KR20110046288A - 다중 반송파 시스템에서 상향링크 제어정보 전송 방법 및 장치 - Google Patents

다중 반송파 시스템에서 상향링크 제어정보 전송 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 다중 반송파 시스템에서 단말의 상향링크 제어정보 전송 방법은 기지국이 복수의 하향링크 구성 반송파를 통해 전송한 각 하향링크 데이터에 대한 각각의 ACK/NACK을 전송하는 단계; 및 상기 기지국으로 하향링크 채널에 대한 상태를 나타내는 채널상태정보를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 각각의 ACK/NACK과 상기 채널상태정보는 서브프레임 내에서 동일한 상향링크 제어채널 자원에 할당되며, 상기 각각의 ACK/NACK과 상기 채널상태정보가 동일한 서브프레임에서 전송되도록 예약된 경우 상기 각각의 ACK/NACK만 전송하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 반송파의 집성을 이용하는 다중 반송파 시스템에서 상향링크 신호의 단일 반송파 특성을 유지하며 단말이 상향링크 제어정보를 전송 할 수 있다.

Description

다중 반송파 시스템에서 상향링크 제어정보 전송 방법 및 장치{METHOD AND APPRATUS FOR TRANSMITTING UPLINK CONTROL INFORMATION IN MULTIPLE-CARRIER SYSTEM}
본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중 반송파 시스템에서 상향링크 제어정보를 전송하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
ITU-R(International Telecommunication Union Radio communication sector)에서는 3세대 이후의 차세대 이동통신 시스템인 IMT(International Mobile Telecommunication)-Advanced의 표준화 작업을 진행하고 있다. IMT-Advanced는 정지 및 저속 이동 상태에서 1Gbps, 고속 이동 상태에서 100Mbps의 데이터 전송률로 IP(Internet Protocol)기반의 멀티미디어 서비스 지원을 목표로 한다.
3GPP(3rd Generation Partnership Project)는 IMT-Advanced의 요구 사항을 충족시키는 시스템 표준으로 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)/SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access) 전송방식 기반인 LTE(Long Term Evolution)를 개선한 LTE-Advanced(이하 LTE-A)를 준비하고 있다. LTE-A는 IMT-Advanced를 위한 유력한 후보 중의 하나이다.
LTE-A에서 사용될 후보 기술들 중에는 반송파 집성(carrier aggregation, CA)이 있다. 반송파 집성은 협대역을 가지는 복수개의 구성 반송파(component carrier, CC)를 집성하여 광대역을 구성할 수 있는 기술이다. 반송파 집성을 사용하는 무선통신 시스템에서는, 하나의 상향링크 구성 반송파를 통해 복수의 제어정보가 전송되어야 할 수 있다. 예를 들어 복수개의 하향링크 구성 반송파 각각을 통해 전송된 데이터에 대한 ACK/NACK이 하나의 상향링크 구성 반송파를 통해 전송되는 경우, 복수개의 ACK/NACK이 전송되어야 하는 경우가 발생할 수 있다. 즉, 종래의 단일 반송파 시스템과 달리 다중 반송파 시스템에서는 복수의 제어정보가 전송되어야 하는 경우가 발생할 수 있다.
다중 반송파 시스템에서 상향링크 제어정보를 전송하는 방법 및 장치가 필요하다.
다중 반송파 시스템에서 상향링크 제어정보를 전송하는 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 다중 반송파 시스템에서 단말의 상향링크 제어정보 전송 방법은 기지국이 복수의 하향링크 구성 반송파를 통해 전송한 각 하향링크 데이터에 대한 각각의 ACK/NACK을 전송하는 단계; 및 상기 기지국으로 하향링크 채널에 대한 상태를 나타내는 채널상태정보를전송하는 단계를 포함하되, 상기 각각의 ACK/NACK과 상기 채널상태정보는 서브프레임 내에서 동일한 상향링크 제어채널 자원에 할당되며, 상기 각각의 ACK/NACK과 상기 채널상태정보가 동일한 서브프레임에서 전송되도록 예약된 경우 상기 각각의 ACK/NACK만 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기 상향링크 제어채널 자원은 노멀 CP의 경우 하나의 슬롯에 7개의 SC-FDMA(single carrier-frequency division multiple access) 심벌을 포함하고, 상기 하나의 슬롯에서 참조신호가 전송되는 2번째 및 6번째 SC-FDMA 심벌을 제외한 SC-FDMA 심벌에 상기 각각의 ACK/NACK이 할당될 수 있다.
상기 상향링크 제어채널 자원은 확장 CP의 경우 하나의 슬롯에 6개의 SC-FDMA 심벌을 포함하고, 상기 하나의 슬롯에서 참조신호가 전송되는 4번째 SC-FDMA 심벌을 제외한 SC-FDMA 심벌에 상기 각각의 ACK/NACK이 할당될 수 있다.
상기 단말의 상향링크 제어정보 전송 방법은 스케줄링 요청신호(scheduling request)를 전송하는 단계를 더 포함하되, 상기 스케줄링 요청신호가 상기 각각의 ACK/NACK이 전송되는 서브프레임과 동일한 서브프레임에서 전송되도록 예약되는 경우, 상기 스케줄링 요청신호는 상기 각각의 ACK/NACK이 전송되는 서브프레임에서 참조신호가 전송되는 심벌을 변조하여 전송될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 다중 반송파 시스템에서 단말의 상향링크 제어정보 전송 방법은 기지국으로부터 하나 이상의 하향링크 구성 반송파를 통해 하향링크 데이터를 수신하는 단계; 상기 하향링크 데이터에 대한 ACK/NACK을 전송하는 단계; 및 상기 기지국으로 하향링크 채널에 대한 상태를 나타내는 채널상태정보를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 ACK/NACK이 상기 채널상태정보의 전송이 예약된 CQI(channel quality indicator) 서브프레임에서 전송되도록 예약되고, 하나의 하향링크 구성 반송파를 통해 상기 기지국이 전송한 하향링크 데이터에 대한 응답인 경우, 상기 CQI 서브프레임에서 상기 채널상태정보와 상기 ACK/NACK을 동시에 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기 하나의 하향링크 구성 반송파는 상기 채널상태정보를 전송하는 상향링크 구성 반송파에 링크된 하향링크 구성 반송파일 수 있다.
상기 하나의 하향링크 구성 반송파는 상기 기지국이 상기 단말에게 하향링크 제어정보를 전송하도록 설정된 하향링크 구성 반송파일 수 있다.
상기 ACK/NACK은 노멀 CP인 서브프레임에서 참조신호가 전송되는 심벌을 변조하여 전송될 수 있다.
상기 ACK/NACK은 확장 CP인 서브프레임에서 상기 채널상태정보와 조인트 인코딩되어 전송될 수 있다.
상기 단말의 상향링크 제어정보 전송 방법은 스케줄링 요청신호(scheduling request)를 전송하는 단계를 더 포함하되, 상기 스케줄링 요청신호가 상기 채널상태정보가 전송되는 서브프레임과 동일한 서브프레임에서 전송되도록 예약되는 경우, 상기 스케줄링 요청신호는 상기 채널상태정보가 전송되는 서브프레임에서 참조신호가 전송되는 심벌을 변조하여 전송될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 다중 반송파 시스템에서 상향링크 제어정보를 전송하는 단말은 무선신호를 송수신하는 RF부; 및 상기 RF부에 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는 기지국이 복수의 하향링크 구성 반송파를 통해 전송한 각 하향링크 데이터에 대한 각각의 ACK/NACK을 전송하고, 상기 기지국으로 하향링크 채널에 대한 상태를 나타내는 채널상태정보를 전송하되, 상기 각각의 ACK/NACK과 상기 채널상태정보는 서브프레임 내에서 동일한 상향링크 제어채널 자원에 할당되며, 상기 각각의 ACK/NACK과 상기 채널상태정보가 동일한 서브프레임에서 전송되도록 예약된 경우 상기 각각의 ACK/NACK만 전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 반송파의 집성을 이용하는 다중 반송파 시스템에서 상향링크 신호의 단일 반송파 특성을 유지하며 단말이 상향링크 제어정보를 전송 할 수 있다.
