여 reporting 한다. N=2, M=1 인 경우 기지국이 reporting을 명령한 시점에서 모든 beam 정보가 없는 경우는 단말은 현재 까지 특정된 빔 정보들을 기준으로 해당 beam group에 대한 reporting을 한다. 구현적으로 단말이 측정된 빔 정보를 유지하는 시간 window가 설정된 경우는 일정 시점이 지난 이후의 빔 정보는 버려지게 된다.

빔 명령에 관한 indication은 하향링크 control 정보인 DCI (downlink control information) 를 통해 indication이 가능하며, RRC를 통한 reporting을 위한 process를 정의하고 RRC에서의 reporting 관련 configuration 정보를 바탕으로 DCI를 통해 indication를 통해서도 가능하다. 이후 설명에서는 편의를 위해 DCI를 전송하는 채널을 PDCCH로 명명한다.

도 2a는 DCI 기반 beam reporting 동작 방식 및 절차를 나타내며, 도 2b는 RRC 에 의해 reporting 관련 process에 대한 configuration이 설정된 상태에서 DCI를 통한 indication을 나타낸다. Beam selection에 대한 criterion이 미리 기지국/단말에 설정된 경우는 RRC에 해당 사항이 포함되지 않으며, 가변적인 criterion이 적용되는 경우는 RRC에 의해 configuration 된다. Dynamic 하게 beam selection criterion 변경이 필요한 경우는 RRC에 의한 criterion에 대한 process 정의 이후, DCI를 통해 beam selection criterion이 indication 될 수 있으며, RRC 없이 DCI만으로 indication 역시 가능하다. 도 2a와 2b의 실시 예는 해당 동작에 국한 되는 것이 아니라 앞서 설명한 모든 방식, 즉 indication이 되는 signaling의 변경 사항을 적용하여 도 2a 혹은 도 2b와 동일한 절차로 beam reporting이 될 수 있다.

이후 beam reporting 관련 예시에서는 편의 상 시나리오 1을 기반 하에 동작을 설명한다.

DCI를 이용한 indication 혹은 RRC를 이용한 indication 예시

DCI 혹은 RRC를 하나의 signaling을 통해 N과 M 값이 indication 되는 경우 다음과 같이 indication이 가능하다. N={1,2,4,8} 과 같이 전체 빔에 대한 group 수에 대한 set을 미리 정해 놓고 DCI 혹은 RRC를 통해 group 수를 indication 한다. 위의 예에서 group 수가 4개 이므로 2 bit으로 indication이 가능하다.

M 값의 경우 각 그룹에 동일한 M 값을 적용하는 경우 M={1,2,3,4}과 같이 reporting 할 빔 수에 대한 set을 미리 정해 놓고 DCI 혹은 RRC를 통해 각 그룹에 대해 reporting 할 빔 수를 indication 한다. 위의 예에서 4가지 M 값이 존재하므로 2 bit으로 indication이 가능하다. 도 2c는 상기 N 값과 M 값에 대한 indication 동작 절차의 예시 이다. 설명의 편의를 위해 이후 beam reporting 정보는 beam ID와 그에 대응하는 RSRP로 한정하며, 가장 높은 RSRP 기준으로 빔 선택이 됨을 가정한다. 도 2c에서 보여 지듯이 단말이 전체 빔 set을 두 그룹으로 나누고 그 중 가장 좋은 빔 하나씩을 reporting 하는 동작을 수행한다.

빔 그룹 별로 서로 다른 M 값을 적용하는 경우 전체 그룹 수인 N 만큼의 M 값이 필요하게 된다. 값은 DCI 혹은 RRC로 N개의 M 값을 indication 할 수 있다. 도 2d는 상기 N 값과 M 값에 대한 indication 동작 절차의 예시 이다. 도 2d에서 beam information의 의미는 beam ID 와 대응 하는 RSRP 등을 포함하는 빔 관련 정보를 의미 한다.

