KR20130071807A

KR20130071807A - 상향링크 스케줄링 장치 및 방법과 그를 위한 이동통신 시스템

Info

Publication number: KR20130071807A
Application number: KR1020110139238A
Authority: KR
Inventors: 이정승
Original assignee: 에릭슨 엘지 주식회사
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2013-07-01

Abstract

LTE 및 LTE-A 등과 같은 기술을 사용하는 기지국에서 SRS 사용 여부에 무관하게 PUSCH의 수신 성능을 이용하여 상향링크 스케줄링을 효율적으로 수행할 수 있는 상향링크 스케줄링 장치 및 방법과 그를 위한 이동통신 시스템이 개시된다. 본 발명에 의하면, 단말로부터 수신된 PUSCH 데이터의 DMRS 수신 성능을 측정하여 상향링크 스케줄링 파라미터를 결정한다. 즉 PUSCH의 수신 성능을 예측하여 스케줄링 파라미터를 하향링크로 전송하고, 스케줄링 파라미터에 따라 단말이 전송한 PUSCH 데이터를 상향링크로 수신받아 DMRS의 수신 성능을 측정한다. 그리고 예측된 PUSCH의 수신 성능과 수신된 PUSCH의 수신 성능의 차이에 근거하여 상기 스케줄링 파라미터를 보정한다.

Description

상향링크 스케줄링 장치 및 방법과 그를 위한 이동통신 시스템{APPARATUS AND METHOD FOR UPLINK SCHEDULING AND MOBILE TELECOMMUNICATION SYSTEM FOR THE SAME}

본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로, 특히 LTE 및 LTE-A 등과 같은 기술을 사용하는 기지국에서 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)의 수신 성능을 이용하여 상향링크 스케줄링을 효율적으로 수행하는 것이다.

최근 가정 내에서 휴대전화 이용과 모바일 데이터의 수요가 지속적으로 증가하고 있는데, 이러한 추세에 따라 옥내 브로드밴드 망을 통해 이동통신 핵심망에 접속하도록 초소형 기지국을 옥내 등에 설치하여 이동통신 서비스를 제공하는 방법이 제안되고 있다. 특히 차세대 네트워크 시스템에서는 높은 데이터 전송률에 대한 요구를 충족시키고 다양한 서비스의 안정적인 제공을 위하여 그 대안으로서 여러 개의 소규모 셀(펨토셀)들을 배치하는 방법이 제시되고 있다. 이러한 소규모 셀을 관장하는 초소형 기지국을 옥내용 기지국 또는 펨토(femto) 기지국, 3GPP에서는 Home-eNB, HeNB 등으로 부른다. 이처럼 옥내 환경에서 서비스할 수 있을 정도로 셀의 크기를 줄임으로써 높은 주파수 대역을 사용하는 차세대 네트워크 시스템의 효율을 높일 수 있고 작은 크기의 셀을 여러 개 사용하는 것은 주파수 재사용 횟수를 늘릴 수 있는 측면에서 유리하다. 또한 기존에 하나의 기지국이 전체 셀 영역을 커버할 때 발생하였던 전파 감쇄로 인한 채널 상황 악화 문제, 음영지역 사용자에 대한 서비스 불능 문제 등을 개선시킬 수 있다는 점에서 작은 크기의 다중 셀들을 통한 서비스 방법이 장점을 갖는다.

이처럼 이동통신 시스템은 효율적인 시스템 구성을 위해 셀(cell) 구조를 갖는다. 셀이란 주파수를 효율적으로 이용하기 위하여 넓은 지역을 작은 구역으로 세분한 구역을 의미한다. 다중 접속 시스템(multiple access system)은 일반적으로 다중 셀을 포함한다. 일반적으로 셀 내에는 기지국을 설치하여 단말을 중계한다.