도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸다.
도 2는 3GPP LTE의 무선 프레임(radio frame) 구조를 나타낸다.
도 3은 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 나타낸 예시도이다.
도 4는 하향링크 서브프레임의 구조를 나타낸다.
도 5는 상향링크 서브프레임의 구조를 나타낸다.
도 6은 PUCCH 포맷을 PUCCH 영역으로 물리적 맵핑하는 관계를 나타낸다.
도 7은 노멀 CP에서 하나의 슬롯에 대한 PUCCH 포맷 2/2a/2b의 채널 구조를 나타낸다.
도 8은 노멀 CP에서 ACK/NACK의 성상 맵핑의 예를 나타낸다.
도 9는 확장 CP에서 ACK/NACK과 CQI의 조인트 인코딩의 예를 나타낸다.
도 10은 단일 반송파 시스템과 다중 반송파 시스템의 서브프레임 구조를 비교하여 나타낸 도면이다.
도 11은 블록 스프레딩 기반의 E-PUCCH 포맷의 일 예를 나타낸다.
도 12는 CQI와 복수의 ACK/NACK 전송이 동일 서브프레임에서 전송되는 충돌 상황에서 단말이 CQI를 드랍하는 예를 나타낸다.
도 13은 복수의 ACK/NACK을 나르는 PUCCH 포맷 2/2a/2b 자원에 SR을 임베딩하여 전송하는 예를 나타낸다(노멀 CP의 경우).
도 14는 기지국 및 단말을 나타내는 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 무선 통신 시스템에 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 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16e (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)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-Advanced(LTE-A)는 3GPP LTE의 진화이다. 이하에서 설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE/LET-A를 예로 설명하나 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 무선 통신 시스템(10)는 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 MIMO(multiple input multiple output) 시스템, MISO(multiple input single output) 시스템, SISO(single input single output) 시스템 및 SIMO(single input multiple output) 시스템 중 어느 하나일 수 있다. MIMO 시스템은 다수의 전송 안테나(transmit antenna)와 다수의 수신 안테나(receive antenna)를 사용한다. MISO 시스템은 다수의 전송 안테나와 하나의 수신 안테나를 사용한다. SISO 시스템은 하나의 전송 안테나와 하나의 수신 안테나를 사용한다. SIMO 시스템은 하나의 전송 안테나와 다수의 수신 안테나를 사용한다.
도 2는 3GPP LTE의 무선 프레임(radio frame) 구조를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)을 포함하고, 하나의 서브프레임은 2개의 슬롯(slot)을 포함한다. 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms 일 수 있다. 하나의 서브 프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)이라 한다. TTI는 스케줄링의 최소 단위일 수 있다.
하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심벌을 포함할 수 있다. OFDM 심벌은 3GPP LTE가 하향링크에서 OFDMA를 사용하므로 하나의 심벌 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것으로, 다른 명칭으로 불리울 수 있다. 예를 들어, SC-FDMA 심벌이라고 할 수 있다. 하나의 슬롯은 7 OFDM 심벌을 포함하는 것을 예시적으로 기술하나, CP(Cyclic Prefix)의 길이에 따라 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심벌의 수는 바뀔 수 있다. 3GPP TS 36.211 V8.5.0(2008-12)에 의하면, 노멀(normal) CP에서 1 서브프레임은 7 OFDM 심벌을 포함하고, 확장(extended) CP에서 1 서브프레임은 6 OFDM 심벌을 포함한다. 무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 및 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
도 2를 참조하여 설명한 무선 프레임의 구조는 3GPP TS 36.211 V8.3.0 (2008-05) "Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Channels and Modulation (Release 8)"의 4.1절 및 4. 2절을 참조할 수 있다.
도 3은 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 나타낸 예시도이다.
FDD 및 TDD 무선 프레임에서 하나의 슬롯은 시간 영역(time domain)에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심벌을 포함하고, 주파수 영역에서 다수의 자원블록(resource block, RB)을 포함한다. 자원 블록은 자원 할당 단위로 하나의 슬롯에서 복수의 연속하는 부반송파(subcarrier)를 포함한다.
도 3을 참조하면, 슬롯(예를 들어, 하향링크 서브프레임에 포함된 하향링크 슬롯)은 시간 영역(time domain)에서 복수의 OFDM 심벌을 포함한다. 여기서, 하나의 하향링크 슬롯은 7 OFDM 심벌을 포함하고, 하나의 자원블록은 주파수 영역에서 12 부반송파를 포함하는 것을 예시적으로 기술하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 자원블록에서 부반송파는 예컨대 15KHz의 간격을 가질 수 있다.
자원 그리드 상의 각 요소(element)를 자원요소(resource element)라 하며, 하나의 자원블록(resource block)은 12×7개의 자원요소를 포함한다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원블록의 수 NDL은 셀에서 설정되는 하향링크 전송 대역폭(bandwidth)에 종속한다. 도 3에서 설명한 자원 그리드는 상향링크에서도 적용될 수 있다.
도 4는 하향링크 서브프레임의 구조를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 서브프레임은 2개의 연속적인(consecutive) 슬롯을 포함한다. 서브프레임 내에서 첫 번째 슬롯의 앞선 3 OFDM 심벌들이 하향링크 제어채널이 할당되는 제어영역(control region)이고, 나머지 OFDM 심벌들은 PDSCH(physical downlink shared channel)가 할당되는 데이터영역(data region)이다. 하향링크 제어채널은 예를 들어, PDCCH(physical downlink control channel), PCFICH(physical control format indicator channel), PHICH(physical hybrid ARQ indicator channel) 등이 있다. PCFICH는 서브프레임의 첫번째 OFDM 심벌에서 전송되며 하향링크 제어채널의 전송에 사용되는 OFDM 심벌의 개수에 대한 정보를 나른다. PHICH는 상향링크 전송에 대한 응답을 전송하는 채널로, HARQ ACK/NACK(acknowledgement/not-acknowledgement)신호를 나른다. PDCCH를 통해 전송되는 제어정보는 하향링크 제어정보(downlink control information, 이하 DCI)라 칭한다. DCI는 임의의 단말 또는 단말 그룹에 대한 상향링크 스케줄링 정보, 하향링크 스케줄링 정보 및/또는 상향링크 전송 전력 제어 명령을 포함할 수 있다.
PDCCH는 전송 포맷(transport format), DL-SCH(downlink shared channel)의 자원 할당, UL-SCH(uplink shared channel)에 대한 자원할당정보, 페이징 채널(paging channel)에 대한 페이징 정보, DL-SCH에 대한 시스템 정보, PDSCH에서 전송되는 랜덤 액세스 응답과 같은 상위 계층 제어 메시지의 자원 할당, 임의의 단말 그룹에 속하는 개별 단말에 대한 전송 전력 제어 명령의 집합, 전송 전력 제어 명령, VoIP(voice over Internet protocol)의 활성화 등을 나를 수 있다.
복수의 PDCCH가 제어영역 내에서 전송될 수 있다. 단말은 복수의 PDCCH를 모니터링할 수 있다. PDCCH는 하나 또는 몇몇 연속적인 CCE(control channel elements)의 집단(aggregation) 상으로 전송된다. CCE는 무선 채널의 상태를 기반으로 하는 코딩 비율(coding rate)을 가지는 PDCCH를 제공하는데 사용되는 논리적 할당 단위이다. CCE는 복수의 자원요소 그룹(resource element group, REG)에 대응된다. PDCCH의 포맷과 PDCCH의 사용 가능한 비트의 수는 CCE의 개수와 CCE에 의해 제공되는 코딩 비율의 관계(correlation)에 따라 결정된다. 기지국은 단말에게 전송되어야 하는 DCI에 따라 PDCCH 포맷을 결정하고, 제어 정보에 CRC(cyclic redundancy check)을 부가한다. CRC는 PDCCH의 소유자나 용도에 따른 고유 식별자(unique identifier)로 마스킹된다. 고유 식별자는 RNTI(radio network temporary identifier)라 칭한다. 만약 PDCCH가 특정 단말을 위한 것이라면, 상기 단말의 고유 식별자 예를 들어 Cell-RNTI(C-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 또는 PDCCH가 페이징 메시지를 위한 것이라면 페이징 지시자 식별자(예를 들어 paging RNTI, P-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 만약 PDCCH가 시스템 정보를 위한 것이라면(보다 상세하게는 시스템 정보 블록(system information block, SIB)), 시스템 정보 식별자 및 시스템 정보 RNTI(SI-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 단말의 랜덤 액세스 프리앰블 전송에 대한 응답인 랜덤 액세스 응답을 지시하기 위해 RA-RNTI(random access-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다.
