KR20120098598A

KR20120098598A - 다중 반송파 지원 무선 통신 시스템에서 중계기의 신호 송수신 방법

Info

Publication number: KR20120098598A
Application number: KR1020127006371A
Authority: KR
Inventors: 서한별; 김병훈; 김기준; 김학성
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2009-10-28
Filing date: 2010-10-26
Publication date: 2012-09-05
Also published as: EP2494706B1; EP2494706A2; US20120201191A1; WO2011052964A3; WO2011052964A2; US8737289B2; EP2494706A4; KR101789630B1

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 보다 상세하게는 다중 반송파를 지원하는 무선 통신 시스템에서 중계기의 백홀 링크 및 액세스 링크 상에서 신호를 송수신하는 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 반송파 상에서 동작하는 중계기에서 신호를 송수신하는 방법은, 기지국으로부터 제어 채널을 수신하는 단계, 상기 제어 채널의 타입을 결정하는 단계, 상기 결정된 제어 채널의 타입에 기초하여 인-밴드 동작 모드 또는 아웃-밴드 동작 모드를 결정하는 단계, 및 상기 결정된 동작 모드에 따라 기지국 및 단말 중 하나 이상과 신호 송수신을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 다중 반송파는 하나 이상의 인-밴드 구성반송파 및 하나 이상의 아웃-밴드 구성반송파를 포함할 수 있다.

Description

다중 반송파 지원 무선 통신 시스템에서 중계기의 신호 송수신 방법{METHOD FOR TRANSMITTING AND RECEIVING SIGNAL OF RELAY IN RADIO COMMUNICATION SYSTEM SUPPORTING MULTIPLE CARRIERS}

이하의 설명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 보다 상세하게는 다중 반송파를 지원하는 무선 통신 시스템에서 중계기의 백홀 링크 및 액세스 링크 상에서 신호를 송수신하는 방법 및 장치에 대한 것이다.

도 1은 무선 통신 시스템(100)에서 하나의 기지국(eNodeB; eNB, 110) 영역 내에 존재하는 중계기(Relay Node; RN, 120) 및 단말(User Equipment; UE, 131 및 132)들을 도시한다. 중계기(120)는 기지국(110)으로부터 수신한 데이터를 중계기 영역 내의 단말(132)에게 전달하고, 중계기 영역 내의 단말(132)로부터 수신한 데이터를 기지국(110)에게 전달할 수 있다. 또한, 중계기(120)는 고속 데이터 레이트 영역을 확장하고, 셀 경계(edge)에서의 통신 품질을 높이고, 건물 내부 또는 기지국 서비스 영역을 초과하는 영역에 통신을 제공하는 것을 지원할 수 있다. 도 1에서는 단말(131)과 같이 기지국으로부터 직접 서비스를 받는 단말(이하, 매크로-단말(Macro-UE) 또는 M-UE 라 함)과, 단말(132)과 같이 중계기(120)로부터 서비스를 받는 단말(이하, 중계기-단말(Relay-UE) 또는 R-UE 라 함)이 존재하는 것을 도시한다.

기지국과 중계기 사이의 무선 링크를 백홀 링크(Backhaul Link)라 칭한다. 기지국으로부터 중계기로의 링크를 백홀 하향링크라고 칭하고, 중계기로부터 기지국으로의 링크를 백홀 상향링크라고 칭한다. 또한, 중계기와 단말 사이의 무선 링크를 액세스 링크(Access Link)라 칭한다. 중계기로부터 단말로의 링크를 액세스 하향링크라고 칭하고, 단말로부터 중계기로의 링크를 액세스 상향링크라고 칭한다.

한편, 일반적인 무선 통신 시스템에서는 상향링크와 하향링크간의 대역폭은 서로 다르게 설정되더라도 주로 하나의 반송파(carrier)만을 고려하고 있다. 예를 들어, 단일 반송파를 기반으로, 상향링크와 하향링크를 구성하는 반송파의 수가 각각 1개이고, 상향링크의 대역폭과 하향링크의 대역폭이 일반적으로 서로 대칭적인 무선 통신 시스템이 제공될 수 있다.

ITU(International Telecommunication Union)에서는 IMT-Advanced의 후보기술이 기존의 무선 통신 시스템에 비하여 확장된 대역폭을 지원할 것을 요구하고 있다. 그러나, 전세계적으로 일부 지역을 제외하고는 큰 대역폭의 주파수 할당이 용이하지 않다. 따라서, 조각난 작은 대역을 효율적으로 사용하기 위한 기술로 주파수 영역에서 물리적으로 다수 개의 밴드를 묶어 논리적으로 큰 대역의 밴드를 사용하는 것과 같은 효과를 내도록 하기 위한 반송파 병합(Carrier Aggregation; 대역폭 병합(Bandwidth Aggregation) 또는 스펙트럼 병합(Spectrum Aggregation)이라고도 함) 기술이 개발되고 있다. 반송파 병합 기술은 다중 반송파 기술로도 칭할 수 있다.

반송파 병합은 증가되는 수율(throughput)을 지원하고, 광대역 RF 소자의 도입으로 인한 비용 증가를 방지하고, 기존 시스템과의 호환성을 보장하기 위해 도입되는 것이다. 반송파 병합이란 기존의 무선 통신 시스템(예를 들어, LTE-A 시스템의 경우에는 LTE 시스템, 또는 IEEE 802.16m 시스템의 경우에는 IEEE 802.16e 시스템)에서 정의되는 대역폭 단위의 반송파들의 복수개의 묶음을 통하여 단말과 기지국간에 데이터를 교환할 수 있도록 하는 기술이다. 여기서, 기존의 무선 통신 시스템에서 정의되는 대역폭 단위의 반송파를 구성반송파(Component Carrier; CC)라고 칭할 수 있다. 예를 들어, 반송파 병합 기술은 하나의 구성반송파가 5MHz, 10MHz 또는 20MHz의 대역폭을 지원하더라도 최대 5 개의 구성반송파를 묶어 최대 100MHz까지의 시스템 대역폭을 지원하는 기술을 포함할 수 있다. 반송파 병합은 상향링크와 하향링크에서 각각 적용될 수 있으며, 상향링크와 하향링크에서 대칭적(symmetric) 또는 비대칭적(asymmetric)인 구성을 가질 수 있다.

위와 같은 반송파 병합 (또는 다중 반송파) 기술은, 기지국과 중계기 간의 백홀 링크 및/또는 중계기와 단말 간의 액세스 링크에 적용될 수 있다. 본 발명은 다중 반송파 상에서 동작하는 중계기가 액세스 링크 할당을 고려하여 백홀 링크 신호 송수신을 효율적으로 수행하는 방안을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다. 또한, 본 발명은 다중 반송파 상에서 중계기가 인-밴드 동작 및 아웃-밴드 동작을 혼합적으로 수행하는 경우에 중계기가 백홀 링크 및 액세스 링크 상에서 효율적으로 신호를 송수신하는 방안을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 반송파 상에서 동작하는 중계기에서 신호를 송수신하는 방법은, 기지국으로부터 제어 채널을 수신하는 단계, 상기 제어 채널의 타입을 결정하는 단계, 상기 결정된 제어 채널의 타입에 기초하여 인-밴드 동작 모드 또는 아웃-밴드 동작 모드를 결정하는 단계, 및 상기 결정된 동작 모드에 따라 기지국 및 단말 중 하나 이상과 신호 송수신을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 다중 반송파는 하나 이상의 인-밴드 구성반송파 및 하나 이상의 아웃-밴드 구성반송파를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어 채널의 타입은, 상기 제어 채널이 수신되는 구성 반송파가 상기 인-밴드 구성반송파인지 또는 상기 아웃-밴드 구성반송파인지에 따라 결정될 수 있다.

또한, 상기 제어 채널은 상기 다중 반송파 중 주(primary) 구성반송파를 통하여 수신될 수 있다.

또한, 상기 주 구성반송파는 상기 하나 이상의 아웃-밴드 구성반송파 중 하나일 수 있다.

또한, 상기 제어 채널은, 상기 제어 채널의 타입과 동일한 타입의 채널에 대한 제어 정보 및 상기 제어 채널의 타입과 상이한 타입의 채널에 대한 제어 정보 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

또한, 상기 채널 타입은 UE-채널 또는 R-채널일 수 있다.

또한, 상기 인-밴드 동작 모드는 상기 기지국과 상기 중계기 간의 백홀 링크와 상기 중계기와 상기 단말 간의 액세스 링크가 동일한 구성반송파 상에서 설정되는 경우에 대한 동작 모드이고, 상기 아웃-밴드 동작 모드는 상기 기지국과 상기 중계기 간의 백홀 링크와 상기 중계기와 상기 단말 간의 액세스 링크가 상이한 구성반송파 상에서 설정되는 경우에 대한 동작 모드일 수 있다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 반송파 상에서 동작하는 중계기는, 기지국으로부터 백홀 하향링크 및 단말로부터 액세스 상향링크를 수신하는 수신 모듈, 상기 기지국으로 백홀 상향링크 및 상기 단말로 액세스 하향링크를 전송하는 전송 모듈, 및 상기 수신 모듈 및 상기 전송 모듈을 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 수신 모듈을 통하여 기지국으로부터 제어 채널을 수신하고, 상기 제어 채널의 타입을 결정하고, 상기 결정된 제어 채널의 타입에 기초하여 인-밴드 동작 모드 또는 아웃-밴드 동작 모드를 결정하고, 상기 결정된 동작 모드에 따라 상기 기지국 및 상기 단말 중 하나 이상과 신호 송수신을 수행하도록 구성되며, 상기 다중 반송파는 하나 이상의 인-밴드 구성반송파 및 하나 이상의 아웃-밴드 구성반송파를 포함할 수 있다.

본 발명에 대하여 전술한 일반적인 설명과 후술하는 상세한 설명은 예시적인 것이며, 청구항 기재 발명에 대한 추가적인 설명을 위한 것이다.

본 발명에 따르면, 다중 반송파 상에서 동작하는 중계기가 액세스 링크 할당을 고려하여 백홀 링크 신호 송수신을 효율적으로 수행하는 방법 및 장치가 제공될 수 있다. 또한, 본 발명은 다중 반송파 상에서 중계기가 인-밴드 동작 및 아웃-밴드 동작을 혼합적으로 수행하는 경우에 중계기가 백홀 링크 및 액세스 링크 상에서 효율적으로 신호를 송수신하는 방법 및 장치가 제공될 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 도면은 본 발명에 대한 이해를 제공하기 위한 것으로서 본 발명의 다양한 실시형태들을 나타내고 명세서의 기재와 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것이다.
도 1은 기지국, 중계기 및 단말을 포함하는 무선 통신 시스템을 도시하는 도면이다.
도 2는 3GPP LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 하향링크 슬롯에서의 자원 그리드(resource grid)를 나타내는 도면이다.
도 4는 하향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 상향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
도 6은 다중안테나를 갖는 무선 통신 시스템의 구성도이다.
도 7은 3GPP LTE 시스템에서 정의하는 하향링크 참조신호 패턴을 나타내는 도면이다.
도 8은 상향링크 서브프레임에서 참조신호 전송을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 FDD 모드 중계기의 송수신부 기능 구현의 예시를 나타내는 도면이다.
도 10은 중계기 자원 분할의 예시를 나타내는 도면이다.
도 11은 반송파 병합을 지원하는 중계기 동작의 예시를 나타내는 도면이다.
도 12는 하향링크 백홀 링크에 할당되는 서브프레임 채널 구조의 예시를 나타내는 도면이다.
도 13은 백홀 링크 및 액세스 링크 구성의 예시를 나타내는 도면이다.
도 14는 물리 채널 제어를 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 인-밴드 및 아웃-밴드 혼용 중계기 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 17은 본 발명에 따른 중계기 장치, 기지국 장치 및 단말 장치를 포함하는 무선 통신 시스템의 바람직한 실시예의 구성을 도시한 도면이다.

이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.

본 명세서에서 본 발명의 실시예들을 기지국과 단말 간의 데이터 송신 및 수신의 관계를 중심으로 설명한다. 여기서, 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다.

즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국(BS: Base Station)'은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 액세스 포인트(AP: Access Point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 중계기는 Relay Node(RN), Relay Station(RS) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말(Terminal)'은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station) 등의 용어로 대체될 수 있다.

이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.

본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 및 LTE-A(LTE-Advanced)시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.

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 접속 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 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)는 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(Advanced)는 3GPP LTE의 진화이다. WiMAX는 IEEE 802.16e 규격(WirelessMAN-OFDMA Reference System) 및 발전된 IEEE 802.16m 규격(WirelessMAN-OFDMA Advanced system)에 의하여 설명될 수 있다. 명확성을 위하여 이하에서는 3GPP LTE 및 3GPP LTE-A 시스템을 위주로 설명하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.

