KR20110119778A - 릴레이 통신 시스템에서 기준신호 전송 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 릴레이 통신 시스템에서 기준신호 전송 방법 및 장치에 관한 것으로서, 타입 2 중계국을 통한 릴레이(Relay) 통신 시스템의 기준신호 전송 방법에 있어서, 기지국에서 다수의 안테나 포트를 기지국 및 주변 중계국과 중첩되지 않도록 상호 배타적으로 할당하는 단계; 기지국 및 중계국에서 상기 배타적으로 할당된 안테나 포트를 통해서 기준신호를 단말로 전송하는 단계; 및 기지국에서 단말로부터 채널상태 정보를 수신하여 기지국과 단말간의 채널 상태 및 상기 중계국과 단말 간의 채널 상태 정보를 획득하는 단계를 포함한다.

Description

릴레이 통신 시스템에서 기준신호 전송 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING A REFERENCE SIGNAL IN A RELAY COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 릴레이 방식의 통신 시스템에서 기준신호 전송 방법 및 장치에 관한 것으로서, 타입 2 방식의 릴레이 시스템에서 기준신호 전송 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 무선통신 시스템은 고속 데이터 통신을 원활히 지원하고 더 많은 통화량을 수용하기 위해 서비스 주파수 대역을 점점 높이고 셀 반경은 점차 줄이고 있어서, 기존의 중앙집중적인 셀룰러 무선망 방식을 향후에도 그대로 운용하기에는 많은 문제가 존재한다. 즉, 기지국의 위치가 고정된 종래의 방식에서는 무선링크 구성의 유연성이 떨어지므로 트래픽 분포나 통화 요구량의 변화가 심한 무선환경에서 효율적인 통신 서비스를 제공하기 어렵다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위한 방법으로서 LTE-Advanced(Long Term Evolution Advanced) 시스템 또는 E-UTRA(Evolved Universal Terrestrial Radio Access) 시스템으로 불리는 차세대 무선통신 시스템은 릴레이(relay), 보다 구체적으로 다중 홉 릴레이(multi-hop relay)를 고려하고 있다. 릴레이 시스템은 셀 영역 내 존재하는 부분적인 음영 지역을 커버하여 셀 서비스 영역을 넓힐 수 있으며, 시스템 용량을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라, 서비스 요구가 상대적으로 적은 초기 도입 단계에서 설치 비용에 대한 부담을 줄일 수 있다는 장점이 있다.
상기 릴레이 시스템에서 릴레이 노드(RN: Relay Node, 이하 "중계국"이라 함)는 Non-Transparent 타입 (이하, "타입 1"이라 함)과 Transparent 타입 (이하, "타입 2"이라 함)의 2가지 방식으로 운용될 수 있다.
타입 1 중계국은 제어 채널과 데이터 채널을 모두 단말로 중계할 수 있으며 초기 망 진입 및 레인징(Ranging) 등의 과정을 기지국을 대신하여 수행할 수 있다. 타입 1 중계국은 주로 셀 커버리지 확장의 목적으로 운용되며, 중계국-단말 간의 링크를 타입 1 중계국이 직접 제어하는 분산된 형태로 시스템이 운용된다.
타입 2 중계국은 데이터 채널만을 단순 증폭하는 방식으로 단말로 중계할 수 있으며, 셀 커버리지 확장의 목적 보다는 사용자 데이터 처리율의 향상을 위한 다이버시티(diversity)를 도모하기 위하여 기지국과 상호 협력 중계를 수행할 수 있다. 따라서, 단말 입장에서는 타입 2 중계국은 기지국의 일부로 보여질 수 있기 때문에 Transparent한 중계국이라 불리우며, 중계국-단말 간의 링크를 기지국이 직접 제어하는 중앙집중식 형태로 시스템이 운용된다.