도 5는 상향링크 서브프레임의 구조를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 상향링크 서브프레임은 주파수 영역에서 제어 영역과 데이터 영역으로 구분될 수 있다. 제어 영역에는 상향링크 제어 정보를 나르는 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)가 할당된다. 데이터 영역에는 사용자 데이터를 나르는 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)가 할당된다. 단일 반송파 특성을 유지하기 위해 하나의 단말은 PUCCH와 PUSCH를 동시에 전송하지 않는다. 하나의 단말에 대한 PUCCH는 서브프레임에서 자원블록(RB) 쌍(pair)으로 할당된다. RB 쌍에 속하는 RB들은 2개의 슬롯들 각각에서 서로 다른 부반송파를 차지한다. 이를 PUCCH에 할당되는 RB 쌍이 슬롯 경계(slot boundary)에서 주파수 도약(frequency hopping)된다고 한다.
PUCCH에서 전송되는 제어정보에는 스케줄링 요청신호(scheduling request, 이하 SR), HARQ ACK/NACK(이하 ACK/NACK으로 약칭한다), CQI 등이 있다. ACK/NACK은 PDSCH로 전송된 하향링크 데이터 패킷에 대한 응답이다. 단일 코드워드가 하향링크로 전송된 경우에는 하나의 ACK/NACK 비트가 전송되고, 2개의 코드워드가 하향링크로 전송된 경우에는 2개의 ACK/NACK 비트가 전송된다. CQI는 하향링크 채널에 대한 정보를 의미하며, MIMO 전송과 관련되어 피드백되는 RI(rank indicator), PMI(precoding matrix indicator)를 포함할 수 있다. CQI는 서브프레임 당 20 비트를 사용할 수 있다.
단말이 하나의 서브프레임 내에서 전송할 수 있는 제어정보의 양은 제어정보의 전송에 사용할 수 있는 SC-FDMA 심벌의 개수에 달려있다. 예컨대, PUCCH의 코히어런트 검출을 위해 전송되는 RS가 할당되는 SC-FDMA 심벌을 제외한 SC-FDMA 심벌의 개수에 따라 전송할 수 있는 제어정보의 양이 결정될 수 있다.
PUCCH는 시그널링하는 정보에 따라 서로 다른 복수의 포맷을 지원한다. 즉, PUCCH는 다중 포맷을 지원할 수 있다. 즉, 변조 방식(modualtion scheme)에 따라 서브프레임당 서로 다른 비트 수를 갖는 상향링크 제어 정보를 전송할 수 있다. 예를 들어, BPSK(Binary Phase Shift Keying)을 사용하는 경우(PUCCH 포맷 1a) 1비트의 상향링크 제어 정보를 PUCCH 상으로 전송할 수 있으며, QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)을 사용하는 경우(PUCCH 포맷 1b) 2비트의 상향링크 제어 정보를 PUCCH 상으로 전송할 수 있다. PUCCH 포맷은 이외에도 포맷 1, 포맷 2, 포맷 2a, 포맷 2b 등이 있다. LTE에서 지원하는 PUCCH 포맷과 해당 PUCCH 포맷에서 전송되는 상향링크 제어정보는 다음 표와 같다.
Figure pat00001
도 6은 PUCCH 포맷을 PUCCH 영역으로 물리적 맵핑하는 관계를 나타낸다.
도 6을 참조하면, PUCCH 포맷 2/2a/2b는 대역 가장자리의 자원블록(예컨대, PUCCH 영역에서 m=0,1)에 맵핑되어 전송된다. 혼합 PUCCH 자원블록(mixed PUCCH RB)은 상기 PUCCH 포맷 2/2a/2b가 할당되는 자원블록에 상기 대역의 중심 방향으로 인접한 자원블록(예컨대, m=2)에 맵핑되어 전송될 수 있다. SR, ACK/NACK이 전송되는 PUCCH 포맷 1/1a/1b는 m=4 또는 m=5인 자원블록에 배치될 수 있다. CQI가 전송되는 PUCCH 포맷 2/2a/2b에 사용될 수 있는 자원블록의 수(N(2) RB)는 브로드캐스팅되는 신호를 통해 단말에게 지시될 수 있다.
(1)PUCCH 포맷 2/2a/2b를 이용한 CQI 전송
단말이 CQI를 피드백하는 주기 및 주파수는 기지국에 의해 제어된다. 시간 영역에서 주기적 CQI 전송 및 비주기적 CQI 전송이 모두 지원된다. PUCCH 포맷 2는 주기적 CQI 피드백에만 사용된다. 비주기적 CQI 전송에는 PUSCH가 사용되는데, 기지국이 특별히 단말에게 상향링크 데이터 전송을 위해 스케줄링된 자원 내에 개별적인 CQI 리포트를 임베딩하여 전송하도록 명령한다.
도 7은 노멀 CP에서 하나의 슬롯에 대한 PUCCH 포맷 2/2a/2b의 채널 구조를 나타낸다. 상술한 바와 같이 PUCCH 포맷 2/2a/2b는 CQI의 전송에 사용된다.
도 7을 참조하면, 노멀 CP에서 SC-FDMA 심벌 1, 5는 DM RS(demodulation reference symbol)를 위해 사용된다. 확장 CP의 경우에는 SC-FDMA 심벌 3이 DM RS를 위해 사용된다.
10개의 CQI 정보 비트가 예를 들어, 1/2 비율로 채널 코딩되어 20개의 코딩된 비트가 된다. 채널 코딩에는 리드 뮬러(Reed-Muller) 코드가 사용될 수 있다. 그리고 스크램블링(PUSCH 데이터가 길이 31의 골드 시퀀스로 스크램블링되는 것과 유사하게)된 후 QPSK 성상 맵핑(constellation mapping)되어 QPSK 변조 심벌이 생성된다(d0 내지 d4). 각 QPSK 변조 심벌은 길이 12인 기본 RS 시퀀스의 순환 쉬프트로 변조되고 OFDM 변조된 후, 서브프레임 내 10개의 SC-FDMA 심벌 각각에서 전송된다. 균일하게 이격된 12개의 순환 쉬프트는 12개의 서로 다른 단말들이 동일한 PUCCH 자원블록에서 직교하게 다중화될 수 있도록 한다. SC-FDMA 심벌 1, 5에 적용되는 DM RS 시퀀스는 길이 12인 기본 RS 시퀀스가 사용될 수 있다.
단말은 PUCCH 자원 인덱스 n(2) PUCCH를 이용하여 서로 다른 타입의 CQI, PMI, RI을 주기적으로 PUCCH에서 리포트하도록 상위 계층 신호에 의하여 반정적으로 설정될 수 있다. 여기서, n(2) PUCCH는 PUCCH 포맷 2/2a/2b 전송에 사용되는 PUCCH 영역과 순환 쉬프트 둘 다를 지시한다.
(2) 단말의 CQI와 ACK/NACK의 다중화
LTE에서, ACK/NACK과 CQI는 동일 서브프레임에서 동시에 전송될 수도 있고,동시 전송이 허용되지 않을 수도 있다. ACK/NACK과 CQI의 동시 전송이 가능하지 않는 경우에서, 단말이 CQI 피드백이 설정된 서브프레임의 PUCCH에서 ACK/NACK을 전송하는 것이 필요할 수 있다. 이러한 경우, CQI는 드랍(drop)되고 ACK/NACK만이 PUCCH 포맷 1a/1b를 통해 전송된다.
