KR20110119551A - Ｏｆｄｍ 방식의 계층 셀 시스템에서 제어 채널의 셀 간 간섭 제어 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 OFDM 방식의 계층 셀 시스템에서 제어 채널의 셀 간 간섭 제어 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것으로서, 시스템 정보를 이용하여 제어 채널과 데이터 채널에 대한 두 개의 대역폭을 지시하여 매크로 셀과 Hetnet 셀간의 제어 채널을 상호 간섭 없이 전송하는방법 및 장치에 관한 것이다. 본 기법은 계층 셀간의 협조 전송(cooperative transmission)뿐만 아니라 후방 호환성(backward compatibility)과 전방 호환성(forward compatibility)을 모두 지원할 수 있다.

Description

ＯＦＤＭ 방식의 계층 셀 시스템에서 제어 채널의 셀 간 간섭 제어 방법 및 이를 위한 장치{METHOD AND APPARATUS FOR INTER-CELL INTERFERENCE CONTROL OF CONTROL CHANNEL IN OFDM HETNEROGENOUS SYSTEM}
본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 직교 주파수 분할 다중 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 “OFDM”) 방식의 계층 셀 시스템에서 제어 채널의 셀 간 간섭 제어 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
일반적으로 이동 통신 시스템은 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스를 제공하기 위해 개발되었다. 그러나 이동통신 시스템은 점차로 음성뿐 아니라 데이터 서비스까지 영역을 확장하고 있으며, 현재에는 고속의 데이터 서비스를 제공할 수 있는 정도까지 발전하였다. 그러나 현재 서비스가 제공되고 있는 이동 통신 시스템에서는 자원의 부족 현상 및 사용자들이 보다 고속의 서비스를 요구하므로, 보다 발전된 이동 통신 시스템이 요구되고 있다.
이러한 요구에 부응하여 차세대 이동 통신 시스템으로 개발 중인 중 하나의 시스템으로써 3GPP(The 3rd Generation Partnership Project)에서 LTE(Long Term Evolution)에 대한 규격 작업이 진행 중이다. LTE는 2010년 정도를 상용화 목표로 해서, 최대 100 Mbps정도의 전송 속도를 가지는 고속 패킷 기반 통신을 구현하는 기술이다. 이를 위해 여러 가지 방안이 논의되고 있는데, 예를 들어 네트워크의 구조를 간단히 해서 통신로 상에 위치하는 노드의 수를 줄이는 방안이나, 무선 프로토콜들을 최대한 무선 채널에 근접시키는 방안 등이 있다.
한편, LTE 시스템에서 ICIC(Inter-Cell Interference coordination)는 셀 간에 사용하는 데이터 채널 자원 정보를 각 셀에게 알려주어 기지국이 셀 간 발생할 수 있는 간섭을 제어하는 기술이다. LTE 시스템의 데이터 채널의 경우, 자원은 하나의 사용자에 대해 RB 단위로 할당이 되는 반면, 제어 채널의 경우 하나의 사용자로 가는 제어 채널이 전체 대역에 걸쳐 전송된다. 또한, 제어 채널의 할당 단위가 REG(Resource element group)이기 때문에 제어 채널에는 ICIC를 적용할 수 없다. 특히 LTE의 확장 시스템인 LTE-A (LTE-Advanced) 시스템에서는 계층 셀 구조가 고려되는데 이는 기존의 셀 안에 적은 전송 전력으로 전송하는 작은 셀을 다수 개를 포함하는 구조이다. 하나의 마크로 셀이 하나 이상의 펨토 셀(femto cell) 또는 중계기(relay)를 포함하는 구조가 상기 계층 셀 구조에 대한 예시가 될 수 있다. 이와 같은 계층 셀 구조에서는 기존의 셀에 대한 간섭 양이 매우 증가하며, 더욱이 ICIC가 불가능한 제어 채널은 더욱더 수신이 어려운 상태가 된다. 따라서 단말기가 계층 셀 구조에서도 제어 채널을 효과적으로 수신할 수 있는 ICIC 기술에 대한 연구가 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 연구 필요성에 의해 안출된 것으로서, 동일한 주파수 밴드를 사용하는 계층 셀 간의 제어 채널 간섭을 방지하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 제어 채널 간섭 방지 방법은 종래 LTE 단말 및 LTE-A 단말이 모두 ICIC된 제어 채널을 수신할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 직교 주파수 분할 다중 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 “OFDM”) 방식의 계층 셀 시스템에서 제어 채널의 셀 간 간섭 제어 방법 및 이를 위한 장치는 ICIC를 위한 제어 채널 자원을 분할하는 단계, 분할된 ICIC 제어 채널 자원 정보를 구성하는 단계, ICIC을 위해 CFI값과 PHICH 구성 값을 결정하는 단계, 구성된 정보를 PCFICH로 전송하는 단계, 구성된 정보를 PBCH로 전송하는 단계, 구성된 정보를 상위 시그널링으로 전송하는 단계, 계층 셀간 서브프레임 동기를 설정하는 단계, 계층 셀간 데이터 채널 동기를 설정하는 단계, LTE 단말의 PDSCH를 구성하고 시간, 주파수 자원에 할당하는 단계, LTE-A 단말의 PDSCH를 구성하고 시간, 주파수 자원에 할당하는 단계, 심볼간 데이터 전력을 조절하는 단계, ICIC를 위한 제어 채널 영역에 기준 신호의 전력만 할당하는 단계, 계층 셀의 제어 채널 대역폭에 따라 상향링크 제어 채널 영역을 할당하는 단계를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
보다 구체적으로, 본 발명의 직교 주파수 분할 다중 접속 방법을 사용하는 계층 셀 시스템에서 기지국의 셀 간 간섭 제어 방법은 사용 가능한 대역폭 중 임의의 크기를 가지는 대역폭 정보를 포함하는 방송 채널을 단말에게 전송하는 단계, 상기 사용 가능한 전체 대역폭에 대한 데이터 채널 할당 정보를 포함하는 제어 채널을 상기 단말에게 전송하는 단계, 및 상기 할당 정보에 따른 데이터 채널을 상기 단말에게 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 직교 주파수 분할 다중 접속 방법을 사용하는 계층 셀 시스템에서 단말의 제어 채널 및 데이터 채널 수신 방법은 사용 가능한 대역폭 중 임의의 크기를 가지는 대역폭 정보를 포함하는 방송 채널을 기지국으로부터 수신하는 단계, 상기 사용 가능한 전체 대역폭에 대한 데이터 채널 할당 정보를 포함하는 제어 채널을 수신하는 단계, 및 상기 할당 정보에 따른 데이터 채널을 수신하여 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 직교 주파수 분할 다중 접속 방법을 사용하는 계층 셀 시스템에서 셀 간 간섭을 제어하는 기지국은 사용 가능한 대역폭 중 임의의 크기를 가지는 대역폭 정보를 포함하는 방송 채널과, 상기 사용 가능한 전체 대역폭에 대한 데이터 채널 할당 정보를 포함하는 제어 채널과, 상기 할당 정보에 따른 데이터 채널을 생성하는 컨트롤러, 및 상기 생성된 방송 채널과, 제어 채널과, 데이터 채널을 단말에게 전송하는 송수신기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 직교 주파수 분할 다중 접속 방법을 사용하는 계층 셀 시스템에서 제어 채널 및 데이터 채널을 수신하는 단말은 기지국으로부터 전송되는 제어 채널과 데이터 채널을 수신하는 송수신기, 및 상기 송수신기를 통하여 사용 가능한 전체 대역폭 중 임의의 크기를 가지는 대역폭 정보를 포함하는 방송 채널과, 상기 사용 가능한 대역폭에 대한 데이터 채널 할당 정보를 포함하는 제어 채널과, 상기 할당 정보에 따른 데이터 채널을 수신하여 처리하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 동일한 주파수 밴드를 사용하는 계층 셀 구조 시스템에서 계층 셀간에 간섭이 없는 제어 채널을 구성할 수 있다. 또한, LTE-A 단말에 대한 전용 제어 채널을 구성하고 이를 상기 LTE-A 단말에만 알려주는 방법을 통해 기존의 LTE 단말도 기존의 동작을 그대로 이용하여 간섭이 없는 제어 채널을 수신할 수 있다. 이와 동시에 LTE-A 단말도 간섭이 없는 제어 채널을 수신할 수 있으며, 계층 셀간에 협조 전송이 가능하다.