이동통신 시스템에서는 제한된 주파수 자원으로 인하여 고속의 데이터를 전송하는데 한계가 있다. 그럼에도 불구하고 사용자들이 요구하는 데이터의 전송률은 계속적으로 증가하는 추세에 있다. 따라서 이동통신 분야에서는 보다 고속의 데이터를 전송하기 위해 주파수 효율을 극대화시키려는 다양한 연구와 시도가 이루어지고 있다. 그 대표적인 접근 방식 중의 하나가 상/하향링크의 스케줄링이다.

특히 4세대 이동통신 규격으로 떠오르고 있는 롱텀 에볼루션(LTE: Long Term Evolution)이나 와이맥스(WiMAX) 등은 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식에 기반하여 고속의 데이터 통신을 가능하게 한다. CDMA(Code Division Multiple Access) 방식에 기반한 시스템과 달리 OFDMA에 기반한 시스템은 패킷 위주의 무선 데이터를 고속으로 처리하기 때문에 다수의 사용자의 위치와 이동성에 관계없이 신뢰성 높은 통신을 할 수 있도록 하기 위하여 무선자원(radio resource)을 할당하는 스케줄러(scheduler)의 기능이 중요하게 되었다. 특히 상향링크 스케줄러는 SRS(Sounding Reference Signal)의 수신 레벨을 통하여 UE(User Equipment)의 전송전력을 제어하며 수신 성능을 이용하여 스케줄링을 담당하기 때문에 하향링크 스케줄러보다 복잡하며, 상향링크 스케줄링 방식에 따라 성능이 크게 좌우될 수 있다.

그러나, 종래의 상향링크 스케줄링 방법은 SRS 수신 정보를 이용하여 PUSCH의 MCS(Modulation Coding Scheme)을 결정하는 방법으로 스케줄링하였기 때문에 요구되는 성능과 실제로 수신된 성능에 차이가 있는 경우 이를 보상하기가 어려운 문제점이 있다. 특히 상향링크에 SRS가 할당되지 않은 경우 스케줄링할 수 없는 문제점이 있다. 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

LTE 네트워크에 진입하고자 하는 UE는 셀 탐색을 수행한 이후 적합한 셀이 검색되면 해당 셀에 PRACH(Physical Random Access Channel)를 전송한다. 기지국(BS: Base Station)은 PRACH가 일정 수준 이상으로 수신되면 UE에게 응답 메시지를 전송하고 네트워크에 진입하도록 유도한다. UE의 네트워크 진입이 완료되면, UE는 주기적으로 SRS를 송신하고, 기지국은 SRS을 수신하며 UE의 송신 타이밍을 보정하고 전력제어를 수행한다. 또한 상향링크 스케줄링을 위하여 SRS의 성능, 예를 들면 SINR을 측정한다. 상향링크로 전송할 데이터가 있는 UE는 SR(Scheduling Request) 등으로 기지국에게 상향링크 스케줄링을 요구하며, 기지국은 SRS에서 측정된 성능을 바탕으로 스케줄링 파라미터(예컨대, MCS, 부반송파 등)를 결정한다. 스케줄링 파라미터는 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)를 통하여 전송되며, 이를 일반적으로 UL grant라고 한다. UL grant를 수신한 UE는 스케줄링 파라미터에 의거하여 PUSCH를 전송한다.

전술한 바와 같이, 기지국은 UE가 전송하는 SRS의 SINR을 측정하고 이를 통해 MCS를 추정한다. 예를 들어, 하기의 (표1)과 같이 MCS와 PUSCH SINR이 정의되어 있다고 가정하고 SRS로부터 측정된 수신 성능(SINR_SRS)이 0.5dB, SINR_SRS을 통하여 예측된 PUSCH의 수신 성능(SINR_PUSCH)이 0.5dB이면 상향링크 스케줄러는 하기의 (표1)을 참조하여 UE에게 MCS 4번을 할당한다. 여기서, SINR_SRS는 SRS를 통하여 측정된 effective SINR이고, SINR_PUSCH는 예측된 PUSCH의 수신 SINR로서 상향링크 스케줄러가 이를 통하여 MCS를 결정한다.