혹은, M 값을 두 개를 설정하고 각 그룹 별 적용되는 M 값에 대한 indication을 bit map 형태로 전송이 가능하다. Bit map 형태의 indication이 적용되는 경우 N에 대한 indication은 중복 되므로, 해당 signaling 에서 두 개의 M 값에 대한 indication 과 길이 N 짜리 bit map으로 indication이 가능하다. 만약 M 값의 set이 미리 정해져 있는 경우 길이 N 짜리 하나의 bit map으로 reporting mode indication이 가능하다. 도 2e는 상기 N 값과 M 값에 대한 indication 동작 절차의 예시 이다. N=4 이고, M={1,2} 으로 설정된 경우, 즉 각 그룹은 하나 혹은 두 개의 beam 정보를 reporting 하도록 설정 가능한 경우의 예시 이다.

RRC에서 reporting에 대한 process configuration 이후 DCI를 통한 indication 예시

상기 도 2c부터 도 2e까지 기지국/단말이 미리 알고 있는 N 혹은 M 값과 관련된 set 정보는 RRC에 의해 configuration이 되고, 해당 mapping table을 기반으로 DCI에서의 indication을 통해 동작이 가능하다. 하나의 셀 내에서 TRP 들이 설치 되어 운용될 때 기지국은 전체 빔 정보 및 TRP 위치를 기반으로 적절하게 beam을 미리 몇 가지 방식으로 grouping 하여 운용 가능하다. 해당 beam grouping은 셀 내의 TRP 단위로 grouping이 될 수 도 있고, 하나의 TRP 내에서 전송 빔들이 하나의 이상의 beam group으로 잡힐 수도 있으며, 하나 이상의 TRP 단위로 beam grouping도 가능하다.

RRC에 의해 beam grouping 관련 set 이 configuration이 되는 경우 다음의 실시 예와 같이 동작이 가능하다. 해당 실시 예에서는 하나의 셀 안에 4개의 TRP 가 있고, 전체 빔을 하나의 group으로 설정하거나, 두 TRP 단위의 beam grouping 과 하나의 TRP 단위 혹은 하나의 TRP 당 2개의 beam grouping을 운용할 수 있는 경우 도 2f와 같은 configuration Table을 RRC를 통해 단말에게 전달 하고, DCI indication을 통해 도 2g와 같은 운용이 가능하다. 본 실시 예에서는 셀 내의 100개의 빔 중 25개의 빔 혹은 빔 ID를 각 TRP에서 운용한다고 가정한다.

도 2g에서 M 값 관련 mapping Table은 RRC로 configuration 정보 이며, 각 group에 동일한 M 값이 적용 되는 경우의 DCI indication 방식 및 동작 절차 실시 예이다. 도 2h에서 M 값 관련 mapping Table은 RRC로 configuration 정보 이며, 각 group 별 reporting beam 수에 대한 indication 방식 및 동작 절차 실시 예이다. 도 2g와 2h의 경우 도 2f와 같은 N grouping에 관한 RRC configuration 정보 기반 하에 동작 절차를 나타낸다.

도 2i의 경우는 각 group 별 서로 다른 M 값을 configurable 하게 bit map indication 지원하기 위해 두 가지 level의 M 값의 set에 관한 mapping table을 RRC로 설정하고, M set에 대한 indication 및 N 길의 bit map으로 전체 group 수와 각 group에서 reporting 되야 하는 beam 수에 대한 indication을 하는 실시 예를 나타낸다.

[Reporting mode 2동작 방식 및 절차]

하나의 셀 내에서 다수 개의 TRP로부터 데이터 송수신을 위해 혹은 blockage 현상을 극복하기 위해 단말의 동일한 빔에 대한 하나 이상의 TRP 빔에 대한 reporting을 기지국이 triggering 할 수 있다. 해당 report triggering을 위해서 다음과 같은 방식이 적용 가능하다.