ACK/NACK과 CQI의 동일 서브프레임에서의 동시 전송은 단말 특정적인 상위 계층 시그널링을 통해 가능할 수 있다. 동시 전송이 가능한 경우, 기지국 스케줄러가 CQI와 ACK/NACK의 동시 전송을 허용한 서브프레임에서 CQI와 1 비트 또는 2비트 ACK/NACK 정보가 동일한 PUCCH 자원블록에 다중화되는 것이 필요하다. 이 때 낮은 CM(cubic metric)을 가지는 단일 반송파 특성을 유지하는 것이 필요하다. 단일 반송파 특성을 유지하면서 CQI와 ACK/NACK을 다중화하는 방법은 노멀 CP와 확장 CP에서 서로 다르다.
먼저, 노멀 CP에서 PUCCH 포맷 2a/2b를 통해 1비트 또는 2비트 ACK/NACK과 CQI를 함께 전송하는 경우, ACK/NACK 비트들은 스크램블되지 않고, BPSK(1비트의 경우)/QPSK(2비트의 경우) 변조되어 하나의 HARQ ACK/NACK 변조 심벌(dHARQ)이 된다. ACK은 이진수 ‘1’로 인코딩되고, NACK은 이진수 ‘0’으로 인코딩된다. 하나의 HARQ ACK/NACK 변조 심벌(dHARQ)은 각 슬롯에서 두번째 RS 심벌을 변조하는데 사용된다. 즉, ACK/NACK은 RS를 이용하여 시그널링된다.
도 8은 노멀 CP에서 ACK/NACK의 성상 맵핑의 예를 나타낸다.
도 8을 참조하면, NACK(2개의 하향링크 코드워드 전송의 경우에는 NACK,NACK)은 +1에 맵핑된다. 단말이 PDCCH에서 하향링크 그랜트를 검출하는데 실패한 경우를 의미하는 DTX(discontinuous transmission)는 ACK 또는 NACK을 모두 전송하지 않으며, 이러한 경우 디폴트 NACK이 된다. 다시 말해, DTX는 기지국에 의해 NACK으로 해석되고 하향링크 재전송을 야기한다.
다음으로, 슬롯 당 하나의 RS 심벌이 사용되는 확장 CP에서는 1 또는 2 비트의 ACK/NACK이 CQI와 조인트 코딩(joint coding)된다.
도 9는 확장 CP에서 ACK/NACK과 CQI의 조인트 인코딩의 예를 나타낸다.
도 9를 참조하면, 블록 코드에 의해 지원되는 정보 비트의 최대 비트수는 13일 수 있다. 이 경우 CQI 비트(Kcqi)는 11 비트이고 ACK/NACK 비트(KACK/NACK)는 2비트 일 수 있다. CQI비트와 ACK/NACK 비트는 조인트 인코딩되어 20비트의 리드 뮬러(Reed-Muller) 기반의 블록 코드가 된다. 이러한 과정을 통해 생성된 20비트 코드워드는 도 7에서 설명한 채널 구조(확장 CP의 경우 도 7과 달리 슬롯 당 하나의 RS 심벌이 사용되는 차이는 있다)를 가지는 PUCCH에서 전송된다.
이제 다중 반송파 시스템 및 반송파 집성에 대해 설명한다.
기존 3GPP LTE 시스템은 하향링크 대역폭과 상향링크 대역폭이 다르게 설정되는 경우를 지원하나, 이는 하나의 반송파(carrier)를 전제한다. 즉, 3GPP LTE 시스템은 하향링크와 상향링크에 대하여 각각 하나의 반송파가 정의되어 있는 상황에서, 하향링크의 대역폭과 상향링크의 대역폭이 다른 경우에 대해서만 지원되는 것을 의미한다. 예를 들어, 3GPP LTE 시스템은 최대 20MHz을 지원하고, 상향링크 대역폭과 하향링크 대역폭을 다를 수 있지만, 상향링크와 하향링크에 하나의 반송파 만을 지원한다.
반면, 다중 반송파 시스템은 반송파 집성(carrier aggregation)을 지원한다. 반송파 집성은 복수의 협대역 구성 반송파(component carrier, CC)를 집성하여 광대역을 구성할 수 있는 것을 의미한다. 반송파 집성은 전송 대역폭의 확장을 통해 증가되는 수율(throughput)을 지원하고, 광대역 RF(radio frequency) 소자의 도입으로 인한 비용 증가를 방지하며, 기존 시스템과의 호환성을 보장할 수 있다. 전송 대역폭의 확장은 예를 들어, 20MHz 대역폭을 갖는 구성 반송파 5개를 집성하여 최대 100Mhz의 대역폭을 지원할 수 있는 것이다.
반송파 집성은 집성이 주파수 영역에서 연속적인 반송파들 사이에서 이루어지는 인접(contiguous) 반송파 집성과 집성이 불연속적인 반송파들 사이에 이루어지는 비인접(non-contiguous) 반송파 집성으로 나눌 수 있다. 비인접 반송파 집성을 스펙트럼 집성(spectrum aggregation)이라 칭하기도 한다.
반송파 집성에 사용되는 구성 반송파들의 대역폭은 동일할 수도 있고, 서로 다를 수도 있다. 예를 들어, 40MHz 대역의 구성을 위해 20MHz 구성 반송파가 2개 사용될 수 있다. 또는 40MHz 대역의 구성을 위해 20MHz 구성 반송파 1개와 10MHz 구성 반송파 2개가 사용될 수 있다.
또한, 상향링크에 사용되는 총 대역폭과 하향링크에 사용되는 총 대역폭은 동일할 수도 있고 서로 다를 수도 있다. 예를 들어 상향링크에는 20MHz 구성 반송파 3개가 사용되어 총 대역폭 60MHz가 사용되고, 하향링크에는 20MHz 구성 반송파 5개가 사용되어 총 대역폭 100MHz 가 사용될 수 있다. 이하에서, 다중 반송파(multiple carrier) 시스템이라 함은 반송파 집성을 기반으로 하여 복수의 반송파를 지원할 수 있는 시스템을 말한다.
도 10은 단일 반송파 시스템과 다중 반송파 시스템의 서브프레임 구조를 비교하여 나타낸 도면이다.
도 10 (a)는 단일 반송파를 사용하는 단일 반송파 시스템에서의 하향링크 반송파 및 상향링크 반송파를 나타낸다. 도 10(b)는 20MHz 대역을 가지는 반송파3개를 집성하여 사용하는 다중 반송파 시스템에서의 하향링크 반송파(DL CC) 및 상향링크 반송파(UL CC)를 나타낸다.
도 10 (b)에서 도시한 바와 같이 다중 반송파 시스템에서 단말은, 복수의 하향링크 반송파를 통해 동시에 하향링크 신호를 모니터하고 수신할 수 잇다. 셀내에서 N개의 DL CC를 사용하는 경우라도 단말은 M개의 DL CC만을 모니터하도록 설정될 수 있다. 여기서, N은 M보다 크거나 같다. 즉, 단말은 셀이 사용하는 DL CC보다 적은 개수의 DL CC만을 모니터하고 하향링크 신호를 수신하도록 설정될 수 있다. 또한 기지국(또는 네트워크)은 L(L≤M≤N)개의 DL CC를 단말이 모니터하고 하향링크 신호를 수신해야 하는 메인 DL CC로 설정할 수도 있다. 즉, L개의 DL CC는 우선권을 가지는 DL CC로 볼 수 있다. 이러한 DL CC를 프라이머리 DL CC라 칭한다. 이러한 설정은 단말 특정적 또는 셀 특정적으로 설정할 수 있다.