이후에 UE는 상향링크 스케줄러의 지시에 따라 MCS 4번을 이용하여 PUSCH에 데이터를 송신하고, 기지국은 PUSCH를 수신하여 터보 디코더를 통하여 복호화한다. 이때 기지국에 실제로 수신된 PUSCH의 수신 성능이 앞서 예측한 수신 성능(SINR_PUSCH)과 유사하다면 큰 문제가 없으나, 실제 수신된 PUSCH의 수신 성능이 앞서 예측한 수신 성능(SINR_PUSCH)보다 작으면 과도한 HARQ(Hybrid Automatic Retransmit Request) 동작을 수행하여 재전송이 많이 발생하고, 현저하게 크면 UE는 불필요한 전력을 소비하며 이로 인한 타셀 간섭이 많아지는 문제점이 있다.

하지만 종래의 상향링크 스케줄러는 MCS를 결정하기 위하여 SRS만을 사용하므로 예측한 수신 성능(SINR_PUSCH)과 실제 수신된 PUSCH의 수신 성능의 차이를 보상할 수 없다. 더욱이 UE가 데이터와 SRS를 함께 송신하게 되면 데이터가 차지하는 비율이 약 79%이지만, SRS를 운용하지 않고 SRS 심볼 대신 데이터 심볼을 전송하면 데이터가 차지하는 비율은 약 86%가 되어 데이터 처리량이 약 7% 증가할 수 있다. 하지만, SRS을 운용하지 않는 경우에는 MCS를 추정할 수 있는 방법이 없기 때문에 기지국은 SRS를 운용할 수밖에 없다. 다음의 (표1)은 MCS와 PUSCH SINR, 주파수 효율(spectrum efficiency)을 예시한 것이다.

MCS	Required PUSCH SINR	Spectrum Efficiency
0	-4dB	0.13[bps/Hz]
1	-3dB	0.18[bps/Hz]
2	-2dB	0.22[bps/Hz]
3	-1dB	0.28[bps/Hz]
4	0dB	0.35[bps/Hz]
5	1dB	0.43[bps/Hz]
6	2dB	0.52[bps/Hz]
7	3dB	0.61[bps/Hz]
...	...	...

한국공개특허공보 제2010-103280호(2010.09.27 공개)

본 발명의 목적은 LTE 및 LTE-A 등과 같은 기술을 사용하는 기지국에서 PUSCH의 수신 성능을 이용하여 상향링크 스케줄링을 효율적으로 수행할 수 있는 상향링크 스케줄링 장치 및 방법과 그를 위한 이동통신 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상향링크에 SRS가 할당되지 않은 경우에도 PUSCH의 수신 성능을 이용하여 상향링크 스케줄링을 효율적으로 수행하는 것이다.

본 발명의 일 특징에 따르면, LTE 및 LTE-A 등과 같은 기술을 사용하는 기지국에서 SRS 사용 여부에 무관하게 PUSCH의 수신 성능을 이용하여 상향링크 스케줄링을 효율적으로 수행할 수 있는 상향링크 스케줄링 장치 및 방법과 그를 위한 이동통신 시스템이 개시된다. 본 발명에 의하면, 단말로부터 수신된 PUSCH 데이터의 DMRS 수신 성능을 측정하여 상향링크 스케줄링 파라미터를 결정한다. 즉 PUSCH의 수신 성능을 예측하여 스케줄링 파라미터를 하향링크로 전송하고, 스케줄링 파라미터에 따라 단말이 전송한 PUSCH 데이터를 상향링크로 수신받아 DMRS의 수신 성능을 측정한다. 그리고 예측된 PUSCH의 수신 성능과 수신된 PUSCH의 수신 성능의 차이에 근거하여 상기 스케줄링 파라미터를 보정한다.