- 기지국이 단말의 빔을 지정하는 방식

- 기지국이 특정 기지국 빔으로 단말의 빔을 지정하는 방식

- 현재 통신에 사용 중인 단말 빔으로 지정하는 방식

도 2j는 기지국이 단말의 빔을 직접 지정하는 방식의 실시 예이며, 해당 방식이 적용 되기 위해서는 사전에 단말의 빔에 관한 reporting이 수행 되야 한다.

도 2k는 기지국이 특정 기지국 빔으로 단말의 빔을 지정하는 방식의 실시 예이며, 단말이 이전에 reporting한 기지국 빔과 단말 빔이 pairing이 되어 있으므로 가능한 방식이다.

도 2l은 현재 통신에 사용중인 단말 빔을 기준으로 reporting을 수행을 indication 하는 방식의 실시 예이다.

해당 실시 예 2j~2l에서는 지정된 단말 빔에 대해 기지국 빔 M 개를 올리라고 하는 indication이 가능하며, M에 대한 indication은 Reporting mode 1에서의 도 2g와 도 2h 실시 예에서처럼 특정 M 값들에 대한 기지국/단말이 해당 정보가 predefine 되거나 기지국으로부터 RRC configuration이 가능하다. 도 2l에서 현재 단말 수신 빔 기준 on/off mapping table은 상위 layer signaling (RRC 포함) 에 의해 설정 가능하다.

상기 reporting mode 1 과 mode 2에 대한 indication 은 beam reporting triggering 시 implicit 혹은 explicit 하게 표현될 수 있다. 즉, 상기 도 2j내지 도 2k의 실시 예에서의 단말 빔 지정 관련 indication이 있는 경우는 reporting mode 2로 인지 가능하고, 없는 경우는 reporting mode 1로 동작 가능하다.

Explicit indication을 하는 경우는 reporting을 triggering 하는 DCI 내에 도 2m과 같은 실시 예를 통해 indication이 가능하다. 즉, 도 2c~도 2l의 실시 예들에서 기지국이 단말에게 보내는 reporting indication DCI 내에 도 2m 과 같은 Table을 기준으로 특정 reporting mode indication 혹은 하나 이상의 reporting mode에 대한 indication이 가능하다. 도 2m의 Table은 상위 layer signaling (RRC 포함) 에 의해 설정 가능하다.

상기 예시들은 시나리오 2의 경우는 각 TRP에서 전체 beam set에 대한 beam grouping 및 reporting으로 적용하여 동작이 가능하며, virtual TRP ID 기반으로 TRP에 대한 구분이 가능하므로, beam reporting triggering 혹은 indication 시 하나 이상의 virtual TRP ID 가 같이 signaling 될 수 있으며, 주어진 virtual TRP ID 없이 beam reporting 이 이루어 지는 경우 beam들에 대한 정보 reporting 시 virtual TRP ID 가 함께 전송될 수 있다. 상기 기지국/단말 동작에 대한 실시 예들은 해당 동작에 국한 된 것이 아니라 그것들의 일부 조합 혹은 결합, 일반적으로 생각할 수 있는 확장들을 포함하여 동작 가능하다.

도 2n은 본 개시의 실시 예에 따른 디바이스의 블록 구성도의 일 예이다. 도 2n을 참조하면, 단말은 일 예로, 제어부, 송수신부, 메모리 및 비교부를 포함한다. 이러한 단말의 구성은 실시 예 또는 사업자의 의도에 따라 보다 세부적인 구성으로 분할되거나 하나의 구성으로 통합될 수도 있다.