한편, 타입 2 중계국은 자신의 셀 ID가 없기 때문에 일반적으로 단말의 채널측정을 위한 기준신호(Reference Signal)를 단말로 전송할 수 없는 단점이 있다. 따라서 타입 2 중계국으로 구성되는 릴레이 시스템에서는 채널 추정 성능이 열화되는 문제점이 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 타입 2 중계국에서 기준신호 전송 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, LTE-A 시스템에 있어서, 중계국들 간에 상호 배타적인 안테나 포트 할당을 통하여 기준 신호를 단말로 전송하고 중계국과 단말간의 채널 상태 정보를 획득하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 기준신호 전송 방법은, 타입 2 중계국을 통한 릴레이(Relay) 통신 시스템의 기준신호 전송 방법에 있어서, 기지국에서 다수의 안테나 포트를 기지국 및 주변 중계국과 중첩되지 않도록 상호 배타적으로 할당하는 단계; 기지국 및 중계국에서 상기 배타적으로 할당된 안테나 포트를 통해서 기준신호를 단말로 전송하는 단계; 및 기지국에서 상기 단말로부터 채널상태 정보를 수신하여 기지국과 단말간의 채널 상태 및 상기 중계국과 단말 간의 채널 상태 정보를 획득하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 안테나 포트 할당 단계는, 상기 기지국에서 상기 중계국에 할당된 안테나 포트 정보를 상위 계층 신호를 통하여 상기 중계국 또는 상기 단말로 통지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 릴레이 통신 시스템은 LTE(Long Term Evolution)-Advanced 시스템이며, 총 8개의 안테나 포트에 대해서 상기 기지국 및 주변 중계국으로 상호 배타적으로 할당하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 기준신호는 채널측정 기준신호(Channel State Information-Reference Signal; CSI-RS)인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일실시예에 따른 기준신호 전송 방법은, 타입 2 중계국을 통한 릴레이(Relay) 통신 시스템의 기준신호 전송 방법에 있어서, 기지국에서 중계국들 간에 상호 중첩되지 않는 적어도 하나의 독립된 안테나 포트를 포함하는 다수의 안테나 포트를 중계국으로 할당하는 단계; 기지국 및 중계국에서 상기 할당된 안테나 포트를 통해서 기준신호를 단말로 전송하는 단계; 기지국에서 상기 단말로부터 채널상태 정보를 수신하는 단계; 및 기지국에서 상기 독립된 안테나 포트의 기준신호에 대한 채널상태 정보를 참조하여 상기 중계국과 단말 간의 채널 상태 정보를 획득하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 안테나 포트 할당 단계는, 상기 기지국에서 상기 중계국에 할당된 안테나 포트 정보를 상위 계층 신호를 통하여 상기 중계국 또는 상기 단말로 통지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 릴레이 통신 시스템은 LTE(Long Term Evolution)-Advanced 시스템이며, 상기 다수의 안테나 포트는 총 8개인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 기지국에서 하나의 안테나 포트에 대해서 각각 배타적으로 상기 중계국들로 할당하고, 나머지 안테나 포트 중 적어도 하나 이상의 안테나 포트는 상기 중계국들에 공통되도록 중첩 할당하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 기준신호는 채널측정 기준신호(Channel State Information-Reference Signal; CSI-RS)인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 기준신호 전송 장치는, 타입 2 중계국을 통한 릴레이(Relay) 통신 시스템에 있어서, 다수의 안테나 포트; 상기 다수의 안테나 포트를 중계국과 중첩되지 않도록 상호 배타적으로 할당하는 안테나 할당부; 상기 안테나 포트를 통해서 채널 측정을 위한 기준신호를 단말로 전송하는 송신부; 및 상기 단말로부터 채널상태 정보를 수신하는 수신부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 송신부는 상기 중계국에 할당된 안테나 포트 정보를 상위 계층 신호를 통하여 상기 중계국 또는 상기 단말로 통지하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 다수의 안테나 포트는 8개인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 기준신호는 채널측정 기준신호(Channel State Information-Reference Signal; CSI-RS)인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 타입 2 중계국에서 기준신호를 전송 함으로써 채널 추정시 발생할 수 있는 성능 열화를 방지하며 단말에서 보다 효과적인 채널측정 및 데이터 복조를 수행할 수 있다.
도 1은 타입 2 방식의 릴레이 시스템에서 신호 전송 과정을 나타낸 도면이다.
도 2는 타입 2 방식의 릴레이 시스템에서 MBSFN(Multicast Broadcast Single Frequency Network) 서브프레임을 통한 기준신호 전송 과정을 나타낸 도면이다.
도 3은 채널 불일치를 해결하기 위하여 백홀 신호를 멀티캐스트(multicast)하는 신호 전송 과정을 나타낸 도면이다.
도 4는 LTE-A 시스템에 있어서 본 발명의 일실시예에 따른 중계국의 안테나 포트 할당을 통한 기준신호 전송 과정을 도시한 도면이다.
도 5는 LTE-A 시스템에 있어서 본 발명의 다른 일실시예에 따른 중계국의 안테나 포트 할당을 통한 기준신호 전송 과정을 도시한 도면이다.
발명의 실시를 위한 형태
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
본 발명의 통신 시스템은 음성 및 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위한 시스템으로서 기지국, 릴레이 노드 및 단말을 포함하며, LTE(Long Term Evolution) 시스템 또는 LTE-Advanced 시스템을 대표예로 설명한다.
본 발명의 단말은 SS(Subscriber Station), UE(User Equipment), ME(Mobile Equipment), MS(Mobile Station) 등으로 불릴 수 있으며, 휴대폰, PDA, 스마트 폰(Smart Phone), 노트북 등과 같이 통신 기능을 갖춘 휴대 가능한 기기 또는 PC, 차량 탑재 장치와 같이 휴대 불가능한 기기를 포함한다.