도 2는 3GPP LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 하나의 무선 프레임은 10 개의 서브프레임을 포함하고, 하나의 서브프레임은 시간 영역에서 2 개의 슬롯을 포함한다. 하나의 서브프레임을 전송하는 시간은 전송시간간격(Transmission Time Interval; TTI)으로 정의된다. 예를 들어, 하나의 서브프레임은 1ms의 길이를 가질 수 있고, 하나의 슬롯은 0.5ms의 길이를 가질 수 있다. 하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수개의 OFDM 심볼들을 포함할 수 있다. 3GPP LTE 시스템은 하향링크에서 OFDMA 방식을 이용하므로, 상기 OFDM 심볼은 하나의 심볼 길이(period)를 나타낸다. 하나의 심볼은 상향링크에서 SC-FDMA 심볼 또는 심볼 길이로 칭하여질 수 있다. 자원블록(Resource Block; RB)은 자원 할당 단위로서, 하나의 슬롯에서 복수개의 연속하는 부반송파를 포함한다. 위와 같은 무선 프레임의 구조는 단지 예시적인 것이다. 따라서, 하나의 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 개수, 하나의 서브프레임에 포함되는 슬롯의 개수, 또는 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 개수는 다양한 방식으로 변경될 수도 있다.

도 3은 하향링크 슬롯에서의 자원 그리드(resource grid)를 나타내는 도면이다. 하나의 하향링크 슬롯은 시간 영역에서 7 개의 OFDM 심볼을 포함하고, 하나의 자원블록(RB)은 주파수 영역에서 12 개의 부반송파를 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 일반 CP(Cyclic Prefix)의 경우에는 하나의 슬롯이 7 OFDM 심볼을 포함하지만, 확장된 CP(extended-CP)의 경우에는 하나의 슬롯이 6 OFDM 심볼을 포함할 수 있다. 자원 그리드 상의 각각의 요소는 자원 요소(resource element)라 한다. 하나의 자원블록은 12×7 자원 요소를 포함한다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원블록들의 N^DL의 개수는 하향링크 전송 대역폭에 따른다. 상향링크 슬롯의 구조는 하향링크 슬롯의 구조와 동일할 수 있다.

도 4는 하향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 하나의 서브프레임 내에서 첫 번째 슬롯의 앞 부분의 최대 3 개의 OFDM 심볼은 제어 채널이 할당되는 제어 영역에 해당한다. 나머지 OFDM 심볼들은 물리하향링크공유채널(Physical Downlink Shared Chancel; PDSCH)이 할당되는 데이터 영역에 해당한다. 3GPP LTE 시스템에서 사용되는 하향링크 제어 채널들에는, 예를 들어, 물리제어포맷지시자채널(Physical Control Format Indicator Channel; PCFICH), 물리하향링크제어채널(Physical Downlink Control Channel; PDCCH), 물리HARQ지시자채널(Physical Hybrid automatic repeat request Indicator Channel; PHICH) 등이 있다. PCFICH는 서브프레임의 첫 번째 OFDM 심볼에서 전송되고 서브프레임 내의 제어 채널 전송에 사용되는 OFDM 심볼의 개수에 대한 정보를 포함한다. PHICH는 상향링크 전송의 응답으로서 HARQ ACK/NACK 신호를 포함한다. PDCCH를 통하여 전송되는 제어 정보를 하향링크제어정보(Downlink Control Information; DCI)라 한다. DCI는 상향링크 또는 하향링크 스케줄링 정보를 포함하거나 임의의 단말 그룹에 대한 상향링크 전송 전력 제어 명령을 포함한다. PDCCH는 하향링크공유채널(DL-SCH)의 자원 할당 및 전송 포맷, 상향링크공유채널(UL-SCH)의 자원 할당 정보, 페이징채널(PCH)의 페이징 정보, DL-SCH 상의 시스템 정보, PDSCH 상으로 전송되는 임의접속응답(Random Access Response)과 같은 상위계층 제어 메시지의 자원 할당, 임의의 단말 그룹 내의 개별 단말에 대한 전송 전력 제어 명령의 세트, 전송 전력 제어 정보, VoIP(Voice over IP)의 활성화 등을 포함할 수 있다. 복수의 PDCCH가 제어 영역 내에서 전송될 수 있다. 단말은 복수의 PDCCH를 모니터링할 수 있다. PDCCH는 하나 이상의 연속하는 제어채널요소(Control Channel Element; CCE)의 조합으로 전송된다. CCE는 무선 채널의 상태에 기초한 코딩 레이트로 PDCCH를 제공하기 위해 사용되는 논리 할당 단위이다. CCE는 복수개의 자원 요소 그룹에 대응한다. PDCCH의 포맷과 이용가능한 비트 수는 CCE의 개수와 CCE에 의해 제공되는 코딩 레이트 간의 상관관계에 따라서 결정된다. 기지국은 단말에게 전송되는 DCI에 따라서 PDCCH 포맷을 결정하고, 제어 정보에 순환잉여검사(Cyclic Redundancy Check; CRC)를 부가한다. CRC는 PDCCH의 소유자 또는 용도에 따라 무선 네트워크 임시 식별자(Radio Network Temporary Identifier; RNTI)라 하는 식별자로 마스킹된다. PDCCH가 특정 단말에 대한 것이면, 단말의 cell-RNTI(C-RNTI) 식별자가 CRC에 마스킹될 수 있다. 또는, PDCCH가 페이징 메시지에 대한 것이면, 페이징 지시자 식별자(Paging Indicator Identifier; P-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. PDCCH가 시스템 정보(보다 구체적으로, 시스템 정보 블록(SIB))에 대한 것이면, 시스템 정보 식별자 및 시스템 정보 RNTI(SI-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 단말의 임의 접속 프리앰블의 전송에 대한 응답인 임의접속응답을 나타내기 위해, 임의접속-RNTI(RA-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다.

도 5는 상향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 상향링크 서브프레임은 주파수 영역에서 제어 영역과 데이터 영역으로 분할될 수 있다. 제어 영역에는 상향링크 제어 정보를 포함하는 물리상향링크제어채널(Physical Uplink Control Channel; PUCCH)이 할당된다. 데이터 영역에는 사용자 데이터를 포함하는 물리상향링크공유채널(Physical uplink shared channel; PUSCH)이 할당된다. 단일 반송파 특성을 유지하기 위해서, 하나의 단말은 PUCCH와 PUSCH를 동시에 전송하지 않는다. 하나의 단말에 대한 PUCCH는 서브프레임에서 자원블록 쌍(RB pair)에 할당된다. 자원블록 쌍에 속하는 자원블록들은 2 슬롯에 대하여 상이한 부반송파를 차지한다. 이를 PUCCH에 할당되는 자원블록 쌍이 슬롯 경계에서 주파수-호핑(frequency-hopped)된다고 한다.

다중안테나( MIMO ) 시스템의 모델링

도 6은 다중안테나를 갖는 무선 통신 시스템의 구성도이다.

도 6(a)에 도시된 바와 같이 송신 안테나의 수를 N _T 개로, 수신 안테나의 수를 N _R 개로 늘리면, 송신기나 수신기에서만 다수의 안테나를 사용하게 되는 경우와 달리 안테나 수에 비례하여 이론적인 채널 전송 용량이 증가한다. 따라서, 전송 레이트를 향상시키고 주파수 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있다. 채널 전송 용량이 증가함에 따라, 전송 레이트는 이론적으로 단일 안테나 이용시의 최대 전송 레이트(R _o )에 레이트 증가율(R _i )이 곱해진 만큼 증가할 수 있다.

예를 들어, 4개의 송신 안테나와 4개의 수신 안테나를 이용하는 MIMO 통신 시스템에서는 단일 안테나 시스템에 비해 이론상 4배의 전송 레이트를 획득할 수 있다. 다중안테나 시스템의 이론적 용량 증가가 90 년대 중반에 증명된 이후 이를 실질적인 데이터 전송률 향상으로 이끌어 내기 위한 다양한 기술들이 현재까지 활발히 연구되고 있다. 또한, 몇몇 기술들은 이미 3 세대 이동 통신과 차세대 무선랜 등의 다양한 무선 통신의 표준에 반영되고 있다.

현재까지의 다중안테나 관련 연구 동향을 살펴보면 다양한 채널 환경 및 다중접속 환경에서의 다중안테나 통신 용량 계산 등과 관련된 정보 이론 측면 연구, 다중안테나 시스템의 무선 채널 측정 및 모형 도출 연구, 전송 신뢰도 향상 및 전송률 향상을 위한 시공간 신호 처리 기술 연구 등 다양한 관점에서 활발히 연구가 진행되고 있다.

다중안테나 시스템에서의 통신 방법을 수학적 모델링을 이용하여 보다 구체적으로 설명한다. 상기 시스템에는 N _T 개의 송신 안테나와 N _R 개의 수신 안테나가 존재한다고 가정한다.

송신 신호를 살펴보면, N _T 개의 송신 안테나가 있는 경우 전송 가능한 최대 정보는 N _T 개이다. 전송 정보는 다음과 같이 표현될 수 있다.

각각의 전송 정보

는 전송 전력이 다를 수 있다. 각각의 전송 전력을

라고 하면, 전송 전력이 조정된 전송 정보는 다음과 같이 표현될 수 있다.

또한,

는 전송 전력의 대각행렬

를 이용해 다음과 같이 표현될 수 있다.

전송전력이 조정된 정보 벡터

에 가중치 행렬

가 적용되어 실제 전송되는 N _T 개의 송신신호

가 구성되는 경우를 고려해 보자. 가중치 행렬

는 전송 정보를 전송 채널 상황 등에 따라 각 안테나에 적절히 분배해 주는 역할을 한다.

는 벡터

를 이용하여 다음과 같이 표현될 수 있다.

여기에서,

는 i번째 송신 안테나와 j번째 정보간의 가중치를 의미한다.

는 프리코딩 행렬이라고도 불린다.

수신신호는 N _R 개의 수신 안테나가 있는 경우 각 안테나의 수신신호

은 벡터로 다음과 같이 표현될 수 있다.

다중안테나 무선 통신 시스템에서 채널을 모델링하는 경우, 채널은 송수신 안테나 인덱스에 따라 구분될 수 있다. 송신 안테나 j로부터 수신 안테나 i를 거치는 채널을

로 표시하기로 한다.

에서, 인덱스의 순서가 수신 안테나 인덱스가 먼저, 송신 안테나의 인덱스가 나중임에 유의한다.

한편, 도 6(b)은 N _T 개의 송신 안테나에서 수신 안테나 i로의 채널을 도시한 도면이다. 상기 채널을 묶어서 벡터 및 행렬 형태로 표시할 수 있다. 도 6(b)에서, 총 N _T 개의 송신 안테나로부터 수신 안테나 i로 도착하는 채널은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

따라서, N _T 개의 송신 안테나로부터 N _R 개의 수신 안테나로 도착하는 모든 채널은 다음과 같이 표현될 수 있다.

실제 채널에는 채널 행렬

를 거친 후에 백색잡음(AWGN; Additive White Gaussian Noise)이 더해진다. N _R 개의 수신 안테나 각각에 더해지는 백색잡음

은 다음과 같이 표현될 수 있다.

상술한 수식 모델링을 통해 수신신호는 다음과 같이 표현될 수 있다.

한편, 채널 상태를 나타내는 채널 행렬

의 행과 열의 수는 송수신 안테나의 수에 의해 결정된다. 채널 행렬

에서 행의 수는 수신 안테나의 수 N _R 과 같고, 열의 수는 송신 안테나의 수 N _T 와 같다. 즉, 채널 행렬

는 행렬이 N _R ×N _T 된다.

행렬의 랭크(rank)는 서로 독립인(independent) 행 또는 열의 개수 중에서 최소 개수로 정의된다. 따라서, 행렬의 랭크는 행 또는 열의 개수 보다 클 수 없다. 채널 행렬

의 랭크(

)는 다음과 같이 제한된다.

랭크의 다른 정의는 행렬을 고유치 분해(Eigen value decomposition) 하였을 때, 0이 아닌 고유치들의 개수로 정의할 수 있다. 유사하게, 랭크의 또 다른 정의는 특이치 분해(singular value decomposition) 하였을 때, 0이 아닌 특이치들의 개수로 정의할 수 있다. 따라서, 채널 행렬에서 랭크의 물리적인 의미는 주어진 채널에서 서로 다른 정보를 보낼 수 있는 최대 수라고 할 수 있다.

참조 신호 ( Reference Signal ; RS )

무선 통신 시스템에서 패킷을 전송할 때, 전송되는 패킷은 무선 채널을 통해서 전송되기 때문에 전송과정에서 신호의 왜곡이 발생할 수 있다. 왜곡된 신호를 수신측에서 올바로 수신하기 위해서는 채널 정보를 이용하여 수신 신호에서 왜곡을 보정하여야 한다. 채널 정보를 알아내기 위해서, 송신측과 수신측에서 모두 알고 있는 신호를 전송하여, 상기 신호가 채널을 통해 수신될 때의 왜곡 정도를 가지고 채널 정보를 알아내는 방법을 주로 사용한다. 상기 신호를 파일럿 신호 (Pilot Signal) 또는 참조 신호 (Reference Signal)라고 한다.

다중안테나를 사용하여 데이터를 송수신하는 경우에는 각 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 채널 상황을 알아야 올바른 신호를 수신할 수 있다. 따라서, 각 송신 안테나 별로 별도의 참조 신호가 존재하여야 한다.