메모리은 기지국에 의해 signaling 된 정보 혹은 decoding 시 buffering된 정보 들을 저장한다. 앞서 설명한 명세서의 실시 예들에서 단말에서 미리 저장하고 있는 모든 정보들을 상기 메모리가 저장한다. 상기 송수신부는 앞서 설명한 실시 예들의 다운링크 신호를 수신하고, 상기 제어부의 지시에 따라 단말 빔포밍을 적용하여 기지국 신호를 수신하고, 기지국으로 신호를 송신하고, 해당 결과들은 메모리 부에 저장한다. 상기 제어부는 앞서 설명한 실시 예들에서의 단말에 대한 전반적인 동작을 제어한다. 그리고, 비교부는 상기 제어부의 지시에 따라 앞서 설명한 실시 예들에서의 디바이스가 수행하는 비교 및 확인 동작을 수행한다. 각 구성의 세부적인 동작은 생략한다.

도 2o는 본 개시의 실시 예에 따른 기지국의 블록 구성도의 일 예이다. 도 2o를 참조하면, 기지국은 일 예로, 제어부, 송수신부, 메모리, 비교부, 구성 정보 생성부를 포함한다. 이러한 기지국의 구성은 실시 예 또는 사업자의 의도에 따라 보다 세부적인 구성으로 분할되거나 하나의 구성으로 통합될 수도 있다. 비교부는 상기 제어부의 지시에 따라 앞서 단말로부터 수신한 정보들에 대한 비교 및 확인 동작을 수행한다. 구성 정보 생성부는 제어부의 지시에 따라 각 단말에게 내려주는 정보들을 생성한다. 메모리은 각 단말에게 내려준 configuration 정보 등을 저장한다. 앞서 설명한 명세서의 실시 예들에서 기지국이 미리 저장하고 있는 모든 정보들을 상기 메모리가 저장한다. 상기 송수신부는 앞서 설명한 실시 예들의 다운링크 신호를 전송한다. 특히, 본 실시 예에서는 빔포밍 기반의 신호들은 전송한다. 상기 제어부는 앞서 설명한 실시 예들에서의 단말에 대한 전반적인 동작을 제어한다.

도 2n 내지 도 2o는 설명의 편의상, 일 예로서 설명한 것일 뿐, 본 발명의 실시 예에 따른 디바이스 및 수신단은 다양하게 구성될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예들은 독립적으로 존재할 수도 있고, 다른 실시예 들 중 적어도 하나의 실시 예와 일부 또는 전체 적용 가능하다.

<제3실시예>

Initial access관련 동기 및 시스템 정보 전송 신호 및 채널은 기지국이 운용하는 analog beam 들에 의해 beam sweeping 방식으로 전송된다. 기지국은 각 analog beam으로 해당 신호들을 반복 전송하고 단말은 수신 빔을 sweeping 해가며 PSS, SSS 수신하여 동기를 잡고, PBCH를 수신하여 시스템 정보를 획득하는 초기 동기 과정을 가정한다.

본 발명은 초기 동기화 과정에서 PBCH 수신 이전 beam sweeping 방식으로 반복 전송되는 PSS 및 SSS가 전송되는 자원에 대한 Time index를 PBCH를 통해 오류 여부를 검출 하는 동작 방법 및 장치를 포함한다. 설명의 편의를 위해 SS block 안에 PSS/SSS/PBCH 가 전송되고 매 SS block에서 동일한 PSS/SSS/PBCH 가 다른 빔으로 전송된다. 이러한 SS block이 모여 하나의 SS burst를 이루고, 다수개의 SS burst가 하나의 SS burst set을 구성한다. 기지국이 운용하는 전체 빔을 이용하여 동일한 PSS/SSS/PBCH가 하나의 SS burst set 내에서 모두 전송됨을 가정한다. SS block 및 Burst, Burst set은 TDM을 가정한다.

또한 PBCH를 통해 SIB 정보 전송에 사용되는 자원 혹은 채널에 대한 configuration 방법 및 장치를 포함한다.