도 1은 본 발명이 적용되는 LTE, LTE-A의 서브프레임을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명이 적용되는 LTE-A 시스템의 ICIC를 도시한 도면,
도 3은 본 발명이 적용되는 LTE-A 시스템의 데이터 송수신과 ICIC 선행 기술을 도시한 도면,
도 4는 본 발명이 제안하는 LTE-A 제어 채널의 ICIC 기술을 도시한 도면,
도 5는 본 발명이 제안하는 LTE-A ICIC를 위한 시그널링 과정을 도시한 도면,
도 6은 본 발명이 제안하는 LTE-A ICIC 서브프레임 구조에서 상향링크 채널 구를 도시한 도면,
도 7은 본 발명에서 기지국 동작 순서도를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명에서 PBCH를 이용한 단말의 수신 순서도를 나타낸 도면,
도 9는 본 발명에서 상위 시그널링을 이용한 단말의 수신 순서도를 나타낸 도면,
도 10은 본 발명에서 제안하는 기지국 송신기 구조를 나타낸 도면,
도 11는 본 발명에서 제안하는 단말 혹은 릴레이의 수신기 구조를 나타낸 도면이다.
본 발명의 LTE 단말(또는 제1 단말, 이하 동일하다)이란 반송파 결합(Carrier Aggregation)을 지원하지 않는 단말을 의미하며, LTE-A 단말(또는 제2 단말, 이하 동일하다)이란 반송파 결합을 지원하는 단말을 의미할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이때 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 또한 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.
LTE 시스템은 상기 기술된 OFDM 시스템이 하향 링크에 적용된 대표적인 시스템이며 상향 링크에서는 SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access)가 적용되는 시스템이다. 또한 LTE-A 시스템은 LTE 시스템이 다중 캐리어로 확장 구성되는 시스템이다. 도 1은 본 발명이 적용되는 LTE(Long Term Evolution) 시스템과 LTE-A 시스템에서의 서브프레임 구조를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 전체 LTE 전송 대역폭(107)은 다수 개의 자원 블록(Resource Block, 이하 "RB")으로 이뤄져 있으며 각 RB(109, 113)는 주파수 축으로 배열된 12개의 주파수 톤과, 시간 축으로 배열된 14개의 OFDM 심볼(113) 혹은 12개의 OFDM 심볼(121)로 구성되어 있으며 자원 할당의 기본 단위가 된다. 하나의 서브프레임(105)은 1ms의 길이를 가지며 두 개의 슬롯(103)으로 구성된다. 14개의 OFDM 심볼로 구성되는 경우 일반CP (Normal CP) 서브프레임 구조(113)라고 하고 12개의 OFDM 심볼로 구성되는 경우 확장CP (Extended CP) 서브프레임 구조(121)라고 한다.
한편, 공통 기준 신호(Common Reference Signal, 이하 "CRS")(119)는 단말기가 채널 추정을 할 수 있도록 기지국이 단말기로 전송하는 미리 약속된 신호로서, 도 1에서 도시되는 바와 같이 각각 안테나 포트 0(123), 1(125), 2(127) 및 3(129)로부터 전대역에 걸쳐 전송되는 신호를 의미한다. 여기서, 안테나 포트 수가 1 이상인 경우는 다중 안테나 (Multi-antenna)를 사용하는 것을 의미한다. 주파수 축 상에서 CRS가 배치되는 RB의 절대적 위치는 셀 별로 다르게 설정되지만 CRS간의 상대적인 간격은 일정하게 유지된다. 즉, 동일한 안테나 포트의 CRS는 6개의 RB 간격을 유지한다. 이와 같이, CRS의 절대적 위치가 셀 별로 다르게 설정되는 이유는 CRS의 셀 간 충돌을 피하기 위함이다. CRS의 개수는 안테나 포트 마다 차이가 있는데 안테나 포트 0과 1의 경우 하나의 RB와 서브프레임에서 총 8개의 CRS가 존재하지만 안테나 포트 2와 3의 경우 하나의 RB와 서브프레임에서 총 4개의 CRS가 존재한다. 따라서 안테나 4개를 사용하는 경우 안테나 포트 2와 3을 이용한 채널 추정의 정확도는 안테나 포트 0과 1을 사용하는 경우에 비해 나쁘게 된다.
공통 기준 신호 이외에 사용되는 기준 신호로 전용 기준 신호(“Dedicate Reference Signal”, 이하 “DRS”)가 있다. 상기 DRS는 기지국에 특정 수신기를 위해 안테나의 빔을 형성하여 전송하는 경우에 사용되는 기준 신호 이며, 전체 대역에 걸쳐서 전송되지 않고 하나의 수신기에 할당된 PRB 자원에 걸쳐서만 전송된다. 따라서 해당 자원을 수신하는 수신기는 이를 이용하여 데이터 채널 복조를 수행할 수 있다.
도 131은 LTE-A 시스템에서 사용되는 DRS를 도시한 것이다. LTE-A 시스템에서는 하나의 서브프레임에서 총 24개의 RE를 DRS로 사용하며 최대 8개의 안테나가 다중화 되여 24의 DRS를 이용한다. LTE 단말은 도 131의 DRS는 사용할 수 없으며 LTE-A단말은 CRS와 DRS 모두를 이용할 수 있다.
한편, 제어 채널(control channel) 신호는 시간 축 상에서 한 서브프레임의 선두에 위치한다. 도 1에서 참조번호 117은 제어 채널 신호(도면에서는 PDCCH로 도시)가 위치할 수 있는 영역을 도시한 것이다. 제어 채널 신호는 서브프레임의 선두에 위치한 L개의 OFDM 심볼에 걸쳐 전송될 수 있다. L은 1,2 또는 3의 값을 가질 수 있다. 도 117은 L이 3인 경우를 도시한다. 제어 채널의 양이 적어서 하나의 OFDM 심볼로 제어 채널 신호의 전송이 충분한 경우에는 선두의 1 OFDM 심볼만이 제어 채널 신호 전송에 사용되고(L=1) 나머지 13개의 OFDM 심볼은 데이터 채널 신호 전송에 사용된다. L의 값은 제어 채널을 수신 동작에서 할당 제어 채널 자원의 디맵핑을 위한 기본 정보로 사용되며 이를 수신하지 못하는 경우 제어 채널을 복구할 수 없게 된다. 제어 채널 신호를 서브프레임의 선두에 위치시키는 이유는 단말기가 우선 제어 채널 신호를 수신하여 자신에게 전송되는 데이터 채널 신호의 전송 여부를 인지함으로써 데이터 채널 수신 동작을 수행할 것인가를 판단하기 위함이다. 만약, 자신에게 전송되는 데이터 채널 신호가 없다면 데이터 채널 신호를 수신할 필요가 없고, 따라서 데이터 채널 신호 수신 동작에서 소모되는 전력을 아낄 수 있다. 또한 선두에 위치한 제어 채널을 데이터 채널에 비해 빠르게 수신함으로 스케줄링 딜레이를 줄일 수 있다.
LTE 시스템에서 정의하는 하향 링크 제어 채널은 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PHICH(Physical Hybrid ARQ Indicator Channel), PDCCH(Packet Data Control Channel) 등이 있으며 도 1의 참조번호 117 영역에서 REG(Resource element group)단위(111)로 전송된다.
PCFICH(133)는 CFI(Control channel Format Indicator) 정보를 전송하기 위한 물리채널이다. CFI란 서브프레임에서 제어 채널이 차지하는 심볼 수 L을 알려주기 위해 2 비트로 구성된 정보이다. 우선적으로 CFI를 수신하여야 제어 채널에 할당된 심볼 수를 알고 수신할 수 있으므로, PCFICH는 고정적으로 하향 링크 자원이 할당된 경우를 제외하고, 모든 단말기가 서브프레임에서 최초로 수신해야 하는 채널이다. 그리고 PCFICH를 수신하기 전에는 L을 알 수 없기 때문에 PCFICH는 첫 번째 OFDM 심볼에서 전송되어야만 한다. PCFICH 채널은 16개의 부반송파에 4 등분 되어 전 대역에 걸쳐 전송된다.
