KR20100088554A - 무선 통신 시스템에서 신호 수신 및 전송 방법 및 장치 - Google Patents

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KR20100088554A
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Abstract

무선 통신 시스템에서 신호 수신 및 전송 방법 및 장치를 제공한다. 상기 신호 수신 방법은 시스템 모드를 설정하는 단계 및 상기 시스템 모드에 따라 신호를 수신하는 단계를 포함하되, 상기 시스템 모드는 제1 시스템 모드 또는 제2 시스템 모드 중 어느 하나이고, 상기 제1 시스템 모드인 경우, 상기 신호는 최대 N개의 전송 안테나를 통해 전송되고, 상기 제2 시스템 모드인 경우, 상기 신호는 최대 M(N＜M)개의 전송 안테나를 통해 전송된다.

Description

무선 통신 시스템에서 신호 수신 및 전송 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS OF RECEIVING AND TRANSMITTING SIGNAL IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 통신 시스템에서 신호 수신 및 전송 방법 및 장치에 관한 것이다.
무선 통신 시스템은 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 무선 통신 시스템의 목적은 다수의 사용자가 위치와 이동성에 관계없이 신뢰할 수 있는(reliable) 통신을 할 수 있도록 하는 것이다. 그런데 무선 채널(wireless channel)은 경로 손실(path loss), 잡음(noise), 다중 경로(multipath)에 의한 페이딩(fading) 현상, 심벌간 간섭(ISI, intersymbol interference) 또는 단말의 이동성으로 인한 도플러 효과(Doppler effect) 등의 비이상적인 특성이 있다. 따라서 무선 채널의 비이상적 특성을 극복하고, 무선 통신의 신뢰도(reliability)를 높이기 위해 다양한 기술이 개발되고 있다.
신뢰할 수 있는 고속의 데이터 서비스를 지원하기 위한 기술로 MIMO(multiple input multiple output)가 있다. MIMO 기술은 다중 전송 안테나와 다중 수신 안테나를 사용하여 데이터의 송수신 효율을 향상시킨다. MIMO 기술에는 공간 다중화(spatial multiplexing), 전송 다이버시티(transmit diversity), 빔포밍(beamforming) 등이 있다.
다중 수신 안테나 및 다중 전송 안테나에 의해 MIMO 채널 행렬이 형성된다. MIMO 채널 행렬로부터 랭크(rank)를 구할 수 있다. 랭크는 공간 레이어(spatial layer)의 개수이다. 랭크는 전송기가 동시에 전송할 수 있는 공간 스트림(spatial stream)의 개수라고 정의될 수도 있다. 랭크는 공간 다중화율이라고도 한다. 전송 안테나 개수를 Nt, 수신 안테나의 개수를 Nr이라 할 때, 랭크 R은 R ≤ min{Nt, Nr}이 된다.
일반적으로 무선 통신 시스템은 하나의 반송파를 지원하는 단일 반송파(single carrier) 시스템이다. 전송률은 전송 대역폭(transmission bandwidth)에 비례하므로, 고속의 전송률이 지원되려면 전송 대역폭이 증가되어야 한다. 그러나, 전세계적으로 일부 지역을 제외하고는 큰 대역폭의 주파수 할당이 용이하지 않다. 조각난 작은 밴드를 효율적으로 사용하기 위해, 스펙트럼 집성(spectrum aggregation) 기술이 개발되고 있다. 스펙트럼 집성은 대역폭 집성(bandwidth aggregation), 반송파 집성(carrier aggregation)이라고도 한다. 스펙트럼 집성 기술은 주파수 영역에서 물리적으로 연속적(contiguous) 또는 불연속적인(non-contiguous) 다수 개의 밴드를 묶어 논리적으로 큰 대역의 밴드를 사용하는 것과 같은 효과를 내는 기술이다. 스펙트럼 집성 기술을 통해 무선 통신 시스템에서 다중 반송파가 지원될 수 있다. 다중 반송파가 지원되는 무선 통신 시스템을 다중 반송파(multiple carrier) 시스템이라 한다. 다중 반송파 시스템은 반송파 집성 시스템이라고도 한다. 반송파는 무선 주파수(radio frequency, RF), 구성 반송파(component carrier, CC) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
한편, ITU(International Telecommunication Union)에서는 3세대 이후의 차세대 이동 통신 시스템으로 IMT-A(International Mobile Telecommunication-Advanced) 시스템의 표준화를 진행하고 있다. IMT-A 시스템의 목표는 하향링크 1Gbps(gigabits per second) 및 상향링크 500Mbps(megabits per second)인 고속의 전송률(transmission rate)을 제공하고, IP(internet protocol) 기반의 멀티미디어 심리스(seamless) 서비스를 지원하는 것이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서는 IMT-A 시스템을 위한 후보 기술로 LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 시스템을 고려하고 있다.
LTE 시스템에서 하향링크 전송은 4개의 전송 안테나까지 지원되고, 상향링크 전송은 하나의 안테나만이 지원된다. LTE-A 시스템에서 하향링크 전송은 8개의 전송 안테나까지 지원되도록 고려되고, 상향링크 전송은 다중 안테나가 지원되도록 고려되고 있다. LTE 시스템은 하나의 반송파를 지원하는 단일 반송파(single carrier) 시스템이다. LTE-A 시스템은 다중 반송파가 지원되는 다중 반송파(multiple carrier) 시스템이다.
이와 같이, 기존의 시스템(예를 들어, LTE 시스템)에 비해 하향링크 전송 및 상향링크 전송 각각에서 전송 안테나 개수가 증가되는 진보된 시스템(예를 들어, LTE-A 시스템)이 고려될 수 있다. 또한 진보된 시스템은 기존의 시스템에 비해 지원되는 구성 반송파의 개수가 확장된 시스템일 수 있다. 전송 안테나 개수 및 구성 반송파의 개수 각각이 증가될수록 정보 전송률이 증가될 수 있다.
진보된 시스템은 기존 시스템의 완성도를 높이는 방향으로 진행되나, 진보된 시스템은 기존 시스템과 역호환성(backward compatibility)을 유지하도록 설계되는 것이 바람직하다. 진보된 시스템과 기존 시스템 사이에 호환성을 두는 것이 사용자의 입장에서 편리하고, 사업자의 입장에서도 기존 장비의 재활용을 도모할 수 있기 때문이다.
기존 시스템과의 호환성을 위해, 진보된 시스템에서 진보된 시스템 모드 및 기존의 시스템 모드와 같이 서로 다른 시스템 모드가 정의될 수 있다. 따라서 진보된 무선 통신 시스템에서 효율적인 신호 수신 및 전송 방법 및 장치를 제공할 필요가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 무선 통신 시스템에서 신호 수신 및 전송 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
일 양태에서, 무선 통신 시스템에서 단말에 의해 수행되는 신호 수신 방법을 제공한다. 상기 방법은 시스템 모드를 설정하는 단계 및 상기 시스템 모드에 따라 신호를 수신하는 단계를 포함하되, 상기 시스템 모드는 제1 시스템 모드 또는 제2 시스템 모드 중 어느 하나이고, 상기 제1 시스템 모드인 경우, 상기 신호는 최대 N개의 전송 안테나를 통해 전송되고, 상기 제2 시스템 모드인 경우, 상기 신호는 최대 M(N＜M)개의 전송 안테나를 통해 전송된다.
다른 양태에서, 무선 통신 시스템에서 단말에 의해 수행되는 신호 전송 방법을 제공한다. 상기 방법은 시스템 모드를 설정하는 단계 및 상기 시스템 모드에 따라 신호를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 시스템 모드는 단일 안테나 모드 또는 다중 안테나 모드 중 어느 하나이고, 상기 시스템 모드는 상기 신호의 전송 유형에 따라 독립적으로 설정된다.
또 다른 양태에서, 무선 통신 시스템에서의 무선 통신을 위한 장치를 제공한다. 상기 장치는 복수의 안테나 및 상기 복수의 안테나에 연결되어, 시스템 모드를 설정하고, 상기 시스템 모드에 따라 신호를 전송하도록 형성된 프로세서를 포함하되, 상기 시스템 모드는 단일 안테나 모드 또는 다중 안테나 모드 중 어느 하나이고, 상기 시스템 모드는 상기 신호의 유형에 따라 독립적으로 설정된다.
무선 통신 시스템에서 효율적인 신호 수신 및 전송 방법 및 장치를 제공할 수 있다. 따라서 전체 시스템 성능이 향상될 수 있다.
도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 무선 프레임(radio frame) 구조의 예를 나타낸다.
도 3은 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 나타낸 예시도이다.
도 4는 FDD(frequency division duplex) 방식에서 무선 프레임과 하향링크 서브프레임의 구조를 나타낸다.
도 5는 PDCCH 상으로 하향링크 제어정보를 전송하는 방법의 예를 나타낸 순서도이다.
도 6은 상향링크 서브프레임 구조의 예를 나타낸다.
도 7은 단일 안테나를 포함하는 전송기 구조의 예를 나타낸 블록도이다.
도 8은 도 7의 정보 프로세서의 일 예를 나타낸 블록도이다.
도 9는 도 7의 정보 프로세서의 다른 예를 나타낸 블록도이다.
도 10은 LTE-A 단말에 의해 수행되는 신호 수신 방법을 나타낸 순서도이다.
도 11은 LTE-A 단말에 의해 수행되는 신호 전송 방법을 나타낸 순서도이다.
도 12는 2개의 전송 안테나를 통해 PUCCH 전송을 하는 전송기 구조의 예를 나타낸 블록도이다.
도 13은 본 발명의 실시예가 구현되는 무선 통신을 위한 장치를 나타낸 블록도이다.
이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier-frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 다중 접속 방식(multiple access scheme)에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802.20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution)는 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(Advanced)는 LTE의 진화이다.
설명을 명확하게 하기 위해, LTE(Release 8)/LTE-A(Release 10)를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 무선 통신 시스템(10)은 적어도 하나의 기지국(11; base station, BS)을 포함한다. 각 기지국(11)은 특정한 지리적 영역(일반적으로 셀이라고 함)(15a, 15b, 15c)에 대해 통신 서비스를 제공한다. 셀은 다시 다수의 영역(섹터라고 함)으로 나누어질 수 있다. 단말(12; user equipment, UE)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(mobile station), UT(user terminal), SS(subscriber station), 무선기기(wireless device), PDA(personal digital assistant), 무선 모뎀(wireless modem), 휴대기기(handheld device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(11)은 일반적으로 단말(12)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(access point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
이하에서 하향링크(downlink, DL)는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink, UL)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 전송기는 기지국의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 전송기는 단말의 일부분일 수 있고, 수신기는 기지국의 일부분일 수 있다.
무선 통신 시스템은 다중 안테나를 지원할 수 있다. 전송기는 다수의 전송 안테나(transmit antenna)를 사용하고, 수신기는 다수의 수신 안테나(receive antenna)를 사용할 수 있다. 전송 안테나는 하나의 신호 또는 스트림(stream)을 전송하는 데 사용되는 물리적 또는 논리적 안테나를 의미하고, 수신 안테나는 하나의 신호 또는 스트림을 수신하는 데 사용되는 물리적 또는 논리적 안테나를 의미한다. 전송기 및 수신기가 다수의 안테나를 사용하면, 무선 통신 시스템은 MIMO(multiple input multiple output) 시스템으로 불릴 수 있다.