하향링크 참조신호는 셀 내의 모든 단말이 공유하는 공용 참조신호(Common Reference Signal; CRS)와 특정 단말만을 위한 전용 참조신호(Dedicated Reference Signal; DRS)가 있다. 이러한 참조신호들에 의해 채널 추정 및 복조를 위한 정보가 제공될 수 있다.

수신측(단말)은 CRS로부터 채널의 상태를 추정하여 CQI(Channel Quality Indicator), PMI(Precoding Matrix Index) 및/또는 RI(Rank Indicator)와 같은 채널 품질과 관련된 지시자를 송신측(기지국)으로 피드백할 수 있다. CRS는 셀-특정(cell-specific) 참조신호라 불릴 수도 있다. 또는 CQI/PMI/RI 와 같은 채널 상태 정보(Channel State Information; CSI)의 피드백과 관련된 RS를 별도로 CSI-RS로 정의할 수도 있다.

한편, DRS는 PDSCH 상의 데이터의 복조가 필요한 경우에 해당 RE를 통하여 전송될 수 있다. 단말은 상위계층으로부터 DRS의 존재 여부에 대하여 지시받을 수 있고, 해당 PDSCH가 매핑된 경우에만 DRS가 유효하다는 것에 대하여 지시받을 수 있다. DRS는 단말-특정(UE-specific) 참조신호 또는 복조용 참조신호(Demodulation Reference Signal; DMRS)라 불릴 수도 있다.

도 7은 기존의 3GPP LTE 시스템 (예를 들어, 릴리즈-8)에서 정의하는 CRS 및 DRS가 하향링크 자원블록 상에 매핑되는 패턴을 나타내는 도면이다. 참조신호가 매핑되는 단위로서의 하향링크 자원블록은 시간 상으로 하나의 서브프레임 × 주파수 상으로 12 부반송파의 단위로 표현될 수 있다. 즉, 하나의 자원블록은 시간 상으로 일반 CP의 경우(도 7(a))에는 14 개의 OFDM 심볼 길이, 확장된 CP의 경우(도 7(b))에는 12 개의 OFDM 심볼 길이를 가진다.

도 7은 기지국이 4 개의 전송 안테나를 지원하는 시스템에서 참조신호의 자원블록 상 위치를 나타낸다. 도 7에서 '0', '1', '2' 및 '3' 으로 표시된 자원 요소(RE)는, 각각 안테나 포트 인덱스 0, 1, 2 및 3에 대한 CRS의 위치를 나타낸다. 한편, 도 7에서 'D'로 표시된 자원 요소는 DRS의 위치를 나타낸다.

이하에서는 CRS에 대하여 구체적으로 설명한다.

CRS는 물리 안테나단의 채널을 추정하기 위해 사용되며, 셀 내에 있는 모든 단말(UE)들이 공통적으로 수신할 수 있는 참조신호로서, 전대역에 걸쳐 분포한다. CRS는 채널 상태 정보 (CSI) 획득 및 데이터 복조의 목적으로 사용될 수 있다.

CRS는 송신측(기지국)의 안테나 구성에 따라 다양한 형태로 정의된다. 3GPP LTE (예를 들어, 릴리즈-8) 시스템은 다양한 안테나 구성(Antenna configuration)을 지원하며, 하향링크 신호 송신측(기지국)은 단일 안테나, 2 전송 안테나, 4 전송 안테나 등 3 종류의 안테나 구성을 가진다. 기지국이 단일 안테나 전송을 하는 경우에는 단일 안테나 포트를 위한 참조신호가 배치된다. 기지국이 2 안테나 전송을 하는 경우에는 2개의 안테나 포트를 위한 참조신호가 시간분할다중화(Time Division Multiplexing) 및/또는 주파수분할다중화(Frequency Division Multiplexing) 방식으로 배치된다. 즉, 2 개의 안테나 포트를 위한 참조신호가 상이한 시간 자원 및/또는 상이한 주파수 자원에 배치되어 서로 구별될 수 있다. 또한, 기지국이 4 안테나 전송을 하는 경우에는 4개의 안테나 포트를 위한 참조신호가 TDM/FDM 방식으로 배치된다. CRS를 통해 하향링크 신호 수신측(단말)에 의하여 추정된 채널 정보는 단일 안테나 전송(Single Antenna Transmission), 전송 다이버시티(Transmit diversity), 폐-루프 공간 다중화(Closed-loop Spatial multiplexing), 개-루프 공간 다중화(Open-loop Spatial multiplexing), 다중-사용자(Multi-User) MIMO(MU-MIMO) 등의 전송 기법으로 송신된 데이터의 복조를 위해 사용될 수 있다.

다중 안테나를 지원하는 경우, 어떤 안테나 포트에서 참조신호를 전송할 때에 참조신호 패턴에 따라 지정된 자원요소(RE) 위치에 참조신호를 전송하고, 다른 안테나 포트를 위해 지정된 자원요소(RE) 위치에는 어떠한 신호도 전송하지 않는다.

CRS가 자원 블록 상에 매핑되는 규칙은 아래의 수식 12에 따른다.

수식 12에서, k 는 부반송파 인덱스이고, l은 심볼 인덱스이며, p는 안테나 포트 인덱스이다.

는 하나의 하향링크 슬롯의 OFDM 심볼의 개수이고,

는 하향링크에 할당된 자원블록의 개수이고,

는 슬롯 인덱스이고,

는 셀 ID를 의미한다. mod 는 모듈러 연산을 의미한다. 주파수 영역에서 참조신호의 위치는 V_shift 값에 의존한다. V_shift 값은 또한 셀 ID에 의존하므로, 참조신호의 위치는 셀 별로 상이한 주파수 시프트 값을 가지게 된다.

구체적으로는, CRS를 통한 채널 추정 성능을 높이기 위해 셀 별로 CRS의 주파수 영역 상의 위치를 시프트(shift)시켜 다르게 할 수 있다. 예를 들어, 참조신호가 3 부반송파 마다 위치하는 경우에, 어떤 셀은 3k 의 부반송파 상에, 다른 셀은 3k+1의 부반송파 상에 배치 되도록 할 수 있다. 하나의 안테나 포트의 관점에서 참조신호는 주파수 영역에서 6 RE 간격(즉, 6 부반송파 간격)으로 배치되고, 다른 안테나 포트를 위한 참조신호가 배치되는 RE 와는 주파수 영역에서 3 RE 간격을 유지한다.

또한, CRS에 대해서 전력 부스팅(power boosting)이 적용될 수 있다. 전력 부스팅이란, 하나의 OFDM 심볼의 자원요소(RE)들 중 참조신호를 위해 할당된 RE가 아닌 다른 RE로부터 전력을 가져와서 참조신호를 보다 높은 전력으로 전송하는 것을 의미한다.

시간 영역에서 참조신호 위치는 각 슬롯의 심볼 인덱스 (l) 0을 시작점으로 하여 일정한 간격으로 배치된다. 시간 간격은 CP 길이에 따라 다르게 정의된다. 일반 CP 경우는 슬롯의 심볼 인덱스 0 및 4에 위치하며, 확장된 CP 경우는 슬롯의 심볼 인덱스 0 및 3에 위치한다. 하나의 OFDM 심볼에는 최대 2개의 안테나 포트를 참조신호만이 정의된다. 따라서 4 전송 안테나 전송 시, 안테나 포트 0 및 1을 위한 참조신호는 슬롯의 심볼 인덱스 0 및 4 (확장된 CP 경우는 심볼 인덱스 0 및 3)에 위치하며, 안테나 포트 2 및 3을 위한 참조신호는 슬롯의 심볼 인덱스 1에 위치한다. 단, 안테나 포트 2 및 3을 위한 참조신호의 주파수 위치는 2 번째 슬롯에서는 서로 스위칭된다.

기존의 3GPP LTE (예를 들어, 릴리즈-8) 시스템보다 높은 스펙트럼 효율성(Spectral Efficiency)를 지원하기 위하여, 확장된 안테나 구성을 갖는 시스템(예를 들어, LTE-A 시스템)을 설계할 수 있다. 확장된 안테나 구성은, 예를 들어, 8개의 전송 안테나 구성일 수 있다. 이러한 확장된 안테나 구성을 갖는 시스템에서 기존의 안테나 구성에서 동작하는 단말들을 지원, 즉, 역방향 호환성(backward compatibility)을 지원할 필요가 있다. 따라서, 기존의 안테나 구성에 따른 참조신호 패턴을 지원하고, 추가적인 안테나 구성에 대한 새로운 참조신호 패턴을 설계할 필요가 있다. 여기서, 기존의 안테나 구성을 가진 시스템에 새로운 안테나 포트를 위한 CRS를 추가하게 되면 참조신호 오버헤드가 급격하게 증가하여 데이터 전송률을 떨어뜨리는 단점이 있다. 위와 같은 사항을 고려하여 3GPP LTE의 진화인 LTE-A(Advanced) 시스템에서는 새로운 안테나 포트를 위한 채널 상태 정보(CSI) 측정을 위한 별도의 참조신호 (CSI-RS)가 도입될 수 있다.

이하에서는 DRS에 대하여 구체적으로 설명한다.

DRS (또는 단말-특정 참조신호)는 데이터 복조를 위해 사용되는 참조신호로, 다중안테나 전송을 할 때 특정 단말에 사용되는 프리코딩 가중치를 참조신호에도 그대로 사용함으로써 단말이 참조신호를 수신했을 때에 각 송신안테나에서 전송되는 프리코딩 가중치와 전송 채널이 결합된 균등 채널(Equivalent channel)을 추정할 수 있도록 한다.

기존의 3GPP LTE 시스템 (예를 들어, 릴리즈-8)은 최대 4 송신 안테나 전송을 지원하고, 랭크 1 빔포밍을 위한 DRS가 정의되어 있다. 랭크 1 빔포밍을 위한 DRS는 안테나 포트 인덱스 5 에 대한 참조신호로 표시되기도 한다. DRS가 자원블록 상에 매핑되는 규칙은 아래의 수식 13 및 14에 따른다. 수식 13은 일반 CP의 경우에 대한 것이고, 수식 14는 확장된 CP의 경우에 대한 것이다.

수식 13 및 14에서, k 는 부반송파 인덱스이고, l은 심볼 인덱스이며, p는 안테나 포트 인덱스이다.

는 주파수 영역에서 자원 블록 크기를 나타내며 부반송파의 개수로 표현된다.

는 물리자원블록 넘버를 나타낸다.

는 대응하는 PDSCH 전송의 자원 블록의 대역폭을 나타낸다.

는 슬롯 인덱스이고,

한편, 3GPP LTE의 진화인 LTE-A(Advanced) 시스템에서는 높은 차수(order)의 MIMO, 다중-셀 전송, 발전된 MU-MIMO 등이 고려되고 있는데, 효율적인 참조신호의 운용과 발전된 전송 방식을 지원하기 위하여 DRS 기반의 데이터 복조를 고려하고 있다. 즉, 기존의 3GPP LTE (예를 들어, 릴리즈-8) 에서 정의하는 랭크 1 빔포밍을 위한 DRS (안테나 포트 인덱스 5)와는 별도로, 추가된 안테나를 통한 데이터 전송을 지원하기 위하여 2 이상의 레이어에 대한 DRS를 정의할 수 있다.

협력형 다중-포인트 ( Cooperative Multi - Point ; CoMP )

3GPP LTE-A 시스템의 개선된 시스템 성능 요구조건에 따라서, CoMP 송수신 기술 (co-MIMO, 공동(collaborative) MIMO 또는 네트워크 MIMO 등으로 표현되기도 함)이 제안되고 있다. CoMP 기술은 셀-경계(cell-edge)에 위치한 단말의 성능을 증가시키고 평균 섹터 수율(throughput)을 증가시킬 수 있다.

일반적으로, 주파수 재사용 인자(frequency reuse factor)가 1 인 다중-셀 환경에서, 셀-간 간섭(Inter-Cell Interference; ICI)으로 인하여 셀-경계에 위치한 단말의 성능과 평균 섹터 수율이 감소될 수 있다. 이러한 ICI를 저감하기 위하여, 기존의 LTE 시스템에서는 단말 특정 전력 제어를 통한 부분 주파수 재사용(fractional frequency reuse; FFR)과 같은 단순한 수동적인 기법을 이용하여 간섭에 의해 제한을 받은 환경에서 셀-경계에 위치한 단말이 적절한 수율 성능을 가지도록 하는 방법이 적용되었다. 그러나, 셀 당 주파수 자원 사용을 낮추기보다는, ICI를 저감하거나 ICI를 단말이 원하는 신호로 재사용하는 것이 보다 바람직할 수 있다. 위와 같은 목적을 달성하기 위하여, CoMP 전송 기법이 적용될 수 있다.

하향링크의 경우에 적용될 수 있는 CoMP 기법은 크게 조인트-프로세싱(joint processing; JP) 기법 및 조정 스케줄링/빔포밍 (coordinated scheduling/beamforming; CS/CB) 기법으로 분류할 수 있다.

JP 기법은 CoMP 협력 단위의 각각의 포인트(기지국)에서 데이터를 이용할 수 있다. CoMP 협력 단위는 협력 전송 기법에 이용되는 기지국들의 집합을 의미한다. JP 기법은 조인트 전송(Joint Transmission) 기법과 동적 셀 선택(Dynamic cell selection) 기법으로 분류할 수 있다.