PHICH는 하향 링크 ACK/NACK 신호를 전송하기 위한 물리채널이다. PHICH를 수신하는 단말기는 상향 링크에서 데이터 송신을 진행 중인 단말기이다. 따라서 PHICH의 개수는 상향 링크에서 데이터 송신을 진행 중인 단말기의 수에 비례한다. PHICH는 첫 번째 OFDM 심볼에서 전송되거나(LPHICH=1, normal 모드) 세 OFDM 심볼에 걸쳐서 전송된다(LPHICH=3, extended 모드). PHICH의 구성 정보(사용되는 채널의 양, LPHICH)는 단말에게 PBCH(Primary broadcast channel)를 통해 모든 단말에게 셀에 최초 접속 시에 알려준다. PHICH 채널도 PCFICH와 동일하게 셀 마다 지정된 위치에 전송하게 된다. 따라서 PHICH 제어 채널은 다른 제어 채널 정보와 무관하게, 단말이 셀에 연결되어 PBCH 정보를 얻게 되면 수신할 수 있다.
PDCCH(117)는 데이터 채널 할당 정보 혹은 전력제어 정보 등을 송신하는 물리 채널이다. PDCCH는 수신하는 단말기의 채널 상태에 따라서 채널 부호화율을 다르게 설정할 수 있다. PDCCH는 변조 방식으로 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)를 고정적으로 사용하기 때문에 채널 부호화율을 변경하려면 하나의 PDCCH가 사용하는 자원의 양을 변경해야 한다. 채널 상태가 양호한 단말기에게는 높은 채널 부호화율을 적용하여 사용하는 자원의 양을 줄일 수 있도록 한다. 반면에 채널 상태가 나쁜 단말기에게는 사용하는 자원의 양을 늘리더라도 높은 채널 부호화율을 적용하여 수신이 가능하도록 한다. 개별 PDCCH가 소모하는 자원의 양은 제어 채널 요소(Control Channel Element, 이하 "CCE")라는 단위로 결정된다. 또한, CCE는 다수 개의 REG(resource element group)(111)로 구성된다. PDCCH의 REG는 다이버시티 보장을 위해 인터리버를 거친 후에 제어 채널 자원에 배치된다. 따라서 인터리브된 REG는 셀 마다 랜덤하다 이러한 디자인 방법은 제어 채널의 다이버시티 성능을 얻기 위한 것이다.
PHICH는 여러 ACK/NACK 신호를 다중화 하기 위해 코드 다중화(Code Domain Multiplexing, CDM) 기법을 적용한다. 하나의 REG에는 8개의 PHICH 신호가 4개씩 실수부과 허수부에 각각 코드 다중화 되고, 주파수 다이버시티 이득을 얻기 위해서 NPHICH 개수만큼 반복되어 주파수 축 상에서 최대한 떨어지도록 배치되어 전송된다. 따라서 NPHICH 개의 REG를 사용하면 8개 혹은 그 이하의 PHICH 신호를 구성할 수 있다. 8개를 초과하는 PHICH 신호를 구성하기 위해서는 또 다른 NPHICH 개의 REG를 사용하여야 한다.
PCFICH와 PHICH의 자원량과 할당이 정해진 후에는 스케줄러는 L값을 정하게 되고 이 값에 근거하여 제외한 물리 제어 채널은 할당된 제어채널의 REG에 매핑되고 주파수 다이버시티 이득을 얻기 위해 인터리빙(interleaving)을 수행한다. 인터리빙은 제어채널의 REG단위로 L에 의하여 정해진 서브프레임의 총 REG에 대해 수행한다. 제어채널의 인터리버의 출력은 셀 간에 동일한 인터리버를 사용하기 때문에 발생하는 셀 간 간섭(inter-cell interference)을 방지함과 동시에 하나 혹은 다수개의 심볼에 걸쳐 할당된 제어채널의 REG들이 주파수 축에서 멀리 떨어져 다이버시티 이득을 얻을 수 있도록 한다. 또한 동일한 채널을 구성하는 REG가 각 채널 별로 심볼 간에 균등하게 분배함을 보장한다.
도 2는 LTE-A에서 고려하는 계층 셀의 무선 환경 시나리오를 도시한 것이다. 계층 셀은 LTE-A 시스템에서는 HetNet (heterogenous network) 셀이라고 표현한다. 즉, 기존 매크로 셀(macro cell, 201)에 포함되는 계층 셀을 HetNet 셀(도 219, 205, 207)이라 한다. 이하에서는 상위 계층 셀을 매크로 셀, 하위 계층 셀을 Hetnet 셀 또는 계층 셀이라 칭하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과할 뿐, 동일한 기지국이 논리적으로 매크로 셀과 HetNet로 구별될 수 있으며, 또한 매크로 셀이 반드시 HetNet 셀을 포함하지 않을 수도 있는 것이다. 즉, 매크로 셀과 HetNet이 반드시 포함 관계에 있어야 하는 것은 아니며, 대응한 관계일 수도 있는 것이며. 이러한 취지에서 매크로 셀을 제1 셀, Hetnet 셀을 제2 셀로 표현할 수도 있다.
통신 시스템을 이러한 매크로 셀 및 Hetnet 셀을 포함하는 계층적인 셀로 구성하는 경우, 기존의 매크로 셀 의 송신 전력이 변경되는 것은 아니다. 이에 따라, 하나의 매크로 셀 영역에서 hetnet 셀로 인해 발생하는 간섭 양은 hetnet 셀의 개수에 비례해서 증가하게 된다. 따라서 도 211, 도213의 단말과 같이 기지국에 근접한 단말을 제외하고는 대다수의 단말(도 215)은 높은 간섭의 영향을 받게 되고, 이에 제어 채널을 수신하지 못하는 경우까지 발생한다. 특히 도 221과 223에서 도시되는 바와 같이 매크로 셀 과 hetnet 셀이 동일한 주파수 밴드를 사용하는 시나리오에서는 그 문제가 더 크게 발생한다. 매크로 셀과 Hetnet 셀이 서로 다른 주파수 밴드를 사용하는 경우에는 간섭을 분산시킬 수 있지만, 동일한 밴드 내에서는 간섭을 분산시킬 수 없기 때문이다. 동일한 밴드 사용하는 경우 매크로 셀의 제어 채널(도 251)과 Hetnet 셀의 제어 채널(252)간에 간섭이 발생하며 매크로 셀의 데이터 채널(도 253)과 Hetnet 셀의 데이터 채널(도 254) 간에 간섭이 발생한다.
데이터 채널의 경우 셀 간의 주파수 자원 할당 정보를 교환하여 간섭을 완화하는 방법이 있다. 그러나 제어 채널의 경우에는 전체 대역에 걸쳐 랜덤 한 자원을 사용하기 때문에, 계층 셀 구조처럼 간섭이 많은 경우에는 그 간섭을 완화하는 방법이 없다.
이 경우, 제어 채널을 위한 새로운 ICIC를 적용하기 위해서 크게 두 가지 방법을 고려해 볼 수 있다. 하나는 TDM(Time Division Multiplex) 방법이고 다른 하나는 FDM(Frequency Division Multiplex) 방법이다. TDM 방법의 경우에는 도 225와 227에서 도시되는 바와 같이, 매크로 셀 과 hetnet 셀 간에서 시간 적으로 서로 다른 서브프레임을 사용하는 것이다. 즉 도 239의 서브프레임은 매크로 셀 이 사용하고 도 241의 서브프레임은 hetnet 셀이 사용하고 이 때 매크로 셀 은 아무런 신호도 전송하지 않는다. TDM 방법은 계층 셀간에 간섭이 없는 장점이 있지만 실제 사용 가능한 자원 효율은 제어 채널과 데이터 채널 모두 1/2로 감소한다. 또한 하나의 서브프레임을 사용하지 못하는 경우 결국 시스템은 HARQ 주기하나를 사용하지 못하기 때문에 시스템이 가용한 전체 용량을 활용할 수 없다.
두 번째 방법으로는 FDM 방법을 이용할 수 있다. FDM 방법의 경우 도 229와 도 231과 같이 데이터 채널을 FDM를 사용할 수 있으나 LTE 시스템의 구조상 제어 채널은 FDM을 사용할 수 없다.