본 발명의 중계국은 릴레이(Relay), 릴레이 노드(RN: relay node), RS(Relay Station) 등으로 불릴 수 있으며, 기지국과 단말 간에 설치되어 송수신 신호를 중계함으로써, 셀 영역 내에서 발생하는 부분적인 음영 지역을 커버하고 셀 서비스 영역을 넓힐 수 있으며, 시스템 용량을 증대시키는 역할을 한다. 중계국은 기지국과 단말 간에 발생되는 데이터 트래픽을 효과적으로 중계하기 위하여 다중 홉으로 구성될 수도 있으며, 한 위치에 고정되어 운용되거나 또는 이동성을 가질 수도 있다. 또한, 중계국은 송신 및 수신 대역이 분리되는 전이중(Full duplex) 또는 송신 및 수신 시구간이 분리되는 반이중(half duplex) 방식으로 운용될 수 있으며, Non-Transparent한 타입 1 또는 Transparent한 타입 2 중계국으로 동작될 수 있다. 이하에서는 타입 2 중계국을 기준으로 기준신호 전송 방법에 대해서 상세히 설명한다.
본 발명의 기지국은 단말과 통신하는 고정된 지점을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BS(Base Station), BTS(Base Transceiver System), 억세스 포인트(Access Point) 등의 용어로 사용될 수 있다. 하나의 기지국에는 하나 이상의 셀(Cell)이 존재할 수 있으며, 기지국 간에는 사용자 트래픽 또는 제어 트래픽 전송을 위한 인터페이스가 사용될 수 있다. 또한, 하향링크(Downlink)는 기지국으로부터 중계국 및/또는 단말로의 통신 채널을 의미하며, 상향링크(Uplink)는 중계국 및/또는 단말로부터 기지국으로의 통신 채널을 의미한다.
본 발명의 무선통신 시스템에 적용되는 다중접속 기법은 CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA(Single Carrier-FDMA), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 또는 공지된 다른 변조 기술들과 같은 다중접속 기법을 모두 포함한다.
또한, 상기 하향링크와 상향링크 전송을 위한 다중접속 방식은 서로 상이할 수 있으며, 예를 들어 하향링크는 OFDMA 기법을 사용하고 상향링크는 SC-FDMA 기법을 사용할 수도 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
무선 통신 시스템에서 데이터를 전송할 때, 전송되는 데이터는 무선 채널을 통해서 전송되기 때문에 전송 과정에서 신호의 왜곡이 발생할 수 있다. 상기와 같이 왜곡된 신호를 수신측에서 정상적으로 복호하기 위해서는 채널의 정보를 알아내어 수신 신호에서 그 채널 정보만큼 전송 신호의 왜곡을 보정하여야 한다. 수신측이 전송 채널의 정보를 알아내기 위해서는 송신측과 수신측에서 모두 알고 있는 신호를 전송하여 그 신호가 전송 채널을 통해 수신측으로 수신될 때 전송 신호의 왜곡 정도를 참조하여 채널의 정보를 알아낼 수 있으며, 이때 송신측과 수신측이 모두 알고 있는 전송 신호를 파일럿 신호(Pilot Signal) 혹은 기준신호 (Reference Signal) 라고 한다.
하향링크 기준신호는 셀 내의 모든 단말이 공유하는 공동 기준신호(Common Reference Signal; CRS)와 특정 단말만을 위한 전용 기준신호(Dedicated Reference Signal; DRS)의 두 가지 기준신호가 존재한다.
상기 공동 기준신호는 채널상태에 대한 정보 획득 및 핸드오버 측정(measurement) 등을 위하여 사용되며, 상기 전용 기준신호는 데이터 복조를 위해서 사용된다. 공동 기준신호는 셀 특정(Cell-specific) 기준신호이며, 전용 기준신호는 단말 특정(UE-specific) 기준신호라고 할 수 있다.
단말은 기지국 또는 중계국으로부터 전송되는 공동 기준신호를 측정하여 CQI(Channel Quality Information), PMI(Precoding Matrix Indicator), RI(Rank Indicator)와 같은 피드백 정보를 기지국 또는 중계국으로 알려주고, 기지국은 단말로부터 수신한 피드백 정보를 이용하여 하향링크 주파수 영역 스케쥴링을 수행한다.
기지국은 상기 기준신호를 단말로 전송하기 위하여 기준신호에 할당될 무선자원의 양, 공동 기준신호와 전용 기준신호의 배타적 위치, 동기채널(SCH) 및 브로드캐스트 채널(BCH)의 위치 및 전용 기준신호의 밀도 등을 고려하여 자원을 할당한다.
이때, 기준신호에 상대적으로 많은 자원이 할당되면 높은 채널추정 성능을 얻을 수 있지만 데이터 전송률이 상대적으로 떨어지게 되며, 기준신호에 상대적으로 적은 자원을 할당하면 높은 데이터 전송률을 얻을 수 있으나 기준신호의 밀도가 낮아져서 채널추정 성능의 열화가 발생할 수 있다. 따라서 채널추정 및 데이터 전송률 등을 고려한 기준신호의 효율적인 자원할당은 시스템 성능에 중요한 요소가 될 수 있다.