무선 통신의 과정은 하나의 단일 계층으로 구현되는 것보다 수직적인 복수의 독립적은 계층으로 구현되는 것이 바람직하다. 수직적인 복수의 계층 구조를 프로토콜 스택(protocol stack)이라 한다. 프로토콜 스택은 통신 시스템에서 널리 알려진 프로토콜 구조를 위한 모델인 OSI(open system interconnection) 모델을 참조할 수 있다.
셀 내에는 LTE 시스템이 적용되는 단말(이하, LTE 단말)과 LTE-A 시스템이 적용되는 단말(이하, LTE-A 단말)이 공존(coexising)할 수 있다. 따라서 LTE-A 시스템은 LTE 단말 및 LTE-A 단말을 함께 지원할 수 있도록 설계되어야 한다. 이를 위해, LTE-A 시스템은 LTE 시스템과 역호환성을 유지하도록 설계될 수 있다.
하향링크에서 LTE 시스템은 4개의 전송 안테나까지 지원되고, LTE-A 시스템은 8개의 전송 안테나까지 지원된다. 즉, LTE 단말은 최대 4개의 전송 안테나를 통해 전송되는 신호를 수신할 수 있다. LTE-A 단말은 최대 8개의 전송 안테나를 통해 전송되는 신호를 수신할 수 있다.
상향링크에서 LTE 시스템은 단일 안테나 전송만이 지원되고, LTE-A 시스템은 다중 안테나 전송이 지원된다. 즉, LTE 단말은 단일 안테나를 통해서만 신호를 전송할 수 있고, LTE-A 단말은 다중 안테나를 통해 신호를 전송할 수 있다.
무선 통신 시스템에서는 채널 측정(channel measurement), 정보 복조(demodulation) 등을 위하여 기지국과 단말이 모두 알고 있는 신호가 필요하다. 기지국과 단말이 모두 알고 있는 신호를 참조신호(reference signal, RS)라 한다. 참조신호는 파일럿(pilot)으로도 불릴 수 있다. 전송 안테나마다 채널이 형성되기 때문에, 채널 측정을 위한 참조신호는 각 전송 안테나마다 전송되어야 한다. 채널 측정을 위한 참조신호의 예로 CSI-RS(channel state information-RS)가 있다.
하향링크에서 LTE-A 시스템이 최대 8개의 전송 안테나 전송을 지원할 수 있더라도, LTE 단말에 대해서는 최대 4개의 전송 안테나 전송이 지원된다. 따라서 기지국은 LTE 단말에게는 최대 4개의 전송 안테나에 대한 참조신호를 전송하면 된다. LTE 시스템의 참조신호 구조는 최대 4 전송 안테나에 대한 채널 추정이 가능하도록 설계되어 있다. 그런데 기지국은 LTE-A 단말에게는 최대 8개의 전송 안테나에 대한 참조신호를 모두 전송해야 한다. 즉, LTE-A 단말에 대한 참조신호 오버헤드가 크다.
그런데 셀 내에 LTE 단말과 LTE-A 단말이 동시에 존재하지만, LTE 단말이 다수이고, LTE-A 단말은 소수에 불과할 수 있다. 이런 경우에도 기지국이 LTE-A 단말을 위해 8개의 전송 안테나에 대한 참조신호를 모두 전송하는 것은 비효율적이다. 이 경우, LTE-A 단말이 LTE 단말과 같은 방식으로 동작할 수 있다면, 참조신호에 대한 비효율적인 오버헤드를 줄일 수 있다. 이를 통해 시스템 수율을 전체적으로 증가시킬 수 있다.
무선 통신 시스템은 LTE-A 단말과 LTE 단말을 모두 지원할 수 있어야 한다. 이를 위한 LTE-A 시스템의 구성 방법이 문제된다. LTE-A 단말은 LTE 단말보다 진화된 방식으로 동작하나, 경우에 따라 LTE-A 단말이 LTE 단말과 동일한 방식으로 동작할 수 있도록 LTE-A 시스템이 구성되어야 한다. 이를 위해, LTE-A 시스템에서 LTE 시스템 모드 및 LTE-A 시스템 모드와 같이 서로 다른 시스템 모드가 정의될 수 있다. LTE-A 단말에게 LTE 시스템 모드 및 LTE-A 시스템 모드 중 어떤 시스템 모드로 동작할지를 지시하기 위한 제어 시그널링(control signaling) 방법 및 LTE-A 단말의 CSI 피드백 방법 등이 문제될 수 있다.
이하에서 설명되는 방법 및 장치는 LTE-A 시스템뿐 아니라 다른 시스템에도 적용될 수 있다.
셀 내에는 제1 시스템이 적용되는 단말과 제2 시스템이 적용되는 단말이 공존할 수 있다. 제2 시스템은 제1 시스템의 진화된 시스템이다. 일 예로, 제1 시스템은 LTE 시스템이고, 제2 시스템은 LTE-A 시스템일 수 있다. 다른 예로, 제1 시스템은 IEEE 802.16e 시스템이고, 제2 시스템은 IEEE 802.16m 시스템일 수 있다.
제2 시스템은 제1 시스템에 비해 지원되는 안테나의 개수가 확장된 시스템일 수 있다. 제1 시스템은 하향링크에서 A개의 전송 안테나까지 지원되고, 제2 시스템은 하향링크에서 B개의 전송 안테나까지 지원된다(B＞A). 제1 시스템은 상향링크에서 C개의 전송 안테나까지 지원되고, 제2 시스템은 상향링크에서 D개의 전송 안테나까지 지원된다(D＞C). 예를 들어, 제1 시스템은 LTE 시스템(A=4, C=1)이고, 제2 시스템은 LTE-A 시스템(B=8, D=4)일 수 있다.
또는 제2 시스템은 제1 시스템에 비해 구성 반송파(component carrier)의 개수가 확장된 시스템일 수 있다. 예를 들어, 제1 시스템은 단일 반송파만을 지원하고, 제2 시스템은 다중 반송파를 지원할 수 있다.
또는 제2 시스템은 제1 시스템에 비해 참조신호를 정보 복조와 채널 측정에 따라 분리하여 최적화한 형태일 수 있다. 예를 들어, 제1 시스템은 정보 복조 및 채널 측정을 위한 CRS(common RS)기반으로 동작하며, 제2 시스템은 정보 복조를 위한 DM-RS(demodulation-RS)와 채널 측정을 위한 CSI-RS의 조합으로 참조신호를 구성할 수 있다.
LTE-A 시스템이 LTE-A 단말과 LTE 단말을 모두 지원할 수 있도록 구성되기 위해, 먼저 LTE 시스템이 정의되어야 한다. 이하, 도 2 내지 9에서 LTE 시스템의 프레임 구조와 제어정보 전송 방법을 상술한다.
도 2는 무선 프레임(radio frame) 구조의 예를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 무선 프레임은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 하나의 서브프레임은 2개의 슬롯(slot)으로 구성된다. 무선 프레임 내 슬롯은 #0부터 #19까지 슬롯 번호가 매겨진다. 하나의 서브프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)라 한다. TTI는 정보 전송을 위한 스케줄링 단위라 할 수 있다. 예를 들어, 하나의 무선 프레임의 길이는 10ms이고, 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms일 수 있다. 무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
도 3은 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 나타낸 예시도이다.
도 3을 참조하면, 하향링크 슬롯은 시간 영역(time domain)에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심벌을 포함하고, 주파수 영역(frequency domain)에서 N(DL) 자원블록(resource block)을 포함한다. OFDM 심벌은 하나의 심벌 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것으로, 다중 접속 방식에 따라 OFDMA 심벌, SC-FDMA 심벌 등 다른 명칭으로 불릴 수 있다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원블록의 수 N(DL)은 셀에서 설정되는 하향링크 전송 대역폭(transmission bandwidth)에 종속한다. 하나의 자원블록은 주파수 영역에서 복수의 부반송파를 포함한다.
자원 그리드 상의 각 요소(element)를 자원요소(resource element)라 한다. 여기서, 하나의 자원블록은 시간 영역에서 7 OFDM 심벌, 주파수 영역에서 12 부반송파로 구성되는 7×12 자원요소를 포함하는 것을 예시적으로 기술하나, 자원블록 내 OFDM 심벌의 수와 부반송파의 수는 이에 제한되는 것은 아니다. OFDM 심벌의 수는 CP(cyclic prefix)의 길이, 부반송파 간격(subcarrier spacing)에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 노멀(normal) CP의 경우 OFDM 심벌의 수는 7이고, 확장된(extended) CP의 경우 OFDM 심벌의 수는 6이다.
도 3의 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드는 상향링크 슬롯에 대한 자원 그리드에도 적용될 수 있다.
도 4는 FDD(frequency division duplex) 방식에서 무선 프레임과 하향링크 서브프레임의 구조를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 무선 프레임은 10개의 서브프레임을 포함하고, 서브프레임은 2개의 연속적인(consecutive) 슬롯을 포함한다. 노멀 CP의 경우, 서브프레임은 14개의 OFDM 심벌을 포함한다. 확장된 CP의 경우, 서브프레임은 12개의 OFDM 심벌을 포함한다. 매 무선 프레임마다 동기화 채널(synchronization channel, SCH)이 전송된다. 동기화 채널은 셀 탐색(cell search)을 위한 채널이다. 셀 탐색은 단말이 셀과 시간 동기화 및 주파수 동기화를 획득하고, 상기 셀의 셀 ID(identifier)를 검출하는 과정이다. 동기화 채널에는 P-SCH(primary-SCH)와 S-SCH(secondary-SCH)가 있다. P-SCH는 무선 프레임 내 0번 서브프레임 및 5번 서브프레임의 첫 번째 슬롯의 마지막 OFDM 심벌을 통해 전송된다. 노멀 CP의 경우, 서브프레임 내 6번 OFDM 심벌이고, 확장된 CP의 경우, 서브프레임 내 5번 OFDM 심벌이다. S-SCH는 P-SCH가 전송되는 OFDM 심벌의 바로 앞 OFDM 심벌을 통해 전송된다.
서브프레임 내의 첫 번째 슬롯의 앞선 3 OFDM 심벌(0, 1 및 2번 OFDM 심벌)들은 제어영역(control region)이고, 나머지 OFDM 심벌들은 데이터 영역(data region)이 된다. 여기서, 제어영역이 3 OFDM 심벌을 포함하는 것은 예시에 불과하다.
데이터 영역에는 PDSCH(physical downlink shared channel)가 할당될 수 있다. PDSCH 상으로는 하향링크 데이터가 전송된다.
제어영역에는 PCFICH(physical control format indicator channel), PHICH(physical HARQ(hybrid automatic repeat request) indicator channel), PDCCH(physical downlink control channel) 등의 제어채널이 할당될 수 있다.
PCFICH는 단말에게 서브프레임 내에서 PDCCH들의 전송에 사용되는 OFDM 심벌의 개수에 관한 정보를 나른다(carry). PDCCH 전송에 사용되는 OFDM 심벌의 수는 매 서브프레임마다 변경될 수 있다. 서브프레임에서 PDCCH 전송에 사용되는 OFDM 심벌의 수는 제어정보 양에 따라 1(0번 OFDM 심벌), 2(0 및 1번 OFDM 심벌) 및 3(0, 1 및 2번 OFDM 심벌) 중 하나일 수 있다. 만일, 하향링크 전송 대역폭이 특정 임계치보다 작다면, 서브프레임에서 PDCCH 전송에 사용되는 OFDM 심벌의 수는 2(0 및 1번 OFDM 심벌), 3(0, 1 및 2번 OFDM 심벌) 및 4(0, 1, 2 및 3번 OFDM 심벌) 중 하나일 수 있다.
