KR20110138073A - 이동 통신 시스템에서 제어 채널 자원 그룹핑 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 OFDM 방식의 무선 통신 시스템에서 셀 간 간섭 조정을 위한 자원 그룹핑 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 계층셀 시스템에서 셀간 혹은 기지국간 사용하는 채널간 간섭을 제어하거나 분산하여 해당 제어 채널 수신을 보장할 수 있으며, 자원 그룹 간의 셀 간 협조를 통해 간섭을 효과적으로 제어할 수 있다. 또한 본 발명은 셀 내의 릴레이 셀의 백홀 전송 채널의 자원 그룹핑하는 경우에도 동일하게 적용이 가능하다.

Description

이동 통신 시스템에서 제어 채널 자원 그룹핑 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR GROUPING OF CONTROL CHANNEL IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 이동 통신 시스템에서 제어 채널 자원을 그룹핑하는 방법 및 그를 수행하는 장치에 관한 것으로, 특히 이동 통신 시스템 중 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 "OFDM") 통신 계층셀(Heterogenous) 시스템에서 제어 채널 자원을 그룹핑하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 이동 통신 시스템은 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스를 제공하기 위해 개발되었다. 그리고 통신 기술 발전에 따라 이동 통신 시스템은 음성뿐 아니라 데이터 서비스까지 영역을 확장하고 있다. 이에 따라 현재 이동 통신 시스템은 고속의 데이터 서비스를 제공할 수 있는 정도까지 발전하였다.

그러나 현재 서비스가 제공되고 있는 이동 통신 시스템에서는 자원의 부족 현상 및 보다 빠른 고속의 서비스를 원하는 사용자들의 요구에 의해 보다 발전된 이동 통신 시스템의 필요성이 대두되고 있다.

이러한 요구에 부응하여 차세대 이동 통신 시스템으로 개발 중인 3GPP(The 3rd Generation Partnership Project)에서 LTE(Long Term Evolution)에 대한 규격 작업이 진행 중이다. LTE는 2010년 정도를 상용화 목표로, 최대 100 Mbps정도의 전송 속도를 가지는 고속 패킷 기반 통신을 구현하는 기술이다. 이를 위해 네트워크의 구조를 단순화하여 통신로 상에 위치하는 노드의 수를 줄이는 방안이나, 무선 프로토콜들을 최대한 무선 채널에 근접시키는 방안 등이 논의되고 있다.

여기서 LTE-Advanced 시스템은 LTE 시스템을 확장한 시스템으로 계층셀 구조를 지원하기 위해 새로운 기술이 추가된 시스템이다. 계층셀 시스템에서의 가장 큰 문제 중에 하나인 채널 간 간섭은 LTE 시스템의 제어 채널에서 가장 큰 문제점이다. 왜냐하면 데이터 채널은 셀 간의 협조를 통해 간섭 조절이 가능하지만, 제어 채널은 전 대역에 분산되어 전송되는 구조상의 문제로 셀 간 간섭 조절이 불가능하기 때문이다. 따라서 새로운 제어 채널 설계가 요구된다.

본 발명인 OFDM 계층셀 시스템에서 효과적인 간섭 조절을 위한 제어 채널의 자원 그룹핑 방법 및 이를 위한 장치는 데이터 채널과 다중화되는 새로운 제어 채널이 셀 간의 효과적인 협조를 통한 간섭 조절 및 새로운 제어 채널의 셀 간 간섭을 효과적으로 분산시키는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 제어 채널 자원 그룹핑 방법은 데이터 채널 영역에서 제어 채널 자원이 매핑될 물리 리소스 블록을 그룹핑하는 과정과, 상기 물리 리소스 블록의 그룹 중 단말이 사용할 그룹을 결정하고, 상위 시그널링을 통해 상기 그룹에 대한 정보를 상기 단말에 전달하는 과정과, 상기 그룹에 상기 제어 채널 자원을 매핑하여 상기 단말에 전송하는 과정을 포함한다.

또한 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 무선 통신 시스템은 데이터 채널 영역에서 제어 채널 자원이 매핑될 물리 리소스 블록을 그룹핑하여, 상기 물리 리소스 블록의 그룹 중 단말이 사용할 그룹을 결정하고, 상위 시그널링을 통해 상기 그룹에 대한 정보를 상기 단말에 전달하고, 상기 그룹에 상기 제어 채널 자원을 매핑하여 상기 단말에 전송하는 기지국과, 상기 제어 채널이 매핑된 물리 리소스 블록의 그룹 정보를 상위 시그널링으로 수신되면, 상기 그룹 정보에 따라 할당된 그룹에서 상기 단말이 사용하는 물리 리소스 블록 인덱스를 수신하고, 상기 물리 리소스 블록 인덱스에 해당하는 제어 채널 자원으로부터 스케줄링 정보를 복조하는 상기 단말을 포함한다.

본 발명에 따르면, 이동 통신 시스템 중 OFDM 계층셀 시스템에서 제어 채널이 데이터 채널과 다중화될 수 있으며, 셀 간 효과적인 간섭 조절이 자원 할당이 가능하다. 또한 그룹핑된 자원을 통해 셀 간 혹은 기지국 간섭의 분산되도록 하여 적은 오버헤드로 제어 채널이 수신될 수 있다. 그리고 본 발명은 계층셀에 포함되는 수신기인 단말 및 릴레이의 제어 채널에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 계층셀 시스템의 기지국 배치를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 OFDM 시스템에서 제어 채널 구조를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 적용되는 제어 채널 구성 순서를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에서 제안하는 제 1 실시예에서 제어 채널 자원 그룹핑 구조를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에서 제안하는 제 2 실시예에서 제어 채널의 자원 그룹핑 구조를 도시한 도면.
도 6은 본 발명에서 제안하는 제 3 실시예에서 제어 채널 자원 그룹핑 구조를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에서 제안하는 제어 채널 자원 그룹핑의 기지국 순서도를 도시한 도면.
도 8은 본 발명에서 제안하는 제어 채널 자원 그룹핑의 단말 순서도를 도시한 도면.
도 9는 본 발명에서 제안하는 제어 채널 자원 그룹핑의 기지국 장치도.
도 10은 본 발명에서 제안하는 제어 채널 자원 그룹핑의 단말 장치도.