조인트 전송 기법은, PDSCH 가 한번에 복수개의 포인트(CoMP 협력 단위의 일부 또는 전부)로부터 전송되는 기법을 말한다. 즉, 단일 단말로 전송되는 데이터는 복수개의 전송 포인트로부터 동시에 전송될 수 있다. 조인트 전송 기법에 의하면, 코히어런트하게(coherently) 또는 넌-코히어런트하게 (non-coherently) 수신 신호의 품질이 향상될 수 있고, 또한, 다른 단말에 대한 간섭을 능동적으로 소거할 수도 있다.

동적 셀 선택 기법은, PDSCH가 한번에 (CoMP 협력 단위의) 하나의 포인트로부터 전송되는 기법을 말한다. 즉, 특정 시점에서 단일 단말로 전송되는 데이터는 하나의 포인트로부터 전송되고, 그 시점에 협력 단위 내의 다른 포인트는 해당 단말에 대하여 데이터 전송을 하지 않으며, 해당 단말로 데이터를 전송하는 포인트는 동적으로 선택될 수 있다.

한편, CS/CB 기법에 의하면 CoMP 협력 단위들이 단일 단말에 대한 데이터 전송의 빔포밍을 협력적으로 수행할 수 있다. 여기서, 데이터는 서빙 셀에서만 전송되지만, 사용자 스케줄링/빔포밍은 해당 CoMP 협력 단위의 셀들의 조정에 의하여 결정될 수 있다.

한편, 상향링크의 경우에, 조정(coordinated) 다중-포인트 수신은 지리적으로 떨어진 복수개의 포인트들의 조정에 의해서 전송된 신호를 수신하는 것을 의미한다. 상향링크의 경우에 적용될 수 있는 CoMP 기법은 조인트 수신(Joint Reception; JR) 및 조정 스케줄링/빔포밍(coordinated scheduling/beamforming; CS/CB)으로 분류할 수 있다.

JR 기법은 PUSCH 를 통해 전송된 신호가 복수개의 수신 포인트에서 수신되는 것을 의미하고, CS/CB 기법은 PUSCH 가 하나의 포인트에서만 수신되지만 사용자 스케줄링/빔포밍은 CoMP 협력 단위의 셀들의 조정에 의해 결정되는 것을 의미한다.

사운딩 참조 신호( SRS )

사운딩 참조 신호(Sounding Reference Signal; SRS)는 주로 기지국이 채널 품질 측정을 하여 상향링크 상에서 주파수-선택적(frequency-selective) 스케줄링을 위해 사용되며, 상향링크 데이터 및/또는 제어 정보 전송과 연관되지는 않는다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니고, SRS는 향상된 전력 제어의 목적 또는 최근에 스케줄링되지 않은 단말들의 다양한 시작 기능(start-up function)을 지원하는 목적으로 사용될 수도 있다. 시작 기능은, 예를 들어, 초기 변조및코딩 기법(Modulation and Coding Scheme; MCS), 데이터 전송을 위한 초기 전력 제어, 타이밍 정렬(timing advance) 및 주파수 반-선택적 스케줄링 (서브프레임의 첫 번째 슬롯에서는 주파수 자원이 선택적으로 할당되고 두 번째 슬롯에서는 다른 주파수로 유사-무작위(pseudo-random)적으로 호핑되는 스케줄링) 등을 포함할 수 있다.

또한, SRS 는 무선 채널이 상향링크와 하향링크 간에 상호적인(reciprocal)이라는 가정하에 하향링크 채널 품질 측정을 위해 사용될 수도 있다. 이러한 가정은, 상향링크와 하향링크가 동일한 주파수 대역을 공유하고 시간 영역에서 구별되는 시분할듀플렉스(time division duplex; TDD) 시스템에서 특히 유효하다.

셀 내의 임의의 단말에 의하여 SRS가 전송되는 서브프레임은 셀-특정 브로드캐스트 시그널링에 의하여 지시된다. 4-비트의 셀-특정 'srsSubframeConfiguration' 파라미터는 각각의 무선 프레임 내에서 SRS가 전송될 수 있는 서브프레임의 15 가지 가능한 구성들을 나타낸다. 이러한 구성에 의해 네트워크 배치 시나리오에 따라 SRS 오버헤드를 조정할 수 있는 유연성이 제공될 수 있다. 상기 파라미터의 나머지 하나(16 번째)의 구성은 셀 내의 SRS 전송을 완전히 끄는(switch-off) 것으로, 예를 들어, 주로 고속의 단말들을 서빙하는 셀에 적절할 수 있다.

도 8에서 도시하는 바와 같이, SRS는 항상 구성된 서브프레임의 마지막 SC-FDMA 심볼 상에서 전송된다. 따라서, SRS와 복조용 참조신호(DeModulation Reference Signal; DMRS)는 상이한 SC-FDMA 심볼 상에 위치된다. PUSCH 데이터 전송은 SRS 전송을 위해 지정된 SC-FDMA 심볼 상에서 허용되지 않으며, 이에 따라 사운딩 오버헤드가 가장 높은 경우 (즉, 모든 서브프레임에서 SRS 전송 심볼이 존재하는 경우)에도 대략 7% 를 넘지 않는다.

각각의 SRS 심볼은 주어진 시간 단위 및 주파수 대역에 대하여 기본 시퀀스(랜덤 시퀀스 또는 ZC(Zadoff-Chu)-기반 시퀀스 집합)에 의하여 생성되고, 셀 내의 모든 단말은 동일한 기본 시퀀스를 사용한다. 이때, 동일한 시간 단위 및 동일한 주파수 대역에서 셀 내의 복수개의 단말로부터의 SRS 전송은, 해당 복수개의 단말들에게 할당되는 기본 시퀀스의 상이한 순환 시프트(cyclic shifts)에 의하여 직교적으로(orthogonally) 구별된다. 상이한 셀의 SRS 시퀀스는 셀 마다 상이한 기본 시퀀스를 할당함으로써 구별될 수 있지만, 상이한 기본 시퀀스들 간에 직교성은 보장되지 않는다.

중계기

중계기는, 예를 들어, 고속 데이터 레이트 커버리지의 확대, 그룹 이동성의 향상, 임시 네트워크 배치, 셀 경계 수율의 향상 및/또는 새로운 영역에 네트워크 커버리지를 제공하기 위하여 고려될 수 있다.

도 1을 다시 참조하면, 중계기(120)는 기지국(110)과 단말(131) 사이의 송수신을 전달(forwarding)하는 역할을 하며, 각각의 반송파 주파수 대역에 속성이 상이한 두 종류의 링크(백홀 링크 및 액세스 링크)가 적용된다. 기지국(110)은 도너 셀(donor cell)을 포함할 수 있다. 중계기(120)는 도너 셀(110)을 통하여 무선-액세스 네트워크와 무선으로 접속된다.

기지국(110)과 중계기(120) 간의 백홀 링크가 하향링크 주파수 대역 또는 하향링크 서브프레임 자원을 이용하는 경우에는 백홀 하향링크로 표현하고, 상향링크 주파수 대역 또는 상향링크 서브프레임 자원을 이용하는 경우에는 백홀 상향링크로 표현할 수 있다. 여기서, 주파수 대역은 FDD(Frequency Division Duplex) 모드에서 할당되는 자원이고, 서브프레임은 TDD(Time Division Duplex) 모드에서 할당되는 자원이다. 유사하게, 중계기(120)와 단말(들) (131) 간의 액세스 링크가 하향링크 주파수 대역 또는 하향링크 서브프레임 자원을 이용하는 경우에는 액세스 하향링크로 표현하고, 상향링크 주파수 대역 또는 상향링크 서브프레임 자원을 이용하는 경우에는 액세스 상향링크로 표현할 수 있다. 도 1은 FDD 모드 중계기의 백홀 상향링크/하향링크 및 액세스 상향링크/하향링크의 설정을 도시하고 있다.

기지국에는 상향링크 수신 및 하향링크 전송의 기능이 요구되고, 단말에게는 상향링크 전송 및 하향링크 수신의 기능이 요구된다. 한편, 중계기에는 기지국으로의 백홀 상향링크 전송, 단말로부터의 액세스 상향링크 수신, 기지국으로부터의 백홀 하향링크 수신 및 단말로의 액세스 하향링크 전송의 기능이 모두 요구된다.

도 9는 FDD 모드 중계기의 송수신부 기능 구현의 일례를 나타내는 도면이다. 중계기의 수신 기능을 개념적으로 설명하면 다음과 같다. 기지국으로부터의 하향링크 수신 신호는 듀플렉서(911)를 거쳐 FFT(Fast Fourier Transform) 모듈(912)로 전달되고 OFDMA 기저대역(Baseband) 수신 프로세스(913)가 수행된다. 단말로부터의 상향링크 수신 신호는 듀플렉서(921)를 거쳐 FFT 모듈(922)로 전달되고 DFT-s-OFDMA(Discrete Fourier Transform-spread-OFDMA) 기저대역 수신 프로세스(923)가 수행된다. 기지국으로부터의 하향링크 신호 수신 프로세스와 단말로부터의 상향링크 신호 수신 프로세스는 동시에 병렬적으로 수행될 수 있다. 한편, 중계기의 전송 기능을 개념적으로 설명하면 다음과 같다. 기지국으로의 상향링크 전송 신호는 DFT-s-OFDMA 기저대역 전송 프로세스(933), IFFT(Inverse FFT) 모듈(932) 및 듀플렉서(931)를 통해 전송된다. 단말로의 하향링크 전송 신호는 OFDM 기저대역 전송 프로세스(943), IFFT 모듈(942) 및 듀플렉서(941)를 통해 전송된다. 기지국으로의 상향링크 신호 전송 프로세스와 단말로의 하향링크 신호 전송 프로세스는 동시에 병렬적으로 수행될 수 있다. 또한, 일방향으로 도시된 듀플렉서들은 하나의 양방향 듀플렉서에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 듀플렉서(911)와 듀플렉서(931)는 하나의 양방향 듀플렉서로 구현될 수 있고, 듀플렉서(921)와 듀플렉서(941)는 하나의 양방향 듀플렉서로 구현될 수 있다. 양방향 듀플렉서인 경우에, 하나의 양방향 듀플렉서에서 특정 반송파 주파수 대역 상의 송수신에 연관되는 IFFT 모듈 및 기저대역 프로세스 모듈 라인이 분기되는 것으로 구현될 수도 있다.

한편, 중계기의 대역(또는 스펙트럼) 사용과 관련하여, 백홀 링크가 액세스 링크와 동일한 주파수 대역에서 동작하는 경우를 '인-밴드(in-band)'라고 하고, 백홀 링크와 액세스 링크가 상이한 주파수 대역에서 동작하는 경우를 '아웃-밴드(out-band)'라고 한다. 인-밴드 및 아웃-밴드 경우 모두에서 기존의 LTE 시스템(예를 들어, 릴리즈-8)에 따라 동작하는 단말(이하, 레거시(legacy) 단말이라 함)이 도너 셀에 접속할 수 있어야 한다.

단말에서 중계기를 인식하는지 여부에 따라 중계기는 트랜스패런트(transparent) 중계기 또는 넌-트랜스패런트(non-transparent) 중계기로 분류될 수 있다. 트랜스패런트는 단말이 중계기를 통하여 네트워크와 통신하는지 여부를 인지하지 못하는 경우를 의미하고, 넌-트랜스패런트는 단말이 중계기를 통하여 네트워크와 통신하는지 여부를 인지하는 경우를 의미한다.

중계기의 제어와 관련하여, 도너 셀의 일부로 구성되는 중계기 또는 스스로 셀을 제어하는 중계기로 구분될 수 있다.

도너 셀의 일부로서 구성되는 중계기는 중계기 식별자(ID)를 가질 수는 있지만, 중계기 자신의 셀 아이덴터티(identity)를 가지지 않는다. 도너 셀이 속하는 기지국에 의하여 RRM(Radio Resource Management)의 적어도 일부가 제어되면 (RRM의 나머지 부분들은 중계기에 위치하더라도), 도너 셀의 일부로서 구성되는 중계기라 한다. 바람직하게는, 이러한 중계기는 레거시 단말을 지원할 수 있다. 예를 들어, 스마트 리피터(Smart repeaters), 디코드-앤-포워드 중계기(decode-and-forward relays), L2(제2계층) 중계기들의 다양한 종류들 및 타입-2 중계기가 이러한 중계기에 해당한다.

스스로 셀을 제어하는 중계기의 경우에, 중계기는 하나 또는 여러개의 셀들을 제어하고, 중계기에 의해 제어되는 셀들 각각에 고유의 물리계층 셀 아이덴터티가 제공되며, 동일한 RRM 메커니즘을 이용할 수 있다. 단말 관점에서는 중계기에 의하여 제어되는 셀에 액세스하는 것과 일반 기지국에 의해 제어되는 셀에 액세스하는 것에 차이점이 없다. 바람직하게는, 이러한 중계기에 의해 제어되는 셀은 레거시 단말을 지원할 수 있다. 예를 들어, 셀프-백홀링(Self-backhauling) 중계기, L3(제3계층) 중계기, 타입-1 중계기 및 타입-1a 중계기가 이러한 중계기에 해당한다.