PHICH는 상향링크 데이터에 대한 HARQ ACK(acknowledgement)/NACK(negative acknowledgement)을 나른다.
PDCCH는 하향링크 제어정보를 나른다. 하향링크 제어정보에는 하향링크 스케줄링 정보, 상향링크 스케줄링 정보 또는 상향링크 파워 제어 명령 등이 있다. 하향링크 스케줄링 정보는 하향링크 그랜트(grant)라고도 하고, 상향링크 스케줄링 정보는 상향링크 그랜트라고도 한다.
제어영역은 복수의 CCE(control channel elements)들의 집합으로 구성된다. 하향링크 서브프레임에서 CCE 집합을 구성하는 CCE의 총 수가 N(CCE)라면, CCE는 0부터 N(CCE)-1까지 CCE 인덱스가 매겨진다. CCE는 복수의 자원요소 그룹(resource element group)에 대응된다. 자원요소 그룹은 자원요소로의 제어채널 맵핑(mapping)을 정의하기 위해 사용된다. 하나의 자원요소 그룹은 복수의 자원요소로 구성된다. PDCCH는 하나 또는 몇몇 연속적인 CCE의 집단(aggregation) 상으로 전송된다. 제어영역 내에서 복수의 PDCCH가 전송될 수 있다.
도 5는 PDCCH 상으로 하향링크 제어정보를 전송하는 방법의 예를 나타낸 순서도이다.
도 5를 참조하면, 기지국은 하향링크 제어정보에 대응되는 정보 비트열(bit stream)을 생성한다(S11). 정보 비트열은 하향링크 제어정보에 따라 하나 이상의 정보 필드를 포함할 수 있다.
하향링크 제어정보가 하향링크 그랜트인 경우, 정보 필드는 하향링크 데이터가 전송되는 시간-주파수 자원을 지시하는 자원 할당 필드, 하향링크 데이터의 MCS(modulation coding scheme) 레벨을 지시하는 MCS 필드 등을 포함할 수 있다. 하향링크 제어정보가 상향링크 그랜트인 경우, 정보 필드는 상향링크 데이터를 전송하기 위한 시간-주파수 자원을 지시하는 자원 할당 필드, 상향링크 데이터의 MCS 레벨을 지시하는 MCS 필드 등을 포함할 수 있다.
기지국은 정보 비트열에 오류 검출(error detection)을 위한 CRC(cyclic redundancy check)를 부가(attachment)한다(S12). CRC에는 하향링크 제어정보의 소유자(owner)나 하향링크 제어정보의 용도에 따라 식별자가 마스킹될 수 있다. 하향링크 제어정보가 특정 단말을 위한 것일 경우, CRC에 단말의 고유 식별자인 단말 ID(identifier)가 마스킹될 수 있다. 단말 ID는 C-RNTI(cell-radio network temporary identifier)라고도 한다. CRC에는 단말 ID 외에도 하향링크 제어정보의 용도에 따라 다른 식별자가 마스킹될 수도 있다.
기지국은 CRC가 부가된 정보 비트열에 채널 코딩(channel coding)를 수행하여 부호화된 비트열을 생성한다(S13). 채널 코딩 방식에는 제한이 없다. 예를 들어, 콘볼루션 코딩(convolution coding) 방식이 사용될 수 있다. 기지국은 부호화된 데이터에 레이트 매칭(rate matching)을 수행하여 레이트 매칭된 비트열을 생성한다(S14). 기지국은 레이트 매칭된 비트열을 변조(modulation)하여 변조 심벌들을 생성한다(S15). 기지국은 변조 심벌들을 자원요소들에 맵핑한다(S16). 변조 심벌들이 맵핑되는 자원요소들은 하향링크 제어정보 전송을 위한 제어채널인 PDCCH에 대응된다.
기지국은 하향링크 제어정보를 단일 안테나를 통해 전송하거나, 다중 안테나를 통해 전송할 수 있다. 하향링크 제어정보가 다중 안테나를 통해 전송되는 경우, 기지국은 변조 심벌들을 MIMO 기법에 따라 처리하여 각 안테나마다의 자원요소들에 맵핑한다. MIMO 기법은 전송 다이버시티(transmit diversity) 기법일 수 있다.
하나의 서브프레임 내에서 복수의 PDCCH가 전송될 수 있다. 기지국은 단말에게 상기 단말의 PDCCH가 서브프레임 내 어디에 있는지에 관한 정보를 제공하지 않는다. 일반적으로, 단말은 서브프레임 내 상기 단말의 PDCCH의 위치를 모르는 상태에서, 상기 단말은 매 서브프레임마다 PDCCH 후보들(candidates)의 집합을 모니터링(monitoring)하여 상기 단말의 PDCCH를 찾는다. 여기서, 모니터링이란 단말이 PDCCH 후보들 각각에 대해 디코딩을 시도하는 것을 말한다. 이를 블라인드 디코딩(blind decoding) 또는 블라인드 검출(blind detection)이라 한다. 만일 단말이 PDCCH 후보에서 단말 ID를 디마스킹(demasking)한 후 CRC 검사를 하여 CRC 오류가 검출되지 않으면, 단말은 상기 PDCCH 후보를 상기 단말의 PDCCH로 검출한 것이다.
하향링크 데이터 수신을 위해, 단말은 블라인드 디코딩을 통해 먼저 하향링크 그랜트를 전송하는 PDCCH를 검출할 수 있다. 단말은 하향링크 그랜트를 기반으로 하향링크 데이터를 수신할 수 있다. 상향링크 데이터 전송을 위해, 단말은 블라인드 디코딩을 통해 먼저 상향링크 그랜트를 전송하는 PDCCH를 검출할 수 있다. 단말은 상향링크 그랜트를 기반으로 상향링크 데이터를 전송할 수 있다.
도 6은 상향링크 서브프레임 구조의 예를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 상향링크 서브프레임은 상향링크 제어정보를 나르는 PUCCH(physical uplink control channel)가 할당되는 제어영역과 상향링크 데이터를 나르는 PUSCH(physical uplink shared channel)가 할당되는 데이터 영역으로 나눌 수 있다.
PUSCH 상으로 전송되는 상향링크 데이터는 사용자 데이터, 제어정보, 여러 제어정보가 혼합된 정보 또는 제어정보와 사용자 데이터가 다중화된 정보 등일 수 있다.
PUCCH 상으로 전송되는 상향링크 제어정보는 HARQ ACK/NACK, 하향링크 채널 상태를 나타내는 CSI, 상향링크 무선자원 할당 요청인 SR(scheduling request) 등이 있다. CSI란 하향링크 채널에 대한 일반적인 정보를 의미하는 것으로, 특별한 제한은 없다. CSI는 CQI(channel quality indicator), PMI(precoding matrix indicator) 및 RI(rank indicator) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. CQI는 채널에 적합한 MCS 레벨을 지시한다. PMI는 채널에 적합한 코드북 인덱스를 지시한다. RI는 채널의 랭크를 지시한다.
하나의 단말에 대한 PUCCH는 서브프레임에서 자원블록 쌍(RB pair)으로 할당된다. 자원블록 쌍에 속하는 자원블록들은 제1 슬롯과 제2 슬롯 각각에서 서로 다른 부반송파를 차지한다. 이를 PUCCH에 할당되는 자원블록 쌍이 슬롯 경계(slot boundary)에서 주파수 홉핑(frequency hopping)된다고 한다. m은 서브프레임 내에서 PUCCH에 할당된 자원블록 쌍의 주파수 영역 위치를 나타내는 위치 인덱스이다.
단말의 상향링크 전송은 다음과 같이 3가지 유형(type)으로 나뉠 수 있다. (1) PUSCH 상의 상향링크 데이터 전송(이하, 'PUSCH 전송'이라 함), (2) PUCCH 상의 상향링크 제어정보 전송(이하, 'PUCCH 전송'이라 함), (3) SRS(sounding reference signal) 전송.
도 7은 단일 안테나를 포함하는 전송기 구조의 예를 나타낸 블록도이다. 여기서, 전송기는 단말의 일부분일 수 있다.
도 7을 참조하면, 전송기(100)는 정보 프로세서(information processor, 110), 참조신호 생성기(RS generator, 120), 자원요소 맵퍼(resource element mapper, 130), OFDM 신호 생성기(OFDM signal generator, 140), RF부(RF(radio frequency) unit, 150) 및 전송 안테나(190)를 포함한다.
정보 프로세서(110) 및 참조신호 생성기(120)는 각각 자원요소 맵퍼(130)에 연결된다. 자원요소 맵퍼(130)는 OFDM 신호 생성기(140)에 연결되고, OFDM 신호 생성기(140)는 RF부(150)에 연결되고, RF부(150)는 전송 안테나(190)에 연결된다.
정보 프로세서(110)는 정보를 입력받는다. 정보는 제어정보 또는 데이터일 수 있다. 정보는 비트(bit) 또는 비트열(bit stream)의 형태일 수 있다. 전송기(100)는 물리계층에서 구현될 수 있다. 이 경우, 정보는 MAC(medium access control) 계층과 같은 상위계층(higher layer)으로부터 유래된 것일 수 있다.
정보 프로세서(110)는 정보로부터 복수의 정보 심벌들인 정보 시퀀스를 생성하도록 형성된다. 정보 심벌은 정보를 처리하여 얻어지는 복소수 심벌(complex-valued symbol)일 수 있다.
참조신호 생성기(120)는 복수의 참조신호 심벌들인 참조신호 시퀀스를 생성한다. 참조신호 심벌은 복소수 심벌일 수 있다.
참조신호 시퀀스는 순환 쉬프트된 시퀀스(cyclically shifted sequence)일 수 있다. 순환 쉬프트된 시퀀스는 기본 시퀀스(base sequence)를 특정 CS 양(cyclic shift amount) 만큼 순환 쉬프트시켜 생성될 수 있다. 다양한 종류의 시퀀스가 기본 시퀀스로 사용될 수 있다. 예를 들어, PN(pseudo-random) 시퀀스, ZC(Zadoff-Chu) 시퀀스와 같은 잘 알려진 시퀀스가 기본 시퀀스로 사용될 수 있다. 또는, 컴퓨터를 통해 생성되는 CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation)가 사용될 수 있다. 다만 이는 예시일 뿐, 참조신호 시퀀스는 특별한 제한 없이 임의의 시퀀스가 사용될 수 있다.
참조신호 생성기(120)는 DM RS(demodulation RS) 시퀀스 또는 SRS 시퀀스를 생성할 수 있다. DM RS는 기지국에서의 정보 복조를 위해 사용되는 참조신호이다. DM RS는 PUSCH를 위한 DM RS와 PUCCH를 위한 DM RS가 있다.
SRS는 상향링크 스케줄링을 위해 단말이 기지국으로 전송하는 참조신호이다. 기지국은 수신된 SRS를 통해 상향링크 채널을 추정하고, 추정된 상향링크 채널을 상향링크 스케줄링에 이용한다.