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.

또한 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하 본 명세서에서는 LTE 시스템과 LTE-Advanced 시스템을 예로 들어 기술되었지만, 본 발명은 제어 채널 자원 할당 방식이 적용되는 여타의 무선 통신 시스템에 적용될 수 있다.

OFDM 전송 방식은 다중 반송파 즉, 멀티 캐리어(Multi-carrier)를 사용하여 데이터를 전송하는 방식이다. 좀 더 상세히 OFDM 전송 방식은 직렬로 입력되는 심볼(Symbol)열을 병렬화하고, 이들 각각을 상호 직교 관계를 갖는 다수의 멀티 캐리어들, 즉 다수의 서브 캐리어 채널(Sub-carrier channel)들로 변조하여 전송하는 멀티 캐리어 변조(Multi Carrier Modulation) 방식의 일종이다.

이와 같은 멀티 캐리어 변조 방식을 적용하는 시스템은 1950년대 후반 군용 고주파 라디오에 처음 적용되었다. 그리고 다수의 직교하는 서브 캐리어를 중첩시키는 OFDM 방식은 1970년대부터 발전하기 시작하였으나, 멀티 캐리어들 간 직교 변조의 구현이 난해한 문제였기 때문에 실제 시스템 적용에 한계가 있었다. 그러나 1971년 Weinstein 등이 상기 OFDM 방식을 사용하는 변복조 방식인 DFT(Discrete Fourier Transform)를 이용한 처리 방식을 발표하면서 OFDM 방식에 대한 기술개발이 급속히 발전했다.

또한 OFDM 방식에서 보호구간(guard interval)을 사용하고, 보호구간에 순환 전치(Cyclic Prefix, CP) 심볼을 삽입하는 방식이 알려지면서 다중경로 및 지연 확산(delay spread)에 대한 시스템의 부정적 영향을 더욱 감소시키게 되었다. 그리고 OFDM 방식은 하드웨어적인 복잡도(complexity)로 인하여 널리 사용되지 못하다가 최근 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)과 역 고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform, IFFT)을 포함한 각종 디지털 신호 처리 기술이 발전함으로써 실현 가능해졌다.

이러한 기술적 발전에 힘입어 OFDM 방식 기술은 디지털 오디오 방송(Digital Audio Broadcasting, DAB)과 디지털 비디오 방송(Digital Video Broadcasting, DVB), 무선 근거리 통신망(Wireless Local Area Network, WLAN) 그리고 무선 비동기 전송 모드(Wireless Asynchronous Transfer Mode, WATM) 등의 디지털 전송 기술에 광범위하게 적용되고 있다.

OFDM 방식은 종래의 주파수 분할 다중(Frequency Division Multiplexing, FDM) 방식과 비슷하나 무엇보다도 다수개의 톤 간 직교성(orthogonality)을 유지하여 전송함으로써 고속 데이터 전송 시 최적의 전송 효율을 얻을 수 있는 특징을 가진다. 또한 OFDM 방식은 주파수 사용 효율이 좋고 다중 경로 페이딩(multi-path fading)에 강한 특성이 있어 고속 데이터 전송 시 최적의 전송 효율을 얻을 수 있다는 특징을 가진다.

OFDM 방식의 또 다른 장점은 다음과 같다. OFDM 방식은 주파수 스펙트럼을 중첩하여 사용하므로 주파수 사용이 효율적이다. 그리고 OFDM 방식은 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading)에 강하고, 다중 경로 페이딩에 강하다. 다음으로 OFDM 방식은 보호구간을 이용하여 심벌 간 간섭(Inter Symbol Interference, ISI) 영향을 줄일 수 있고, 하드웨어적으로 등화기(equalizer) 구조를 간단하게 설계하는 것이 가능하다. 또한 OFDM 방식은 임펄스(impulse)성 잡음에 강하다는 장점을 가지고 있어서 통신 시스템 구조에 적극 활용되고 있는 추세다.

무선 통신 시스템에서 고속, 고품질의 데이터 서비스를 저해하는 요인은 대체적으로 채널 환경에 기인한다. 무선 통신 시스템에서 채널 환경은 백색 가우시안 잡음(AWGN: additive white Gaussian noise) 이외에도 페이딩(fading) 현상으로 인하여 발생되는 수신 신호의 전력 변화, 음영(shadowing), 단말기의 이동 및 빈번한 속도 변화에 따른 도플러(Doppler) 효과, 타 사용자 및 다중 경로(multi-path) 신호에 의한 간섭 등으로 인해 자주 변하게 된다. 따라서 무선 통신 시스템에서 고속, 고품질의 데이터 서비스를 지원하기 위해서는 상기와 같은 채널 환경의 저해 요인을 효과적으로 극복하는 것이 필요하다.