한편 LTE-A 시스템에서는 최대 8개의 송신 안테나를 통해서 데이터 송수신이 가능하며, 기존 LTE 시스템에서의 공동 기준신호(CRS)와 같은 방식으로 최대 8개의 송신 안테나에 대한 기준신호 패턴을 매 서브 프레임마다 전 대역에 추가하게 되면 기준신호의 오버헤드가 지나치게 커지게 되는 문제점이 발생한다. 따라서, LTE-A 시스템과 같이 다수의 송신안테나를 지원하는 시스템에서는 기준신호를 새롭게 디자인하고 있으며, 새롭게 디자인되는 기준신호는 MCS, PMI 등의 선택을 위한 채널 측정 목적의 채널측정 기준신호(Channel State Information-RS 또는 Channel State Indication-RS; CSI-RS)와 8개의 전송 안테나로 전송되는 데이터 복조를 위한 데이터 복조 기준신호(Data Demodulation-RS; DM-RS) 이다. 앞서 설명한 공동 기준신호(CRS)가 채널 측정, 핸드 오버 등의 measurement 등의 목적과 동시에 데이터 복조를 위해 사용되는 것과 달리 채널 측정 목적의 CSI-RS는 채널 측정 위주의 목적을 위해서 디자인되는 특징이 있다. 물론 CSI-RS는 핸드오버 등의 measurement 목적으로도 사용될 수도 있다.
CSI-RS는 채널 상태에 대한 정보를 얻는 목적으로만 전송되므로 CRS와 달리 매 서브 프레임마다 전송되지 않아도 되는 특징이 있다. 따라서 CSI-RS의 오버헤드를 줄이기 위하여 CSI-RS는 시간축 상에서 간헐적으로 전송되도록 하고, 데이터 복조를 위해서는 해당 시간-주파수 영역에서 스케줄링 된 단말에게 dedicated 한 DM-RS가 전송된다. 즉, 특정 단말의 DM-RS는 해당 단말이 스케줄링 된 영역, 즉 데이터를 수신받는 시간-주파수 영역에만 전송되도록 할 수 있다.
도 1은 타입 2 방식의 릴레이 시스템에서 신호 전송 과정을 나타낸 도면이다.
도 1(a)에 도시된 바와 같이, 서브프레임 n에서 기지국(101)은 중계국(201, 203) 및 단말(301, 303)로 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel) 초기 전송을 시도한다. 이때, 중계국(201, 203)은 서브프레임 n+k에서 단말(301, 303)로 데이터 중계를 하기 위하여 기지국(101)의 PDSCH 전송을 overhear한다.
한편, 단말 1(301)은 서브프레임 n+k에서 중계국 1(201)로부터 서비스를 제공받는 LTE(Long Term Evolution) 단말이라 가정하고, 단말 2(303)는 서브프레임 n+k에서 중계국 2(203)로부터 서비스를 제공받는 LTE-Advanced 단말이라고 가정한다. 타입 2 중계국에서는 CRS를 단말로 전달할 수 없기 때문에, 중계국 1(201)은 서브프레임 n+k에서 overhear 된 PDSCH를 CRS 없이 단말 1(301)로 전달한다. 따라서 단말 1(301)은 CRS가 존재하지 않는 PDSCH를 수신하게 되며 기준신호는 DRS 만을 활용할 수 있다. 중계국 2(203)는 LTE-A를 지원하며, 서브프레임 n+k에서 overhear 된 PDSCH를 CRS 없이 단말 2(303)로 전달한다. 따라서 단말 2(303)는 전송된 PDSCH에서 CRS 대신 LTE-A 기준신호(CSI-RS 또는 DM-RS)만을 활용할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 타입 2 중계국은 PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel) 및 PHICH(Physical Hybrid ARQ Indicator Channel) 등의 제어채널(CCH)을 단말로 전송할 수 없으므로 타입 2 중계국을 셀 커버리지를 확장하거나 공백(hole)을 제거하는 목적으로 사용할 수 없는 단점이 발생한다. 반면, 중계국(201, 203)은 각 서브프레임의 PDCCH 영역에서 PDCCH를 전송하지 않고 기지국(101)으로부터 PDCCH를 수신할 수 있기 때문에, 기지국(101)의 PDCCH를 통해서 중계국(201, 203)을 제어할 수가 있다.
이하에서는 타입 2 중계국(201, 203)에서 CRS를 전송할 수 있는 기법에 대해서 설명한다.