SRS는 서브프레임 내 하나의 OFDM 심벌을 통해 전송될 수 있다. 예를 들어, 서브프레임을 구성하는 OFDM 심벌들 중 마지막 OFDM 심벌을 통해 SRS가 전송될 수 있다. 이는 예시일 뿐 서브프레임 내 SRS가 전송되는 OFDM 심벌의 위치나 개수는 다양하게 변경될 수 있다. SRS는 제어영역에서는 전송되지 않고, 데이터 영역에서 전송된다. 단말은 SRS를 데이터 영역의 전체 주파수(또는 부반송파)에 걸쳐 전송하거나, 데이터 영역의 일부 주파수에 걸쳐 전송할 수 있다. 단말이 SRS를 일부 주파수에 걸쳐 전송하는 경우, SRS가 전송되는 서브프레임마다 다른 주파수로 홉핑하여 전송할 수 있다. 또한, 단말은 SRS를 짝수 또는 홀수의 부반송파 인덱스의 부반송파만을 이용해서 전송할 수도 있다. 단말은 주기적으로 SRS를 전송할 수 있다.
SRS는 순환 쉬프트된 시퀀스일 수 있다. 셀 내 복수의 단말 각각마다 SRS가 전송되는 서브프레임, 부반송파 또는 CS 양 등을 다르게 사용함으로써, 복수의 단말 각각의 SRS가 다중화될 수 있다.
자원요소 맵퍼(130)는 상향링크 전송을 위해 할당받은 자원요소들에 정보 시퀀스 및/또는 참조신호 시퀀스를 맵핑하도록 형성된다. 정보 심벌 및 참조신호 심벌 각각은 하나의 자원요소에 맵핑될 수 있다.
OFDM 신호 생성기(140)는 OFDM 심벌마다 시간-연속적인(time-continuous) OFDM 신호를 생성하도록 형성된다. 시간-연속적인 OFDM 신호는 OFDM 베이스밴드(baseband) 신호라고도 한다. OFDM 신호 생성기(140)는 OFDM 심벌마다 IFFT(inverse fast Fourier transform) 수행, CP 삽입 등을 통해 OFDM 신호를 생성할 수 있다.
RF부(160)는 OFDM 베이스밴드 신호를 무선 신호(radio signal)로 변환한다. OFDM 베이스밴드 신호는 반송파 주파수(carrier frequency)로 업컨버젼(upconversion)되어 무선 신호로 변환될 수 있다. 반송파 주파수는 중심 주파수(center frequency)라고도 한다. LTE 시스템에서는 단일 반송파가 사용된다. 전송 안테나(190)를 통해 무선 신호가 전송된다.
도 8은 도 7의 정보 프로세서의 일 예를 나타낸 블록도이다.
도 8을 참조하면, 정보 프로세서(200)는 채널 코딩부(channel coding unit, 210), 변조기(modulator, 220), DFT(discrete Fourier transform)부(230)를 포함한다. 채널 코딩부(210)는 변조기(220)에 연결되고, 변조기(220)는 DFT부(230)에 연결된다. DFT부(230)는 자원요소 맵퍼(도 7의 130 참조)에 연결된다. 정보 프로세서(200)는 PUSCH 상으로 전송되는 상향링크 데이터를 처리하여 정보 시퀀스를 생성할 수 있다.
채널 코딩부(210)는 상향링크 데이터에 해당하는 정보 비트열을 입력받아 채널 코딩을 수행하여 부호화된 비트를 생성하도록 형성된다. 채널 코딩 방식에는 제한이 없다. 예를 들어, 채널 코딩 방식에는 터보 코딩(turbo coding), 콘볼루션 코딩, 블록 코딩(block coding) 등이 사용될 수 있다. 블록 코드의 예로 리드 뮬러 코드(Reed-Muller code) 패밀리가 있다. 채널 코딩부(210)에서 출력된 부호화된 비트의 크기는 다양할 수 있다.
채널 코딩부(210)는 부호화된 비트에 레이트 매칭을 수행하여 레이트 매칭된 비트를 생성할 수 있다. 이하, 부호화된 비트는 레이트 매칭된 비트를 의미할 수도 있다.
변조기(220)는 부호화된 비트를 신호 성상(signal constellation) 상의 위치를 표현하는 심벌로 맵핑하여 변조 심벌을 생성하도록 형성된다. 변조 방식(modulation scheme)에는 제한이 없다. 예를 들어, 변조 방식에는 m-PSK(m-phase shift keying) 또는 m-QAM(m-quadrature amplitude modulation) 등이 사용될 수 있다. 변조 심벌의 개수는 하나 또는 복수일 수 있다. 변조 심벌의 개수는 변조기(220)에 입력되는 부호화된 비트의 크기 및 변조 방식에 따라 다양할 수 있다.
DFT부(230)는 변조기(220)에서 출력된 변조 심벌들에 DFT를 수행하여 복소수 심벌들을 출력하도록 형성된다. DFT부(230)로부터 출력된 복소수 심벌들은 정보 시퀀스일 수 있다.
자원요소 맵퍼(도 7의 130 참조)는 DFT부(230)에서 출력된 정보 시퀀스를 PUSCH 전송을 위해 할당된 자원블록 내 자원요소들에 맵핑한다. 이때 PUSCH 전송을 위한 자원블록은 상향링크 그랜트를 통해 할당될 수 있다. OFDM 신호 생성기(도 7의 140 참조)는 SC-FDMA 신호 생성기라고도 할 수 있다.
상향링크 그랜트가 CSI 요청자를 포함하는 경우, 단말은 PUSCH 상으로 CSI 또는 CSI와 사용자 데이터가 다중화된 정보 등을 전송할 수 있다. 따라서 LTE 시스템에서 PUSCH 상으로의 CSI 피드백은 비주기적이다.
도 9는 도 7의 정보 프로세서의 다른 예를 나타낸 블록도이다.
도 9를 참조하면, 정보 프로세서(300)는 채널 코딩부(310), 변조기(320) 및 시퀀스 생성기(330)를 포함한다. 채널 코딩부(310)는 변조기(320)에 연결되고, 변조기(320)는 시퀀스 생성기(330)에 연결된다. 시퀀스 생성기(330)는 자원요소 맵퍼(도 7의 130 참조)에 연결된다. 정보 프로세서(300)는 PUCCH 상으로 전송되는 상향링크 제어정보를 처리하여 정보 시퀀스를 생성할 수 있다.
채널 코딩부(310)는 상향링크 제어정보에 해당하는 정보 비트열을 입력받아 채널 코딩을 수행하여 부호화된 비트를 생성하도록 형성된다.
변조기(320)는 부호화된 비트를 신호 성상 상의 위치를 표현하는 심벌로 맵핑하여 변조 심벌을 생성하도록 형성된다. 상향링크 제어정보가 SR 또는 HARQ ACK/NACK 인 경우, 변조기(320)는 하나의 변조 심벌 d(0)를 출력할 수 있다. 상향링크 제어정보가 CSI인 경우, 변조기(320)는 10개의 변조 심벌들 d(0),...,d(9)를 출력할 수 있다.
시퀀스 생성기(330)는 변조 심벌 및 시퀀스를 기반으로 확산된 시퀀스인 정보 시퀀스를 생성하도록 형성된다. 시퀀스에 특별한 제한은 없다. 다만, 시퀀스는 서로 직교(orthogonal)하거나, 서로 상관도(correlation)가 낮은 시퀀스들 중에서 선택될 수 있다.
자원요소 맵퍼(도 7의 130 참조)는 시퀀스 생성기(330)에서 출력된 정보 시퀀스를 PUCCH 전송을 위해 할당된 자원블록 내 자원요소들에 맵핑한다. 이때 PUCCH 전송을 위한 자원블록은 자원블록 쌍(RB pair)으로 할당된다(도 6 참조).
이하, 시퀀스 생성기(330)가 생성하는 정보 시퀀스에 대해 상술한다.
정보 시퀀스는 1차원 확산된 시퀀스와 2차원 확산된 시퀀스로 나뉠 수 있다.
(1) 1차원 확산된 시퀀스
1차원 확산된 시퀀스는 변조 심벌 및 제1 시퀀스를 기반으로 생성된다. PUCCH 포맷 2/2a/2b의 경우, 정보 시퀀스로 1차원 확산된 시퀀스가 사용될 수 있다. PUCCH 포맷 2는 CSI의 전송에 사용되고, PUCCH 포맷 2a/2b는 CSI 및 HARQ ACK/NACK의 전송에 사용된다. 예를 들어, 변조 심벌 d(0),...,d(9)로부터 1차원 확산된 시퀀스가 생성되는 방법을 설명한다.
변조 심벌 d(k)는 길이 N인 제1 시퀀스 r(k,n)로 확산되어 1차원 확산된 시퀀스 s(k,n)가 생성된다(k=0,...,9, n=0,...,N-1). 여기서, k는 서브프레임 내 OFDM 심벌의 위치를 지시하는 심벌 인덱스에 대응된다. 따라서 d(k)는 k에 따라 서브프레임 내 하나의 OFDM 심벌에 대응된다. n은 서브프레임 내 부반송파의 위치를 지시하는 부반송파 인덱스에 대응된다. 따라서 (k,n)은 서브프레임 내 하나의 자원요소에 대응된다.
제1 시퀀스 r(k,n)는 순환 쉬프트된 시퀀스일 수 있다. 이 경우, 제1 시퀀스 r(k,n)의 CS 양이 결정되어야 한다. 제1 시퀀스 r(k,n)는 k에 따라 CS 양이 달라질 수 있다.
다음 수학식은 1차원 확산된 시퀀스 s(k,n)가 생성되는 예이다.
Figure pat00001
s(k,n)는 k에 대응되는 서브프레임 내 OFDM 심벌에 대응되는 1차원 확산된 시퀀스로 다음과 같이 나타낼 수 있다.
{s(0,n), s(1,n),...,s(9,n)}={d(0)r(0,n), d(1)r(1,n),...,d(9)r(9,n)}
자원요소 맵퍼(도 7의 130 참조)는 1차원 확산된 시퀀스 s(k,n)을 서브프레임 내 (k,n)에 대응되는 자원요소에 맵핑한다.
PUCCH 포맷 2/2a/2b의 경우, 순환 쉬프트된 시퀀스인 제1 시퀀스의 CS 양 및 PUCCH 전송을 위해 할당된 자원블록이 결정되어야 한다. 즉, (1) CS 양, (2) 자원블록이 PUCCH 전송에 사용되는 자원이다.
자원 인덱스(resource index)는 PUCCH 전송에 사용되는 자원을 식별한다. 자원 인덱스로부터 자원이 결정된다. 단말은 자원 인덱스로부터 CS 양 및 자원블록을 결정할 수 있다. 자원 인덱스로부터 결정된 CS 양은 OFDM 심벌 레벨(symbol level)로 홉핑될 수 있다. CSI를 위한 자원 인덱스는 RRC(radio resource control) 시그널링과 같은 상위계층 시그널링에 의해 반정적으로(semi-statically) 설정될 수 있다.
(2) 2차원 확산된 시퀀스
2차원 확산된 시퀀스는 1차원 확산된 시퀀스 및 제2 시퀀스를 기반으로 생성된다. 즉, 2차원 확산된 시퀀스는 변조 심벌, 제1 시퀀스 및 제2 시퀀스를 기반으로 생성된다. PUCCH 포맷 1/1a/1b의 경우, 정보 시퀀스로 2차원 확산된 시퀀스가 사용될 수 있다. PUCCH 포맷 1은 SR의 전송에 사용되고, PUCCH 포맷 1a/1b는 HARQ ACK/NACK의 전송에 사용된다. 예를 들어, 변조 심벌 d(0)로부터 2차원 확산된 시퀀스가 생성되는 방법을 설명한다.