타입-1 중계기는 인-밴드 중계기로서 복수개의 셀들을 제어하고, 이들 복수개의 셀들의 각각은 단말 입장에서 도너 셀과 구별되는 별개의 셀로 보인다. 또한, 복수개의 셀들은 각자의 물리 셀 ID(LTE 릴리즈-8에서 정의함)를 가지고, 중계기는 자신의 동기화 채널, 참조신호 등을 전송할 수 있다. 단일-셀 동작의 경우에, 단말은 중계기로부터 직접 스케줄링 정보 및 HARQ 피드백을 수신하고 중계기로 자신의 제어 채널(스케줄링 요청(SR), CQI, ACK/NACK 등)을 전송할 수 있다. 또한, 레거시 단말(LTE 릴리즈-8 시스템에 따라 동작하는 단말)들에게 타입-1 중계기는 레거시 기지국(LTE 릴리즈-8 시스템에 따라 동작하는 기지국)으로 보인다. 즉, 역방향 호환성(backward compatibility)을 가진다. 한편, LTE-A 시스템에 따라 동작하는 단말들에게는, 타입-1 중계기는 레거시 기지국과 다른 기지국으로 보여, 성능 향상을 제공할 수 있다.

타입-1a 중계기는 아웃-밴드로 동작하는 것 외에 전술한 타입-1 중계기와 동일한 특징들을 가진다. 타입-1a 중계기의 동작은 L1(제1계층) 동작에 대한 영향이 최소화 또는 없도록 구성될 수 있다.

타입-2 중계기는 인-밴드 중계기로서, 별도의 물리 셀 ID를 가지지 않으며, 이에 따라 새로운 셀을 형성하지 않는다. 타입-2 중계기는 레거시 단말에 대해 트랜스패런트하고, 레거시 단말은 타입-2 중계기의 존재를 인지하지 못한다. 타입-2 중계기는 PDSCH를 전송할 수 있지만, 적어도 CRS 및 PDCCH는 전송하지 않는다.

한편, 중계기가 인-밴드로 동작하도록 하기 위하여, 시간-주파수 공간에서의 일부 자원이 백홀 링크를 위해 예비되어야 하고 이 자원은 액세스 링크를 위해서 사용되지 않도록 설정할 수 있다. 이를 자원 분할(resource partitioning)이라 한다.

중계기에서의 자원 분할에 있어서의 일반적인 원리는 다음과 같이 설명할 수 있다. 백홀 하향링크 및 액세스 하향링크가 하나의 반송파 주파수 상에서 시간분할다중화(Time Division Multiplexing; TDM) 방식으로 다중화될 수 있다 (즉, 특정 시간에서 백홀 하향링크 또는 액세스 하향링크 중 하나만이 활성화된다). 유사하게, 백홀 상향링크 및 액세스 상향링크는 하나의 반송파 주파수 상에서 TDM 방식으로 다중화될 수 있다 (즉, 특정 시간에서 백홀 상향링크 또는 액세스 상향링크 중 하나만이 활성화된다).

FDD 에서의 백홀 링크 다중화는, 백홀 하향링크 전송은 하향링크 주파수 대역에서 수행되고, 백홀 상향링크 전송은 상향링크 주파수 대역에서 수행되는 것으로 설명할 수 있다. TDD 에서의 백홀 링크 다중화는, 백홀 하향링크 전송은 기지국과 중계기의 하향링크 서브프레임에서 수행되고, 백홀 상향링크 전송은 기지국과 중계기의 상향링크 서브프레임에서 수행되는 것으로 설명할 수 있다.

인-밴드 중계기의 경우에, 예를 들어, 소정의 주파수 대역에서 기지국으로부터의 백홀 하향링크 수신과 단말로의 액세스 하향링크 전송이 동시에 이루어지면, 중계기의 송신단으로부터 전송되는 신호가 중계기의 수신단에서 수신될 수 있고, 이에 따라 중계기의 RF 전단(front-end)에서 신호 간섭 또는 RF 재밍(jamming)이 발생할 수 있다. 유사하게, 소정의 주파수 대역에서 단말로부터의 액세스 상향링크의 수신과 기지국으로의 백홀 상향링크의 전송이 동시에 이루어지면, 중계기의 RF 전단에서 신호 간섭이 발생할 수 있다. 따라서, 중계기에서 하나의 주파수 대역에서의 동시 송수신은 수신 신호와 송신 신호간에 충분한 분리(예를 들어, 송신 안테나와 수신 안테나를 지리적으로 충분히 이격시켜(예를 들어, 지상/지하에) 설치함)가 제공되지 않으면 구현하기 어렵다.

이와 같은 신호 간섭의 문제를 해결하는 한 가지 방안은, 중계기가 도너 셀로부터 신호를 수신하는 동안에 단말로 신호를 전송하지 않도록 동작하게 하는 것이다. 즉, 중계기로부터 단말로의 전송에 갭(gap)을 생성하고, 이 갭 동안에는 단말(레거시 단말 포함)이 중계기로부터의 어떠한 전송도 기대하지 않도록 설정할 수 있다. 이러한 갭은 MBSFN (Multicast Broadcast Single Frequency Network) 서브프레임을 구성함으로써 설정할 수 있다 (도 10 참조). 도 10에서는 제 1 서브프레임(1010)은 일반 서브프레임으로서 중계기로부터 단말로 하향링크 (즉, 액세스 하향링크) 제어신호 및 데이터가 전송되고, 제 2 서브프레임(1020)은 MBSFN 서브프레임으로서 하향링크 서브프레임의 제어 영역(1021)에서는 중계기로부터 단말로 제어 신호가 전송되지만 하향링크 서브프레임의 나머지 영역(1022)에서는 중계기로부터 단말로 아무런 전송이 수행되지 않는다. 여기서, 레거시 단말의 경우에는 모든 하향링크 서브프레임에서 물리하향링크제어채널(PDCCH)의 전송을 기대하게 되므로 (다시 말하자면, 중계기는 자신의 영역 내의 레거시 단말들이 매 서브프레임에서 PDCCH를 수신하여 측정 기능을 수행하도록 지원할 필요가 있으므로), 레거시 단말의 올바른 동작을 위해서는 모든 하향링크 서브프레임에서 PDCCH를 전송할 필요가 있다. 따라서, 기지국으로부터 중계기로의 하향링크 (즉, 백홀 하향링크) 전송을 위해 설정된 서브프레임 (제 2 서브프레임(1020))상에서도, 서브프레임의 처음 N (N=1, 2 또는 3) 개의 OFDM 심볼구간에서 중계기는 백홀 하향링크를 수신하는 것이 아니라 액세스 하향링크 전송을 해야할 필요가 있다. 이에 대하여, 제 2 서브프레임의 제어 영역(1021)에서 PDCCH가 중계기로부터 단말로 전송되므로 중계기에서 서빙하는 레거시 단말에 대한 역방향 호환성이 제공될 수 있다. 제 2 서브프레임의 나머지 영역(1022)에서는 중계기로부터 단말로 아무런 전송이 수행되지 않는 동안에 중계기는 기지국으로부터의 전송을 수신할 수 있다. 따라서, 이러한 자원 분할 방식을 통해서, 인-밴드 중계기에서 액세스 하향링크 전송과 백홀 하향링크 수신이 동시에 수행되지 않도록 할 수 있다.

MBSFN 서브프레임을 이용하는 제 2 서브프레임(1022)에 대하여 구체적으로 설명한다. 제 2 서브프레임의 제어 영역(1021)은 중계기 비-청취(non-hearing) 구간이라고 할 수 있다. 중계기 비-청취 구간은 중계기가 백홀 하향링크 신호를 수신하지 않고 액세스 하향링크 신호를 전송하는 구간을 의미한다. 이 구간은 전술한 바와 같이 1, 2 또는 3 OFDM 길이로 설정될 수 있다. 중계기 비-청취 구간(1021)에서 중계기는 단말로의 액세스 하향링크 전송을 수행하고 나머지 영역(1022)에서는 기지국으로부터 백홀 하향링크를 수신할 수 있다. 이 때, 중계기는 동일한 주파수 대역에서 동시에 송수신을 수행할 수 없으므로, 중계기가 송신 모드에서 수신 모드로 전환하는데에 시간이 소요된다. 따라서, 백홀 하향링크 수신 영역(1022)의 처음 일부 구간에서 중계기가 송신/수신 모드 스위칭을 하도록 가드 시간(GT)이 설정될 필요가 있다. 유사하게 중계기가 기지국으로부터의 백홀 하향링크를 수신하고 단말로의 액세스 하향링크를 전송하도록 동작하는 경우에도, 중계기의 수신/송신 모드 스위칭을 위한 가드 시간(GT)이 설정될 수 있다. 이러한 가드 시간의 길이는 시간 영역의 값으로 주어질 수 있고, 예를 들어, k (k≥1) 개의 시간 샘플(time sample, Ts) 값으로 주어질 수있고, 또는 하나 이상의 OFDM 심볼 길이로 설정될 수도 있다. 또는, 중계기 백홀 하향링크 서브프레임이 연속으로 설정되어 있는 경우에 또는 소정의 서브프레임 타이밍 정렬(timing alignment) 관계에 따라서, 서브프레임의 마지막 부분의 가드시간은 정의되거나 설정되지 않을 수 있다. 이러한 가드 시간은 역방향 호환성을 유지하기 위하여, 백홀 하향링크 서브프레임 전송을 위해 설정되어 있는 주파수 영역에서만 정의될 수 있다 (액세스 하향링크 구간에서 가드 시간이 설정되는 경우에는 레거시 단말을 지원할 수 없다). 가드 시간을 제외한 백홀 하향링크 수신 구간 (1022) 에서 중계기는 기지국으로부터 PDCCH 및 PDSCH를 수신할 수 있다. 이를 중계기 전용 물리 채널이라는 의미에서 R-PDCCH (Relay-PDCCH) 및 R-PDSCH (Relay-PDSCH)로 표현할 수도 있다.

중계기의 다중 반송파 동작

전술한 바와 같이, 중계기는 다중 반송파 상에서 동작할 수도 있다. 즉, 백홀 링크에서 하나 이상의 반송파가 병합될 수 있고, 액세스 링크에서 하나 이상의 반송파가 병합될 수 있다. 이러한 경우에 중계기의 백홀 링크 송수신에 있어서 다음과 같은 사항을 고려할 수 있다.

중계기 시스템에서 복수개의 주파수 대역(즉, 복수개의 구성 반송파)이 사용되는 경우, 백홀 링크와 액세스 링크가 상이한 주파수 대역에 존재하는 모드(모드 A) 및 백홀 링크와 액세스 링크가 동일한 주파수 대역에 존재하는 모드 (모드 B)로 구별할 수 있다. 여기서, 본 발명에서는 전술한 바와 같은 송수신 신호의 간섭으로 인하여 동일한 하나의 주파수 대역 내에서 중계기가 송수신을 동시에 수행할 수 없는 것으로 가정한다 (즉, 하나의 주파수 대역에서 반-이중(half duplex) 동작을 함). 또한, 상이한 2 개의 주파수 대역은 충분이 이격되어 있고, 중계기가 하나의 대역에서 신호를 전송하면서 다른 하나의 대역에서 신호를 수신할 수 있는 것으로 가정한다 (즉, 2 개의 상이한 주파수 대역에 걸쳐 전-이중(full-duplex) 동작을 함).

도 11은 2 개의 주파수 대역(C1 및 C2) 상에서의 중계기 동작을 나타내는 도면이다. C1은 제 1 구성반송파(CC)를 나타내고, C2는 제 2 구성반송파(CC)를 나타낸다.

도 11(a)에서는 전술한 모드 A의 경우의 중계기 동작을 도시하고, 도 11(b)에서는 전술한 모드 B의 경우의 중계기 동작을 도시한다. 모드 A 의 경우에, 중계기는 기지국 및 단말(중계기-단말)과 C1 및 C2 각각에서 통신할 수 있다. 백홀 링크와 액세스 링크가 상이한 주파수 대역(각각 C1 및 C2) 상에서 정의되므로 (즉, 아웃-밴드) 백홀 링크와 액세스 링크 간의 분리가 불필요하며, 기지국과 단말간의 통신을 위해 설계된 모든 채널(이를 UE-채널이라고 하며, PDCCH, PDSCH, PUCCH 및 PUSCH를 포함함)이 백홀 링크를 위해 사용될 수 있다. 즉, 기지국의 입장에서는 아웃-밴드 주파수 대역을 사용하는 중계기에 대해서는 물리 채널 구조에 있어서 중계기 커버리지 내의 단말(중계기-단말)을 고려할 필요가 없으므로, 해당 중계기는 기지국에게 일반적인 단말과 동일하게 보이며, 기존의 단말(매크로-단말)과 동일한 물리 채널 구조를 통해 통신을 수행할 수 있다.

한편, 모드 B의 경우에는, 백홀 링크와 액세스 링크가 동일한 주파수 대역(C1) 상에서 함께 존재하므로 (즉, 인-밴드) 백홀 링크와 액세스 링크 간의 분리가 필요하다. 따라서, 기존의 단말을 위해 설계된 채널(UE-채널)을 그대로 사용할 수 없고, 모드 B 의 중계기를 위해 별도로 설계된 채널 (이를 R-채널이라고 하며, R-PDCCH, R-PDSCH, R-PUCCH 및 R-PUSCH를 포함함)이 백홀 링크를 위해 사용될 수 있다.