도 3을 참조하여 설명하면, 도 301~313은 단말의 기지국 접속 시, 초기 과정에서 기지국으로부터 시그널과 채널을 수신하기 시작하여 데이터 채널을 송수신하기 까지의 과정을 도시한 도면이다. 단말이 스케줄링 정보(도 303)를 수신하기 위해서는 이에 선행하여 시스템 정보(301)를 수신해야 한다. 시스템 정보(301)는 단말에 대한 스케줄링 정보(303)를 수신하는데 필요한 기본적인 정보를 포함한다. 우선 도 305의 동기 시그널을 통해서 단말은 셀을 구별한다. 그리고 구별된 셀에서 PBCH(307)을 수신한다. 상기 PBCH는 하향링크 대역폭 정보(309)와 PHICH 구성 정보(309)와 기타 기본 정보를 포함한다. PBCH를 수신한 단말은 서브프레임의 제어 채널 영역을 수신할 수 있다. 우선 단말은 제어 채널 영역의 PCFICH(311)을 수신하여 제어 채널 영역의 크기를 알고 PBCH에서 수신한 PHICH 정보(309)를 조합하여 PDCCH 복조 준비를 할 수 있다. 그리고 단말은 PDCCH(313)을 수신하여 스케줄링 정보를 획득할 수 있다. 즉, 단말이 PDCCH를 복조 하기 위해서는 하향링크 대역폭의 크기(DL BW), PCFICH, PHICH 정보를 정확하게 알아야만 복조가 가능하다. 또한 단말이 PDCCH를 수신하기 전까지는 제어 채널을 ICIC하기 위한 어떠한 정보도 수신할 수 없다. 또한 데이터 채널 심볼의 시작점이 PCFICH에서 수신한 값과 연관이 있기 때문에 데이터 채널을 그대로 유지하고 제어 채널의 크기를 변경하는 것이 불가능하다.
따라서 이러한 문제점을 해결하기 위한 선행 기술로서 도 320, 321에서 도시되는 바와 같이 시간 이동(time shifting) 기술이 있다. 이는 서브프레임 동기가 계층적인 셀간에 정확하게 유지되는 조건에서 매크로 셀의 PDCCH가 차지하는 영역만큼 hetnet 셀의 서브프레임을 시간 이동(shift) 시키고, 데이터 채널의 양을 상기 시간 이동된 양만큼 감소시켜 매크로 셀의 제어 채널 영역을 셀 간 간섭으로부터 보호하는 방법이다. 이 방법은 매크로 셀의 제어 채널 영역이 보호되는 장점이 있지만 hetnet 셀의 제어 채널은 보호 받지 못하며 또한 hetnet 셀의 데이터 채널의 양이 감소하여 약 30%의 셀 용량 감소를 가져온다. 따라서 매크로 셀과 hetnet cell 모두가 서로 간의 간섭으로부터 보호 받는 제어 채널이 필요하다. 그러나 ICIC가 가능한 제어 채널을 구성하게 되면 기존의 LTE 단말은 현재 단말 접속 및 시스템 정보 수신 과정 상에서 새로운 제어 채널 정보를 알 수가 없기 때문에 그 혜택을 받을 수 없게 된다. 즉, 호환성 문제가 대두된다. 따라서, 기존의 LTE 단말도 제어 채널의 ICIC의 효과를 얻을 수 있으면서 매크로 셀과 hetnet 셀 양 쪽의 제어 채널 영역이 간섭으로부터 보호받는 방법이 필요한 실정이다.
하기에 기술되는 기술은 단말뿐만 아니라 릴레이에도 동일하게 적용되며 편의를 위해 단말을 기준으로 기술하였다.
도 4는 본 발명에서 제안하는 OFDM을 사용하는 계층 셀 시스템에서 ICIC 제어 채널에 대한 구성을 도시하는 도면이다.
본 발명에서 제안하는 발명의 핵심은 제어 채널의 추가 대역폭 정보를 시스템 정보를 통해 전달하고, 계층 셀간에 독립적인 제어 채널 영역을 구성하며, 데이터 채널 동기화를 통해 매크로 셀의 제어 채널과 Hetnet 셀의 제어 채널을 상호간 간섭으로부터 보호하는 것이다.
도 4를 참조하여 설명하면, 도 436은 매크로 셀에서 사용하는 서브프레임을 도시하고, 도 407은 hetnet 셀에서 사용하는 서브프레임을 도시한다. 우선 매크로 셀 서브프레임(436)에서는 PCFICH(401)의 값을 N으로 고정한다. 이 값은 1에서 4사이의 값이 가능하다. 그리고 매크로 셀과 hetnet 셀 간의 서브프레임 동기는 상기 N값을 이용하여, Hetnet 셀의 서브프레임을 N 심볼만큼 이동(shift) (405)시켜 상호 동기화시킨다.
Hetnet 셀의 서브프레임이 N심볼만큼 shift되어 마크로 셀의 서브프레임과 동기화되면,macro 셀의 PDCCH 영역(401)은 hetnet 셀로인한 간섭으로부터 보호될 수 있다. 또한 이때 PHICH 구성은 PDCCH 영역의 크기(즉, 심볼)인 N값에 맞도록 조절하여야 한다. 즉, N값이 1 혹은 2이면 normal 구성으로 반드시 결정하고 3이상이면 extended 구성도 가능하다. 도 436은 N이 1인 예이다. N이 1인 경우에는 PHICH는 normal로 구성하여 첫 번째 심볼에만 LTE 제어 채널이 전송된다. 여기서 제어 채널을 수신한 단말은 도 431과 같이 N+1 심볼부터 데이터 채널을 스케줄링 받아야 한다. 도 434의 해당하는 나머지 제어 채널 영역은 LTE-A만 수신할 수 있는데 도 450과 같은 일부 영역을 제외하고 사용한다. 따라서, LTE-A에 대한 제어 채널은 도 402와 404의 영역만을 이용하고, 도 450은 기준 신호 전송에 이용된다. 후술하는 바와 같이, 도 450영역은 hetnet 셀에 대한 서브프레임에서제어 채널이 송신될 영역이기 때문이다.
한편, HetNet 셀의 제어 채널은 도 450을 참조하여 설명한 것과 같이 전체 밴드보다 작게 설정된다. 이렇게 구성하는 경우 Hetnet 셀에서, 기존의 LTE 단말은 실제 사용가능한 대역보다 작은 크기의 대역을 사용 대역으로 인지하게 된다. 다시 말해, 도 409에서 도시되는 바와 같이, 기존의 LTE 단말이 사용할 수 있는 실제 대역은 407의 크기임에도 불구하고, 기지국은 사용 대역을 PBCH를 통해 LTE 단말에게 도 409같이 작은 영역으로 알려준다. 그리고 나머지 영역(406, 410)은 기준 신호만 전송하고 아무 것도 전송하지 않는다. 이 영역은 macro 셀에서는 도 436의 영역에 해당하고 매크로 셀은 이 영역에 기준 신호를 제외하고는 아무 것도 전송하지 않는다.
HetNet 셀에서의 제어 채널 영역의 크기를 결정하는 PCFICH 값 k는 가변하며 LTE 단말은 도 426의 대역만을 전체 대역폭으로 인지하여 도 426 영역에만 스케줄링 받을 수 있으며 데이터 채널의 시작점은 k+1심볼이다. 반면, LTE 단말과는 달리 LTE-A 단말은 Hetnet 셀에서 사용할 수 있는 전체 대역이 도 426 대역보다 더 크다는 것을 인지할 수 있으며 따라서 데이터 채널은 전체 대역에 걸쳐서 수신할 있다.
하지만 도 401에서 도시되는 매크로 셀의 제어 채널에 간섭을 주지 않기 위해, 그리고 매크로 셀과 hetnet 셀 간의 협조 전송을 하기 위해 데이터 채널의 시작점은 k+1-N 심볼에서 시작하도록 해야 한다.
상기한 내용을 아래와 같이 정리할 수 있다.
매크로 셀에서, LTE 단말은 기존의 시스템 정보만으로 제어 채널을 간섭 없이 수신하고 데이터 채널은 상기 수신한 제어 채널 정보로부터 수신할 수 있다. 반면, 매크로 셀에서, LTE-A 단말은 상기 LTE 단말이 사용하는 제어 채널의 다음 심볼에서부터 hetnet 셀에서 사용한 제어 채널 영역을 제외한 나머지 영역의 새로운 제어 채널에 대한 정보를 획득하여 간섭이 없는 제어 채널 수신이 가능하다. 또한 새로운 제어 채널 영역에서 수신된 단말의 데이터 채널 송신 시점은 최대 가능한 PDCCH 영역 이후 심볼부터이어야 한다.