변조 심벌 d(0)는 길이 N인 제1 시퀀스 r(k,n)로 확산되어 1차원 확산된 시퀀스 s(k,n)가 생성된다(k=0,...,K-1, n=0,...,N-1). 여기서, k는 서브프레임 또는 슬롯 내 OFDM 심벌의 위치를 지시하는 심벌 인덱스에 대응되고, K는 서브프레임 또는 슬롯 내 정보 시퀀스가 맵핑되는 OFDM 심벌의 개수일 수 있다. 일반적인 PUCCH 포맷 1/1a/1b에서, 슬롯 내 정보 시퀀스가 맵핑되는 OFDM 심벌의 개수는 4이다. 이하, K=4라고 가정한다. s(k,n)은 k에 따라 슬롯 내 하나의 OFDM 심벌에 대응된다. n은 슬롯 내 부반송파의 위치를 지시하는 부반송파 인덱스에 대응된다. 따라서 (k,n)은 슬롯 내 하나의 자원요소에 대응된다.
제1 시퀀스 r(k,n)는 순환 쉬프트된 시퀀스일 수 있다. 이 경우, 제1 시퀀스 r(k,n)의 CS 양이 결정되어야 한다. 제1 시퀀스 r(k,n)의 CS 양은 k에 따라 달라질 수 있다.
다음 수학식은 1차원 확산된 시퀀스 s(k,n)가 생성되는 예이다.
Figure pat00002
s(k,n)는 k에 대응되는 슬롯 내 OFDM 심벌에 대응되는 1차원 확산된 시퀀스로 다음과 같이 나타낼 수 있다.
{s(0,n), s(1,n), s(2,n), s(3,n)}
={d(0)r(0,n), d(0)r(1,n), d(0)r(2,n), d(0)r(3,n)}
1차원 확산된 시퀀스 s(k,n)은 길이 4인 제2 시퀀스 w(k) (k는 제2 시퀀스의 요소 인덱스, k=0,...,3)로 확산되어 2차원 확산된 시퀀스 z(k,n)가 생성된다. 제2 시퀀스 w(k)는 복수의 시퀀스들을 원소로 하는 시퀀스 집합에서 선택될 수 있다. 시퀀스 집합에 포함되는 상기 복수의 시퀀스들은 서로 직교하거나, 서로 낮은 상관도를 가질 수 있다.
이하, 제2 시퀀스는 서로 직교하는 시퀀스들로 구성된 직교 시퀀스 집합에서 선택된 직교 시퀀스라 가정한다. 직교 시퀀스 집합에 속한 직교 시퀀스들 각각은 하나의 직교 시퀀스 인덱스(이하, Ios라 함)에 일대일로 대응된다. 이 경우, 제2 시퀀스 w(k)의 Ios가 결정되어야 한다. 제2 시퀀스 w(k)의 Ios는 무선 프레임 내 슬롯 번호에 따라 달라질 수 있다.
다음 수학식은 2차원 확산된 시퀀스 z(k,n)이 생성되는 예이다.
Figure pat00003
z(k,n)는 k에 대응되는 슬롯 내 OFDM 심벌에 대응되는 2차원 확산된 시퀀스로 다음과 같이 나타낼 수 있다.
{z(0,n), z(1,n), z(2,n), z(3,n)}
={w(0)d(0)r(0,n), w(1)d(0)r(1,n), w(2)d(0)r(2,n), w(3)d(0)r(3,n)}
자원요소 맵퍼(도 7의 130 참조)는 2차원 확산된 시퀀스 z(k,n)을 슬롯 내 (k,n)에 대응되는 자원요소에 맵핑한다.
PUCCH 포맷 1/1a/1b의 경우, 순환 쉬프트된 시퀀스인 제1 시퀀스의 CS 양, 직교 시퀀스인 제2 시퀀스의 Ios 및 PUCCH 전송을 위해 할당된 자원블록이 결정되어야 한다. 즉, (1) CS 양, (2) Ios, (3) 자원블록이 PUCCH 전송에 사용되는 자원이다.
자원 인덱스는 PUCCH 전송에 사용되는 자원을 식별한다. 자원 인덱스로부터 자원이 결정된다. 단말은 자원 인덱스로부터 CS 양, Ios 및 자원블록을 결정할 수 있다. 자원 인덱스로부터 결정된 CS 양은 OFDM 심벌 레벨로 홉핑될 수 있다. 자원 인덱스로부터 결정된 Ios는 슬롯 레벨로 홉핑될 수 있다.
SR 또는 SPS(semi-persistent scheduling) ACK/NACK을 위한 자원 인덱스는 RRC 시그널링과 같은 상위계층 시그널링에 의해 반정적으로 설정될 수 있다. SPS ACK/NACK은 반정적 스케줄링으로 전송된 하향링크 데이터에 대한 ACK/NACK이다. 상기 하향링크 데이터가 PDSCH를 통해 전송될 경우, 상기 PDSCH에 대응하는 PDCCH가 존재하지 않을 수 있다.
동적(dynamic) ACK/NACK을 위한 자원 인덱스는 암시적으로(implicitly) 설정될 수 있다. 동적 ACK/NACK은 동적 스케줄링으로 전송된 하향링크 데이터에 대한 ACK/NACK이다. 동적 스케줄링은 기지국이 PDSCH를 통한 하향링크 데이터를 전송할 때마다 단말에게 PDCCH를 통해 하향링크 그랜트를 매번 전송하는 것이다.
동적 ACK/NACK을 위한 자원 인덱스는 PDCCH가 전송되는 무선 자원으로부터 얻어질 수 있다. 예를 들어, PDCCH가 전송되는 무선 자원은 CCE이고, 자원 인덱스는 PDCCH 전송에 사용된 첫번째 CCE 인덱스로부터 얻어질 수 있다.
상기에서 LTE 시스템에서 상향링크 전송에 대해 설명하였다. 정리하면, LTE 시스템에서 상향링크 전송은 다음과 같은 특징이 있다.
(1) 상향링크 전송은 단일 안테나 전송만이 지원된다.
(2) PUSCH 전송을 위해 하나의 단말에게 할당되는 자원블록들은 주파수 영역에서 연속된다.
(3) 하나의 단말은 PUCCH와 PUSCH를 동시에 전송할 수 없다.
(4) CSI는 PUCCH 상으로 주기적으로 전송되거나, PUSCH 상으로 비주기적으로 전송될 수 있다.
(2)와 (3)을 통해, LTE 시스템의 상향링크 전송은 단일 반송파 특성(single carrier property)이 유지될 수 있다.
지금까지 LTE 시스템의 프레임 구조와 신호 전송 방법에 대해 살펴보았다.
LTE 단말과 LTE-A 단말을 동시에 지원할 수 있는 LTE-A 시스템을 구성하기 위해서, LTE-A 시스템의 기본적인 프레임 구조는 LTE 시스템의 프레임 구조와 동일하게 구성될 수 있다.
하나의 무선 프레임 내의 10개의 서브프레임 각각은 용도에 따라 서브프레임 유형을 정의하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 무선 프레임 내 서브프레임 각각은 LTE 유일 서브프레임(LTE only subframe), 혼합 서브프레임(mixed subframe) 및 LTE-A 유일 서브프레임(LTE-A only subframe) 등으로 상황에 따라 서브프레임 유형을 정의하여 사용할 수 있다. LTE 유일 서브프레임은 LTE 단말 그룹에 적합하게 설계되고, LTE-A 유일 서브프레임은 LTE-A 단말 그룹에 적합하게 설계되고, 혼합 서브프레임은 LTE 단말 그룹 및 LTE-A 단말 그룹 모두에게 적합하게 설계된다.
각 서브프레임은 특정 단말 그룹에 적합하게 설계되므로, 다른 단말 그룹의 단말에서는 성능 저하가 발생될 수 있다. LTE-A 시스템에서 LTE-A 단말이 자원 할당의 불이익을 받지 않기 위해서, LTE-A 단말은 모든 서브프레임 유형에서 신호 수신이 가능하도록 구성되어야 한다. 따라서 LTE-A 단말은 상황에 따라서 LTE-A 시스템에서도 LTE 시스템이 적용되는 LTE 단말과 동일한 방식으로 동작할 수 있어야 한다.
이하, LTE-A 단말을 LTE 단말과 같은 방식으로 동작시키는 방법에 대해 상술한다.
도 10은 LTE-A 단말에 의해 수행되는 신호 수신 방법을 나타낸 순서도이다.
도 10을 참조하면, LTE-A 단말은 시스템 모드를 설정한다(S110). 시스템 모드는 LTE 시스템 모드 또는 LTE-A 시스템 모드 중 어느 하나이다. LTE-A 단말은 시스템 모드에 따라 신호를 수신한다(S120). LTE 시스템 모드인 경우, 신호는 최대 4개의 전송 안테나를 통해 전송되고, LTE-A 시스템 모드인 경우, 신호는 최대 8개의 전송 안테나를 통해 전송된다. LTE-A 단말은 하향링크 그랜트를 수신하고, 하향링크 그랜트를 기반으로 신호를 수신할 수 있다.
도 11은 LTE-A 단말에 의해 수행되는 신호 전송 방법을 나타낸 순서도이다.
도 11을 참조하면, LTE-A 단말은 시스템 모드를 설정한다(S210). 시스템 모드는 LTE 시스템 모드 또는 LTE-A 시스템 모드 중 어느 하나이다. LTE-A 단말은 시스템 모드에 따라 신호를 전송한다(S220). LTE 시스템 모드인 경우, 신호는 단일 안테나를 통해 전송되고, LTE-A 시스템 모드인 경우, 신호는 다중 안테나를 통해 전송될 수 있다. 이하, 상향링크에서 LTE 시스템 모드는 단일 안테나 모드이고, LTE-A 시스템 모드는 다중 안테나 모드라고 할 수 있다.
LTE-A 시스템에서 LTE 시스템 모드 또는 LTE-A 시스템 모드와 같이 서로 다른 시스템 모드가 정의될 수 있다. LTE-A 단말은 LTE 시스템 모드 또는 LTE-A 시스템 모드와 같이 서로 다른 시스템 모드에 따라 동작할 수 있다. 시스템 모드가 LTE 시스템 모드로 설정되면, LTE-A 단말은 LTE 시스템 모드에 따라 동작하고, 시스템 모드가 LTE-A 시스템 모드로 설정되면, LTE-A 단말은 LTE-A 시스템 모드에 따라 동작한다.
시스템 모드는 하향링크 및 상향링크에서 각각 독립적으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 하향링크는 LTE 시스템 모드로 설정되고, 상향링크는 LTE-A 시스템 모드로 설정될 수 있다. 이 경우, 단말은 하향링크 신호를 LTE 시스템 모드로 수신하고, 상향링크 신호를 LTE-A 시스템 모드로 전송할 수 있다.
또는 시스템 모드는 전체적으로 설정될 수도 있다. 이 경우, 시스템 모드가 LTE 시스템 모드로 설정되는 경우, LTE-A 단말은 하향링크 및 상향링크 모두에서 LTE 시스템 모드에 따라 동작한다.