도 12는 모드 B 에서 하향링크 백홀 링크에 할당되는 서브프레임 채널 구조의 일례를 나타내는 도면이다. 임의의 하향링크 서브프레임 (예를 들어, 서브프레임 인덱스 #3)의 처음 2 또는 3 개의 OFDM 심볼은 매크로-단말로의 PDCCH 전송을 위하여 사용된다. 그후, 중계기로의 백홀 링크 신호가 전송되기에 앞서, 중계기에서의 송수신 모드 스위칭 시간을 제공하기 위한 가드 시간(GT)이 할당된다.

중계기로의 백홀 링크 신호는 2 개의 상이한 물리 채널(R-PDCCH 및 R-PDSCH)로 구성된다. R-PDCCH는 제어 정보를 포함하고 R-PDSCH는 데이터를 포함한다. 주(primary) 백홀 자원은 R-PDCCH를 포함하고, 주 백홀 자원 내에서 R-PDCCH와 R-PDSCH가 TDM 방식으로 다중화될 수 있다. 부(secondary) 백홀 자원은 R-PDCCH를 포함하지 않고, 주 백홀 자원의 R-PDCCH와 부 백홀 자원의 R-PDSCH가 FDM 방식으로 다중화될 수 있다.

이러한 중계기 채널(R-채널) 들의 다중화 방식은 예시적인 것이며 이에 제한되지 않는다. 즉, 도 12에서는 R-PDCCH 와 R-PDSCH의 다중화 방식으로 TDM 및 FDM 이 혼용되는 방식을 예를 들어 설명하지만, 이에 제한되는 것은 아니고, TDM 방식 또는 FDM 방식으로 다중화될 수도 있다. 예를 들어, R-PDCCH와 R-PDSCH가 완전하게 FDM 방식으로만 다중화될 수도 있다. 즉, 주 백홀 자원의 전체 OFDM 심볼들에서 R-PDSCH는 전송되지 않고 오직 R-PDCCH만 전송되며, 주 백홀 자원의 R-PDCCH와 부 백홀 자원의 R-PDSCH가 FDM 방식으로 다중화될 수도 있다. 또한, R-채널들의 다중화 방식은 상위 계층 시그널링에 의하여 반-정적(semi-static)으로 구성될 수도 있고, L1/L2 제어 신호에 의하여 동적(dynamic)으로 구성될 수도 있다.

이러한 백홀 신호들은 기지국으로부터 직접 전송되는 매크로-단말에 대한 PDSCH(R-PDSCH와 구별됨)와 주파수 영역에서 다중화될 수 있다. 모드 B에서의 백홀 상향링크에 대해서도 유사한 방식으로 R-채널들이 설계될 수 있다.

인-밴드 및 아웃-밴드 백홀 링크의 혼재

이하에서는, 중계기 동작에서 인-밴드 및 아웃-밴드 백홀 링크가 혼재(mixture)하는 경우(이는 인-밴드 및 아웃-밴드 혼용(hybrid) 중계기 동작으로 표현할 수도 있음)에 대하여 살펴본다.

도 13은 본 발명이 적용되는 백홀 링크 및 액세스 링크 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 도 13에서 도시하는 바와 같이, 중계기는 기지국과 2 개의 주파수 대역(구성반송파 C1 및 C2)을 사용하여 백홀 링크를 구성하고, 중계기-단말(R-UE)과는 하나의 주파수 대역(구성반송파 C2)을 사용하여 액세스 링크를 구성하는 경우를 가정한다.

여기서, C1 을 통한 백홀 링크는 중계기 아웃-밴드 동작이라 할 수 있다. 즉, 기지국과 중계기 간의 백홀 링크는 주파수 대역 C1 에 할당되고, 중계기와 중계기-단말(R-UE) 간의 액세스 링크는 주파수 대역 C2 에 할당되어, 백홀 링크와 액세스 링크가 상이한 주파수 대역에 할당되므로 아웃-밴드라 할 수 있다. 이러한 경우, 중계기는 C1 상에서 모드 A로 동작할 수 있다. 한편, C2 를 통한 백홀 링크는 중계기 인-밴드 동작이라 할 수 있다. 즉, 백홀 링크와 액세스 링크가 모두 동일한 주파수 대역 C2에 할당되므로 인-밴드라 할 수 있다. 이러한 경우, 중계기는 C2 상에서 모드 B로 동작할 수 있다.

위와 같이 백홀 링크 및 액세스 링크가 구성되는 경우 인-밴드 및 아웃-밴드가 혼재하는 경우에 해당하게 된다. 이와 같이 C1 은 오로지 백홀 링크를 위해 사용되고 C2 상에서는 백홀 링크 및 액세스 링크가 TDM 방식으로 다중화되어 사용되는 형태로 구성하는 것은, 일반적으로 백홀 링크의 자원이 불충분한 경우 병목(bottleneck) 현상이 발생하여 전체 시스템 성능을 저하시킬 수 있음을 고려하여, 백홀 링크에 보다 많은 자원을 할당하기 위함이다. 또한, 주파수 대역 (구성 반송파) C1 과 C2 의 중심 주파수(center frequency)가 상이한 경우에는 각각의 주파수 대역에 대한 셀 커버리지에 차이가 발생하고 전파 지연 (propagation delay)가 상이하게 발생할 수 있기 때문에, C1 및 C2 를 모두 중계기-단말(R-UE)을 위한 액세스 링크로 사용하는 것은 비효율적일 수 있다. 또한, 중계기 구현 비용(cost) 측면에 있어서, 중계기가 중계기-단말(R-UE)과의 송수신을 위한 송수신단은 기존의 기지국의 송수신단과 같이 고비용의 부품이 사용될 필요가 있지만, 중계기가 기지국과의 송수신을 위한 송수신단은 기존의 단말의 송수신단과 같이 비교적 저비용의 부품이 사용되어도 무방하다. 이러한 측면에서, 특정 주파수 대역에서 인-밴드 동작을 하기 위한 중계기의 구성에 별도의 주파수 대역에서 인-밴드 동작을 위한 송수신단을 추가하는 것은 비용이 높지만, 별도의 주파수 대역에서 아웃-밴드 동작을 위한 송수신단을 추가하는 것은 비교적 비용의 소모가 크지 않다. 따라서, 위와 같은 다양한 측면을 고려하여, 예를 들어 중계기에서 2 개의 주파수 대역(구성반송파)을 사용할 수 있는 경우 하나의 주파수 대역에서는 인-밴드 동작으로 구성하고 나머지 하나에서는 아웃-밴드 동작으로 구성하는 것이 바람직할 수 있다.

한편, 도 13(a) 에서 도시하는 바와 같이 기지국은 매크로-단말(M-UE)들과 주파수 대역 C2를 통하여 통신할 수 있다. 기지국과 중계기 간의 백홀 링크 중에서 주파수 대역 C1 상에서 구성되는 백홀 링크는, 주파수 대역 C2 상에서 구성되는 기지국과 매크로-단말 간의 링크와 상이한 주파수 대역 상에서 구성될 수 있다. 이러한 경우, 중계기는 매크로-단말이 사용하는 자원(C2) 외의 별도의 자원에 해당하는 C1을 사용하여 백홀 신호를 송수신할 수 있게 되므로, 매크로-단말에 할당될 수 있는 자원의 양이 보존되는 점에서 유리할 수 있다.

한편, 도 13(b)에서 도시하는 바와 같이 기지국은 매크로-단말(M-UE)들과 주파수 대역 C1 (또는 C1 및 C2) 를 통하여 통신할 수 있다. 기지국과 중계기 간의 백홀 링크 중에서 주파수 대역 C1 상에서 구성되는 백홀 링크는, 주파수 대역 C1 상에서 구성되는 기지국과 매크로-단말 간의 링크와 동일한 주파수 대역 상에서 구성될 수도 있다. 이러한 경우, 중계기의 백홀 링크는 매크로-단말과 자원을 최대한 공유하게 되어 매크로-단말과 중계기 사이의 다중-사용자 MIMO(MU-MIMO)와 같은 동작을 원활하게 수행할 수 있다는 점에서 유리할 수 있다.

이하에서는, 인-밴드 및 아웃-밴드 백홀 링크가 혼재하는 경우에 대한 본 발명의 구체적인 제안에 대하여 설명한다.

실시예 1

기지국과 중계기 간의 백홀 링크 송신/수신에 대하여, 물리 채널의 타입(UE-채널 또는 R-채널)에 따라 해당 물리 채널의 전송이 제어되는 다양한 실시예에 대하여 도 14를 참조하여 설명한다.

도 14는 각각의 주파수 대역(구성 반송파) 상의 물리 채널 제어를 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 14(a)에서 도시하는 방안 1 은, 각각의 주파수 대역(구성 반송파) 상의 채널들은 동일한 주파수 대역 상의 제어 채널에 의하여 제어되는 방안이다. 예를 들어, C1 상의 PDSCH/PUSCH/PUCCH 는 C1 상의 PDCCH에 의하여 제어되고, C2 상의 R-PDSCH/R-PUSCH/R-PUCCH 는 C2 상의 R-PDCCH에 의하여 제어될 수 있다. 여기서, PDCCH 또는 R-PDCCH 에 포함되는 제어 정보는 스케줄링, 자원 할당, 전력 제어 등에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이러한 방안은 기존의 물리 채널 제어 구성과 동일하므로 단순하게 구현될 수 있는 반면, 제어 채널의 블라인드 디코딩과 관련한 오버헤드가 증가될 수 있다.

도 14(b)에서 도시하는 방안 2 는, 복수개의 주파수 대역(구성 반송파) 상의 채널들이 모드 A (즉, 아웃-밴드)로 동작하는 주파수 대역 상의 제어 채널에 의하여 제어되는 방안이다. 예를 들어, C1 상의 PDSCH/PUSCH/PUCCH 및 C2 상의 R-PDSCH/R-PUSCH/R-PUCCH 가 C1 상의 PDCCH 에 의하여 제어될 수 있다. 이러한 방안에 의하면, 중계기가 모드 A 로 동작하는 주파수 대역 (C1) 상에서 연속적으로 제어 채널을 수신할 수 있다.

도 14(c)에서 도시하는 방안 3 은, 복수개의 주파수 대역(구성 반송파) 상의 채널들이 모드 B (즉, 인-밴드)로 동작하는 주파수 대역 상의 제어 채널에 의하여 제어되는 방안이다. 예를 들어, C1 상의 PDSCH/PUSCH/PUCCH 및 C2 상의 R-PDSCH/R-PUSCH/R-PUCCH 가 C2 상의 R-PDCCH에 의하여 제어될 수 있다. 이러한 방안은, 도 12에서 설명한 바와 같이 서브프레임의 데이터 영역 내에 R-PDCCH 를 새롭게 정의한다는 점에서 자원 이용 상 비효율적인 측면이 있지만, 한편으로는 C1 상에서 신뢰성 있는 제어 채널 전송이 어려운 경우에 이러한 방안이 유용할 수 있다. 예를 들어, C1 이 PDCCH를 포함하지 않는 확장 반송파(extended component carrier)인 경우에 본 방안이 적용될 수 있다. 또는, 부분 주파수 재사용(fractional frequency reuse)이 적용되고 C1 상에서의 전송 전력이 C2 상에서의 전송 전력에 비하여 낮은 경우에, 본 방안이 적용될 수 있다.

전술한 방안들에서, 중계기가 모니터링해야 하는 제어 채널의 위치는 기지국이 상위 계층 시그널링 (예를 들어, RRC 시그널링)을 통해 중계기에게 알려줄 수 있다. 중계기는 기지국으로부터의 시그널링에 따라서 모니터링해야 할 제어 채널을 변경할 수 있다.

또한, 전술한 방안 2 및 방안 3 에서, 크로스 채널 방식의 제어 성능(capability)이 요구된다. 크로스 채널 방식의 제어 성능이란, 다른 타입의 채널에 대한 제어 정보를 제공할 수 있는 능력을 의미하며, 본 실시예에서는 UE-채널의 제어 채널이 R-채널에 대한 제어 정보를 제공하고, 반대로 R-채널의 제어 채널이 UE-채널에 대한 제어 정보를 제공하는 것을 의미한다. 즉, 방안 2 에서 C1 상의 PDCCH 는 R-채널들에 대한 제어 성능을 가질 필요가 있고, 방안 3 에서 C2 상의 R-PDCCH 는 UE-채널 들에 대한 제어 성능을 가질 필요가 있다. 제어 채널은 제어되는 채널들의 타입 (UE-채널 또는 R-채널)을 중계기에게 알려주는 지시자를 포함할 수 있다.

전술한 예시에서 주파수 대역 C1 및 C2 각각은, 상향링크 구성반송파 및 하향링크 구성반송파를 가지는 FDD 대역일 수 있다. 또는, 주파수 대역 C1 및 C2 각각은, 하나의 구성반송파 상에서 상향링크 전송 및 하향링크 전송이 시간 영역에서 구별되는 TDD 대역일 수 있다.