다중 반송파 시스템(예컨대, LTE-A)에서, 단말은 복수의 DL CC를 통해 복수의 PDSCH로부터 데이터를 수신할 수 있다. 따라서, 단말은 복수의 ACK/NACK을 하나 또는 복수의 UL CC를 통해 전송하여야 할 수 있다. 복수의 ACK/NACK을 종래의 PUCCH 포맷 1a/1b를 통해 전송하는 것은 많은 전송 파워를 요구되고 상향링크 전송 신호의 PAPR(peak-to-average power ratio)을 증가시킨다. 따라서, 단말의 전송 파워 증폭기의 비효율적인 이용으로 인해 단말의 커버리지가 감소한다.
복수의 ACK/NACK을 전송하여야 하는 경우, 단말은 단일 PUCCH 전송을 위해 ACK/NACK 번들링이나 ACK/NACK 다중화를 사용할 수 있다. 그러나, 전송하여야 할 ACK/NACK 비트가 너무 많은 경우(예를 들면, 하향링크 데이터를 수신한 DL CC의 개수가 너무 많거나, TDD 모드에서 하향링크 서브프레임이 상향링크 서브프레임보다 더 많은 경우), 이러한 ACK/NACK 번들링이나 ACK/NACK 다중화를 직접 적용하는 방법으로는 단일 PUCCH(포맷 1a/1b) 전송이 어려울 수 있다.
상술한 바와 같은 이유로 단일 PUCCH를 이용하여 복수의 ACK/NACK을 전송하기 위해 PUCCH 포맷 2/2a/2b를 고려할 수 있다. 이러한 경우, 도 7의 CQI 정보 비트들 대신 복수의 ACK/NACK 비트들을 채널 코딩(예를 들어, 리드 뮬러 코드나 TBCC(tail biting convolution code) 등을 이용하여)하여 20 비트의 코딩된 ACK/NACK 비트들을 생성할 수 있다. 코딩된 ACK/NACK 비트들은 스크램블되고, QPSK 심벌에 맵핑된다. 이하에서 단말이 PUCCH 포맷 2/2a/2b를 이용하여 복수의 ACK/NACK을 전송하도록 설정된 경우, CQI 또는 SR 전송을 위한 단말의 동작에 대해 설명한다.
먼저, 기존 LTE에서 ACK/NACK 다중화 방법에 대해 설명한다.
단말이 기지국으로부터 수신한 복수의 데이터 유닛에 대하여 복수의 ACK/NACK을 동시에 전송해야 할 경우가 있다. 이러한 경우, 복수의 ACK/NACK 전송 시에 단일 반송파 특성을 유지하고 총 ACK/NACK 전송 파워를 줄이기 위해 PUCCH 자원 선택에 기반한 ACK/NACK 다중화 방법이 고려될 수 있다.
ACK/NACK 다중화 방법에서, 복수의 데이터 유닛에 대한 ACK/NACK의 내용 또는 의미는 실제 ACK/NACK 전송에 사용되는 PUCCH 자원과 QPSK 변조 심벌들 중 하나의 조합으로 식별될 수 있다.
예를 들어, 최대 4개의 데이터 유닛이 전송될 수 있고, 하나의 PUCCH 자원이 4 비트를 나를 수 있다고 가정하자. 이 때, 각 데이터 유닛에 대한 HARQ 동작은 하나의 ACK/NACK 비트에 의해 관리될 수 있다고 가정한다. 이러한 경우, ACK/NACK은 데이터 유닛을 전송한 전송 노드(예컨대, 기지국)에서 다음 표와 같이 식별될 수 있다.
Figure pat00002
표 2에서 HARQ-ACK(i)는 데이터 유닛 i에 대한 ACK/NACK 결과를 지시한다. 상기 예에서는 데이터 유닛 0에서 데이터 유닛 3까지의 4개의 데이터 유닛이 있을 수 있다. 표 A에서 DTX는 해당 HARQ-ACK(i)에 대한 데이터 유닛의 전송이 없었다는 것을 의미한다. 또는 수신단(예컨대, 단말)에서 HARQ-ACK(i)에 대한 데이터 유닛을 검출하지 못하였다는 것을 의미한다. n(1) PUCCH,X는 ACK/NACK의 실제 전송에 사용되는 PUCCH 자원을 가리키는데, 최대 4개의 PUCCH 자원이 있다. 즉, n(1) PUCCH,0 , n(1) PUCCH,1 , n(1) PUCCH,2 , n(1) PUCCH,3 이다. b(0), b(1)은 선택된 PUCCH 자원에 의해 전달되는 2비트를 나타낸다. PUCCH 자원을 통해 전송되는 변조 심벌은 b(0), b(1)에 따라 결정된다.
예를 들어, 수신단이 4개의 데이터 유닛을 성공적으로 수신하고 디코딩했다면 수신단은 PUCCH 자원 n(1) PUCCH,1을 이용하여 2개의 비트 (b(0), b(1))을 (1,1)으로 전송하여야 한다.
다른 예로 수신단이 4개의 데이터 유닛을 수신하여, 첫번째, 세번째 데이터 유닛의 디코딩에 실패하고, 두번째, 네번째 데이터 유닛의 디코딩은 성공했다고 가정하자. 이러한 경우 수신단은 (1,0)을 n(1) PUCCH,3을 이용하여 전송하여야 한다.
이처럼 ACK/NACK의 내용(또는 의미)를, PUCCH 자원과 해당 PUCCH 자원에서 전송되는 실제 비트의 내용의 조합과 링크하는 방법에 의하여 단일 PUCCH 자원을 이용하여 복수의 데이터 유닛에 대한 ACK/NACK 전송이 가능하다.
ACK/NACK 다중화 방법에서는, 만약 모든 데이터 유닛에 대하여 적어도 하나의 ACK이 존재한다면 기본적으로 NACK과 DTX는 NACK/DTX와 같이 커플로 표시되어 있다(표 A 참조). 이것은 PUCCH 자원과 QPSK 심벌의 조합만으로는 NACK과 DTX를 구별하여 모든 ACK/NACK 조합을 커버하기에는 부족하기 때문이다.
반면, 모든 데이터 유닛에 대하여 ACK이 하나도 존재하지 않는 경우 즉 모든 데이터 유닛에 대해 NACK이나 DTX만 존재하는 경우, 하나의 분명한 NACK을 정의한다. 즉 오직 하나의 HARQ-ACK(i)에 대해서는 DTX와 분리하여 NACK으로 정의한다. 이러한 경우, 하나의 분명한 NACK에 대응하는 데이터 유닛에 링크된 PUCCH 자원은 복수의 ACK/NACK을 전송하기 위해 유보될 수 있다.
이제 다중 반송파 시스템(예컨대, LTE-A)에서 복수의 ACK/NACK을 전송하는 방법에 대해 설명한다.
다중 반송파 시스템에서는 복수의 DL CC를 통해 전송된 복수의 PDSCH에 대한 복수의 ACK/NACK을 특정 UL CC를 통해 전송하는 것을 고려할 수 있다. 이를 위해 기존 LTE(Release-8)에서의 PUCCH 포맷 1a/1b를 이용한 ACK/NACK 전송과 달리, 복수개의 ACK/NACK을 채널 코딩(예를 들어, 리드-뮬러 코드나 TBC 코드를 이용하여)한 후 1) PUCCH 포맷 2/2a/2b, 또는 2) 블록 스프레딩(block-spreading) 기반의 새로운 PUCCH 포맷(이를 편의상 E-PUCCH 포맷이라 칭한다) 3) 명시적 채널 선택을 이용하여 복수개의 ACK/NACK을 전송하는 것을 고려할 수 있다.
1) PUCCH 포맷 2/2a/2b를 이용하는 방법은 기존의 PUCCH 포맷 2/2a/2b 자원에 복수의 ACK/NACK을 리드-뮬러 코드, TBC 코드 등으로 채널 코딩한 후 전송하는 방법이다. 기존 LTE에서 PUCCH 포맷 2/2a/2b에서는 CQI를 전송하고, 1 비트 또는 2 비트의 ACK/NACK을 RS 심벌의 변조를 통해 전송한다. 반면, 1) PUCCH 포맷 2/2a/2b를 이용하는 방법에서는 CQI 대신 복수의 ACK/NACK을 채널 코딩하여 ACK/NACK 코딩 블록을 전송하는 차이가 있다.