반면, hetnet 셀에서, LTE 단말 또는 LTE-A 단말모두 동일한 영역에서 제어 채널을 수신한다. 이 경우, 기지국은 Hetnet 셀에서 실제 사용 가능한 대역폭보다 작은 대역폭을 사용 대역폭으로 설정하여 PBCH를 통해 전송한다. 그러면 LTE 단말은 실제 사용 가능한 대역폭보다 작은 대역폭을 사용 대역폭으로 인지하게 된다. 반면, LTE-A 단말의 경우, 기지국은 Hetnet 셀에서, 제어 채널을 위해 사용한 대역폭에 대한 정보와 더불어 실제 사용 가능한 전체 대역폭을 추가적으로 알려준다. 그러면, Hetnet 셀에서, LTE-A 단말은 LTE 단말보다 더 넓은 전체 영역에서 데이터 채널을 수신할 수 있다.
한편, Hetnet 셀에서 상기 제어 채널과 데이터 채널을 구성하는 서브 프레임의 전송 시작 위치 및 종료 위치는 마크로 셀이 전송하는 서브 프레임의 전송 시작 위치 및 종료 위치와 다를 수 있다.
그리고 Hetnet 셀에서의 LTE-A 단말에 대한 데이터 채널은 매크로 셀에 대한 서브 프레임에서 제어 채널 영역을 제외한 나머지 영역에 대응하는 Hetnet 셀에 대한 서브 프레임에서 할당될 수 있다.
이러한 구조를 구성하기 위해서는 기지국은 LTE 단말과 LTE-A 단말에 서로 다른 시스템 구성 정보를 제공해야 한다.
LTE 단말의 경우, 기존의 시스템 정보 이외의 새로운 정보는 전달할 수 없다. 즉, 새로운 정보는 LTE-A단말만 인지할 수 있다.
반면, LTE-A 단말의 경우 ICIC를 위한 매크로 셀 또는 Hetnet 셀에서의 제어 채널 영역 정보는 PBCH 또는 상위 시그널링을 통해 알려줄 수 있다.
우선, PBCH를 통해 매크로 셀 또는 Hetnet 셀에서의 제어 채널 영역 정보를 LTE-A 단말에게 알려주는 방법을 도 5을 참조하여 설명하도록 한다.
도 501은 기존 LTE 시스템의 PBCH 정보를 도시한 것이다. PBCH는 총 24bit으로 구성되며, 첫 3개의 bit(502)는 dl-SystemBandwidth 정보로 하향링크 대역폭 정보를 포함한다. 다음 3개의 bit(503)은 phich-configuration정보로 phich 구성 정도가 포함된다. 다음 8개 bit(504)는 system frame number로 현재 프레임의 번호의 MSB(most significant bit) 8bit을 알려준다. 나머지 bit(505)은 사용하지 않는 영역이다. 즉, 이 영역(505)은 LTE 단말은 인지하지 못하는 영역이지만 LTE-A에는 새로운 정보를 제공할 수 있는 영역이다.
따라서 매크로 셀의 경우, 기지국은 도 506에서 도시되는 바와 같이, 도 509를 통해 LTE-A 단말이 제어 채널 영역으로 인지할 수 있는 추가적인 대역폭 정보를 제공한다. 상기 추가적인 대역폭 정보는 도 4에서의 402와 404 영역을 지시하며, 이는 매크로 셀의 서브프레임에서 제어 채널로 사용되는 영역 중 N개의 심볼을 제외한 영역에서 Hetnet 셀에서의 제어 채널 영역을 제외한 나머지 영역을 의미한다. 상기 영역을 지시하는 방법은 예를 들어,
예1) 1bit으로 좌우의 사용 여부(즉, 402 또는 404)를 지시하는 방법
예2) 기 정의된 (Pre-defined) 영역 지시하는 방법
이 가능하다.
예1의 경우에는 도 402와 도 404 중에 사용하는 영역이 어떤 영역인지 1bit으로 알려주는 것이다. 예를 들어 1bit이 도 404가 사용됨을 알려주는 경우 LTE 단말은 도 431과 도402에 해당하는 영역 전체에 스케줄링이 가능하다. 예2와 같이 기 정의된 (Pre-defined)영역을 지시하는 방법은 도 409에서 결정된 영역을 제외하고 1/N로 전체 대역폭 436를 나누어 실제 사용하는 영역을 비트맵(bitmap)으로 표시하는 방법이다. 이 방법은 최대 10등분, 10bit까지 가능하다. 다른 방법으로는 사용하는 영역 알려주는 방법으로 총 log2(N)bit이 사용되는 연속된 영역의 위치를 알려준다.
반면, hetnet 셀의 경우, 기지국은 도 511의 하향링크 대역폭을 실제 사용하는 대역폭이 아닌 도 409의 영역으로 변경시켜 LTE 단말로 하여금 실제 사용 가능한 대역폭보다 작은 크기의 대역폭을 사용 대역폭으로 알려준다. 그리고 LTE-A 단말에 대해서는 도 513을 통해, 실제 사용 가능한 대역폭 정보를 알려준다. 도 513을 통해 LTE-A 단말에게 알려주는 대역폭 정보는 도 507에 포함된 대역폭 정보와 동일하고 3bit이 사용된다.
이하에서는 LTE-A 단말에게 ICIC를 위한 매크로 셀 또는 Hetnet 셀에서의 제어 채널 영역 정보를 상위 시그널링을 통해 알려주는 방법에 대해 기술하기로 한다.
이 방법은 매크로 셀의 PBCH(506)은 도 501과 같이 기존과 동일하게 사용하고, hetnet 셀의 PBCH(510)은 도 511에서 실제 사용 가능한 대역폭보다 작은 크기의 대역폭을 사용 대역폭 정보로 설정한다.그리고 기지국은 상위 정보를 통해서 LTE-A 단말에게, 매크로 셀의 경우는 도 402와 도 404에 대한 정보(즉, 매크로 셀 서브프레임에서 제어 채널로 사용되는 영역 중 N개의 심볼을 제외한 영역에서 Hetnet 셀에서의 제어 채널 영역을 제외한 나머지 영역에 대한 정보)를 전송한다.
한편, 기지국은 LTE-A 단말에게, hetnet 셀의 경우는 사용 가능한 전체 대역폭 정보를 전송한다. 이 방법의 장점은 도 402와 404의 구성을 자유롭게 할 수 있다는 점이다. PBCH는 정해진 bit 내에서 구성해야 하지만 상위 시그널링은 그러한 제약이 없기 때문이다. 상기 설명한 두 과정을 간단하게 요약하면 다음과 같다.
매크로 셀과 Hetnet 셀의 제어 채널 구성 정보를 LTE-A 단말에게 PBCH를 통해 알려주는 방법에 따르면, LTE-A 단말은 동기 신호(520)를 수신하고 PBCH(521)를 수신한다. 상기 PBCH는 각각 셀 종류에 따라 도 506과 510이 전송된다. 따라서 기존 LTE 단말과 LTE-A 단말은 도 522와 같이 하향링크 대역폭, PHICH 구성 정보를 포함해서 새로운 대역폭 정보(DL BW EX)를 수신한다. 그리고 LTE-A 단말은 기존의 정보를 이용해서는 PCFICH와 PHICH(523)를 이용하여 LTE PDCCH(524) 수신하고 새로운 대역폭 정보를 통해서는 LTE-A 제어 채널 영역(525)를 수신한다.
반면 상위 시그널링으로 수신하는 경우에는 모든 단말은 우선 도 526~529과 같이 기존의 정보를 이용해 PDCCH까지 수신하고 기존의 제어 채널과 데이터 채널을 통해 상위 시그널링을 수신하여 새로운 제어 채널정보(531)를 수신하게 되고 그 이후에 새로운 영역의 제어채널을 수신(532)할 수 있게 된다.
매크로 셀 서브프레임의 새로운 제어 채널 영역 402와 404는 기존의 PDCCH의 구성을 그대로 사용할 수도 있으며 새로운 PRB 단위로 제어 채널을 할당하는 E/R-PDCCH의 구성을 사용할 수도 있다.
한편, Hetnet 셀 서브프레임의 도 425의 경우 LTE 단말이 데이터를 전송하는 마지막 심볼이 도 401의 영역에 중복되어 간섭을 주는 경우가 발생할 수 있다. 물론 도 401 영역은 하나의 제어 채널이 다이버시티(diversity) 전송되어 실제 받는 간섭은 적지만 hetnet 기지국은 임의로 도 425의 심볼의 전송 전력은 낮게 조절할 수 있다. 이는 도 436 대역폭에 해당하는 영역의 다음 심볼도 마찬가지이다. 즉, 제어 채널의 ICIC 위해서는 기지국은 PRB 단위의 전력 할당과 더불어 심볼간의 전력 할당도 계층 셀간 제어 채널 영역에 따라 결정해야 한다.