이하, LTE-A 단말의 시스템 모드 설정 방법에 대해 상술한다.
기지국은 LTE-A 단말에게 시스템 모드를 명백하게(explicitly) 지시하거나, 암시적으로 지시할 수 있다. LTE-A 단말은 기지국의 지시에 따라 시스템 모드를 설정한다. 기지국은 물리계층 시그널링 또는 RRC 시그널링과 같은 상위계층 시그널링을 통해 시스템 모드를 명백하게 지시할 수 있다.
이하, 기지국이 LTE-A 단말에게 시스템 모드를 지시하는 방법을 구체적으로 설명한다.
1. 동적 시스템 모드 스위칭(switching)
기지국은 LTE-A 단말에게 특정 시간 구간 동안 LTE 시스템 모드로 동작하도록 시스템 모드를 지시할 수 있다. 여기서, 특정 시간 구간은 특정 서브프레임 또는 특정 무선 프레임이 될 수 있다. 이 경우, LTE-A 단말에서 시스템 모드는 동적으로 스위칭될 수 있다. 즉, 시스템 모드가 서브프레임마다 변할 수 있다. 기지국은 LTE-A 단말에게 다음과 같은 방법을 통해 시스템 모드를 지시할 수 있다.
(1) 다중 단말 ID(multiple UE ID) 이용
하나의 LTE-A 단말에 다수의 단말 ID가 할당될 수 있다. 다수의 단말 ID 각각은 LTE-A 단말이 동작해야하는 시스템 모드를 지시할 수 있다. LTE-A 단말은 단말 ID에 따라 시스템 모드를 설정한다.
예를 들어, 하나의 LTE-A 단말이 제1 단말 ID(UE ID #1)와 제2 단말 ID(UE ID #2)를 할당받았다고 가정한다. 그리고 제1 단말 ID는 LTE 모드를 지시하고, 제2 단말 ID는 LTE-A 모드를 지시한다고 가정한다. LTE-A 단말은 매 서브프레임의 PDCCH 후보에서 제1 단말 ID 및 제2 단말 ID를 각각 디마스킹한 후 CRC 검사를 하여 CRC 오류 여부를 검출한다. 만일, 제1 단말 ID을 디마스킹한 후 CRC 오류가 검출되지 않으면, LTE-A 단말은 시스템 모드를 LTE 시스템 모드로 설정한다. 이와 같이, LTE-A 단말은 매 서브프레임 내 PDCCH 후보의 CRC에 마스킹되어 있는 단말 ID를 확인함으로써, LTE-A 단말이 동작해야 하는 시스템 모드를 알게 된다.
PDCCH 상으로 하향링크 그랜트가 전송된 경우, LTE-A 단말은 단말 ID가 지시하는 시스템 모드에 따라 하향링크 데이터를 수신할 수 있다. PDCCH 상으로 상향링크 그랜트가 전송된 경우, LTE-A 단말은 단말 ID가 지시하는 시스템 모드에 따라 상향링크 데이터를 전송할 수 있다.
(2) 상위계층 시그널링 이용
상위계층 시그널링을 통하여 기지국은 LTE-A 단말에게 특정 서브프레임 또는 특정 무선 프레임에서 LTE 시스템 모드로 동작하도록 시스템 모드를 지시할 수 있다. 상위계층 시그널링은 RRC 시그널링일 수 있다.
상위계층 시그널링은 LTE 시스템 모드로 설정되는 서브프레임을 지시하는 서브프레임 정보를 포함할 수 있다. LTE-A 단말은 서브프레임 정보를 기반으로 시스템 모드를 설정한다. 상위계층 시그널링은 서브프레임 정보 외에 전송 기법(transmission scheme)에 대한 정보 등의 부가적인 정보를 더 포함할 수 있다. 전송 기법에는 단일 안테나 기법, MIMO 기법 등이 있다. MIMO 기법에는 전송 다이버시티 기법, 개루프(open-loop) 공간 다중화 기법 및 폐루프(closed-loop) 공간 다중화 기법 등이 있다. 전송 기법은 기지국이 LTE-A 단말에게 하향링크 데이터를 전송하는 기법일 수 있다. 또는 전송 기법은 LTE-A 단말이 기지국에게 상향링크 데이터를 전송하는 기법일 수도 있다.
(3) 브로드캐스팅 PDCCH
기지국은 LTE-A 단말을 위한 브로드캐스팅 PDCCH를 전송할 수 있다. 브로드캐스팅 PDCCH는 매 서브프레임마다 전송되거나, 하나의 무선 프레임 내 특정 위치의 서브프레임에서 전송될 수 있다. 브로드캐스팅 PDCCH 상으로 전송되는 제어정보는 LTE 시스템 모드로 설정되는 서브프레임을 지시하는 서브프레임 정보를 포함할 수 있다. LTE-A 단말은 서브프레임 정보를 기반으로 시스템 모드를 설정한다.
브로드캐스팅 PDCCH가 전송되는 서브프레임에서 동작하는 모든 LTE-A 단말은 브로드캐스팅 PDCCH를 읽을 수 있다. 브로드캐스팅 PDCCH의 CRC에는 셀 내 모든 LTE-A 단말에 공통되고, 브로드캐스팅 PDCCH임을 알리는 식별자가 마스킹될 수 있다.
2. 반정적 시스템 모드 스위칭
각 LTE-A 단말은 반정적으로 시스템 모드를 설정할 수 있다. 반정적 시스템 모드 스위칭을 지시하는 시스템 모드 정보는 RRC와 같은 상위계층 시그널링을 통해 전송될 수 있다. 또는 시스템 모드 정보는 다른 형태의 제어 시그널링을 통해 전송될 수 있다. 이때, 시스템 모드 정보는 하향링크에 설정되는 시스템 모드와 상향링크에 설정되는 시스템 모드를 서로 다르게 지시할 수 있다. 일 예로, 기지국은 LTE-A 단말이 하향링크에서 LTE 시스템 모드로 동작하고, 상향링크에서는 LTE-A 시스템 모드로 동작하도록 반정적으로 시스템 모드를 설정할 수 있다. 다른 예로, 기지국은 LTE-A 단말이 상향링크에서 LTE 시스템 모드로 동작하고, 하향링크에서는 LTE-A 시스템 모드로 동작하도록 설정할 수도 있다. 이때 LTE-A 단말이 상향링크 및/또는 하향링크에서 LTE 시스템 모드로 동작하도록 구성될 때, 다수의 전송 채널이 존재하는 경우, 다수의 전송 채널 중 특정 채널만이 LTE 시스템 모드로 동작하도록 구성할 수도 있다.
다음, 기지국이 LTE-A 단말에게 시스템 모드를 암시적으로 지시하는 방법을 구체적으로 설명한다.
1. LTE 유일 서브프레임에 스케줄링
LTE-A 단말이 LTE 유일 서브프레임으로 정의된 서브프레임에 할당될 수 있다. 이 경우, LTE-A 단말은 LTE 유일 서브프레임에서 자연적으로 LTE 시스템 모드로 동작한다.
LTE-A 단말이 LTE 시스템 모드로 동작할 경우, LTE-A 단말이 어떤 전송 기법을 사용하여 하향링크 데이터를 수신할 것인지 문제될 수 있다.
첫째, LTE-A 단말은 미리 정해진 전송 기법 또는 디폴트 모드(default mode)로 정해진 전송 기법을 사용할 수 있다.
둘째, LTE-A 단말에 설정된 전송 기법 그대로 사용될 수 있다. 다만, LTE 시스템의 4개 전송 안테나를 위한 MIMO 기법이 적용된다. 기지국은 PMI, RI와 같은 MIMO 채널에 관한 정보를 결정할 수 있다. 기지국은 MIMO 채널에 관한 정보를 PDCCH를 통해 전송할 수 있다.
LTE-A 단말이 LTE 시스템 모드로 동작할 경우, LTE-A 단말이 PDCCH를 검출하는 방식이 문제될 수 있다.
첫째, LTE-A 단말은 PDCCH 상 하향링크 그랜트 역시 LTE 시스템 방식으로 수신하고, PDSCH 상 하향링크 데이터를 LTE 시스템 방식으로 수신할 수 있다. 이 경우, 기지국은 PDCCH를 LTE 시스템과 동일한 크기 및 동일한 구조로 구성하여 전송할 수 있다.
둘째, LTE-A 단말은 PDCCH 상 하향링크 그랜트는 LTE-A 시스템 방식으로 수신하고, PDSCH 상 하향링크 데이터만을 LTE 시스템 방식으로 수신할 수 있다.
셋째, 상황에 따라 LTE-A 단말은 PDCCH 상 하향링크 그랜트를 LTE 시스템 방식 또는 LTE-A 시스템 방식으로 수신할 수 있다.
2. SPS 스케줄링
LTE-A 단말이 SPS 스케줄링 방식으로 자원을 할당받은 경우, LTE-A 단말은 시스템 모드를 LTE 시스템 모드로 설정하고, LTE 시스템 모드로 동작할 수 있다. 이 경우, LTE-A 단말의 시스템 모드는 반정적으로 변할 수 있다.
데이터가 VoIP(Voice over IP)인 경우, SPS 스케줄링 방식이 이용될 수 있다. 하향링크 수신을 위한 자원을 SPS 스케줄링 방식으로 할당받은 경우, LTE-A 단말은 매 서브프레임마다 PDCCH 상으로 하향링크 그랜트를 수신하지 않아도 하향링크 데이터를 수신할 수 있다. LTE-A 단말은 특정 서브프레임 내 정해진 자원블록에서 하향링크 데이터를 수신할 수 있다. 상향링크 전송을 위한 자원을 SPS 스케줄링 방식으로 할당받은 경우, LTE-A 단말은 PDCCH 상으로 상향링크 그랜트를 수신하지 않아도 상향링크 데이터를 전송할 수 있다.
SPS 스케줄링 방식은 매 서브프레임마다 채널에 따라 링크 적응(link adaptation)이 이루어지지 않는다. 링크 적응이란, 데이터 전송 시 채널에 따라 MCS 레벨을 다르게 적용하는 것이다. 즉, SPS 스케줄링 방식의 경우 채널에 최적화된 전송 기법이 적용되기 힘들다. 따라서 LTE-A 단말이 SPS 스케줄링 방식으로 자원을 할당받은 경우, LTE-A 단말은 LTE 시스템 모드로 동작하도록 구성되는 것이 바람직하다.
3. 전송 기법
LTE-A 단말은 상기 단말에게 설정된 전송 기법에 따라 시스템 모드를 설정할 수 있다. LTE-A 단말에게 특정 전송 기법이 설정되면, 상기 LTE-A 단말은 시스템 모드를 바로 LTE 시스템 모드로 설정할 수 있다. 일 예로, LTE-A 단말에게 개루프 전송 기법이 설정된 경우, 시스템 모드가 바로 LTE 시스템 모드로 설정될 수 있다. 다른 예로, LTE-A 단말에게 전송 다이버시티 전송 기법이 설정된 경우, 시스템 모드가 바로 LTE 시스템 모드로 설정될 수 있다.
전송 기법은 반정적으로 설정되므로, LTE-A 단말의 시스템 모드는 반정적으로 변할 수 있다.