2) 블록 스프레딩 기반의 PUCCH 포맷(E-PUCCH 포맷)에 대해 설명한다.
블록 스프레딩은 ACK/NACK과 같은 제어 정보 전송을 기존 LTE에서의 PUCCH 포맷 1 또는 PUCCH 포맷 2 계열과는 다르게 SC-FDMA 방식을 이용하여 변조하는 방식이다.
도 11은 블록 스프레딩 기반의 E-PUCCH 포맷의 일 예를 나타낸다.
도 11을 참조하면, 심벌 시퀀스 {d1, d2, … }가 직교 커버 코드(orthogonal cover code, OCC)에 의해 시간 영역에서 스프레딩되어 전송된다. OCC를 이용하여 동일한 자원블록 내에 여러 단말들의 제어정보를 다중화시킬 수 있다. 종래의 PUCCH 포맷 2에서는 하나의 심벌 시퀀스가 시간 영역에 걸쳐 전송되고 CAZAC 시퀀스의 순환 쉬프트를 이용하여 단말 간의 다중화를 수행한다. 반면, 블록 스프레딩 기반의 E-PUCCH 포맷의 경우에는 하나의 심벌 시퀀스가 주파수 영역에 걸쳐 전송되고 OCC 기반의 시간 영역 스프레딩을 통해 단말 간의 다중화를 수행한다. 도 11에서는 하나의 심벌 시퀀스 {d1, d2, …}를 길이 5의 OCC를 이용하여 5개의 SC-FDMA 심벌을 생성하여 전송하는 예를 나타내고 있다.
도 11에서는 1 슬롯 동안 총 2개의 RS 심벌을 사용하는 경우를 예시하였지만, 3개의 RS 심벌을 사용하고 스프레딩 팩터로 4를 가지는 OCC를 이용하는 것과 같이 다양한 변경이 가능하다. RS 심벌은 특정 순환 쉬프트를 가지는 CAZAC 시퀀스로부터 생성될 수 있으며 시간 영역의 복수개의 RS 심벌에 특정 OCC가 적용된(곱해진) 형태로 전송될 수 있다.
PUCCH 포맷 2/2a/2b 또는 E-PUCCH 포맷을 사용하는 채널 코딩 기반의 복수개의 ACK/NACK 전송 기법을 이하에서 편의상 ‘멀티 비트 ACK/NACK 코딩 전송 방법’이라 칭한다. 이 방법은 복수개의 DL CC의 PDSCH에 대한 ACK/NACK 또는 DTX 정보를 채널 코딩하여 생성한 ACK/NACK 코딩 블록을 전송한다. 예를 들어, 단말이 특정 DL CC에서 SU-MIMO 모드로 동작하여 2개의 코드워드를 수신한다면, 각 코드워드 별로 ACK/ACK, ACK/NACK, NACK/ACK, NACK/NACK과 같이 4개의 상태 중 어느 하나를 피드백할 수 있다(또는 DTX까지 포함하여 최대 5개의 상태 중 어느 하나를 피드백할 수 있다). 또는 단말이 단일 코드워드를 수신한다면, ACK, NACK, DTX와 같이 총 3개의 상태 중 어느 하나를 피드백할 수 있다(만약 NACK과 DTX를 동일하게 처리한다면 ACK, NACK/DTX와 같이 총 2개의 상태 중 어느 하나를 피드백할 수 있다). 예를 들어 최대 5개의 DL CC를 집성하고 각 DL CC에서 SU-MIMO 모드로 동작하는 다중 반송파 시스템을 가정하면, 단말이 전송 가능한 피드백 상태는 최대 55개의 상태가 될 것이다. 이러한 상태를 표현하기 위해서는 ACK/NACK의 페이로드 사이즈가 총 12비트가 된다(DTX를 NACK과 동일하게 처리하는 경우라면 피드백 상태는 최대 45개가 되고, 이 때는 ACK/NACK의 페이로드 사이즈는 10 비트가 된다).
다음으로 3) 명시적 채널 선택에 대해 설명한다.
기존 LTE 시스템(예컨대, TDD 시스템)에서 적용되는 ACK/NACK 다중화 방법은 각 단말의 PUCCH 자원 확보를 위해 해당 단말의 PDSCH를 스케줄링하는 PDCCH에 대응되는(구체적으로는 PDCCH의 가장 낮은 CCE 인덱스에 링크되어 있는) PUCCH 자원을 사용한다. 즉, 명시적으로 ACK/NACK을 전송하는 PUCCH 자원의 인덱스를 시그널링하지 않으며 묵시적으로 ACK/NACK 전송 자원을 선택하는 방식을 사용한다.
LTE-A 시스템에서는 단말 특정적으로 하나의 UL CC를 통한 ACK/NACK 전송을 고려하고 있다. 이 때, 기존 LTE와 같이 묵시적 방식을 사용하는 경우 서로 다른 자원블록 내의 PUCCH 자원을 이용하여 나타날 수 있는 성능 열화를 방지하기 위해, RRC 시그널링 등을 통해 각 단말에게 미리 예약된 PUCCH 자원(바람직하게는 동일한 자원블록 내 또는 인접한 자원블록 내에 있는 복수의 PUCCH 자원)을 사용하는 명시적 ACK/NACK 전송 자원 선택 방식을 고려하고 있다. 이를 명시적 채널 선택이라 칭한다. 그러나 이는 제한이 아니며, LTE-A 시스템에는 묵시적 ACK/NACK 전송 자원 선택 방식이나, 하이브리드 방식도 사용할 수 있다. 하이브리드 방식은 복수의 CC 중에서 특정 CC에 대해서는 명시적 ACK/NACK 전송 자원 선택 방식을 사용하고 나머지 CC에 대해서는 묵시적 ACK/NACK 전송 자원 선택 방식을 사용하는 방식이다.
이제 반송파 집성을 사용하는 다중 반송파 시스템에서 단말이 상향링크 제어 정보(uplink control information, UCI)를 전송하는 방법에 대해 설명한다.
상향링크에서 단일 반송파 특성(single carrier property)을 유지하기 위해 복수의 HARQ ACK/NACK, CQI(channel quality indicator), SR(scheduling request)와 같은 상향링크 제어정보는 서브프레임에서 단일한 제어 채널 자원 예컨대, PUCCH 포맷 2/2a/2b 자원을 통해 전송되도록 설정될 수 있다(예컨대, 상술한 1) PUCCH 포맷 2/2a/2b를 이용하여 복수의 ACK/NACK을 전송하는 경우)
기본적으로 하나 또는 복수의 UL CC에서 동일하거나 다른 PUCCH 포맷 2/2a/2b 자원이 복수의 ACK/NACK, CQI 피드백을 위해 유보(reserved)될 수 있으나, 이하에서는 동일한 PUCCH 포맷 2/2a/2b 자원이 복수의 ACK/NACK, CQI피드백을 위해 유보된 경우를 가정한다. CQI를 전송하도록 예약된 서브프레임과 복수의 ACK/NACK을 전송하도록 예약된 서브프레임이 동일한 경우와 같이, 서로 다른 상향링크 제어정보의 전송 서브프레임이 동일한 경우 충돌이 발생하였다고 한다. CQI는 복수의 ACK/NACK 전송과 동일한 서브프레임에서 전송되도록 충돌이 발생하면 드랍할 수 있다.
도 12는 CQI와 복수의 ACK/NACK 전송이 동일 서브프레임에서 전송되는 충돌 상황에서 단말이 CQI를 드랍하는 예를 나타낸다.
도 12를 참조하면, CQI 피드백의 주기는 5 서브프레임(즉, 5ms)으로 설정될 수 있다. 그리고 동일한 PUCCH 포맷 2/2a/2b 자원이 복수의 ACK/NACK 전송과 CQI 전송을 위해 유보될 수 있다.