[SS가 전송되는 자원의 Time index 오류 여부 검출 방식 및 절차]

LTE에서의 PBCH의 경우 Cell ID를 initial seed 값으로 하여 scrambling sequence를 생성하고, 해당 sequence로 scrambling을 수행한다. 즉, 단말은 PBCH를 제대로 decoding 한 경우 현재의 Detection 된 Cell ID 에 대한 재 확인 동작이 가능하다. mmWave 시스템의 경우, beam sweeping 기반의 동작으로 인해 초기 접속 과정에서 synchronization signal (SS) 들이 서로 다른 빔으로 반복 전송된다. SS detection에 성공하게 되면 단말은 기지국과의 동기를 맞추게 되고, 추가적으로 OFDM symbol index 혹은 SS block 에 대한 Time index를 획득할 수 있다.

SS block index에 대한 오류 확인 동작을 위해 PBCH의 scrambling sequence의 seed 값을 Cell ID 외OFDM symbol index 혹은 SS block index 값을 seed 값으로 사용한다.

도 3a는 PBCH scrambling sequence seed 값 설정에 대한 실시 예를 나타낸다. 실시 예에서 보여지듯Scrambling sequence 생성을 위한 initial seed 값으로서 다음 parameter들 중 선택 및 조합으로 구성될 수 있다.

- Cell ID

- SS block index

- OFDM symbol index

- SS burst 내의 SS block 수

- SS burst set 내의 burst 수

상기 parameter 이외에 PBCH 전송 이전 단말이 획득한 정보에 관한 parameter 값들로 구성될 수 있다.

도 3b는 SS들을 통해 획득한 Time index에 대한 오류 확인 단말 동작 절차의 실시 예를 나타낸다. 단말은SS detection과정에서 SS block index 정보를 획득한다. 획득한 SS block index는 해당 SS block 내의 PBCH 전송 시 사용되는 scrambling sequence의 initial seed 값으로 사용된다. 그러므로 획득한 SS block 기반 PBCH 디코딩을 단말은 시도한다. PBCH 디코딩의 성공 여부는 CRC로부터 이루어 진다. CRC 체크를 하여 성공하는 경우 단말은 현재 획득한 SS block index가 올바로 detection 되었음을 인지하고 PBCH decoding 이후의 동작을 수행하게 된다. 이는 PBCH decoding이 성공적으로 이루어 졌음에서 SS block index detection이 잘못 수행된 경우, PBCH 이후 동작 수행과정에서 이를 단말이 인지하고 동기 동작으로 되돌아가는 문제를 막기 위함이다.

만약 CRC 체크 시 실패하게 된다면 단말은 SS block 인덱스 및 PBCH 전송 주기 기반으로 combining 가능한 회수 N까지 PBCH combining을 통한 decoding을 시도한다. 이후 decoding에 여전히 실패하는 경우 SS 동작부터 다시 시작하거나 혹은 PBCH decoding을 새롭게 시작할 수 있다. 본 실시 예에서는 동기 신호 detection을 통한 SS block index 획득 과정으로 돌아가는 예를 보여준다.

도 3c은 본 개시의 실시 예에 따른 디바이스의 블록 구성도의 일 예이다. 도 3c을 참조하면, 단말은 일 예로, 제어부, 송수신부, 메모리 및 비교부를 포함한다. 이러한 단말의 구성은 실시 예 또는 사업자의 의도에 따라 보다 세부적인 구성으로 분할되거나 하나의 구성으로 통합될 수도 있다.

메모리는 기지국에 의해 signaling 된 정보 혹은 decoding 시 buffering된 정보 들을 저장한다. 앞서 설명한 명세서의 실시 예들에서 단말에서 미리 저장하고 있는 모든 정보들을 상기 메모리가 저장한다. 상기 송수신부는 앞서 설명한 실시 예들의 다운링크 신호를 수신하고, 상기 제어부의 지시에 따라 단말 빔포밍을 적용하여 기지국 신호를 수신하고, 해당 결과들은 메모리 부에 저장한다. 상기 제어부는 앞서 설명한 실시 예들에서의 단말에 대한 전반적인 동작을 제어한다. 그리고, 비교부는 상기 제어부의 지시에 따라 앞서 설명한 실시 예들에서의 디바이스가 수행하는 비교 및 확인 동작을 수행한다. 각 구성의 세부적인 동작은 생략한다.