특정 전송 기법에서 LTE-A 단말은 항상 LTE 시스템 모드로 설정되므로, 해당 전송 기법의 CSI 역시 LTE와 동일한 방식으로 피드백될 수 있다. 또는 특정 전송 기법에서 LTE-A 단말의 시스템 모드는 LTE 시스템 모드로 설정되나, CSI는 좀 더 좋은 성능이 제공되도록 피드백될 수 있다.
4. 다중 반송파 지원(multi-carrier support)
LTE-A 시스템은 다중 반송파를 지원한다. 하나의 LTE-A 단말이 복수의 구성 반송파를 할당받아 사용한다고 가정한다. LTE-A 단말은 구성 반송파에 따라 시스템 모드를 설정할 수 있다. 복수의 구성 반송파 중 일부 구성 반송파에서 LTE-A 단말이 LTE 시스템 모드로 동작하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 하나의 LTE-A 단말이 4개의 구성 반송파를 할당받은 경우, 4개의 구성 반송파 중 2개 구성 반송파에서는 LTE-A 단말이 LTE 시스템 모드로 동작하도록 구성되고, 나머지 2개의 구성 반송파에서는 LTE-A 시스템 모드로 동작하도록 구성될 수 있다.
복수의 구성 반송파 중 적어도 하나의 구성 반송파는 LTE 유일 구성 반송파(LTE only component carrier)일 수 있다. LTE-A 단말은 LTE 유일 구성 반송파에서 LTE 시스템 모드로만 동작한다. 복수의 구성 반송파 중 어떤 구성 반송파를 LTE 유일 구성 반송파로 설정할 것인지는 기지국과 LTE-A 단말 사이에 미리 규약될 수 있다. 또는 기지국이 LTE-A 단말에게 시그널링을 통해 알려줄 수도 있다.
이와 같이, 시스템 모드는 동적으로 변할 수 있지만, 반정적으로 변할 수도 있다. 이하, 시스템 모드가 반정적으로 변하는 경우에 대해 상술한다. 시스템 모드가 LTE 시스템 모드로 설정되는 동안, LTE-A 단말은 LTE 시스템 모드를 기반으로 하향링크 데이터를 수신할 수 있다. 또한 LTE-A 단말은 LTE 시스템 모드를 기반으로 상향링크 데이터를 전송할 수 있다.
그런데 LTE-A 단말이 CSI를 피드백하는 방법이 문제된다. LTE를 위한 CSI와 LTE-A를 위한 CSI가 서로 다르기 때문이다. LTE 시스템 및 LTE-A 시스템 각각은 최대 랭크, 프리코딩 행렬 등이 서로 다르기 때문에 피드백되는 CSI 또한 달라진다. 이하 설명의 편의를 위해, LTE 시스템을 위한 CSI를 LTE CSI라 하고, LTE-A 시스템을 위한 CSI를 LTE-A CSI라 한다.
시스템 모드가 LTE 시스템 모드로 설정된 경우, LTE-A 단말은 CSI를 다음과 같은 3 가지 형태로 피드백할 수 있다.
1. LTE CSI 피드백
LTE-A 단말은 LTE CSI만을 피드백하도록 설정될 수 있다. LTE-A 단말은 LTE CSI 피드백을 요구받을 수 있다.
이 경우, LTE 시스템 모드에 따라 데이터를 수신하는 LTE-A 단말의 성능을 최적화시킬 수 있다.
CSI 피드백을 위해, LTE 시스템의 피드백 모드가 그대로 유지되도록 설정될 수 있다. CSI 및 CSI가 전송되는 피드백 채널 등은 LTE 시스템이 그대로 유지될 수 있다. 또는 CSI는 LTE 시스템과 동일하지만 피드백 채널은 LTE-A 시스템의 피드백 채널이 이용될 수도 있다. 이때, LTE CSI는 LTE-A 시스템의 피드백 채널에 피기백(piggyback)되는 형태로 구성될 수 있다.
2. LTE-A CSI 피드백
LTE-A 단말이 LTE 시스템 모드로 동작하지만, LTE-A CSI가 피드백되도록 설정될 수 있다. LTE-A 단말은 LTE-A CSI 피드백을 요구받을 수 있다. 예를 들어, 8개 전송 안테나의 MIMO 기법을 위한 CSI가 피드백될 수 있다.
이는 LTE-A 단말이 LTE 시스템 모드에서 LTE-A 시스템 모드로 다시 전환되는 경우를 대비하기 위한 것이다. LTE-A 단말의 시스템 모드가 LTE-A 시스템 모드로 전환되고, LTE-A 단말이 8개 전송 안테나를 통해 전송된 데이터를 수신하는 경우 성능이 최적화될 수 있다. 그 외 LTE-A 단말이 디폴트 모드로 정해진 전송 기법을 통해 하향링크 데이터를 수신할 때 유용하다.
이와 같이, 하향링크 데이터 수신 방식은 LTE 시스템과 동일하지만 CSI 피드백은 LTE-A 시스템을 위한 것일 수 있다.
3. LTE CSI 및 LTE-A CSI 피드백
LTE-A 단말은 LTE 시스템 모드로 동작하지만, LTE-A 단말은 LTE CSI 및 LTE-A CSI를 모두 피드백할 수 있도록 설정될 수 있다. 이 경우, LTE 시스템 모드에서도 최적의 LTE 시스템의 용량(capacity) 내에서 최적의 성능이 제공될 수 있다. 또한 LTE-A 단말의 시스템 모드가 LTE-A 시스템 모드로 전환되는 경우 역시 바로 적절한 성능이 제공될 수 있다.
4. 상기 설명한 1 내지 3의 방법이 경우에 따라 적용될 수 있다. 예를 들어, 시간에 따라 1, 2 또는 3번 방법이 적용될 수 있다.
이와 같이, LTE-A 단말은 LTE CSI 피드백 및 LTE-A CSI 피드백을 요구받을 수 있다. 이 경우, 각 CSI의 피드백 주기(feedback cycle)이 문제될 수 있다.
LTE CSI와 LTE-A CSI는 동시에 전송되거나 서로 다른 시점에 전송될 수 있다. LTE CSI의 피드백 주기와 LTE-A CSI의 피드백 주기를 동일하게 설정될 수도 있고, 서로 독립적으로 설정될 수도 있다. LTE-A CSI의 피드백 주기를 LTE CSI의 피드백 주기보다 짧게 설정할 경우, LTE-A CSI가 LTE CSI보다 정확할 수 있다. 예를 들어, LTE-A CSI의 피드백 주기는 3 TTI로 구성되고, LTE CSI의 피드백 주기는 10 TTI와 같이 독립적으로 설정될 수 있다.
LTE CSI 및 LTE-A CSI 각각은 물리계층 시그널링 또는 RRC와 같은 상위계층 시그널링을 통해 피드백될 수 있다. 물리계층 시그널링은 PUCCH 또는 PUSCH를 통해 전송될 수 있다.
다음 표는 LTE CSI 및 LTE-A CSI 각각의 채널 할당의 예들을 나타낸다.
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LTE CSI 및 LTE-A CSI는 차이를 피드백하는 방법으로 피드백될 수 있다. 이를 델타 피드백(delta feedback)이라 한다. 델타 피드백의 일 예로, LTE-A CSI가 피드백 되고, LTE CSI는 LTE-A CSI와의 차이가 피드백될 수 있다. 다른 예로, LTE CSI가 피드백 되고, LTE-A CSI는 LTE CSI와의 차이가 피드백될 수 있다.
LTE-A 단말이 LTE 시스템 모드로 설정된 경우, LTE-A 단말은 모든 하향링크 전송을 LTE 시스템 모드로 수신하고, 모든 상향링크 전송을 LTE 시스템 모드로 전송할 수 있다.
또는 시스템 모드는 하향링크 및 상향링크에서 각각 독립적으로 설정될 수 있다. 하향링크 전송 및 상향링크 전송은 각각 다른 시스템 모드가 설정될 수 있다.
아니면 하향링크 전송 및 상향링크 전송 각각을 유형에 따라 나누고, 각 유형마다 시스템 모드를 독립적으로 설정할 수 있다. 여기서, 유형은 전송 채널일 수 있다. 예를 들어, 하향링크에서는 PDSCH, PBCH(physical broadcast channel), PMCH(physical multicast channel), PCFICH, PDCCH, PHICH, 참조신호, 동기화 신호 등과 같이 다수의 전송 채널이 존재할 수 있다. 상향링크에서는 PUSCH, PUCCH, PRACH(physical random access channel), 참조신호 등과 같이 다수의 전송 채널이 존재한다.
LTE-A 단말의 PUCCH 전송, PUSCH 전송 및/또는 SRS 전송 각각에 대한 시스템 모드는 독립적으로 설정될 수 있다.
LTE-A 단말의 상향링크 전송은 다음과 같은 특징이 있다.
(1) 상향링크 전송에 단일 안테나 전송 및 다중 안테나 전송이 지원된다.
(2) PUSCH 전송을 위해 하나의 LTE-A 단말에게 할당되는 자원블록들은 주파수 영역에서 연속되지 않을 수 있다.
(3) 하나의 LTE-A 단말은 PUCCH와 PUSCH를 동시에 전송할 수 있다. 따라서 LTE-A 단말은 PUCCH 상으로 상향링크 제어정보를 전송함과 동시에 PUSCH 상으로 상향링크 데이터를 전송할 수 있다.
(4) CSI는 PUSCH 상으로도 주기적으로 전송될 수 있다.
상향링크 전송에서, LTE 시스템과 LTE-A 시스템의 가장 큰 차이점은 LTE 시스템은 단일 안테나 전송만을 지원하는 반면, LTE-A 시스템은 다중 안테나 전송을 지원하는 것이다. 따라서 상향링크 전송에서 시스템 모드는 단일 안테나 모드 또는 다중 안테나 모드 중 어느 하나일 수 있다. 단일 안테나 모드는 LTE 시스템 모드를 의미하고, 다중 안테나 모드는 LTE-A 시스템 모드를 의미할 수 있다.
상향링크에서 시스템 모드는 LTE-A 단말이 전송하는 신호의 전송 유형에 따라 독립적으로 설정될 수 있다. 전송 유형은 PUSCH 전송, PUCCH 전송 및 SRS 전송 중 어느 하나일 수 있다.
1. PUSCH 전송
LTE-A 단말의 PUSCH 전송의 시스템 모드가 단일 안테나 모드로 설정된 경우, LTE-A 단말은 단일 안테나를 통해 PUSCH 상으로 상향링크 데이터를 전송한다. 이 경우, LTE-A 단말은 LTE 단말과 동일한 방식으로 PUSCH 상으로 상향링크 데이터를 전송한다.
LTE-A 단말의 PUSCH 전송의 시스템 모드가 다중 안테나 모드로 설정된 경우, LTE-A 단말은 다중 안테나를 통해 PUSCH 상으로 상향링크 데이터를 전송할 수 있다. 이때, 공간 다중화 기법 또는 전송 다이버시티 기법 등이 적용될 수 있다.
2. PUCCH 전송
LTE-A 단말의 PUCCH 전송의 시스템 모드가 단일 안테나 모드로 설정된 경우, LTE-A 단말은 단일 안테나를 통해 PUCCH 상으로 상향링크 제어정보를 전송한다. 이 경우, LTE-A 단말은 LTE 단말과 동일한 방식으로 PUCCH 상으로 상향링크 제어정보를 전송한다.