이러한 경우, 도 12에 도시된 바와 같이, 서브프레임 #10에서 단말은 복수의 ACK/NACK과 CQI를 동시에 전송하는 것이 요구될 수 있다. 이 때, 단말은 서브프레임 #10에서 복수의 ACK/NACK 전송을 위해 CQI를 드랍할 수 있다. 이는 단일 반송파 특성을 유지하기 위해서이다.
그러나, 만약 단말이 단일 반송파 특성을 유지할 필요가 없는 경우이고, 복수의 ACK/NAKC 및 CQI를 위해 서로 다른 PUCCH 포맷 2/2a/2b 자원을 예비하였다면 동시 전송이 가능할 수 있다.
이하에서는 CQI 전송 서브프레임과 ACK/NACK 전송 서브프레임이 동일한 충돌 상황에서, 상기 ACK/NACK이 하나의 DL CC에 대한 ACK/NACK인 경우에 대해 설명한다.
기존 LTE가 적용되는 시스템에서는 단일 CC에 대한 ACK/NACK 정보만 존재한다. 기존 LTE에서는 ACK/NACK 전송 시점과 CQI 전송 시점이 충돌하는 경우, ACK/NACK 정보는 CQI가 전송되는 PUCCH 포맷 2/2a/2b의 RS 심벌 변조(노멀 CP의 경우) 또는 조인트 코딩(확장 CP의 경우)을 통해 전송될 수 있다.
반면, LTE-A가 적용되는 시스템은 반송파 집성을 이용하는 다중 반송파 시스템일 수 있다. 반송파 집성을 이용하는 경우 복수의 CC를 사용하며, 각 CC에 대한 ACK/NACK이 요구되므로 복수개의 ACK/NACK을 전송하여야 할 수 있다. 상술한 바와 같이 LTE-A에서는 복수의 ACK/NACK 전송을 위해 1) 멀티 비트 ACK/NACK 코딩 전송 방법(PUCCH 포맷 2 계열 이용 또는 E-PUCCH 포맷 이용) 또는 2) 명시적 채널 선택 방법을 고려하고 있다.
복수의 ACK/NACK을 상술한 2가지 기법을 이용하여 전송하는 상황에서, ACK/NACK 전송 시점과 기존 PUCCH 포맷 2를 통한 CQI 전송 시점이 겹칠 경우, CQI 전송을 포기(drop)하고 복수의 ACK/NACK만 전송하는 것이 바람직할 수 있다. 그 이유는 복수 CC에 대한 복수의 ACK/NACK 정보를 기존 LTE와 같이 CQI가 전송되는 PUCCH 포맷 2의 RS 심벌 변조 또는 조인트 코딩을 통해 전송하는 경우, 성능 열화가 나타날 수 있기 때문이다. 그러나, ACK/NACK 전송 시점과 CQI 전송 시점이 충돌하는 경우 무조건 CQI를 드랍하게 되면 CQI 정보가 부족하게 되어 하향링크 스케줄링이 지연되는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 복수의 CC에 대한 복수의 ACK/NACK 전송을 위해 멀티 비트 ACK/NACK 코딩 전송 방법 또는 명시적 채널 선택 방법을 적용하는 경우에, CQI 전송 시점에서 하나 이하의 CC에 대한 ACK/NACK 또는 2 비트 이하의 ACK/NACK 정보 전송만 요구되는 경우 CQI를 드랍하지 않고 해당 ACK/NACK을 CQI가 전송되는 PUCCH 포맷 2의 RS 심벌 변조(노멀 CP의 경우), 또는 조인트 코딩(확장 CP의 경우)을 통해 전송한다 (상술한 RS 심벌 변조 또는 조인트 코딩을 이하에서 ACK/NACK 임베딩 방식이라 약칭한다). 2 비트 이하의 ACK/NACK 전송이 요구되는 경우는 단말이 집성하는 하향링크 CC가 2개(또는 1개)이고, 각 하향링크 CC에서 MIMO 전송 모드가 아닌 non - MIMO 전송 모드로 설정된 경우로 제한될 수 있다. 즉, 각 하향링크 CC에서 최대 1개의 코드워드 전송만 가능한 경우로 제한될 수 있다.
이 때, PUCCH 포맷 2로의 ACK/NACK 임베딩 방식에서 ACK/NACK 임베딩 대상이 되는 하나의 하향링크 CC(즉, ACK/NACK의 대상이 되는 하향링크 데이터 유닛을 전송한 하향링크 CC)는 PUCCH가 전송되는 상향링크 CC에 링크된 하향링크 CC만으로 제한될 수 있다. 그리고, ACK/NACK 임베딩 방식의 적용여부는 RRC와 같은 상위 계층 신호를 통해 기지국이 단말 특정적으로 설정할 수 있다.
예를 들어, DL CC가 DL CC#1 내지 DL CC #3이 있고, UL CC가 UL CC#1 내지 UL CC #3이 있다고 가정하자. 그리고 특정 단말에 대해 PDCCH를 전송하는 DL CC 즉, 프라이머리 DL CC(primary DL CC)가 DL CC#2라고 가정하자. 또한, DL CC#n은 UL CC#n(n은 1 내지 3 중 어느 하나의 자연수)이랑 링크되어 있다고 가정하자. 이러한 경우, CQI 전송 서브프레임에서 DL CC#2를 통해 수신한 하향링크 데이터에 대한 ACK/NACK만을 전송하여야 할 수 있다. 이 때, 단말은 CQI를 드랍하지 않고 전송하며, DL CC#2에 대한 ACK/NACK을 임베딩하여 전송한다.
이하에서는 SR과 복수의 ACK/NACK, SR과 CQI의 전송이 충돌되는 경우 단말의 상향링크 제어정보 전송 방법에 대해 설명한다.
도 13은 복수의 ACK/NACK을 나르는 PUCCH 포맷 2/2a/2b 자원에 SR을 임베딩하여 전송하는 예를 나타낸다(노멀 CP의 경우).
도 13을 참조하면, SR을 전송할 수 있는 서브프레임의 주기는 5ms(즉, 5 서브프레임)으로 설정될 수 있다. 이 때, 도 12에 도시한 바와 같이 서브프레임 #5, #10에서 SR과 ACK/NACK의 전송이 동시에 요구될 수 있다. SR은 예컨대, 서브프레임 #5에서는 네거티브 SR을 전송하고, 서브프레임 #10에서는 파지티브 SR을 전송해야 할 수 있다. 이러한 경우, 1 비트의 SR 정보는 동일한 PUCCH 포맷 2a/2b 자원에서 복수의 ACK/NACK과 함께 전송될 수 있다. 1 비트의 SR 정보는 PUCCH 포맷 2a/2b 자원에서 두번째 RS 심벌을 변조함으로써 전송될 수 있다. 예를 들어, 도 8에서 도시한 바와 유사하게 두번째 RS 심벌을 BPSK하여 전송함으로써 네거티브 SR과 파지티브 SR을 구분하게 할 수 있다.
이러한 방법은 SR이 CQI와 함께 동일한 PUCCH 자원에서 전송되는 경우에도적용될 수도 있다. 예를 들어, PUCCH 포맷 2a/2b 자원이 CQI 피드백을 리포트하도록 설정되거나 예약되는 경우, 1 비트 SR 정보는 슬롯의 두번째 RS 심벌을 변조하는 방식으로 임베딩되어 CQI와 함께 전송될 수 있다.
상술한 노멀 CP의 경우와 달리, 확장 CP의 경우 1 비트 SR 정보는 리드-뮬러 코드나 TBCC 등을 이용하여 복수의 ACK/NACK 또는 CQI와 조인트 인코딩되어 전송될 수 있다. 조인트 인코딩에 대해서는 도 9를 참조하여 설명한 바 있다.