도 3d는 본 개시의 실시 예에 따른 기지국의 블록 구성도의 일 예이다. 도 3d를 참조하면, 기지국은 일 예로, 제어부, 송수신부, 메모리, 비교부, 구성 정보 생성부를 포함한다. 이러한 기지국의 구성은 실시 예 또는 사업자의 의도에 따라 보다 세부적인 구성으로 분할되거나 하나의 구성으로 통합될 수도 있다. 비교부는 상기 제어부의 지시에 따라 앞서 단말로부터 수신한 정보들에 대한 비교 및 확인 동작을 수행한다. 구성 정보 생성부는 제어부의 지시에 따라 각 단말에게 내려주는 정보들을 생성한다. 메모리은 각 단말에게 내려준 configuration 정보 등을 저장한다. 앞서 설명한 명세서의 실시 예들에서 기지국이 미리 저장하고 있는 모든 정보들을 상기 메모리가 저장한다. 상기 송수신부는 앞서 설명한 실시 예들의 다운링크 신호를 전송한다. 특히, 본 실시 예에서는 빔포밍 기반의 신호들은 전송한다. 상기 제어부는 앞서 설명한 실시 예들에서의 단말에 대한 전반적인 동작을 제어한다.

도 3c 내지 3d는 설명의 편의상, 일 예로서 설명한 것일 뿐, 본 발명의 실시 예에 따른 디바이스 및 수신단은 다양하게 구성될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예들은 독립적으로 존재할 수도 있고, 다른 실시예 들 중 적어도 하나의 실시 예와 일부 또는 전체 적용 가능하다.