OFDM 방식에서 변조 신호는 시간과 주파수로 구성된 2차원 자원(resource)에 위치한다. 그리고 시간 축 상의 자원은 서로 다른 OFDM 심볼로 구별되며 이들은 서로 직교한다. 또한 주파수축 상의 자원은 서로 다른 톤(tone)으로 구별되며 이들 또한 서로 직교한다. 이에 따라 OFDM 방식에서 시간 축을 기준으로 특정 OFDM 심볼을 지정하고, 주파수 축을 기준으로 특정 톤을 지정하면 하나의 최소 단위 자원을 가리킬 수 있는데, 이를 자원 요소(Resource Element, RE)라고 칭한다. 그리고 서로 다른 RE는 주파수 선택적 채널(frequency selective channel)을 거치더라도 서로 직교하는 특성을 가지고 있다. 이에 서로 다른 RE로 전송된 신호는 상호 간섭을 일으키지 않고 수신 측으로 수신될 수 있다.

물리 채널은 하나 또는 그 이상의 부호화된 비트 열을 변조한 변조 심볼을 전송하는 물리 계층의 채널이다. 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA) 시스템은 송신하는 정보열의 용도나, 수신기에 따라 복수의 물리 채널을 전송한다. OFDM 시스템에서 하나의 물리 채널을 어떤 RE에 배치하여 전송할 것인가를 송신기와 수신기가 미리 약속하여야 하는데 그 규칙을 사상(寫像) 또는 매핑(mapping)이라고 한다.

LTE 시스템은 OFDM 방식이 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 밴드로 확장 구성되는 시스템이며, 릴레이는 LTE-A 시스템에 적용된다.

도 1은 본 발명이 적용되는 LTE-A(Long Term Evolution Advanced) 계층셀(Heterogenous) 시스템의 예를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 하나의 기지국(eNodeB)(101)은 적어도 세 개의 셀을 가지고 있으며, 계층셀 구조에서는 하나의 마크로 셀(101) 아래에 작은 셀 들이 중첩되어 있다. 여기서 작은 셀은 릴레이 셀(relay cell)(103)과 팸토셀(Femto cell)(107)을 포함한다.

릴레이 셀(relay cell)(103)은 기존 셀과 동일한 구조와 환경을 가지나, 무선 백홀 망(wireless backhaul link)(105)을 이용한 시스템이다. 그리고 도 1에서 도시된 바와 같이 하나의 큰 마크로 셀(101)에 2 개의 릴레이 셀(103)이 포함되는 것을 확인할 수 있다.

계층셀의 대표 셀인 팸토셀(Femto cell)(107)은 옥내의 작은 지역에 서비스를 제공하기 위한 것으로, 셀의 크기는 매우 작지만 큰 마크로 셀에 수십 혹은 수백개의 팸토셀들이 중첩될 수 있다. 이에 따라 계층셀로 구성되는 통신 시스템에서 동일 지역 영역에 마크로 셀이 하나 있는 경우, 마크로 셀 대비 팸토셀(107) 개수가 매우 많이 증가된다.

팸토셀(107) 또는 릴레이 셀(103) 증가는 단위 지역당 간섭 전력의 증가를 가져오고, 셀 반경을 줄게 한다. 이에 따라 제어 채널이 받는 간섭도 기존 마크로 셀만 존재하는 경우 대비 증가하게 된다. 특히 마크로 셀 단말(UE;User Equioment)(109)이 팸토셀(107) 영역을 지나가는 경우에 큰 간섭을 받는다. 그리고 릴레이 셀(103)의 경우에도 백홀 링크 간 간섭이 발생할 수 있다. 릴레이 셀(103)에서 백홀 링크가 무선이기 때문에, 간섭에 의한 에러가 발생하는 경우 시스템 전체의 성능을 저하하는 문제가 발생된다. 그래서 기지국은 가장 좋은 성능의 채널을 확보해야 한다.

도 2는 OFDM 시스템에서 제어 채널 구조를 보인 도면이다.

도 2를 참조하면, 전체 LTE 전송 대역폭(201)은 다수 개의 자원 블록(Resource Block, 이하 "RB")으로 이뤄져 있다. 그리고 각 RB는 주파수 축으로 배열된 12개의 톤과 시간 축으로 배열된 14개의 OFDM 심볼 혹은 12개의 OFDM 심볼로 구성되어 있으며 자원 할당의 기본 단위가 된다.

하나의 서브프레임(203)은 1ms의 길이를 가지며 두 개의 슬롯(205)으로 구성된다. 14개의 OFDM 심볼로 구성되는 경우 일반 CP(Normal CP) 서브프레임 구조라고 하고 12개의 OFDM 심볼로 구성되는 경우 확장 CP(Extended CP) 서브프레임 구조라고 한다.

LTE 시스템의 물리 채널은 제어 채널 영역(206)과 데이터 채널 영역(207)로 구별된다. 제어 채널 영역(206)은 시간적으로 데이터 채널 영역(207)의 앞부분에 위치한다. 그리고 데이터 채널 영역(207)은 제어 채널 영역(206) 뒤에 위치하며, 물리 리소스 블록(이하 PRB; Physical Resource Block) 단위로 할당된다. 제어 채널 영역(206)은 제어 채널 자원(이하 PDCCH; Physical Downlink Control Channel)이 매핑되는 영역이며, 데이터 채널 영역(207)은 데이터 채널 자원(이하 PDSCH; Physical Downlink Shared Channel)이 매핑되는 영역이다.

그리고 계층셀을 위한 새로운 제어 채널 자원(이하 EPDCCH; Evolved Physical Downlink Control)(209)은 데이터 채널(PDSCH)(211)과 주파수 다중화되어 전송된다. 즉 EPDCCH(209)는 PDSCH(211)과 함께 데이터 채널 영역(207)에 주파수 축을 기준으로 구별되는 자원을 사용하여 맵핑된다.