또는, 두 개의 주파수 대역 (C1 및 C2) 중 하나는 FDD 대역이고 다른 하나는 TDD 대역일 수도 있다. 예를 들어, C1 은 FDD 대역이고 C2 는 TDD 대역일 수 있다.

주파수 대역 C1 및 C2 는 FDD 동작을 위해 쌍(pair)으로 설정될 수 있다. 예를 들어, C1 은 상향링크를 위한 반송파 주파수일 수 있고, C2 는 동일 주파수 대역의 하향링크를 위한 반송파 주파수일 수 있다.

실시예 2

아웃-밴드 백홀 링크 구성반송파가 존재하는 경우, 아웃-밴드 백홀 링크 구성반송파를 기지국과 중계기 간의 백홀 링크에 대한 주(primary) 구성반송파(또는, '앵커(anchor) 구성반송파' 라고 칭할 수도 있음)로 설정하는 것을 고려할 수 있다. 여기서, 주 구성반송파란, 상향링크/하향링크 제어 정보가 전송되는 구성반송파를 의미한다.

다시 말하자면, 중계기가 매 서브프레임에서 제어 채널을 송신/수신할 수 있는 하나 이상의 아웃-밴드 백홀 링크 구성반송파를 가지는 경우, TDM 방식으로 액세스 링크와 다중화되는 인-밴드 백홀 링크 구성반송파는 백홀 링크 주 구성반송파로 설정되지 않도록 하는 것을 고려할 수 있다. 예를 들어, 전술한 도 13의 예시에서 구성반송파 C1을 주 구성반송파로 설정할 수 있다. 또한, 도 14(b)에서 설명한 바와 같이 C1 상의 UE-채널인 제어 채널 (PDCCH)에 의해 C1 상의 UE-채널 (PDSCH/PUSCH/PUCCH) 이 제어될 수 있고 또한 C2 상의 R-채널 (R-PDSCH/R-PUSCH/R-PUCCH) 이 제어(크로스-캐리어 스케줄링)될 수 있다. 이는, 중계기가 PDCCH를 모니터링 할 수 있고 수신된 PDCCH에 따라 다른 UE-채널들 및 R-채널들에 대한 제어 정보를 획득할 수 있는 경우에, 별도의 R-PDCCH를 모니터링하도록 설정하는 것은 비효율적일 수 있기 때문이다.

이러한 설정에 따르면, 중계기가 상/하향링크의 모든 서브프레임 상에서 제어 정보를 송신/수신할 수 있는 기회(opportunity)가 주어지므로, 중계기의 연속적인 제어 정보 송신/수신이 수행될 수 있다. 반면, 인-밴드 백홀 링크 구성반송파가 주 구성반송파로 설정되는 경우라면, 인-밴드 백홀 링크 구성반송파에서는 기지국으로부터의 백홀 하향링크를 수신하는 서브프레임과 단말로부터 액세스 상향링크를 수신하는 서브프레임을 제외한 서브프레임에서만 중계기가 제어 정보를 기지국으로 송신하거나 기지국으로부터 제어 정보를 수신할 수 있기 때문에, 중계기의 연속적인 제어 정보 송신/수신이 수행될 수 없다.

도 15는 인-밴드 및 아웃-밴드 백홀 링크가 혼재하는 경우의 백홀 링크 중계기 동작에 대한 일례를 설명하기 위한 도면이다. 도 15를 참조하면, C1 이 백홀 링크 주 구성반송파로 설정될 수 있다. 중계기는 C1 상에서 모드 A로 동작하고 C2 상에서 모드 B로 동작할 수 있다.

도 15와 같이 구성되는 경우에, 예를 들어, 아웃-밴드 구성반송파(C1) 상에서의 상/하향링크 전송에 대한 스케줄링은 제어 정보는 구성반송파 C1 상에서 전송될 수 있고, 인-밴드 구성반송파 (C2) 상에서의 상/하향링크 전송에 대한 스케줄링 제어 정보는 C1 을 통하여 전송, 즉, 크로스-캐리어 스케줄링(cross-carrier scheduling)될 수 있다. 크로스-캐리어 스케줄링이란, 하향링크의 경우에서 제 1 하향링크 구성반송파 (DL CC) 상의 PDSCH 전송을 스케줄링하는 제어정보(DL 할당 PDCCH)가 제 1 DL CC 가 아닌 다른 DL CC (예를 들어, 제 2 DL CC) 상에서 전송되는 경우를 의미한다. 상향링크의 경우에서 크로스-캐리어 스케줄링이란, 제 1 UL CC 상의 PUSCH 전송을 스케줄링하는 제어정보(UL 그랜트 PDCCH)가 제 1 UL CC 와 연계(linkage)가 설정된 DL CC (예를 들어, 제 1 DL CC)가 아닌 다른 DL CC (예를 들어, 제 2 DL CC) 상에서 전송되는 경우를 의미한다.

또는, 하나의 아웃-밴드 백홀 링크 구성반송파(C1)가 오직 제어 신호 송/수신을 위한 목적으로만 사용되고, 하나 이상의 인-밴드 백홀 링크 구성반송파(들)이 데이터 신호 송/수신을 위해 사용되며, 이 때 하나 이상의 인-밴드 백홀링크 구성반송파(들)은 하나의 아웃-밴드 백홀 링크 구성반송파(C1)에 의해 크로스-캐리어 스케줄링될 수 있다.

위와 같이 각각의 구성반송파의 용도가 상이하게 설정되는 경우에 어떤 구성반송파를 제어 신호 전송 또는 데이터 전송을 위해 사용할 것인지는 다음과 같은 기준으로 결정할 수 있다.

좁은 대역폭 및 낮은 중심 주파수(center frequency)를 가지는 구성반송파(또는 주파수 대역)가 제어 신호 송신/수신에 적합하다. 왜냐하면, 제어 신호는 데이터 신호에 비하여 많은 자원을 필요로 하지 않고, 낮은 중심 주파수를 가지면 낮은 경로 손실(path loss)를 가지게 되므로, 높은 이동성(mobility)을 가지는 단말에게 적합하기 때문이다. 또한, 넓은 대역폭 및 높은 중심 주파수를 가지는 구성반송파(또는 주파수 대역)가 데이터 신호 송신/수신에 적합하다. 왜냐하면, 데이터 신호는 제어 신호에 비하여 많은 자원을 필요로 하고, 높은 중심 주파수를 가지면 큰 경로 손실을 가지게 되므로, 대부분 작은 커버리지를 가지는 중계기 및 낮은 이동성을 가지는 단말에게 적합하기 때문이다.

또한, 주 구성반송파(또는 앵커 반송파)의 타입, 즉, 주 구성반송파가 UE-채널(PDCCH/PUCCH)인지 R-채널(R-PDCCH/R-PUCCH)인지에 따라 백홀 링크 서브프레임 할당 방식이 상이해질 수 있다.

중계기가 인-밴드 구성반송파 상에서 동작하고 주 구성반송파가 인-밴드 구성반송파인 경우에, R-PDCCH/R-PUCCH 전송 기회는 액세스 링크 서브프레임이 할당되지 않는 일부 서브프레임에서만 주어지므로, 제어 채널 전송의 연속성이 보장되지 않을 수 있다. 다시 말하자면, 인-밴드 동작에 있어서는 백홀 링크와 액세스 링크가 TDM 방식으로 하나의 구성반송파 상에서 다중화되어 존재하므로, 어떤 서브프레임이 반드시 백홀 링크 전송으로 할당될 것인지 보장할 수 없다. 따라서, 제어 채널 전송의 연속성을 제공하기 위하여, 하향링크 및 상향링크 백홀 서브프레임 할당에서 한 쌍(pair) 서브프레임 할당(또는 상호연관된 서브프레임 할당)을 고려할 수 있다. 한 쌍 서브프레임 할당은 스케줄링 동작 또는 HARQ 동작에서의 상/하향링크 서브프레임의 관계에 따라 설정될 수 있다.

예를 들어, 상향링크 서브프레임(예를 들어, 서브프레임 인덱스 n)이 백홀 상향링크 전송에 할당되는 경우, 특정 하향링크 서브프레임 (예를 들어, 서브프레임 인덱스 n-4)이 백홀 하향링크 전송에 할당될 필요가 있다. 이는, 특정 서브프레임에서의 상향링크 전송을 스케줄링하는 상향링크 그랜트 메시지를 포함하는 R-PDCCH 가 상기 특정 서브프레임보다 4 ms (4 서브프레임) 이전에 전송될 것을 요구하기 때문이다. 유사하게, 하향링크 서브프레임(예를 들어, 서브프레임 인덱스 m)이 백홀 하향링크 전송에 할당되는 경우, 특정 상향링크 서브프레임(예를 들어, 서브프레임 인덱스 m+4)이 백홀 상향링크 전송에 할당될 필요가 있다. 이는, 특정 서브프레임에서의 하향링크 전송에 대한 HARQ ACK/NACK 정보가 상기 특정 서브프레임보다 4 ms (4 서브프레임) 이후에 전송되는 것을 요구하기 때문이다. 따라서, 주 구성반송파가 인-밴드 구성반송파로 설정되는 경우에는, 위와 같은 백홀 링크 서브프레임 할당의 제약이 존재하게 되므로, 액세스 링크를 통한 중계기-단말(R-UE)의 동작에 영향을 줄 수 있다.

이를 극복하기 위하여, 기존의 4ms 기반의 스케줄링 동작 또는 HARQ 동작 대신에 다른 주기 (예를 들어, 10ms) 기반의 스케줄링 동작 또는 HARQ 동작을 별도로 구성할 수 있다. 또는, HARQ 동작에 있어서 중계기가 백홀 상향링크 전송을 한 후 그에 대한 ACK/NACK 이 백홀 하향링크 PHICH 를 통하여 전송되지 않는 것으로 설정하는 방식, 즉, 중계기가 백홀 상향링크 전송에 대한 ACK/NACK 을 기대하지 않도록 구성할 수도 있다. 그러나, 이렇게 별도의 스케줄링 동작 또는 HARQ 동작을 도입하는 것은 송수신 동작의 복잡성 및 오버헤드를 야기할 수 있다.

한편, 주 구성반송파가 아웃-밴드 구성반송파인 경우에, 인-밴드 모드에서 동작하는 구성반송파에 대해서도 한 쌍(pair) 백홀 서브프레임 할당 방식을 도입할 필요가 없다. 이는 모든 관련 제어 신호들 (UL 그랜트 제어 정보, DL 할당 제어 정보, UL ACK/NACK, DL ACK/NACK 등)이 아웃-밴드 주 구성반송파 상의 임의의 서브프레임에서 전송될 수 있기 때문이다. 따라서, 상향링크 및 하향링크 백홀 서브프레임 할당에 있어서 완전히 유연한 서브프레임 할당이 가능하다. 다시 말하자면, 상향링크 및 하향링크 백홀 서브프레임 할당은 상호 독립적(mutually independent)이 될 수 있다. 예를 들어, 중계기가 아웃-밴드 주 구성반송파인 C1 에서 전송되는 UL 그랜트에 따라서 C2 를 통하여 백홀 상향링크 전송을 한 후에, 그에 대한 백홀 하향링크 ACK/NACK 을 C1 을 통하여 수신할 수 있다.

위와 같은 동작을 지원하기 위하여, 중계기의 주 구성반송파 상의 동작 모드에 따라 상이한 백홀 서브프레임 할당 방법을 사용하는 것을 고려할 수 있다.

중계기가 주 구성반송파 상에서 아웃-밴드 동작을 하는 경우(즉, 주 구성반송파 상에서 액세스 링크가 설정되지 않는 경우)에는, 상향링크 및 하향링크 서브프레임 할당이 독립적으로 구성될 수 있다. 이러한 상향링크 및 하향링크의 독립적인 할당은 주 구성반송파에 의하여 크로스-캐리어 스케줄링되는 인-밴드 구성반송파 상에서도 적용될 수 있다. 예를 들어, 상향링크/하향링크 서브프레임 할당에 대한 별도의 비트맵 메시지가 이 경우에 사용될 수 있다.

한편, 중계기가 주 구성반송파 상에서 인-밴드 동작을 하는 경우(즉, 주 구성반송파 상에서 액세스 링크가 설정되는 경우)에는, 상향링크 및 하향링크 서브프레임 할당이 서로 쌍으로 (또는 상호연관되어) 구성될 수도 있다. 예를 들어, 하향링크 백홀 서브프레임이 비트맵 메시지에 의하여 할당되는 경우에, 상향링크 백홀 서브프레임 할당은 상기 하향링크 백홀 서브프레임 할당에 따른 소정의 규칙에 기반하여 결정될 수 있다. 소정의 규칙은 전술한 바와 같이 스케줄링 동작 또는 HARQ 동작에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 스케줄링 동작에 따라 서브프레임 n 이 백홀 상향링크 서브프레임으로 할당되고, 서브프레임 n 에서의 상향링크 전송에 대한 UL 그랜트를 전송하기 위하여 서브프레임 n-4 가 하향링크 백홀 서브프레임으로 할당될 수 있다. 또는, HARQ ACK/NACK 동작에 따라 서브프레임 m 이 하향링크 백홀 서브프레임으로 할당되고, 서브프레임 m 에서의 하향링크 전송에 대한 ACK/NACK 신호를 전송하기 위하여 서브프레임 m+4 가 상향링크 백홀 서브프레임으로 할당될 수 있다.