Claims

무선 통신 시스템에서 단말의 초기 액세스(initial access) 방법에 있어서,
제1 동기화 신호 및 제2 동기화 신호를 감지하는 단계;
상기 제1 동기화 신호 및 제2 동기화 신호에 기초하여 셀(cell) ID(identifier)를 획득하는 단계;
상기 셀 ID 및 동기화 신호(synchronization signal, SS) 블록의 인덱스를 초기화 값으로 갖는 스크램블링 시퀀스(initiated scrambling sequence)에 기초하여 스크램블링되는 PBCH(physical broadcast channel)를 수신하는 단계; 및
상기 셀 ID 및 상기 스크램블링 시퀀스에 기초하여 상기 PBCH를 디코딩하여 시스템 정보를 획득하는 단계;를 포함하는, 방법.
제1 항에 있어서,
상기 SS 블록의 인덱스는 상기 스크램블링 시퀀스와 구별되는, 방법.
제2 항에 있어서,
상기 시스템 정보를 획득하는 단계는,
상기 셀 ID 및 상기 SS 블록의 인덱스를 이용하여 상기 PBCH를 디스크램블링(descrambling)하는 단계;
상기 디스크램블링의 결과에 기초하여 상기 PBCH를 디코딩(decoding)하는 단계; 및
상기 디코딩의 결과에 따라 상기 시스템 정보를 획득하는 단계를 포함하는, 방법.
제2 항에 있어서,
상기 SS 블록은 다른 SS 블록에 의해 사용되는 빔과 다른 빔을 사용하는, 방법.
무선 통신 시스템에서 기지국의 초기 액세스(initial access) 방법에 있어서,
제1 동기화 신호 및 제2 동기화 신호를 단말에게 전송하는 단계;
상기 제1 동기화 신호 및 제2 동기화 신호에 기초하여 셀(cell) ID(identifier)를 획득하는 단계;
상기 셀 ID 및 동기화 신호(synchronization signal, SS) 블록의 인덱스를해 초기화 값으로 갖는 스크램블링 시퀀스(initiated scrambling sequence)에 기초하여 스크램블링된 PBCH(physical broadcast channel)를 생성하는 단계; 및
상기 PBCH를 상기 단말에게 전송하는 단계;를 포함하고,
상기 단말은 상기 셀 ID 및 상기 스크램블링 시퀀스에 기초하여 상기 PBCH를 디코딩하여 시스템 정보를 획득하는, 방법.
제5 항에 있어서,
상기 SS 블록의 인덱스는 상기 스크램블링 시퀀스와 구별되는, 방법.
제5 항에 있어서,
상기 PBCH는 상기 제1 동기화 신호, 상기 제2 동기화 신호, 및 상기 SS 블록과 관련된 상기 셀 ID와 함께 스크램블되는, 방법.
제5 항에 있어서,
상기 SS 블록은 다른 SS 블록에 의해 사용되는 빔과 다른 빔을 사용하는, 방법.
무선 통신 시스템에서 단말의 초기 액세스(initial access)를 수행하는 단말에 있어서,
신호를 송수신하는 송수신기; 및
상기 송수신기와 연결되는 컨트롤러를 포함하고,
상기 컨트롤러는,
제1 동기화 신호 및 제2 동기화 신호를 감지하고,
상기 제1 동기화 신호 및 제2 동기화 신호에 기초하여 셀(cell) ID(identifier)를 획득하고,
상기 셀 ID 및 동기화 신호(synchronization signal, SS) 블록의 인덱스를 초기화 값으로 갖는 스크램블링 시퀀스(initiated scrambling sequence)에 기초하여 스크램블링되는 PBCH(physical broadcast channel)를 수신하고, 그리고
상기 셀 ID 및 상기 스크램블링 시퀀스에 기초하여 상기 PBCH를 디코딩하여 시스템 정보를 획득하는, 단말.
제9 항에 있어서,
상기 SS 블록의 인덱스는 상기 스크램블링 시퀀스와 구별되는, 단말.
제9 항에 있어서,
상기 컨트롤러는,
상기 셀 ID 및 상기 SS 블록의 인덱스를 이용하여 상기 PBCH를 디스크램블링(descrambling)하고,
상기 디스크램블링의 결과에 기초하여 상기 PBCH를 디코딩(decoding)하고, 그리고
상기 디코딩의 결과에 따라 상기 시스템 정보를 획득하는, 단말.
제9 항에 있어서,
상기 SS 블록은 다른 SS 블록에 의해 사용되는 빔과 다른 빔을 사용하는, 단말.
무선 통신 시스템에서 초기 액세스(initial access)를 수행하는 기지국에 있어서,
신호를 송수신하는 송수신기; 및
상기 송수신기와 연결되는 컨트롤러;를 포함하고,
상기 컨트롤러는,
제1 동기화 신호 및 제2 동기화 신호를 단말에게 전송하고,
상기 제1 동기화 신호 및 제2 동기화 신호에 기초하여 셀(cell) ID(identifier)를 획득하고,
상기 셀 ID 및 동기화 신호(synchronization signal, SS) 블록의 인덱스를 초기화 값으로 갖는 스크램블링 시퀀스(initiated scrambling sequence)에 기초하여 스크램블링된 PBCH(physical broadcast channel)를 생성하고, 그리고
상기 PBCH(physical broadcast channel)를 상기 단말에게 전송하고,
상기 단말은 상기 셀 ID 및 상기 스크램블링 시퀀스에 기초하여 상기 PBCH를 디코딩하여 시스템 정보를 획득하는, 기지국.
제13 항에 있어서,
상기 SS 블록의 인덱스는 상기 스크램블링 시퀀스와 구별되는, 기지국.
제13 항에 있어서,
상기 컨트롤러는, 상기 PBCH는 상기 제1 동기화 신호, 상기 제2 동기화 신호, 및 상기 SS 블록과 관련된 상기 셀 ID와 함께 스크램블하는, 기지국.
제13 항에 있어서,
상기 SS 블록은 다른 SS 블록에 의해 사용되는 빔과 다른 빔을 사용하는, 기지국.