제어 채널 영역(206)이 서브 프레임의 선두에 위치하는 이유는 단말이 제어 채널 영역(206)에 할당된 PDCCH를 먼저 수신하여 자신에게 전송되는 PDSCH의 전송 여부를 인지하기 위함이다. PDSCH 전송 여부가 확인됨에 따라 단말은 PDSCH 수신 동작을 수행할 것인가를 판단할 수 있다.

그리고 단말 자신에게 전송되는 PDSCH가 없다면, 데이터 채널 영역(207)에 매핑된 PDSCH를 수신할 필요가 없다. 따라서 단말은 PDSCH 수신 동작에서 소모되는 전력을 아낄 수 있다. 또한 단말은 선두에 위치한 PDCCH를 PDSCH에 비해 빠르게 수신함으로 스케줄링 릴레이를 줄일 수 있다. 그러나 PDCCH가 구조상 전체 대역에 걸쳐서 전송되기 때문에 간섭 제어가 불가능하다.

이때 제어 채널 영역(206)은 기존 단말과의 호환성을 유지하기 위해 주파수 다중화 구조로 변경할 수 없다. 그러나 데이터 채널 영역(207)의 경우에는 기지국이 해당 영역을 이전 버전의 단말에 할당하지 않으면, 이전 버전의 단말은 해당 데이터 채널 영역(207)에 매핑된 자원을 수신하지 않는다. 따라서 기지국은 단말에 할당되지 않은 데이터 채널 영역(207)에 새로운 버전의 단말을 위한 EPDCCH를 송신할 수 있다. 다시 말해 새로운 버전의 단말을 위한 PDDCH인 EPDCCH는 PDSCH과 다중화되는 구조를 가진다.

도 3은 기존의 제어 채널의 송신 방법과 새로운 제어 채널의 송신 방법을 도시한 도면이다.

도 3의 301을 참조하여 기존의 PDCCH 송신 방법을 설명한다.

우선 기지국은 PDCCH 자원의 총 양을 PCFICH(Physical Control Indicator Channel)(302)로 단말에 알려준다. 여기서 PCFICH(302)는 PDCCH에 사용되는 심볼 개수를 알려주는 정보를 포함한다. 그리고 기지국은 전체 자원의 연속된 4개의 RE(resouce element) 단위로 REG(resource element group) 자원(303)을 나눈다. 다음으로 기지국은 현재 전송하기 위한 PDCCH를 각 단말과 약속된 위치에 할당하고, 셀 고유의 시퀀스를 이용하여 스크램블링(304)를 한다.

이후 기지국은 각 PDCCH를 REG 단위로 인터리빙(305)하여, 서브프레임 내의 전체 제어 채널 영역에 하나의 PDCCH가 고루 퍼지도록 한다. 이때 모든 셀은 동일한 인터리버를 사용하기 때문에, 사용하는 PDCCH 양이 똑같은 경우에 PDCCH를 REG 단위로 인터리버하면 결과도 동일하다. 셀 간의 간섭을 분산하기 위하여, 기지국은 REG 단위로 셀 아이디(이하 Cell ID; Cell Indentify)만큼 cyclic shift한다. 따라서 기지국은 셀 간에 동일한 인터리버를 사용으로 인해 발생되는 셀 간 간섭(inter-cell interference)을 방지하고, 하나 혹은 다수 개의 심볼에 걸쳐 할당된 제어 채널의 REG들이 주파수 축을 기준으로 멀리 떨어져 다이버시티 이득을 얻을 수 있다. 또한 기지국은 동일한 채널을 구성하는 REG가 각 채널 별로 심볼 간에 균등하게 분배되도록 한다.

LTE 시스템에서 ICIC(Inter-Cell Interference Coordination)는 기지국 간 서로 셀 간 사용하는 자원 정보를 공유함으로써, 기지국이 셀 간 간섭을 제어하는 기술이다. 좀 더 상세히 설명하면, 기지국은 자기 셀에서 사용되는 RB 자원 중에서 높은 전력으로 전송하는 RB 자원 정보와 간섭이 일정 수준 이상으로 감지되는 RB 자원 정보를 인접 셀에 알려 준다. 그리고 해당 정보를 받은 셀은 상기 수신한 정보를 바탕으로 자신이 사용하는 RB 자원의 송신 전력과 스케줄링 방법을 조절한다.

LTE 시스템의 데이터 채널에 대한 자원 할당 방법에서 하나의 단말에 대해 RB 단위로 할당되는 것을 기본으로 하고 있으나, 제어 채널의 경우 하나의 단말로 전송되는 제어 채널이 전체 대역에 걸쳐 전송된다. 그리고 제어 채널의 할당 단위가 REG이기 때문에 제어 채널에 ICIC가 적용될 수 없다. 하지만 LTE-A 시스템에서는 추가적인 제어 채널 구성이 가능하기 때문에 ICIC가 고려된 제어 채널 설계가 가능하다. 이러한 경우 셀 간의 간섭을 조절하여 제어 채널을 전송하기 위해서 셀 간에 사용하는 PRB 자원 정보가 교환되어야 한다.

셀 간의 사용하는 PRB 자원은 매 서브프레임 단위로 계속 변한다. 그리고 제어 채널을 전송하기 위해 필요한 자원의 양도 계속 변화한다. 다시 말해 자원이 미리 할당되어도 실제 사용하는 자원의 양이 다르기 때문에 사용하지 않는 자원을 다른 곳에 사용하기 위한 설계가 필요하다. 그러나 셀 간의 협조를 통해 정해진 자원에 대하여 빠른 시간에 자원 사용 구성이 변경될 수 없다. 즉, semi-static하게 받은 자원 내에서 자원을 효과적으로 활용하는 방법이 필요하고, 이를 위해서 본 발명에서는 자원 그룹핑을 통해 셀 간의 자원을 효과적으로 관리하고 간섭을 분산하여 제어 채널 신호 수신을 할 수 있도록 한다.