도 6a는 hetnet 셀에서, LTE 단말 및 LTE-A 단말에게 서로 다른 대역폭을 지시함으로 발생하는 상향링크 제어 채널의 구조를 도시하는 도면이다.
기존의 LTE 시스템에서는 하향링크의 대역폭이 상향링크의 대역폭과 동일하여 상향 링크 대역폭이 전체 대역폭의 양끝 단에 배치하게 된다. 그러나 본 발명의 실시예에 따른 Hetnet 셀 서브프레임의 LTE 단말 및 LTE-A 단말에 대한 제어 채널 구조에서는 LTE-A 단말이 사용하는 대역폭과 LTE 단말이 사용하는 대역폭이 다르기 때문에 제어 채널의 위치가 다르게 된다. 다시 말해, 도 601이 LTE이 인지하는 대역폭이고 도 603이 LTE-A 단말이 인지하는 대역폭이다. 이 경우, 상향링크 대역폭은 도 605와 607과 같이 LTE 단말이 인지하게 되는 사용 대역폭의 크기(601)와 동일하게 구성할 수 있으며,이 경우에는 LTE, LTE-A 단말이 모두 동일한 영역을 사용할 수 있다. 또한 다른 방법으로 도 609~612에서 도시되는 바와 같이 LTE 단말이 인지하게 되는 사용 대역폭(610, 611)은 LTE 단말이 제어 채널로 사용하고, LTE-A 단말이 실제로 사용하는 넓은 대역폭(609, 612) 영역은 LTE-A 단말이 제어 채널로 사용할 수 있다.
도 6b는 본 발명에서 제안하는 단말의 대역폭 인지 과정에서 Hetnet 셀에서의 수신하는 LTE와 LTE-A 단말의 스케줄링 제어 채널 정보를 도시한다. 단말의 수신 관점에서 hetnet 셀에 있는 기존의 LTE 단말의 제어 채널은 도 620의 제어 채널을 수신하며 제어 채널에는 크게 자원할당 정보(640)과 그 외의 정보(622)로 구분되는데 LTE 단말의 경우에는 도 502의 정보를 기반으로 도 640을 구성하고 도 426 영역에 데이터를 수신한다. 반면 LTE-A의 단말은 도621의 제어 채널을 수신하며 동일하게 도 650의 자원 할당 정보와 그 밖의 정보(622)로 구분하며 LTE-A 단말은 도 513의 정보를 기반으로 자원 할당 정도(650)을 구성하고 도 407의 영역을 스케줄링을 받는다.
도 7은 본 발명에서의 송신기의 동작 순서를 도시하는 순서도이다.
우선, 도 702에서 기지국은 매크로 셀과 Hetnet 셀간에 macro cell 서브프레임 대비 hetnet 서브프레임을 N 심볼만큼 지연 이동(delay-shift, 또는 시간 지연)시켜 상호간의 서브프레임을 동기화 시킨다. 도 703에서 Shift된 영역으로 발생한 빈 공간은 데이터는 전송되지 않지만 기준 신호는 전송하도록 설정한다.
그리고 도 704에서 기지국은 현재 구성하려는 제어 채널이 매크로 셀에 대한 제어 채널인지 또는 hetnet 셀에 대한 제어 채널인지에 따라 그 동작을 달리한다.
매크로 셀의 경우, 기지국은 도 705로 진행하여 PBCH 혹은 상위 시그널링을 통해 제어 채널의 ICIC를 위한 제어 채널 영역 정보(또는 추가 대역 정보로 칭할 수 있다)를 추가적으로 전송한다. 전송 방법은 PBCH를 이용하는 경우에는 기존의 정보에 추가되는 제어 채널 영역 정보를 LTE-A 단말만 인지하도록 전송한다. 한편, 상위 시그널링을 이용하는 경우, 기지국은 PBCH의 대역폭 정보는 변경하지 않고 LTE-A 단말에 상위 시그널링 정보로 ICIC 제어 채널 영역 정보를 알려준다(도 707). 기지국은 두 가지 방법 모두 N값에 따라 PHICH 구성을 조절하여 PBCH를 통하여 전송한다. 이 경우, 기지국은 PHICH 듀레이션(duration)은 노멀(normal)로 구성(configuration)한다. 즉, PHICH는 첫 번째 심볼에서 전송된다.
기지국은 도 708에서 서브프레임의 PCFICH의 CFI값인 L값은 상수 N으로 고정하고, 도 709에서 LTE 또는 LTE-A 단말의 제어 채널 정보를 N개의 심볼(PCFICH가 지시하는 Rel.8 PDCCH 영역)에 할당한다. 그리고 기지국은 도 710에서, 추가적으로 구성된 LTE-A 제어 채널 영역(즉, 매크로 셀의 서브프레임에서 제어 채널로 사용되는 영역 중 N개의 심볼을 제외한 영역에서 Hetnet 셀에서의 제어 채널 영역을 제외한 나머지 영역; 402, 404)은 LTE-A 단말에 대한 스케줄링 정보를 할당하는데 사용한다.
그리고 기지국은 도 711에서, 할당된 스케줄링 정보를 통해서 LTE 단말에 대해서는 N+1심볼부터 데이터 채널을 할당한다. 그리고 기지국은 도 712에서, LTE-A 단말에 대해서는 최대 PDCCH 영역 이후부터 데이터 채널을 할당한다. 여기서, 최대 PDCCH 영역은 대역폭이 1.6MHz이상인 경우에는 3번째 심볼까지이고 이하인 경우에는 4번째 심볼까지이다. 도 712은 전자의 예이다. 그리고 기지국은 도 718에서, ICIC 정보에 따라 데이터 채널의 PRB 단위 전력 할당 및 심볼 단위 전력 할당하여 매크로 셀 서브 프레임을 전송한다.
한편, 기지국이 현재 구성하려는 제어 채널이 Hetnet 셀에 대한 제어 채널인 경우, 기지국은 도706으로 진행한다. 그리고 기지국은 PBCH을 통하여, Hetnet 셀에서의 사용 대역폭을 실제 사용 가능한 대역폭 보다 작은 크기의 대역폭(ICIC 제어 대역폭)으로 변경하여 지시한다. 상기 실제 사용 가능한 대역폭 보다 작은 크기의 대역폭은 사용 가능한 대역폭 중 임의의 크기를 갖는 대역폭이라고 표현할 수도 있다.
그리고 기지국은 LTE-A 단말에게는 Hetnet 셀에서 실제로 사용 가능한 전체 대역폭 정보를 추가적으로 전달한다. 이 경우, 상기 전체 대역폭 정보는 PBCH 또는 상위 시그널링을 통해 상기 LTE-A 단말에게 전달할 수 있다(713).
한편, 도 714에서 hetnet 셀의 PCFICH의 CFI가 지시하는 L값은 k로 가변이다.
그리고 기지국은 도 715에서, PBCH를 통해 알려준 Hetnet 셀에서의 제어 채널 영역(409)에 대하여는 LTE, LTE-A단말에 관계 없이 스케줄링 정보를 할당한다. 그리고 기지국은 도 716에서 PBCH의 대역폭을 알려준 영역에 LTE 혹은 LTE-A 단말의 데이터 채널을 k+1심볼부터 할당한다. 그리고 기지국은 도 716에서, 나머지 대역에 대해서 LTE-A 단말의 데이터를 k+1-N심볼부터 할당한다.
다시 말해, LTE-A 단말에 대해서는 상기 사용 가능한 전체 대역폭에 대해 데이터 채널을 할당한다.
데이터 채널 할당이 완료되면 도 718에서 ICIC 정보에 따라 전력을 할당하고 현재 서브프레임의 스케줄링 완료한다.
도 8은 본 발명에서 적용되는 단말의 수신 동작 순서를 도시하는 순서도이다. 특히, 도 8은 PBCH을 통해서 제어 채널의 ICIC 정보를 알려주는 방법을 도시한다.
도 801에서 단말은 동기 신호(PSS, SSS)를 수신하고 Rel.8 LTE 단말인 경우(803)에는 PBCH을 수신한다(805). 그리고 단말은 수신된 PBCH를 통해서 하향링크 대역폭 정보와 PHICH 구성(configuration) 정보를 수신한다(806). 그리고 단말은 도 807에서 PCFICH를 통해 N값을 수신하고, N심볼에 해당하는 제어 채널 영역에서 PDCCH와 PHICH를 수신한다(808). 그리고 단말은 도 809에서 N+1 심볼부터 데이터 채널을 수신한다.