중계국이 반이중(Half duplex) 방식으로 릴레이 서비스를 제공하는 경우에는, 중계국(201, 203)은 송신모드에서 단말(301, 303)로 CRS를 전송하고 수신모드로 전환시 CRS 전송을 중단하고 기지국(101)으로부터 하향링크 신호를 수신한다. 중계국의 모드 전환시, 중계국(201)은 단말(301)에게 자신의 모드 전환을 알려주는 별도의 시그널링을 수행하지 않고 송신모드에서 수신모드로 모드 전환을 수행할 경우 단말(301)의 CRS 채널은 중계국(201)의 송신/수신 모드 전환에 따라서 심각한 채널 상태 변동(fluctuation)을 겪게 된다.
도 1을 참조하면, 서브프레임 n (도 1(a))에서 기지국(101)은 단말(301, 303)로 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel) 초기 전송을 시도한다. 이때, 중계국(201, 203)은 서브프레임 n+k에서 단말(301, 303)로 데이터 중계를 하기 위하여 기지국(101)의 PDSCH 전송을 overhear한다. 이때, 중계국 1(201) 및 단말 1(301)은 LTE 시스템을 지원하며, 중계국 2(203) 및 단말 2(303)는 LTE-A 시스템을 지원하는 것으로 가정한다.
서브프레임 n+k에서 중계국 1(201)은 CRS를 단말 1(301)로 전송하고, 중계국 2(203)는 CRS 또는 CSI-RS를 단말 2(303)로 전송한다. 이와 같이, 중계국(201, 203)은 단말로 제어채널을 포함한 CRS 기반 데이터 전송을 수행할 수 있다. 그러나, 중계국(201)의 송신 모드에서 수신 모드로 모드 전환시에 이에 대한 별도의 통지 없이 CRS 전송을 중단할 경우, 단말은 중계국(201)의 수신 모드에서도 CRS를 기대하기 때문에 모드 전환에 따른 CRS 채널의 변동으로 인한 채널 추정 및 복조 성능의 열화가 발생한다. 특히 단말이 기지국(101)과 중계국(201)의 중간에 위치할 경우 채널 추정 및 복조 성능 열화는 더욱 심각해진다. 게다가, 기지국(101)은 CCH와 같은 제어채널 컨텐츠를 제어채널 전송 전에 주변의 중계국들과 공유하여야 하기 때문에 추가적인 자원 낭비 및 스케쥴링(scheduling) 지연이 발생하게 된다.
상기와 같은 단점을 보완하기 위하여 본 발명의 일실시예에서는 MBSFN 서브프레임을 이용한 기준신호 전송 방법을 제안한다.
중계국(201, 203)은 송신모드에서 단말(301, 303)로 CRS가 포함된 제어채널을 전송하고 수신모드에서는 단말(301, 303)로 MBSFN(Multicast Broadcast Single Frequency Network) 시그널링을 수행하여 CRS가 존재하지 않음을 통보한다. 즉, 중계국(201, 203)이 수신모드 상태인 서브프레임에서 CRS가 존재하지 않음을 MBSFN 시그널링을 통해서 기지국(101)이 단말(301, 303) 들에게 통지할 수 있으며, 이를 통해서 단말의 CRS 채널 변동(fluctuation)을 방지할 수 있다.
일반적으로 MBSFN(Multicast Broadcast Single Frequency Network) 서브프레임은 PDCCH 등을 포함한 제어 채널과 PDSCH 등을 포함한 데이터 채널을 포함한다.
중계국이 하향링크 백홀(backhaul)을 하는 서브프레임에서, 중계국은 첫 한개의 OFDM 심볼에서 최대 네개의 OFDM 심볼 구간 동안은 단말로의 억세스 링크로 제어 정보(PDCCH) 및 기준신호(CRS)를 전송할 수 있다. 즉, 중계국은 백홀 서브프레임에서 최대 첫 4개의 OFDM 심볼 동안 송신 모드(Tx)로 동작하고, 송신 모드(Tx)에서 수신 모드(Rx)로 전환을 하기 위한 transition gap을 두게 된다. 기지국이 중계국으로 R-PDCCH(Relay-Physical Downlink Control Channel) 및 R-PDSCH(Relay-Physical Downlink Shared Channel) 등의 신호를 전송을 할 수 있는 구간은 기지국의 PDSCH구간, 즉 PDCCH 전송이 끝난 시점 이후이므로, 중계국은 기지국의 PDCCH 전송 심볼 구간 및 상기 transition gap을 고려하여 기지국의 신호를 수신할 준비가 완료되면, 중계국의 수신 모드(Rx) 구간 동안 기지국으로부터 R-PDCCH 등의 중계국 제어 채널과 R-PDSCH 등의 중계국 데이터 채널을 수신한다. 이후, 기지국으로부터 제어 채널과 데이터 채널 수신이 완료되면, 다음 서브 프레임에서 단말 억세스 링크로 제어채널을 전송하기 위하여 수신 모드(Rx)에서 송신 모드(Tx)로 전환을 하게 되며, 이때, 모드 전환을 위한 transition gap인 보호구간(guard time)을 구성하게 되며, 중계국은 transition gap에 해당하는 심볼에서 데이터를 수신하거나 송신하지 못하게 된다.