도 3의 307은 본 발명에서 제안하는 데이터 채널 영역에 다중화되는 제어 채널의 구성 방법을 도시한 것이다.

새롭게 정의되는 제어 채널인 EPDCCH가 할당된 자원의 대한 정보는 물리 채널이 아닌 상위 시그널링(308)으로 단말에 전달된다. 이 때 기지국은 단말에 인터리빙 모드의 사용 여부(309, 310)를 알려주게 된다. 기지국에서 인터리빙 모드 사용 여부를 알리는 이유는 단말 공통 기준 신호를 사용하는 단말은 서로 다른 EPDCCH 간에 인터리빙이 허용되지만, 단말 전용 기준 신호를 사용하는 단말은 서로 다른 EPDCCH 간에 인터리빙이 허용되지 않기 때문이다. 본 발명에서 기지국이 EPDCCH를 할당하기 위해서는 인터리빙 모드에 무관하게 상위 시그널링으로 자원을 할당하고, 할당받은 자원을 해석하는 과정이 필요하다. 이 과정이 PRB 그룹핑(320)이다. 여기서 320단계인 PRB 그룹핑 방법에 대하여 도 4 내지 도 6을 참조로 후술하도록 한다.

다음으로 REG를 할당하는 과정은 도 3의 301에서 설명한 과정과 동일하게 진행된다. 추가로 서로 다른 EPDCCH 간에 인터리빙이 허용되지 않는 경우에는 도 3의 301에서 설명한 303, 305, 306 단계의 REG 단위 동작이 모두 제외된다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에서 제안하는 제어 채널의 그룹핑 과정을 나타낸 도면이다.

제1 실시예는 셀 간 공용 PRB 단위의 인터리버와 cell ID 기반의 cyclic shift를 이용한 그룹핑이다. 이 방법은 grouping 후의 결과가 셀 간에 랜덤하도록 하는 방법이다. 이는 계층셀 간에 셀이 무수히 많아 셀 간 협조가 불가능한 경우, 각 자원 그룹이 랜덤한 자원을 사용하게 하여 간섭을 분산시킬 수 있다. 또한 셀 간 협조 없이 기지국이 자유롭게 자원을 선택할 수 있다. 그리고 Group의 사이즈는 PRB 단위이며, 이는 대역폭에 따라서 고정된 값을 이용하는 방법과 상위 시그널링으로 단말에 알려주는 방법 모두 가능하다.

도 3의 320단계인 PRB 그룹핑 방법은 셀 간 공용 PRB 단위의 인터리버와 cell ID 기반의 싸이클릭 쉬프트(cyclic shift)를 통해 도 4의 (a)와 (b)에서 도시된 바와 같이 수행될 수 있다. 우선 도 4의 (a)를 참조하면, 기지국은 서브 블록 인터리버 등과 같은 PRB 단위의 인터리버(401)를 수행한다. 그리고 기지국은 인터리버의 결과를 cell ID 만큼 cyclic shift(402)한다. 마지막으로 기지국은 정해진 크기에 따라 PRB 인덱스를 작은 순서로 grouping(403)한다.

도 4의 (a)에서 도면 부호 404 ~408은 인터리버 후에 cyclic shift하는 과정을 도시한 것이다.

6개의 PRB가 하나의 그룹(404)으로 형성되었다고 가정하면, logical한 PRB 인덱스(405)는 인터리버(406)되고, 인터리버된 PRB 인덱스(index)는 셀 아이디(Cell ID)와 함께 cyclic shift(407)되어 그룹핑(408)된다. 이때, 각 PRB는 인덱스가 가장 낮은 PRB부터 그룹핑된다.

인터리버와 cyclic shift 과정은 도 4의 (b)에서 도시된 바와 같이 순서가 서로 변경될 수 있다. cyclic shift가 먼저 수행되는 경우에는 셀 간의 PRB 인터리버의 결과가 더 랜덤해지는 장점이 있다. 좀 더 상세히 설명하면, 도 409~413은 cyclic shift 후에 인터리버하는 동작을 도시한 것이다.

도면 부호 409에 도시된 바와 같이 6개의 PRB가 하나의 그룹을 형성하는 경우, logical한 PRB 인덱스(410)는 cyclic shift(411) 및 인터리버(412) 과정을 거쳐 그룹핑(413)된다. 즉 PRB의 logical 인덱스는 인터리버 및 cyclic shift 또는 cyclic shift 및 인터리버 과정을 통해 physical 인덱스로 변환된다.

본 발명에서 제안하는 제1 실시예는 셀 간 협조 없이 간섭 분산 효과를 이용한 자원 할당 방법이다. 셀 간에 그룹 정보 교환은 효과적인 간섭 분산을 위해 필요하다. 하지만 본 실시예에서 그 값이 정확하지 않고 딜레이로 정확하게 반영하지 못하는 경우에도 비슷한 수준의 간섭 제어가 확보될 수 있다는 장점이 있다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에서 제안하는 제어 채널의 그룹핑 과정을 나타낸 도면이다.