한편, LTE-A 단말인 경우(도 804), 단말은 도 810에서 PBCH를 수신하고 PBCH에서 현재 대역폭 정보와 PHICH 구성 정보 그리고 ICIC 제어 채널을 위한 추가 정보를 습득한다(도 811). 그리고 단말은 도 812에서, PCFICH를 수신하여 N값을 읽는다. 그리고 단말은 도 813에서, 수신된 제어 채널 자원 정보를 이용하여 PDCCH와 PHICH를 수신한다.
매크로 셀인 경우, 단말은 도 814로 진행하여최대 L값이 이후부터 데이터 채널을 수신한다. 1.6MHz 대역폭 이상에서는 4번째 심볼부터 이하인 경우에는 5번째 심볼부터 데이터 채널을 수신한다.
반면, Hetnet 셀인 경우, 단말은 기본 대역폭 정보 내에 할당된 PRB는 k+1에서 마지막 심볼까지 데이터 채널을 수신하고 그 이외의 대역폭에서는 k+1-N심볼에서 마지막에서 N번째 심볼까지 데이터 채널을 수신한다.
도 9는 본 발명에서 적용되는 단말의 수신 동작 순서를 도시하는 순서도이다. 특히, 도 9는 상위 시그널링을 통해서 제어 채널의 ICIC 정보를 알려주는 방법을 도시한다.
도 901에서 단말은 동기 신호를 수신하고, 도 902에서 PBCH을 수신한다. 그러면 단말은 수신된 PBCH를 통해서 하향링크 대역폭 정보와 PHICH 구성(configuration) 정보를 획득할 수 있다(도 903). 여기서, 상기 PBCH는 사용 가능한 대역폭 중 임의의 크기를 가지는 대역폭 정보를 포함한다. 즉, 상기 대역폭 정보는 실제 사용 가능한 대역폭 보다 작은 크기의 대역폭이다. 그리고 단말은 도 904에서 PCFICH를 통해 N값(매크로 셀인 경우) 혹은 k값(Hetnet 셀인 경우)을 수신하고, 도 905에서 제어 채널 영역에서 PDCCH와 PHICH를 수신한다. 그리고 단말은 도 906에서 N+1 심볼부터 데이터 채널을 수신한다.
만약 단말이 LTE-A 단말인 경우(도 909)에는 도 810에서 상위 시그널링을 통해 ICIC 제어 채널을 위한 추가 정보를 습득한다(도 911). 그리고 단말은 이후 서브프레임부터 도 912에서 PCFICH를 수신하여 N값 혹은 k값을 읽는다. 그리고 단말은 도 913에서 수신된 제어 채널 정보를 이용하여 PDCCH와 PHICH 수신한다.
macro 셀인 경우, 단말은 914에서 최대 L값 이후부터 데이터 채널을 수신한다. 1.6MHz 대역폭 이상에서는 4번째 심볼부터 이하인 경우에는 5번째 심볼부터 데이터 채널을 수신한다. 반면, Hetnet 셀인 경우, 단말은 기본 대역폭 정보 내에 할당된 PRB는 k+1에서 마지막 심볼까지 데이터 채널을 수신하고 이 이외의 대역폭에서는 k+1-N심볼에서 마지막에서 N번째 심볼까지 데이터 채널을 수신한다. 이 경우, LTE-A 단말은 사용 가능한 전체 대역폭에 대해 데이터 채널을 수신할 수 있다.
도 10은 본 발명에서 제안하는 기지국의 송신기 구조를 도시하는 블록도이다.
도 1010의 컨트롤러는 ICIC 제어 채널이 가능하도록 도 1001의 PBCH 발생기의 정보를 구성한다. 구성된 정보를 바탕으로, 컨트롤러는 도 1002의 PDCCH 발생기와 1004의 PHICH 발생기를 통해 제어 채널을 구성하도록 제어한다. 보다 구체적으로, 컨트롤러(1010)는 매크로 셀 서브프레임 구성 시, 매크로 셀 서브프레임에서 최초 N개 심볼에 해당하는 영역을 제1 단말에 대한 제어 채널로 할당한다. 그리고 컨트롤러(1010)는 상기 매크로 셀 서브프레임에서 제어 채널로 사용되는 영역 중, 상기 N개 심볼에 해당하는 영역과 계층 셀에 대한 제어 채널로 사용되는 영역을 제외한 나머지 영역을 제2 단말에 대한 제어 채널로 할당한다.
한편, 컨트롤러(1010)는 계층 셀 서브프레임 구성 시, 우선적으로 계층 셀 서브프레임을 매크로 셀 서브프레임에서 제1 단말에 대한 제어 채널로 할당된 N개 심볼만큼 지연 이동시켜 상기 매크로 셀 서브 프레임과 동기화 시킨다. 그리고 컨트롤러(1010)는 상기 계층 셀 서브프레임의 제어 채널 구성 시, 상기 계층 셀에서 실제 사용 가능한 대역폭보다 작은 대역폭을 사용 대역폭으로 설정한다. 상기 설정된 대역폭은 제1 단말 및 제2 단말에게 공통적으로 적용될 수 있다. 그리고 컨트롤러(1010)는 추가적으로 상기 계층 셀에서 실제 사용 가능한 전체 대역폭을 제2 단말에 대한 사용 대역폭으로 설정할 수 있다.
상기와 같은 방법을 통해 구성된 제어 채널은 도 1003의 다중화기를 통해 다중화된다.
한편, 컨트롤러(1010)는 상기 매크로 셀 서브프레임 또는 계층 셀 서브프레임의 제어 채널 구성 정보를 PBCH 또는 상위 시그널링을 통해 제1 단말 및/또는 제2 단말에게 전송하도록 제어할 수 있다. 구체적으로 설명하면, 매크로 셀의 경우, 컨트롤러(1010)는 비트(bit) 또는 비트맵(bitmap)을 통하여 매크로 셀 서브프레임에서 상기 제2 단말에 대한 제어 채널 영역을 지시하거나, 상위 시그널링을 통해 상기 제2 단말에 대한 제어 채널 영역을 직접 지시하도록 제어할 수 있다.
반면, 계층 셀의 경우, 컨트롤러(1010)는 상기 계층 셀에서 실제 사용 가능한 대역폭보다 작은 대역폭에 대한 정보를 PBCH를 통해 전송하도록 제어한다. 그러면 제1 단말 및 제2 단말은 계층 셀에서 상기 작은 대역폭을 사용 가능한 대역폭으로 인지한다. 이와 동시에, 컨트롤러(1010)는 PBCH 또는 상위 시그널링을 통해 계층 셀에서 실제 사용 가능한 대역폭에 대한 정보를 제2 단말에게 전송하도록 제어한다. 그러면 제2 단말은 계층 셀에서 전체 대역폭을 사용 대역폭으로 인지하게 된다.
또한, 컨트롤러(1010)는 인접한 계층셀 혹은 매크로 셀의 컨트롤러(1009)와 정보를 교환하여 제어 채널이 서로 간섭이 없도록 셀 간 동기를 유지하도록 제어할 수 있다.
PDCCH 발생기(1002)에서 발생하는 제어 채널은 기존의 LTE 제어 채널과 LTE-A 제어 채널을 모두 포함한다. 컨트롤러(1010)는 사용된 제어 채널에 따라서 LTE-A 단말의 데이터 채널을 LTE-A 단말에 대한 PDSCH 매퍼(1007)를 이용하여 구성하고, 이와 동시에 LTE 단말의 데이터 채널도 LTE 단말에 대한 PDSCH 매퍼(1005)를 이용하여 구성한다. 상기 구성된 데이터 채널은 도 1008의 다중화기를 통해 기준신호(1006)와 함께 모두 다중화된다. 컨트롤러(1010)는 ICIC가 효과적으로 이뤄지도록 PRB 단위 혹은 심볼 단위의 전력 조절을 위해 도 1011의 전력 조절기를 토해 도 1012의 송신단의 전력을 조절하여 전송한다.
도 11은 본 발명에서 제안하는 단말의 수신기 구조를 도시하는 블록도이다.