LTE-A 단말의 PUCCH 전송의 시스템 모드가 다중 안테나 모드로 설정된 경우, LTE-A 단말은 다중 안테나를 통해 PUCCH 상으로 상향링크 제어정보를 전송할 수 있다.
3. SRS 전송
LTE-A 단말의 SRS 전송의 시스템 모드가 단일 안테나 모드로 설정된 경우, LTE-A 단말은 단일 안테나를 통해 SRS를 전송한다. 이 경우, LTE-A 단말은 LTE 단말과 동일한 방식으로 SRS를 전송한다.
LTE-A 단말의 SRS 전송의 시스템 모드가 다중 안테나 모드로 설정된 경우, LTE-A 단말은 다중 안테나를 통해 SRS를 전송할 수 있다. SRS는 프리코딩되지 않고(non-precoded), 안테나 특정(antenna-specific)하게 전송될 수 있다.
도 12는 2개의 전송 안테나를 통해 PUCCH 전송을 하는 전송기 구조의 예를 나타낸 블록도이다. 여기서, 전송기는 단말의 일부분일 수 있다.
도 12를 참조하면, 전송기(400)는 채널 코딩부(410), 변조기(420), 제1 및 제2 시퀀스 생성기(430-1, 430-2), 제1 및 제2 자원요소 맵퍼(440-1, 440-2), 제1 및 제2 OFDM 신호 생성기(450-1, 450-2), 제1 및 제2 RF부(460-1, 460-2) 및 제1 및 제2 전송 안테나(490-1, 490-2)를 포함한다.
채널 코딩부(410)는 변조기(420)에 연결되고, 변조기(420)는 제1 및 제2 시퀀스 생성기(430-1, 430-2)에 연결된다. 제1 및 제2 시퀀스 생성기(430-1, 430-2) 각각은 제1 및 제2 자원요소 맵퍼(440-1, 440-2) 각각에 연결되고, 제1 및 제2 자원요소 맵퍼(440-1, 440-2) 각각은 제1 및 제2 OFDM 신호 생성기(450-1, 450-2) 각각에 연결되고, 제1 및 제2 OFDM 신호 생성기(450-1, 450-2) 각각은 제1 및 제2 RF부(460-1, 460-2) 각각에 연결되고, 제1 및 제2 RF부(460-1, 460-2) 각각은 제1 및 제2 전송 안테나(490-1, 490-2)에 연결된다. 즉, 제n 시퀀스 생성기(430-n)은 제n 자원요소 맵퍼(440-n)에 연결되고, 제n 자원요소 맵퍼(440-n)는 제n OFDM 신호 생성기(450-n)에 연결되고, 제n OFDM 신호 생성기(450-n)는 제n RF부(460-n)에 연결되고, 제n RF부는 제n 안테나(490-n)에 연결된다(n=1, 2). 다중 안테나 전송의 경우, 안테나마다 정의된 하나의 자원 그리드가 존재할 수 있다.
변조기(420)는 하나 이상의 변조 심벌을 출력할 수 있다. 변조기(420)에서 출력되는 하나 이상의 변조 심벌은 제1 시퀀스 생성기(430-1) 및 제2 시퀀스 생성기(430-2) 모두에 동일하게 입력된다.
전송기(400)는 2개의 자원 인덱스를 할당받는다. 제1 및 제2 시퀀스 생성기(430-1, 430-2)는 2개의 자원 인덱스들을 기반으로 확산된 시퀀스들을 생성한다.
이와 같이, 2 전송 안테나를 위한 PUCCH 전송은 동일한 변조 심벌이 서로 다른 안테나를 통해 서로 다른 자원 상으로 전송된다. 이를 SORTD(spatial orthogonal-resource transmit diversity)라 한다. 예를 들어, PUCCH 포맷 1, 1a, 1b 각각은 SORTD 방식으로 전송될 수 있다.
또는 제1 및 제2 시퀀스 생성기(430-1, 430-2) 각각에 서로 다른 변조 심벌이 입력될 수도 있다. 이를 위해, 도 9와는 달리 전송기는 제1 및 제2 시퀀스 생성기(430-1, 430-2) 각각에 대응하는 채널 코딩부와 변조기를 포함할 수도 있다. 이 경우, 2 전송 안테나를 위한 PUCCH 전송은 서로 다른 변조 심벌이 각각 서로 다른 안테나를 통해 서로 다른 자원 상으로 전송될 수 있다. 이를 SORSM(spatial orthogonal-resource spatial multiplexing)라 한다.
전송기(400)는 LTE-A 시스템 모드로 PUCCH를 전송하므로, 다중 반송파가 사용될 수 있다. 그 외에는 도 9에서 설명된 PUCCH 전송 방법 및 장치에 관한 설명이 2 전송 안테나를 통한 PUCCH 전송 방법 및 장치에도 적용될 수 있다.
LTE-A 단말이 4 안테나를 통해 PUCCH 전송을 하고자 하는 경우, 2 전송 안테나 전송 다이버시티 기법이 적용될 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예가 구현되는 무선 통신을 위한 장치를 나타낸 블록도이다. 기지국(50)은 프로세서(processor, 51) 및 안테나(59)를 포함한다.
프로세서(51)는 안테나(59)와 연결되어, 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 프로토콜 스택의 계층들은 프로세서(51)에 의해 구현될 수 있다. 안테나(59)는 신호를 전송하거나, 수신한다. 안테나(59)는 하나 또는 복수일 수 있다. 기지국(50)은 메모리(미도시)를 더 포함할 수 있다. 메모리(미도시)는 프로세서(51)와 연결되어, 프로세서(51)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다.
단말(60)은 프로세서(61) 및 안테나(69)를 포함한다. 프로세서(61)는 안테나(69)와 연결되어, 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(61)에 의해 구현될 수 있다. 안테나(69)는 전송 신호를 전송하거나, 수신 신호를 수신한다. 안테나(69)는 하나 또는 복수일 수 있다. 단말(60)은 메모리(미도시)를 더 포함할 수 있다. 메모리(미도시)는 프로세서(61)와 연결되어, 프로세서(61)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다.
프로세서(51,61)는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 데이터 처리 장치 및/또는 베이스밴드 신호 및 무선 신호를 상호 변환하는 RF부(RF(radio frequency) unit)를 포함할 수 있다. 제안된 전송기는 프로세서(51,61) 내에 구현될 수 있다. 메모리(미도시)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(미도시)에 저장되고, 프로세서(51,61)에 의해 실행될 수 있다. 메모리(미도시)는 프로세서(51,61) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(51,61)와 연결될 수 있다.
이와 같이, 무선 통신 시스템에서 효율적인 신호 수신 방법, 전송 방법 및 그 장치를 제공할 수 있다. 무선 통신 시스템에서 서로 다른 시스템 모드가 정의도리 수 있고, 단말은 설정된 시스템 모드에 따라 동작할 수 있다. 시스템 모드는 환경에 따라서 적응적으로 설정될 수 있다. 이를 통해, LTE-A 단말은 상황에 따라 LTE 단말과 동일한 방식으로 동작할 수 있다. 이를 통해 시스템 수율을 최적화시킬 수 있다. 이와 같이 LTE-A 시스템은 LTE 시스템과 역호환성이 유지되므로, LTE-A 시스템은 LTE-A 단말을 사용하는 사용자뿐 아니라 LTE 단말을 사용하는 사용자에게도 원활한 통신 서비스를 제공할 수 있다. 또한 사업자는 기존 장비를 재활용할 수 있게 된다. 따라서 전체 시스템 성능이 향상될 수 있다.
당업자는 상술한 설명을 통해 또는 상술한 설명에 기반하여 본 발명을 실시함에 따라 본 발명의 부가적인 장점, 목적, 특징들을 용이하게 알 수 있다. 또한, 본 발명은 당업자가 상술한 설명에 기반하여 본 발명을 실시함에 따라 예측치 않은 장점을 가질 수도 있다.
상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 실시예들은 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

Claims (16)

  1. 무선 통신 시스템에서 단말에 의해 수행되는 신호 수신 방법에 있어서,
    시스템 모드를 설정하는 단계; 및
    상기 시스템 모드에 따라 신호를 수신하는 단계를 포함하되,
    상기 시스템 모드는 제1 시스템 모드 또는 제2 시스템 모드 중 어느 하나이고,
    상기 제1 시스템 모드인 경우, 상기 신호는 최대 N개의 전송 안테나를 통해 전송되고,
    상기 제2 시스템 모드인 경우, 상기 신호는 최대 M(N＜M)개의 전송 안테나를 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 시스템 모드는 LTE(Long Term Evolution) 모드이고, 상기 제2 시스템 모드는 LTE-A(Advanced) 모드인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    하향링크 그랜트를 수신하는 단계를 더 포함하되,
    상기 신호는 상기 하향링크 그랜트를 기반으로 수신되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 하향링크 그랜트의 CRC(cyclic redundancy check)에는 단말의 제1 ID(identifier) 또는 상기 단말의 제2 ID가 마스킹되고,
    상기 제1 ID가 마스킹된 경우, 상기 시스템 모드는 상기 제1 시스템 모드로 설정되고,
    상기 제2 ID가 마스킹된 경우, 상기 시스템 모드는 상기 제2 시스템 모드로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 시스템 모드로 설정되는 서브프레임을 지시하는 서브프레임 정보를 전송하는 단계를 더 포함하되,
    상기 시스템 모드는 상기 서브프레임 정보를 기반으로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 서브프레임 정보는 상위계층 시그널링을 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 서브프레임 정보는 브로드캐스팅 PDCCH(physical downlink control channel) 상으로 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    기지국이 상기 신호를 SPS(semi-persistent scheduling) 방식으로 전송되는 경우,
    상기 시스템 모드는 상기 제1 시스템 모드로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스템 모드는 단말에 설정된 전송 기법에 따라 설정되되,
    상기 전송 기법이란 기지국이 상기 단말에게 상기 신호를 전송하는 기법인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스템 모드는 상기 신호가 전송되는 구성 반송파에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스템 모드는 반정적으로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 시스템 모드가 상기 제1 시스템 모드로 설정된 경우,
    상기 제1 시스템 모드를 위한 제1 CSI(channel state information)를 피드백하는 단계; 및
    M개의 전송 안테나를 위한 제2 CSI를 피드백하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 CSI의 피드백 주기와 상기 제2 CSI의 피드백 주기는 서로 독립적으로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 무선 통신 시스템에서 단말에 의해 수행되는 신호 전송 방법에 있어서,
    시스템 모드를 설정하는 단계; 및
    상기 시스템 모드에 따라 신호를 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 시스템 모드는 단일 안테나 모드 또는 다중 안테나 모드 중 어느 하나이고,
    상기 시스템 모드는 상기 신호의 전송 유형에 따라 독립적으로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 전송 유형은 PUSCH(physical uplink shared channel) 전송, PUCCH(physical uplink control channel) 전송 및 SRS(sounding reference signal) 전송 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 복수의 안테나; 및
    상기 복수의 안테나에 연결되어,
    시스템 모드를 설정하고, 상기 시스템 모드에 따라 신호를 전송하도록 형성된 프로세서를 포함하되,
    상기 시스템 모드는 단일 안테나 모드 또는 다중 안테나 모드 중 어느 하나이고, 상기 시스템 모드는 상기 신호의 유형에 따라 독립적으로 설정되는 것을 특징으로 무선 통신을 위한 장치.
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