제2 실시예는 셀 간 공용 PRB 단위의 인터리버와 cell ID 기반의 N_ID ⁽²⁾를 이용한 그룹핑 방법이다. N_ID ⁽²⁾ 는 cell ID를 구성하는 두 가지 요소 중에 하나이다. 좀 더 상세히 설명하면, 하나의 셀 ID는 N_ID ⁽¹⁾ 와 N_ID ⁽²⁾ 값으로 구성되는데, N_ID ⁽¹⁾는 세 가지 값 중에 하나이고 N_ID ⁽²⁾는 많은 수의 값을 가질 수 있다. 그래서 하나의 기지국은 N_ID ⁽²⁾의 값 중에 하나를 할당 받고, 기지국 내에 포함된 세 개의 셀이 N_ID ⁽¹⁾의 세 개의 값을 서로 나누어 가지는 구조이다.

여기서 N_ID ⁽²⁾를 기반으로 제어 채널을 그룹핑한다고 설명하나, 이에 한정되지 않는다. 즉 N_ID ⁽²⁾를 구성하는 다수 개의 값을 몇 개의 그룹을 나누고, 각 그룹별로 PDCCH를 cyclic shift할 수 있다. 예를 들어 N_ID ⁽²⁾가 0부터 149으로 이루어져 있다면, 10개씩 그룹핑하고, 10개씩 그룹핑된 N_ID ⁽²⁾를 이용하여 cyclic shift할 수 있다. 그리고 다수 개의 N_ID ⁽²⁾가 그룹핑되면, 그룹핑된 N_ID ⁽²⁾를 이용하여 PDCCH를 cyclic shift할 수 있다고 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이외에도 다수 개의 cell ID가 그룹핑되고, 그룹핑된 cell ID를 통해 PDCCH가 cyclic shift될 수 있다. 따라서 cell ID를 이용하여 cyclic shift하는 방법은 cell ID 각각을 이용하는 방법, cell ID를 구성하는 요소를 이용하는 방법, 그룹핑된 cell ID를 이용하는 방법, 및 새로운 정의로 그룹핑하여 cyclic shift하는 방법 등을 포함할 수 있다.

제2 실시예는 grouping 후의 결과가 셀 간에 동일하고, 기지국 간에는 랜덤하도록 하는 방법이다. 그리고 계층셀 간에 셀이 무수히 많아 기지국 내의 셀 간 협조가 용의 하지만, 기지국 간에는 협조가 어려운 경우, 기지국 간에 각 그룹이 랜덤한 자원을 사용하게 하여 간섭을 분산시킬 수 있다. 또한 기지국 내에서 협조를 위한 신호 전달이 필요 없기 때문에 빠른 간섭 제어가 가능하다. 또한 하나의 기지국 내의 셀은 서로 근접해 있기 때문에 직교적인 자원 활용이 가능하다.

제2 실시예는 기지국 내의 직교적 자원 활용과 기지국 간의 랜덤한 간섭 분산 효과를 모두 이용할 수 있다. 그리고 제2 실시예는 자원의 그룹핑 과정이 제1 실시예와 동일하지만, 도 4 (a)와 (b)의 402 과정에서 cyclic shift 값과 도 5 (a)와 (b)의 502 과정에서 cyclic shift 값이 다른 것이 차이점이다.

도 5의 (a)를 참조하여 설명하면, 도면 부호 505의 logical PRB index가 도면 부호 506의 인터리버를 통과한 다음, N_ID ⁽²⁾ 를 이용하여 도면 부호 507과 같이 cyclic shift된다. 그리고 도면 부호 508에서 각 PRB는 제1 실시예에서 설명한 것과 같이 인덱스가 가장 낮은 PRB부터 그룹핑된다.

도 5의 (b)를 참조하여 설명하면, 도면 부호 509~512는 cyclic shift를 인터리버 이전에 수행한 것을 도시한 것이다. 따라서 본 실시예에서 기지국 간에는 그룹 인덱스가 교환되고, 기지국 내에서 있는 셀 간에는 기지국이 임의로 할당하며, 기지국 간에는 기지국 하에 있는 모든 셀이 사용하는 그룹 정보가 교환된다. 본 실시예는 기지국 하에 셀이 많아지는 경우 셀 간의 정보 교환의 오버헤드를 기지국 간에 정보 교환으로 그 양을 감소하여 시스템 전체 간섭 제어를 효과적으로 할 수 있다는 장점이 있다.

도 6는 본 발명의 제3 실시예에서 제안하는 제어 채널의 그룹핑 과정을 나타낸 도면이다.

제3 실시예는 셀 간 공용 PRB 단위의 인터리버를 이용한 그룹핑이다. 제3 실시예에서는 제1과 2 실시예와 다르게 cyclic shift가 없고, 셀 간 공통 인터리버(601)만 가지고 있다. 따라서, 제3 실시예를 통해 grouping(603) 후의 결과가 셀 간에 동일하고, 기지국 간에도 동일하다. 또한 제3 실시예는 계층셀 간에 셀이 적은 경우나 릴레이 셀간의 백홀 채널 자원을 나누는 경우에 활용될 수 있다. 이에 따라 기지국 내의 릴레이 셀들은 긴밀한 협조로 백홀 자원을 구성하며, 높은 효율로 채널을 확보할 수 있다.

제3 실시예는 자원의 그룹핑 과정이 제1 실시예와 동일하지만 cyclic shift의 과정이 없다는 것이 차이점이다. 모든 셀은 그룹(604)이 정해지면 logical 인덱스(605)를 하나의 공용 인터리버(606)를 통해 physical 인덱스(607)로 변환한다. 따라서 셀 간에는 그룹 인덱스만 교환되고, 단말로 각 셀이 사용하는 그룹 인덱스 중에서 해당 단말이 사용할 그룹만 알려준다. 그리고 각 셀과 단말은 본 발명에서 제안하는 방법으로 각 그룹의 PRB 인덱스를 도출할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 기지국의 송신 과정을 도시한 순서도이다.