중계국은, 백홀 서브 프레임의 최초 하나 또는 두개 OFDM 심볼 구간 동안 중계국으로 연결된 단말들로 제어채널(PDCCH)을 전송하고, 보호구간 이후의 데이터 심볼 구간 동안 기지국으로부터의 하향링크 신호를 수신할 수 있다.
도 2는 타입 2 방식의 릴레이 시스템에서 MBSFN 서브프레임을 통한 기준신호 전송 과정을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 기지국(101)은 서브프레임을 MBSFN 서브프레임으로 설정하고 서브프레임 n에서 단말(301, 303)로 PDSCH 초기 전송을 시도한다(도 2(a)). 이때, 중계국 1 및 중계국 2(201, 203)와 LTE-A 지원 단말(303)은 기지국(101)의 PDSCH 초기 전송을 수신할 수 있으나, LTE 지원 단말(301)은 하향링크 서브프레임이 MBSFN 서브프레임으로 설정되었기 때문에 기지국이 전송하는 PDSCH를 수신할 수 없다. 한편, 중계국 1은 MBSFN 서브프레임 설정을 통해서 PDCCH 영역에서 자신에 속한 LTE 단말(301)에게 CRS가 포함된 PDCCH를 전송할 수 있다.
이후, 서브프레임 n+k에서 기지국(101)과 중계국(201, 203)은 PDSCH 및 CRS를 단말(301, 303)들로 전송하고, LTE 지원 단말(301)은 이를 수신하여 CRS 측정을 수행한다.
본 실시예에서는 중계국(201, 203)이 MBSFN 서브프레임인 서브프레임 n의 PDCCH 영역에서 단말(301)로 CRS 및 PDCCH를 전송함으로써 CRS 채널의 변동을 방지할 수 있는 효과가 발생한다.
그러나, LTE 지원 단말(301)은 MBSFN 서브프레임 설정에 따라서 기지국으로부터의 초기 PDSCH 전송을 수신하지 못 할 수도 있다. 또한, 서브프레임 n+k에서 LTE 지원 단말인 단말 1(301)은 기지국(101) 및 중계국 1(201)으로부터 전송되는 CRS 뿐만아니라 중계국 2(203)로부터도 CRS를 수신할 수 있지만, 중계국 2(203)로부터는 PDSCH를 수신하지 못하고 기지국(101) 및 중계국 1(201)로부터는 PDSCH를 수신하게 된다. 따라서 서브프레임 n+k에서는 채널 불일치(mismatch)가 발생하게 된다. 상기와 같은 채널 불일치는 중계국 2(203)가 단말 1(301)로부터 멀리 떨어져 있는 경우에는 무시할 수 있는 수준이지만, 비교적 근접한 위치에 존재한다면 PDSCH 복호 성능의 열화가 발생한다.
도 3은 상기와 같은 채널 불일치를 해결하기 위한 변형된 실시예를 설명하기 위한 도면으로서, 모든 중계국(201, 203)들은 백홀 신호의 멀티캐스트(multicast)를 통해서 단말(301, 303)들에게 PDSCH를 모두 전송하도록 한다. 상기와 같은 동작을 위해서 모든 PDSCH 컨텐츠들은 백홀 신호의 멀티캐스트를 통해서 모든 중계국들과 공유하도록 하며, 따라서 기지국-중계국 링크로 더 많은 자원이 할당될 필요가 있다.
이하에서는 LTE-A 시스템을 지원하는 중계국(203)에서 LTE-A 단말(303)로 기준 신호를 전송하는 방법에 대해서 서술한다.
앞서 설명한 바와 같이, 기지국 또는/및 중계국은 단말의 채널 추정 및 채널상태정보(CSI)를 보고할 수 있도록 CSI-RS를 단말로 전송한다. 전술한 바와 같이, CSI-RS는 매 서브프레임 단위로 전송되지 않고 일부 서브프레임에서 간헐적으로 전송된다고 가정한다. 또한 중계국은 타입 2 방식인 것으로 가정한다.
우선, 기지국은 상위 계층 시그널링을 통하여 주변의 중계국들에게 안테나 포트를 할당한다. 기지국의 안테나 포트 할당 기법은 하나의 중계국에 할당된 안테나 포트는 다른 중계국으로 할당하지 않도록 하여 각 중계국들간에 상호 배타적인 방법으로 할당할 수 있다. 또한, 기지국 자신에게 할당된 안테나 포트는 주변 중계국에게 할당하지 않을 수도 있다.
도 4는 LTE-A 시스템에 있어서 본 발명의 일실시예에 따른 중계국의 안테나 포트 할당을 통한 기준신호 전송 과정을 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 하나의 셀(500)에는 총 8개의 안테나 포트가 할당되며 기지국 주변에 2개의 중계국이 존재하는 것으로 가정한다. 이때, 도시된 바와 같이, 안테나 포트 0, 1, 2 및 3은 기지국(101)으로 할당되고, 안테나 포트 4 및 5는 중계국 1(201)로 할당되며, 안테나 포트 6 및 7은 중계국 2(203)로 할당된다.