도 1101의 수신단에서 수신된 신호는 도 1103의 역다중화기를 통해서 기존 신호 채널 추정기(1107)를 통해 추정 채널 정보와 함께 PDCCH 수신기(1105)와 PHICH 수신기(1106)를 통해 제어 채널을 수신한다. 이때 컨트롤러(1104)는 PBCH 혹은 상위 시그널링으로 수신된 ICIC 제어 정보(1102)를 이용해서 제어 채널 영역을 수신한다.
보다 구체적으로, 컨트롤러(1104)는 수신기가 접속한 셀이 매크로 셀인지 또는 계층 셀인지 판단할 수 있다. 만약, 수신기가 접속한 셀이 매크로 셀인 경우, 상기 컨트롤러(1104)는 매크로 셀 서브프레임에서 제어 채널로 사용되는 영역 중 제1 단말에 대한 제어 채널로 할당된 영역과 계층 셀에 대한 제어 채널로 사용되는 영역을 제외한 나머지 영역으로부터 제어 채널을 수신하도록 제어한다.
반면, 수신기가 접속한 셀이 계층 셀인 경우, 우선적으로 계층 셀에서 실제 사용 가능한 대역폭보다 작은 대역폭에 대한 정보를 PBCH를 통해 수신한다. 이어서 컨트롤러는 PBCH(Primary Broadcasting Channel) 또는 상위 시그널링을 통해 상기 계층 셀에서 실제로 사용 가능한 대역폭 크기에 대한 정보를 수신한다. 이에 따라, 단말은 계층 셀에서 사용 가능한 전체 대역폭 크기의 계층 셀 서브프레임을 통해 제어 채널을 수신하도록 제어할 수 있다.
제어 채널 수신이 완료되면 컨트롤러(1104)는 스케줄링 정보를 이용하여 데이터 채널을 수신(1108)한다.
<기지국>
1001 : PBCH 발생기 1002 : PDCCH 발생기
1003 : 다중화기 1004 : PHICH 발생기
1005 : PDSCH 매퍼 1006 : RF 매퍼
1007 : PDSCH 매퍼 1008 : 다중화기
1009 : 인접 셀 컨트롤러
1010 : 컨트롤러 1011 : 이득 컨트롤러
1012 : 송신단
<단말>
1101 : 수신단 1102 : PBCH 또는 상위 계층 신호 수신단
1103 : 역다중화기 1104 : 컨트롤러
1105 : PDCCH 수신기 1106 : PHICH 수신기
1107 : RS 채널 추정기 1108 : PDSCH 수신기

Claims (20)

  1. 직교 주파수 분할 다중 접속 방법을 사용하는 계층 셀 시스템에서 기지국의 셀 간 간섭 제어 방법에 있어서,
    사용 가능한 대역폭 중 임의의 크기를 가지는 대역폭 정보를 포함하는 방송 채널을 단말에게 전송하는 단계;
    상기 사용 가능한 전체 대역폭에 대한 데이터 채널 할당 정보를 포함하는 제어 채널을 상기 단말에게 전송하는 단계; 및
    상기 할당 정보에 따른 데이터 채널을 상기 단말에게 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 간 간섭 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방송 채널 전송 단계는,
    상기 사용 가능한 전체 대역폭에 대한 정보를 상기 방송 채널을 통해 상기 단말에게 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 간 간섭 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 사용 가능한 전체 대역폭에 대한 정보를 상위 시그널링을 통해 상기 단말에게 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 간 간섭 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어 채널과 데이터 채널을 구성하는 서브 프레임의 전송 시작 위치 및 종료 위치는 상기 계층 셀 시스템 내의 다른 셀이 전송하는 서브 프레임의 전송 시작 위치 및 종료 위치와 다를 수 있는 것을 특징으로 하는 셀 간 간섭 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 단말에 대한 데이터 채널은,
    상기 계층 셀 시스템의 매크로 셀에 대한 서브 프레임에서 제어 채널 영역을 제외한 나머지 영역에 대응하는 영역에서 할당되는 것을 특징으로 하는 셀 간 간섭 제어 방법.
  6. 직교 주파수 분할 다중 접속 방법을 사용하는 계층 셀 시스템에서 단말의 제어 채널 및 데이터 채널 수신 방법에 있어서,
    사용 가능한 대역폭 중 임의의 크기를 가지는 대역폭 정보를 포함하는 방송 채널을 기지국으로부터 수신하는 단계;
    상기 사용 가능한 전체 대역폭에 대한 데이터 채널 할당 정보를 포함하는 제어 채널을 수신하는 단계; 및
    상기 할당 정보에 따른 데이터 채널을 수신하여 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말의 수신 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 방송 채널 수신 단계는,
    상기 사용 가능한 전체 대역폭에 대한 정보를 상기 방송 채널을 통해 상기 기지국으로부터 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말의 수신 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 사용 가능한 전체 대역폭에 대한 정보를 상위 시그널링을 통해 상기 기지국으로부터 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말의 수신 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제어 채널과 데이터 채널을 구성하는 서브 프레임의 전송 시작 위치 및 종료 위치는 상기 계층 셀 시스템 내의 다른 셀이 전송하는 서브 프레임의 전송 시작 위치 및 종료 위치와 다를 수 있는 것을 특징으로 하는 단말의 수신 방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 데이터 채널은,
    상기 계층 셀 시스템의 매크로 셀에 대한 서브 프레임에서 제어 채널 영역을 제외한 나머지 영역에 대응하는 영역에서 할당되는 것을 특징으로 하는 셀 간 간섭 제어 방법.
  11. 직교 주파수 분할 다중 접속 방법을 사용하는 계층 셀 시스템에서 셀 간 간섭을 제어하는 기지국에 있어서,
    사용 가능한 대역폭 중 임의의 크기를 가지는 대역폭 정보를 포함하는 방송 채널과, 상기 사용 가능한 전체 대역폭에 대한 데이터 채널 할당 정보를 포함하는 제어 채널과, 상기 할당 정보에 따른 데이터 채널을 생성하는 컨트롤러; 및
    상기 생성된 방송 채널과, 제어 채널과, 데이터 채널을 단말에게 전송하는 송수신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  12. 제11항에 있어서, 상기 컨트롤러는
    상기 사용 가능한 전체 대역폭에 대한 정보를 상기 방송 채널을 통해 상기 단말에게 전송하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  13. 제11항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 사용 가능한 전체 대역폭에 대한 정보를 상위 시그널링을 통해 상기 단말에게 전송하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제어 채널과 데이터 채널을 구성하는 서브 프레임의 전송 시작 위치 및 종료 위치는 상기 계층 셀 시스템 내의 다른 셀이 전송하는 서브 프레임의 전송 시작 위치 및 종료 위치와 다를 수 있는 것을 특징으로 하는 기지국.
  15. 제11항에 있어서, 상기 단말에 대한 데이터 채널은,
    상기 계층 셀 시스템의 매크로 셀에 대한 서브 프레임에서 제어 채널 영역을 제외한 나머지 영역에 대응하는 영역에서 할당되는 것을 특징으로 하는 기지국.
  16. 직교 주파수 분할 다중 접속 방법을 사용하는 계층 셀 시스템에서 제어 채널 및 데이터 채널을 수신하는 단말에 있어서,
    기지국으로부터 전송되는 제어 채널과 데이터 채널을 수신하는 송수신기; 및
    상기 송수신기를 통하여 사용 가능한 전체 대역폭 중 임의의 크기를 가지는 대역폭 정보를 포함하는 방송 채널과, 상기 사용 가능한 대역폭에 대한 데이터 채널 할당 정보를 포함하는 제어 채널과, 상기 할당 정보에 따른 데이터 채널을 수신하여 처리하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
  17. 제16항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 사용 가능한 전체 대역폭에 대한 정보를 상기 방송 채널을 통해 상기 기지국으로부터 수신하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 단말.
  18. 제16항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 사용 가능한 전체 대역폭에 대한 정보를 상위 시그널링을 통해 상기 기지국으로부터 수신하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 단말.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 제어 채널과 데이터 채널을 구성하는 서브 프레임의 전송 시작 위치 및 종료 위치는 상기 계층 셀 시스템 내의 다른 셀이 전송하는 서브 프레임의 전송 시작 위치 및 종료 위치와 다를 수 있는 것을 특징으로 하는 단말.
  20. 제16항에 있어서, 상기 데이터 채널은,
    상기 계층 셀 시스템의 매크로 셀에 대한 서브 프레임에서 제어 채널 영역을 제외한 나머지 영역에 대응하는 영역에서 할당되는 것을 특징으로 하는 단말.
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