도 7을 참조하여 설명하면, 기지국은 702단계에서 EPDCCH를 위한 PRB 자원 그룹핑을 수행한다. 여기서 EPDCCH는 PDCCH 중에서 새로운 버전의 단말에만 할당될 수 있는 PDCCH를 나타낸다. 이 때 703단계에서 셀 간 혹은 기지국이 사용하는 자원 그룹의 상호 협조(coordination)가 필요한 경우, 기지국은 704단계에서 주변 셀로 자신이 사용하는 자원 그룹 정보를 전달한다. 반면에 705단계에서 셀 간 혹은 기지국이 사용하는 자원 그룹의 상호 협조(coordination)가 필요 없는 경우, 기지국은 707단계를 수행한다.

704단계에서 자신이 사용하는 자원 그룹 정보를 전달한 기지국은 706단계에서 인접 셀로부터 인접 셀이 사용하는 자원 그룹 정보를 수신한다. 정보 획득 후에는 기지국은 707단계에서 각 단말이 사용할 자원 그룹을 결정한다. 그리고 기지국은 상위 시그널링을 통해 결정된 그룹 정보를 각 단말에 전달한다. 다음으로 기지국은 708단계에서 EPDCCH를 전송을 위해 단말에 할당된 그룹 내의 search space 상에 EPDCCH를 맵핑하고 전송한다.

도 8은 본 발명에 따른 단말의 수신 과정을 도시한 순서도이다.

도 8을 참조하여 설명하면, 단말은 802단계에서 EPDCCH를 위한 PRB 자원이 할당된 그룹 정보를 상위 시그널링으로 수신한다. 그리고 단말은 803단계에서 수신된 그룹 정보를 통해 할당 받은 자원 그룹에서 자원 그룹핑 규칙에 따라서 실제 사용하는 PRB 인덱스를 수신한다. 다음으로 단말은 804단계에서 할당된 PRB 내에서 search space를 검색하고 자신의 EPDCCH 복조를 수행한다. 단말은 805단계에서 자신의 RNTI(Radio Network Temporary Identifier)로 복조가 성공한 EPDCCH를 수신한다. 즉 단말은 복조가 성공된 EPDCCH를 자신에게 전송되는 EPDCCH로 간주한다. 다음으로 단말은 806단계에서 수신된 EPDCCH에서 스케줄링 정보를 복조한다.

도 9은 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 블록 구성도이다.

도 9을 참조하여 설명하면, 기지국은 EPDCCH 전송을 위한 PRB 자원 그룹을 구성하기 위해 PRB 인터리버(interleaver)(901)와 PRB cyclic shift(902)를 이용하여 EPDCCH 자원 그룹(903)을 구성한다. 기지국은 EPDCCH 자원 그룹에 대한 정보를 상위 시그널링(904)을 통해 단말에 전달한다. 이때 기지국은 스케줄링을 관장하는 컨트롤러(905)를 통해 이 과정들을 제어한다.

그리고 기지국은 컨트롤러(905)를 통해 각 자원 그룹(903)을 사용하는 단말의 EPDCCH가 다중화되도록 EPDCCH 다중화기(906)를 제어하여 자원을 구성한다. 이 후에 기지국은 기존의 PDCCH와 동일하게 스크램블러(907)와 REG 인터리버(908), REG cyclic shift(909)를 통과하고, 그룹핑(903)에 의해 결정된 PRB 자원에 다중화하여 물리 채널(910)로 전송한다. 여기서 도면에 도시되지 않았지만, PRB 인터리버(interleaver)(901)와 Cyclic shift(902) 순서 변경이 가능하다. 즉 Cyclic shift(902)가 먼저 수행된 다음 PRB 인터리버(901)가 수행될 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 단말의 블록 구성도이다.

도 10을 참조하여 설명하면, 단말은 상위 시그널링(1001)을 통해서 EPDCCH 수신을 위한 자원 그룹 정보를 수신한다. 그리고 단말은 기지국과 동일한 cyclic shift(1002)와 PRB 인터리버(interleaver)(1003)를 통해 할당 받은 자원 그룹에서 실제 사용하는 PRB 인덱스(1004)를 도출한다. 이 때 단말의 제어기(1005)는 도출된 PRB 인덱스에 한해서 EPDCCH 수신기(EPDCCH receiver)(1006)를 제어하여 EPDCCH 수신을 시도한다.

다음으로 단말은 수신된 EPDCCH 전체 자원을 REG cyclic shift(1007)와 REG 역인터리버(1008)과 스크램블러(1009) 장치를 이용하여 복조한다. 그리고 단말은 수신된 자원 내에서 자신의 EPDCCH를 찾기 위해 블라인드 복조기(1010)를 이용하여 EPDCCH를 수신한다. 여기서도 cyclic shift(1002)와 PRB 인터리버(interleaver)(1003)가 수행되는 순서가 변경될 수 있다. 이는 기지국에서 자원을 그룹핑하기 전에 cyclic shift가 먼저 수행되었는지, PRB 인터리버가 먼저 수행되는지에 따라 달라질 수 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (15)