상술한 방법에 의하여 SR 과 복수의 ACK/NACK, SR 과 CQI와 같이 2개의 서로 다른 상향링크 제어정보가 동일한 PUCCH 포맷 2a/2b 자원에서 전송될 수 있다.
CQI 전송용 PUCCH 포맷 2a/2b 자원에서의 SR 임베딩 방식은 복수의ACK/NACK을 해당 서브프레임에서 전송하지 않는 경우에만 적용할 수 있다.
전술한 ACK/NACK 임베딩 방법은 CQI 전송용 PUCCH 포맷 2로의 SR 임베딩 방식과 결합되어 사용될 수 있다. 예를 들어, SR 전송 서브프레임과 겹치지 않는 CQI 전송 서브프레임에서는 PUCCH 포맷 2로의 ACK/NACK 임베딩 방법을 사용하고, SR 전송 서브프레임과 겹치는 CQI 전송 서브프레임에서는 PUCCH 포맷 2로의 SR 임베딩 방식을 적용할 수 있다. 여기서, PUCCH 포맷 2로의 SR 임베딩 방식을 적용하는 것은 해당 서브프레임을 통해 전송되어야 할 ACK/NACK 정보가 존재하지 않는 경우로만 한정할 수 있다.
도 14는 기지국 및 단말을 나타내는 블록도이다.
기지국(100)은 프로세서(processor, 110), 메모리(memory, 120) 및 RF부(RF(radio frequency) unit, 130)를 포함한다. 프로세서(110)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 예를 들어, RRC와 같은 상위 계층 신호를 통해 단말에게 상향링크 제어정보의 전송 방식을 알려줄 수 있다. 메모리(120)는 프로세서(110)와 연결되어, 프로세서(110)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(130)는 프로세서(110)와 연결되어, 무선 신호를 전송 및/또는 수신한다.
단말(200)은 프로세서(210), 메모리(220) 및 RF부(230)를 포함한다. 프로세서(210)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 예를 들어, 기지국이 복수의 하향링크 구성 반송파를 통해 전송하는 각 하향링크 데이터에 대한 각각의 ACK/NACK 즉 복수의 ACK/NACK을 동일 서브프레임 내의 동일한 상향링크 제어채널 자원에서 전송한다. 또한, 기지국으로 하향링크 채널에 대한 상태를 나타내는 채널상태정보를 전송한다. 이 경우, 복수의 ACK/NACK과 채널상태정보는 서브프레임 내에서 동일한 상향링크 제어채널 자원에 할당될 수 있다. 복수의 ACK/NACK과 채널상태정보가 동일한 서브프레임에서 전송되도록 예약된 경우 프로세서는 복수의 ACK/NACK만 전송할 수 있다.
메모리(220)는 프로세서(210)와 연결되어, 프로세서(210)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(230)는 프로세서(210)와 연결되어, 무선 신호를 전송 및/또는 수신한다.
프로세서(110,210)는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 데이터 처리 장치 및/또는 베이스밴드 신호 및 무선 신호를 상호 변환하는 변환기를 포함할 수 있다. 도 7의 OFDM 전송기 및 OFDM 수신기는 프로세서(110,210) 내에 구현될 수 있다. 메모리(120,220)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부(130,230)는 무선 신호를 전송 및/또는 수신하는 하나 이상의 안테나를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(120,220)에 저장되고, 프로세서(110,210)에 의해 실행될 수 있다. 메모리(120,220)는 프로세서(110,210) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(110,210)와 연결될 수 있다.
이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.

Claims (11)

  1. 다중 반송파 시스템에서 단말의 상향링크 제어정보 전송 방법에 있어서,
    기지국이 복수의 하향링크 구성 반송파를 통해 전송한 각 하향링크 데이터에 대한 각각의 ACK/NACK을 전송하는 단계; 및
    상기 기지국으로 하향링크 채널에 대한 상태를 나타내는 채널상태정보를전송하는 단계를 포함하되,
    상기 각각의 ACK/NACK과 상기 채널상태정보는 서브프레임 내에서 동일한 상향링크 제어채널 자원에 할당되며, 상기 각각의 ACK/NACK과 상기 채널상태정보가 동일한 서브프레임에서 전송되도록 예약된 경우 상기 각각의 ACK/NACK만 전송하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 상향링크 제어채널 자원은 노멀 CP의 경우 하나의 슬롯에 7개의 SC-FDMA(single carrier-frequency division multiple access) 심벌을 포함하고, 상기 하나의 슬롯에서 참조신호가 전송되는 2번째 및 6번째 SC-FDMA 심벌을 제외한 SC-FDMA 심벌에 상기 각각의 ACK/NACK이 할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 상향링크 제어채널 자원은 확장 CP의 경우 하나의 슬롯에 6개의 SC-FDMA 심벌을 포함하고, 상기 하나의 슬롯에서 참조신호가 전송되는 4번째 SC-FDMA 심벌을 제외한 SC-FDMA 심벌에 상기 각각의 ACK/NACK이 할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    스케줄링 요청신호(scheduling request)를 전송하는 단계를 더 포함하되,
    상기 스케줄링 요청신호가 상기 각각의 ACK/NACK이 전송되는 서브프레임과 동일한 서브프레임에서 전송되도록 예약되는 경우, 상기 스케줄링 요청신호는 상기 각각의 ACK/NACK이 전송되는 서브프레임에서 참조신호가 전송되는 심벌을 변조하여 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 다중 반송파 시스템에서 단말의 상향링크 제어정보 전송 방법에 있어서,
    기지국으로부터 하나 이상의 하향링크 구성 반송파를 통해 하향링크 데이터를 수신하는 단계;
    상기 하향링크 데이터에 대한 ACK/NACK을 전송하는 단계; 및
    상기 기지국으로 하향링크 채널에 대한 상태를 나타내는 채널상태정보를전송하는 단계를 포함하되,
    상기 ACK/NACK이 상기 채널상태정보의 전송이 예약된 CQI(channel quality indicator) 서브프레임에서 전송되도록 예약되고, 하나의 하향링크 구성 반송파를 통해 상기 기지국이 전송한 하향링크 데이터에 대한 응답인 경우,
    상기 CQI 서브프레임에서 상기 채널상태정보와 상기 ACK/NACK을 동시에 전송하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 하나의 하향링크 구성 반송파는 상기 채널상태정보를 전송하는 상향링크 구성 반송파에 링크된 하향링크 구성 반송파인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 하나의 하향링크 구성 반송파는 상기 기지국이 상기 단말에게 하향링크 제어정보를 전송하도록 설정된 하향링크 구성 반송파인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 ACK/NACK은
    노멀 CP인 서브프레임에서 참조신호가 전송되는 심벌을 변조하여 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 5 항에 있어서, 상기 ACK/NACK은
    확장 CP인 서브프레임에서 상기 채널상태정보와 조인트 인코딩되어 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 5 항에 있어서,
    스케줄링 요청신호(scheduling request)를 전송하는 단계를 더 포함하되,
    상기 스케줄링 요청신호가 상기 채널상태정보가 전송되는 서브프레임과 동일한 서브프레임에서 전송되도록 예약되는 경우, 상기 스케줄링 요청신호는 상기 채널상태정보가 전송되는 서브프레임에서 참조신호가 전송되는 심벌을 변조하여 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 다중 반송파 시스템에서 상향링크 제어정보를 전송하는 단말은
    무선신호를 송수신하는 RF부; 및
    상기 RF부에 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는
    기지국이 복수의 하향링크 구성 반송파를 통해 전송한 각 하향링크 데이터에 대한 각각의 ACK/NACK을 전송하고, 상기 기지국으로 하향링크 채널에 대한 상태를 나타내는 채널상태정보를 전송하되, 상기 각각의 ACK/NACK과 상기 채널상태정보는 서브프레임 내에서 동일한 상향링크 제어채널 자원에 할당되며, 상기 각각의 ACK/NACK과 상기 채널상태정보가 동일한 서브프레임에서 전송되도록 예약된 경우 상기 각각의 ACK/NACK만 전송하는 것을 특징으로 하는 단말.
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