실시예 3

백홀 링크 송신/수신 동작과 그 동작을 지시하는 제어 채널의 타입(UE-채널 또는 R-채널)를 연결하는 것을 고려할 수 있다. 여기서, 백홀 링크 송신/수신 동작은 ACK/NACK, 재전송, UL 그랜트 등과 같은 다양한 특징을 포함할 수 있다. 이러한 백홀 링크 송신/수신 동작은 아웃-밴드 구성반송파 및 인-밴드 구성반송파 상에서 상이할 수 있다.

예를 들어, 아웃-밴드 구성반송파 상에서 PHICH 에 기초한 비-적응적인(non-adaptive) 상향링크 재전송이 가능한 반면, 인-밴드 구성반송파 상에서는 하향링크 ACK/NACK 전송을 위한 하향링크 물리 채널이 제공되지 않는 것으로 설계될 수 있기 때문에 인-밴드 구성반송파에서는 비-적응적인 상향링크 재전송이 가능하지 않을 수 있다.

또는, 아웃-밴드 구성반송파 상에서 8ms 주기의 동기식(synchronous) 상향링크 재전송이 사용되는 반면, 인-밴드 구성반송파 상에서는 불규칙적인 백홀 서브프레임 구성에 맞추어 동작할 수 있도록 다른 주기 (예를 들어, 10ms) 또는 비동기식(asynchronous) 상향링크 재전송이 사용될 수 있다.

따라서, 중계기 동작에서 인-밴드 및 아웃-밴드 백홀 링크가 혼재하는 상황에서는, 백홀 링크 구성반송파의 동작 모드에 따른 백홀 링크 송신/수신을 어떻게 수행할 것인지를 정의하는 것이 필요하다.

이에 대하여, 도 16 에서 도시하는 바와 같이, 해당 구성반송파의 동작 모드(즉, 해당 백홀 링크 송신/수신을 지시하는 제어 채널의 타입(UE-채널인지 또는 R-채널인지))에 따라 해당 백홀 링크 구성반송파 상에서의 동작 모드가 결정되도록 할 수 있다.

도 16을 참조하면, 단계 S1610에서 중계기가 기지국으로부터 제어채널을 수신할 수 있고, 단계 S1620에서는 수신된 제어 채널의 타입, 즉, 수신된 제어 채널이 UE-채널 (예를 들어, PDCCH) 인지 또는 R-채널 (예를 들어, R-PDCCH) 인지 결정할 수 있다. 단계 S1620의 결과에 따라서 제어 채널이 UE-채널인 경우에는 단계 S1630이 수행되고, 제어 채널이 R-채널인 경우에는 단계 S1640이 수행된다. 단계 S1630에서는 수신된 제어 채널이 UE-채널 (PDCCH)인 경우, 중계기가 아웃-밴드 동작 모드에 따라 동작하도록 구성될 수 있다. 단계 S1640에서는 수신된 제어 채널이 R-채널 (R-PDCCH)인 경우, 중계기가 인-밴드 동작 모드에 따라 동작하도록 구성될 수 있다. 그 후, 중계기는 단계 S1610으로 돌아가서 새로운 제어 채널을 수신하고, 수신된 제어 채널의 타입에 따라 인-밴드 또는 아웃-밴드 동작을 수행할 수 있다.

예를 들어, 상향링크 전송이 아웃-밴드 구성반송파 상에 위치한 PDCCH (즉, UE-채널)에 의해서 지시되는 경우, PDCCH에 의해 지시되는 백홀 링크 송신/수신 절차는 아웃-밴드 구성반송파 상에서의 동작에 따르도록 할 수 있다. 이러한 경우, PHICH에 기초한 비-적응적인 재전송이 가능하고, 8ms 주기의 동기식 재전송이 가능하다.

또는, 상향링크 전송이 인-밴드 구성반송파 상에 위치한 R-PDCCH (즉, R-채널)에 의해서 지시되는 경우, R-PDCCH에 의해 지시되는 백홀 링크 송신/수신 절차는 인-밴드 구성반송파 상에서의 동작에 따르도록 할 수 있다. 이러한 경우, DL ACK/NACK이 존재하지 않을 수 있고 (즉, 중계기가 백홀 상향링크 전송을 한 후 기지국이 백홀 하향링크 PHICH를 통한 ACK/NACK 전송을 하지 않는 것으로 동작), 8ms 외의 다른 주기 (예를 들어, 10ms) 의 동기식 재전송이 수행될 수 있고, 또는 비동기식 재전송이 가능하다.

본 실시예에 따르면, 데이터가 송신/수신되는 구성반송파 상의 중계기 동작 모드(즉, 데이터가 송신/수신되는 구성반송파가 아웃-밴드인지 또는 인-밴드인지)는 중계기의 백홀 링크 송신/수신 동작 모드의 결정에 영향을 미치지 않는다.

또한, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서는 중계기에 할당될 수 있는 구성반송파(또는 주파수 대역)의 개수가 2 개인 경우를 가정하여 설명하였지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 2 이상 복수개의 구성반송파가 중계기에 할당되는 경우에도, 전술한 본 발명의 원리와 동일하게, 크로스-채널 스케줄링(상이한 타입의 채널에 대한 스케줄링)이 적용될 수 있고, 아웃-밴드 구성반송파 중 하나를 주 구성반송파로 설정할 수 있고, 수신되는 제어 채널의 타입(UE-채널 또는 R-채널)에 따라서 아웃-밴드 동작 또는 인-밴드 동작을 하도록 구성할 수 있다.

도 17은 본 발명에 따른 중계기 장치, 기지국 장치 및 단말 장치를 포함하는 무선 통신 시스템의 바람직한 실시예의 구성을 도시한 도면이다. 도 17을 참조하여 중계기 장치(1710)의 세부적인 구성에 대하여 설명한다.

중계기(1710)는 기지국(1720)과 백홀 상향링크 및 백홀 하향링크를 통하여 제어 정보 및/또는 데이터의 송수신을 수행할 수 있다. 또한, 중계기(1710)는 단말(1730)과 액세스 상향링크 및 액세스 하향링크를 통하여 제어 정보 및/또는 데이터의 송수신을 수행할 수 있다.

중계기(1710)는, 수신모듈(1711), 전송모듈(1712), 프로세서(1713), 메모리(1714) 및 복수개의 안테나(1715)를 포함할 수 있다. 복수개의 안테나는 다중입력다중출력(MIMO) 기법을 지원하는 중계기를 의미한다.

수신모듈(1711)은 기지국으로부터의 백홀 하향링크 및 단말로부터의 액세스 상향링크 상의 각종 신호, 데이터 및 정보를 수신할 수 있다. 전송모듈(1712)은 기지국으로의 백홀 상향링크 및 단말로의 액세스 하향링크 상의 각종 신호, 데이터 및 정보를 전송할 수 있다. 프로세서(1713)은 중계기(1710) 전반의 동작을 제어할 수 있다. 특히, 프로세서(1713)는 수신모듈(1711) 및 전송모듈(1712)을 통한 각종 신호, 데이터 및 정보의 송수신을 제어할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서 중계기(1710)는 다중반송파를 통한 송수신을 지원한다. 즉, 중계기(1710)는 하나 이상의 구성반송파를 통하여 기지국(1720) 및 단말(1730)과 통신을 수행할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 중계기 동작과 관련된 다중 반송파는 하나 이상의 인-밴드 구성반송파 및 하나 이상의 아웃-밴드 구성반송파를 포함할 수 있다. 즉, 인-밴드 및 아웃-밴드 혼용(hybrid) 동작을 하는 중계기일 수 있다.

중계기(1710)의 프로세서(1713)는, 수신 모듈(1711)을 통하여 기지국으로부터 제어 채널을 수신하고, 수신된 제어 채널의 타입을 결정할 수 있다. 제어 채널의 타입은, 제어 채널이 수신되는 구성 반송파가 인-밴드 구성반송파인지 또는 아웃-밴드 구성반송파인지에 따라 결정될 수 있다. 채널 타입은 UE-채널 또는 R-채널 중에서 결정될 수 있다. 또한, 제어 채널은 주(primary) 구성반송파를 통하여 수신될 수 있다. 바람직하게는, 주 구성반송파는 아웃-밴드 구성반송파 중 하나로 결정될 수 있다. 또한, 제어 채널은, 제어 채널의 타입과 동일한 타입의 채널에 대한 제어 정보 및 상기 제어 채널의 타입과 상이한 타입의 채널에 대한 제어 정보 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 즉, 제어 채널에 의해 크로스-채널 스케줄링이 수행될 수 있다.

또한, 중계기(1710)의 프로세서(1713)는, 상기 결정된 제어 채널의 타입에 기초하여 인-밴드 동작 모드 또는 아웃-밴드 동작 모드를 결정하고, 결정된 동작 모드에 따라 기지국 및 단말 중 하나 이상과 수신 모듈(1711) 및 전송 모듈(1712)을 통하여 신호 송수신을 수행할 수 있다. 인-밴드 동작 모드는 백홀 링크와 액세스 링크가 동일한 구성반송파 상에서 설정되는 경우에 대한 동작 모드이고, 아웃-밴드 동작 모드는 백홀 링크와 액세스 링크가 상이한 구성반송파 상에서 설정되는 경우에 대한 동작 모드를 의미한다.

중계기 장치(1710) 구성과 관련하여 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 적용될 수 있으며, 중복되는 내용은 명확성을 위하여 설명을 생략한다. 즉, 본 문서에서 설명한 중계기 동작과 관련된 세부적인 내용들은 중계기 장치의 각 구성요소 상에서 구현될 수 있다.

중계기(1710)의 프로세서(1713)는 그 외에도 중계기가 수신한 정보, 외부로 전송할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하며, 메모리(1714)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며, 버퍼(미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다.

상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

1710 중계기 1711 수신모듈
1712 전송모듈 1713 프로세서
1714 메모리 1715 안테나
1720 기지국 1730 단말

Claims

다중 반송파 상에서 동작하는 중계기에서 신호를 송수신하는 방법으로서,
기지국으로부터 제어 채널을 수신하는 단계;
상기 제어 채널의 타입을 결정하는 단계;
상기 결정된 제어 채널의 타입에 기초하여 인-밴드 동작 모드 또는 아웃-밴드 동작 모드를 결정하는 단계;
상기 결정된 동작 모드에 따라 기지국 및 단말 중 하나 이상과 신호 송수신을 수행하는 단계를 포함하고,
상기 다중 반송파는 하나 이상의 인-밴드 구성반송파 및 하나 이상의 아웃-밴드 구성반송파를 포함하는, 중계기 신호 송수신 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제어 채널의 타입은,
상기 제어 채널이 수신되는 구성 반송파가 상기 인-밴드 구성반송파인지 또는 상기 아웃-밴드 구성반송파인지에 따라 결정되는, 중계기 신호 송수신 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제어 채널은 상기 다중 반송파 중 주(primary) 구성반송파를 통하여 수신되는, 중계기 신호 송수신 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 주 구성반송파는 상기 하나 이상의 아웃-밴드 구성반송파 중 하나인, 중계기 신호 송수신 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제어 채널은,
상기 제어 채널의 타입과 동일한 타입의 채널에 대한 제어 정보 및 상기 제어 채널의 타입과 상이한 타입의 채널에 대한 제어 정보 중 하나 이상을 포함하는, 중계기 신호 송수신 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 채널 타입은 UE-채널 또는 R-채널인, 중계기 신호 송수신 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 인-밴드 동작 모드는 상기 기지국과 상기 중계기 간의 백홀 링크와 상기 중계기와 상기 단말 간의 액세스 링크가 동일한 구성반송파 상에서 설정되는 경우에 대한 동작 모드이고,
상기 아웃-밴드 동작 모드는 상기 기지국과 상기 중계기 간의 백홀 링크와 상기 중계기와 상기 단말 간의 액세스 링크가 상이한 구성반송파 상에서 설정되는 경우에 대한 동작 모드인, 중계기 신호 송수신 방법.
다중 반송파 상에서 동작하는 중계기로서,
기지국으로부터 백홀 하향링크 및 단말로부터 액세스 상향링크를 수신하는 수신 모듈;
상기 기지국으로 백홀 상향링크 및 상기 단말로 액세스 하향링크를 전송하는 전송 모듈; 및
상기 수신 모듈 및 상기 전송 모듈을 제어하는 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 수신 모듈을 통하여 기지국으로부터 제어 채널을 수신하고,
상기 제어 채널의 타입을 결정하고,
상기 결정된 제어 채널의 타입에 기초하여 인-밴드 동작 모드 또는 아웃-밴드 동작 모드를 결정하고,
상기 결정된 동작 모드에 따라 상기 기지국 및 상기 단말 중 하나 이상과 신호 송수신을 수행하도록 구성되며,
상기 다중 반송파는 하나 이상의 인-밴드 구성반송파 및 하나 이상의 아웃-밴드 구성반송파를 포함하는, 다중 반송파 동작 중계기.