1. 기지국의 제어 채널 자원 할당 방법에 있어서,
   데이터 채널 영역에서 제어 채널 자원이 매핑될 물리 리소스 블록을 그룹핑하는 과정과,
   상기 물리 리소스 블록의 그룹 중 단말이 사용할 그룹을 결정하고, 상위 시그널링을 통해 상기 그룹에 대한 정보를 상기 단말에 전달하는 과정과,
   상기 그룹에 상기 제어 채널 자원을 매핑하여 상기 단말에 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 채널 자원 그룹핑 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 그룹핑하는 과정은
   상기 물리 리소스 블록에 인터리버하는 과정과,
   상기 인터리버된 물리 리소스 블록에 셀 아이디만큼 싸이클릭 쉬프트 (Cyclic shift)하는 과정과,
   상기 싸이클릭 쉬프트된 물리 리소스 블록을 정해진 크기에 따라 물리 리소스 블록 인덱스 순서대로 그룹핑하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 채널 자원 그룹핑 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 싸이클릭 쉬프트를 수행하는 과정은
   상기 셀 아이디를 구성하는 요소 중 하나인 N_ID ⁽²⁾를 이용하여 싸이클릭 쉬프트하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 채널 자원 그룹핑 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 싸이클릭 쉬프트를 수행하는 과정은
   상기 셀 아이디를 구성하는 요소 중 하나인 N_ID ⁽²⁾를 다수 개씩 그룹핑하여 싸이클릭 쉬프트하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 채널 자원 그룹핑 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 그룹핑하는 과정은
   상기 물리 리소스 블록에 인터리버를 수행하는 과정과,
   상기 인터리버된 물리 리소스 블록을 정해진 크기에 따라 물리 리소스 블록 인덱스 순서대로 그룹핑하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 채널 자원 그룹핑 방법.
6. 단말의 제어 채널 자원 수신 방법에 있어서,
   제어 채널 자원이 매핑된 물리 리소스 블록의 그룹 정보를 상위 시그널링으로 수신하는 과정과,
   상기 그룹 정보에 따라 할당된 그룹에서 상기 단말이 사용하는 물리 리소스 블록 인덱스를 수신하는 과정과,
   상기 물리 리소스 블록 인덱스에 해당하는 제어 채널 자원으로부터 스케줄링 정보를 복조하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 채널 자원 수신 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 스케줄링 정보를 복조하는 과정은
   상기 물리 리소스 블록 인덱스에 해당하는 제어 채널 전체 자원을 수신하는 과정과,
   상기 제어 채널 전체 자원 중 블라인드 복조기를 이용하여 자신에게 할당된 제어 채널 자원을 수신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 채널 자원 수신 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 제어 채널을 수신하는 과정은
   상기 제어 채널 전체 자원에 사이클릭 쉬프트, 역 인터리버, 스크램블러를 통해 복조하는 과정과,
   상기 복조된 제어 채널 전체 자원 내에서 블라인드 복조를 통해 자신에게 할당된 제어 채널 자원을 확인하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 채널 자원 수신 방법.
9. 데이터 채널 영역에서 제어 채널 자원이 매핑될 물리 리소스 블록을 그룹핑하여, 상기 물리 리소스 블록의 그룹 중 단말이 사용할 그룹을 결정하고, 상위 시그널링을 통해 상기 그룹에 대한 정보를 상기 단말에 전달하고, 상기 그룹에 상기 제어 채널 자원을 매핑하여 상기 단말에 전송하는 기지국과,
   상기 제어 채널이 매핑된 물리 리소스 블록의 그룹 정보를 상위 시그널링으로 수신되면, 상기 그룹 정보에 따라 할당된 그룹에서 상기 단말이 사용하는 물리 리소스 블록 인덱스를 수신하고, 상기 물리 리소스 블록 인덱스에 해당하는 제어 채널 자원으로부터 스케줄링 정보를 복조하는 상기 단말을 포함하는 제어 채널 자원 그룹핑 이동 통신 시스템.
10. 제9항에 있어서, 상기 기지국은
    상기 물리 리소스 블록에 인터리버하고, 상기 인터리버된 물리 리소스 블록에 셀 아이디만큼 싸이클릭 쉬프트 (Cyclic shift)하며, 상기 싸이클릭 쉬프트된 물리 리소스 블록을 정해진 크기에 따라 물리 리소스 블록 인덱스 순서대로 그룹핑하는 것을 특징으로 하는 제어 채널 자원 그룹핑 이동 통신 시스템.
11. 제10항에 있어서, 상기 기지국은
    상기 셀 아이디를 구성하는 요소 중 하나인 N_ID ⁽²⁾를 이용하여 싸이클릭 쉬프트하는 것을 특징으로 하는 제어 채널 자원 그룹핑 이동 통신 시스템.
12. 제10항에 있어서, 상기 기지국은
    상기 셀 아이디를 구성하는 요소 중 하나인 N_ID ⁽²⁾를 다수 개씩 그룹핑하여 싸이클릭 쉬프트하는 것을 특징으로 하는 제어 채널 자원 그룹핑 이동 통신 시스템.
13. 제9항에 있어서, 상기 기지국은
    상기 물리 리소스 블록에 인터리버를 수행하고, 상기 인터리버된 물리 리소스 블록을 정해진 크기에 따라 물리 리소스 블록 인덱스 순서대로 그룹핑하는 것을 특징으로 하는 제어 채널 자원 그룹핑 이동 통신 시스템.
14. 제9항에 있어서, 상기 단말은
    상기 물리 리소스 블록 인덱스에 해당하는 제어 채널 전체 자원이 수신되면, 상기 제어 채널 전체 자원 중 블라인드 복조기를 이용하여 자신에게 할당된 제어 채널 자원을 수신하는 것을 특징으로 하는 제어 채널 자원 그룹핑 이동 통신 시스템.
15. 제14항에 있어서, 상기 단말은
    상기 제어 채널 전체 자원에 사이클릭 쉬프트, 역 인터리버, 스크램블러를 통해 복조하고, 상기 복조된 제어 채널 전체 자원 내에서 블라인드 복조를 통해 자신에게 할당된 제어 채널 자원을 확인하는 것을 특징으로 하는 제어 채널 자원 그룹핑 이동 통신 시스템.

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