단말(301, 303)은 각 안테나 포트를 통해서 전송되는 CSI-RS를 측정하여 채널 상태 정보를 기지국(101) 및/또는 중계국(201, 203)으로 보고한다. 이때, 단말(301, 303)은 Transparent한 타입 2 중계국(201, 203)의 존재를 인식하지 못하기 때문에 상기 중계국을 기지국의 일부로 판단하여 채널 상태를 측정하고 기지국으로 보고하게 되더라도, 상기와 같이 하나의 셀(500) 내에서 8개의 안테나 포트를 기지국(101) 및 중계국(201, 203)으로 상호 배타적으로 할당함으로써, 기지국은 안테나 포트가 배타적으로 할당되어 있기 때문에 각각의 중계국과 단말의 채널 상태 정보를 구분하여 획득하는 것이 가능하다. 예를 들어, 안테나 포트 4 및 5에 대한 모든 채널 상태 정보 피드백은 중계국 1(201)과 단말 1(301) 간의 채널 정보가 되며, 안테나 포트 6 및 7에 대한 모든 채널 상태 정보 피드백은 중계국 2(203)와 단말 2(303) 간의 채널 정보가 됨을 알 수 있다. 또한, 상기와 같은 배타적 안테나 포트 할당을 통한 채널 정보 피드백을 통해서 기지국 및 주변 중계국에 대한 전송 프리코딩 가중치(weight)를 더욱 간편하게 결정할 수도 있다.
도 5는 LTE-A 시스템에 있어서 본 발명의 다른 일실시예에 따른 중계국의 안테나 포트 할당을 통한 기준신호 전송 과정을 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 하나의 셀(600)에는 도 4와 마찬가지로 총 8개의 안테나 포트가 할당되며 기지국 주변에는 2개의 인접한 중계국이 존재하는 것으로 가정한다. 이때, 안테나 포트 0, 1, 2, 3은 기지국(101)으로 할당되고, 안테나 포트 4, 5 및 6은 중계국 1(201)으로 할당되며, 안테나 포트 4, 5 및 7은 중계국 2(203)로 할당된다.
본 실시예에서는 일부의 안테나 포트(안테나 포트 4 및 5)를 중첩하여 중계국(201, 203)에 공통되도록 할당함으로써, 셀 내에서 한정된 개수의 전체 안테나 포트를 다수의 중계국으로 할당할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 중계국 1 및 중계국 2의 중간에 위치한 단말은 중첩된 안테나 포트들을 통합된 하나의 채널로 인식할 수 있는 바, 안테나 포트를 중첩하여 할당할 경우에는 해당 중계국들이 상호 멀리 이격된 위치에 존재하는 것이 바람직하다. 반면, 안테나 포트 6 및 7은 중계국 1 및 중계국 2에 상호 배타적으로 할당되므로, 각 중계국으로부터 평균 수신 전력을 측정 및 보고하는 용도로 사용될 수 있다. 예를 들어, 단말이 안테나 포트 6에 대해서 높은 채널 이득을 보고하였다면, 해당 단말은 중계국 1(201)에 근접한 위치에 존재하는 단말 1(301)으로 파악될 수 있다. 따라서, 안테나 포트 4, 5 및 6에 대한 채널 정보가 보고될 경우는 중계국 1(201)과 단말 1(301) 간의 채널 정보가 보고된 것으로 판단될 수 있다. 반면, 안테나 포트 7에 대해서 높은 채널 이득을 보고한 단말에 대해서는, 기지국(101)은 중계국 2(203)와 단말 2(303) 간의 채널 정보인 안테나 포트 4, 5 및 7에 대한 채널 정보로 판단할 수 있다. 상기와 같은 동작을 지원하기 위해서, 각 중계국은 다른 중계국으로 할당되지 않은 적어도 하나 이상의 안테나 포트를 구비할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 기지국으로만 할당된 안테나 포트를 이용하여 CRS와 PDCCH를 전송할 수 있다. 즉, 도 4 및 도 5의 경우를 가정할 때, 기지국으로 할당된 안테나 포트 0, 1, 2 및 3에 대해서만 CRS 및 PDCCH가 전송되고 중계국으로 할당된 안테나 포트 4, 5, 6 및 7에 대해서는 CRS 및 PDCCH가 전송되지 않도록 한다. 이때, 기지국은 CRS 및 PDCCH 전송으로 사용되는 안테나 포트를 상위 계층 시그널링을 통하여 단말로 통보할 수 있다.
만약, 중계국이 반이중(Half duplex) 동작을 할 경우, CSI-RS가 전송되는 서브프레임에서 기지국의 전송을 수신할 수 없게 된다. 결과적으로, 중계국으로 할당된 안테나 포트를 통하여 CSI-RS를 전송하는 서브프레임에서는 기지국은 중계국이나 중계국을 통해서 데이터를 수신하는 단말로 하향링크 데이터 전송을 스케쥴링 할 수 없게 된다.
여기까지 설명된 본 발명에 따른 방법은 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 방법은 저장 매체(예를 들어, 단말 내부 메모리, 플래쉬 메모리, 하드 디스크, 기타 등등)에 저장될 수 있고, 프로세서(예를 들어, 단말 내부 마이크로 프로세서)에 의해서 실행될 수 있는 소프트웨어 프로그램 내에 코드들 또는 명령어들로 구현될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시 예에만 한정되는 것은 아니므로, 본 발명은 본 발명의 사상 및 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있다.

Claims (13)

  1. 트랜스페어런트(Transparent) 중계국을 통한 릴레이(Relay) 통신 시스템의 기준신호 전송 방법에 있어서,
    기지국에서 다수의 안테나 포트를 기지국 및 주변 중계국과 중첩되지 않도록 상호 배타적으로 할당하는 단계;
    상기 기지국 및 중계국에서 상기 배타적으로 할당된 안테나 포트를 통해서 기준신호를 단말로 전송하는 단계; 및
    상기 기지국에서 상기 단말로부터 채널상태 정보를 수신하여 기지국과 단말간의 채널 상태 및 상기 중계국과 단말 간의 채널 상태 정보를 획득하는 단계를 포함하는 기준신호 전송 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 안테나 포트 할당 단계는,
    상기 기지국에서 상기 중계국에 할당된 안테나 포트 정보를 상위 계층 신호를 통하여 상기 중계국 또는 상기 단말로 통지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기준신호 전송 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 릴레이 통신 시스템은 LTE(Long Term Evolution)-Advanced 시스템이며, 총 8개의 안테나 포트에 대해서 상기 기지국 및 주변 중계국으로 상호 배타적으로 할당하는 것을 특징으로 하는 기준신호 전송 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 기준신호는 채널측정 기준신호(Channel State Information-Reference Signal; CSI-RS)인 것을 특징으로 하는 기준신호 전송 방법.
  5. 트랜스페어런트(Transparent) 중계국을 통한 릴레이(Relay) 통신 시스템의 기준신호 전송 방법에 있어서,
    기지국에서 중계국들 간에 상호 중첩되지 않는 적어도 하나의 독립된 안테나 포트를 포함하는 다수의 안테나 포트를 중계국으로 할당하는 단계;
    상기 기지국 및 중계국에서 상기 할당된 안테나 포트를 통해서 기준신호를 단말로 전송하는 단계;
    상기 기지국에서 상기 단말로부터 채널상태 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 기지국에서 상기 독립된 안테나 포트의 기준신호에 대한 채널상태 정보를 참조하여 상기 중계국과 단말 간의 채널 상태 정보를 획득하는 단계를 포함하는 기준신호 전송 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 안테나 포트 할당 단계는,
    상기 기지국에서 상기 중계국에 할당된 안테나 포트 정보를 상위 계층 신호를 통하여 상기 중계국 또는 상기 단말로 통지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기준신호 전송 방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 릴레이 통신 시스템은 LTE(Long Term Evolution)-Advanced 시스템이며, 상기 다수의 안테나 포트는 총 8개인 것을 특징으로 하는 기준신호 전송 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 기지국은 하나의 안테나 포트에 대해서 각각 배타적으로 상기 중계국들로 할당하고, 나머지 안테나 포트 중 적어도 하나 이상의 안테나 포트는 상기 중계국들에 공통되도록 중첩 할당하는 것을 특징으로 하는 기준신호 전송 방법.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 기준신호는 채널측정 기준신호(Channel State Information-Reference Signal; CSI-RS)인 것을 특징으로 하는 기준신호 전송 방법.
  10. 트랜스페어런트(Transparent) 중계국을 통한 릴레이(Relay) 통신 시스템에 있어서,
    다수의 안테나 포트;
    상기 다수의 안테나 포트를 중계국과 중첩되지 않도록 상호 배타적으로 할당하는 안테나 할당부;
    상기 안테나 포트를 통해서 채널 측정을 위한 기준신호를 단말로 전송하는 송신부; 및
    상기 단말로부터 채널상태 정보를 수신하는 수신부를 포함하는 기준신호 전송 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 송신부는 상기 중계국에 할당된 안테나 포트 정보를 상위 계층 신호를 통하여 상기 중계국 또는 상기 단말로 통지하는 것을 특징으로 하는 기준신호 전송 장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 다수의 안테나 포트는 8개인 것을 특징으로 하는 기준신호 전송 장치.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 기준신호는 채널측정 기준신호(Channel State Information-Reference Signal; CSI-RS)인 것을 특징으로 하는 기준신호 전송 장치.
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