본 발명에 의하면, 예측된 PUSCH의 수신 성능과 실제 수신된 PUSCH의 수신 성능의 차이를 줄여 주파수 효율을 증대시키고 UE의 불필요한 전력 소비 및 셀 간섭을 줄일 수 있는 이점이 있다. 또한 SRS 심볼 대신 데이터 심볼을 전송할 수 있도록 하여 데이터 처리량을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.

도1은 본 발명이 실시될 수 있는 예시적인 이동통신망의 구성을 도시한 도면.
도2는 본 발명의 실시예에 따라 SRS가 있는 경우의 상향링크 서브프레임 구조(Normal CP)를 도시한 도면.
도3은 본 발명이 적용될 수 있는 상향링크 스케줄링을 위한 기지국의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도4는 본 발명이 적용될 수 있는 상향링크 스케줄링 절차를 도시한 도면.
도5는 본 발명의 실시예에 따라 상향링크 스케줄링을 위한 PUSCH 수신기의 구성을 구체적으로 도시한 도면.
도6은 본 발명의 실시예에 따라 DMRS의 다중경로 페이딩과 수신 레벨을 보여주는 도면.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우, 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다.

도1은 본 발명이 실시될 수 있는 예시적인 이동통신망의 구성을 도시한 도면이다.

일실시예에 있어서, 이동통신망은, 예컨대 GSM(Global System for Mobile communication), CDMA와 같은 2G 이동통신망, LTE망, WiFi와 같은 무선인터넷, WiBro(Wireless Broadband Internet) 및 WiMax(World Interoperability for Microwave Access)와 같은 휴대인터넷 또는 패킷 전송을 지원하는 이동통신망(예컨대, WCDMA 또는 CDMA2000과 같은 3G 이동통신망, HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 또는 HSUPA(High Speed Uplink Packet Access)와 같은 3.5G 이동통신망, 또는 4G 무선통신망 등) 및 매크로 기지국(macro-eNB), 초소형 기지국(Home-eNB) 및 단말(UE)을 구성 요소로 포함하는 임의의 기타 이동통신망을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 이하에서는 LTE의 무선접속망인 E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)을 위주로 설명한다.

도1에 도시된 바와 같이, 이동통신망은 하나 이상의 네트워크 셀로 구성될 수 있고, 이동통신망에 서로 다른 종류의 네트워크 셀이 혼재할 수 있다. 이동통신망은 옥내 등 소규모의 네트워크 셀(이하, '펨토셀'이라 함)을 관리하는 초소형 기지국(11~15,21~23,31~33), 옥외에서 넓은 범위의 셀(이하, '매크로셀'이라 함)을 관리하는 매크로 기지국(macro-eNB 또는 eNB)(10,20,30), 단말(UE)(40), SON(Self Organizing&optimizing Networks) 서버(50) 및 MME(60)를 포함할 수 있다. 도1에 도시된 각 구성요소의 개수는 예시적인 것으로, 본 발명이 실시될 수 있는 이동통신망의 각 구성요소의 개수가 도면에 도시된 개수에 제한되는 것은 아니다.

매크로 기지국(10,20,30)은, 예컨대 LTE망, WiFi망, WiBro망, WiMax망, WCDMA망, CDMA망, UMTS망, GSM망 등에서 사용될 수 있는, 예를 들어 1km 내외의 반경을 갖는 셀을 관리하는 매크로셀 기지국의 특징을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

초소형 기지국(11~15,21~23,31~33)은, 예컨대 LTE망, WiFi망, WiBro망, WiMax망, WCDMA망, CDMA망, UMTS망, GSM망 등에서 사용될 수 있는, 예를 들어 수 m ~ 수십 m 내외의 반경을 갖는 셀을 관리하는 옥내용 기지국 또는 펨토 기지국의 특징을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

초소형 기지국(11~15,21~23,31~33)이나 매크로 기지국(10,20,30)은 각각 독자적으로 코어망의 접속성을 가질 수 있다.

단말(UE)(40)은 GSM망, CDMA망와 같은 2G 이동통신망, LTE망, WiFi망과 같은 무선인터넷망, WiBro망 및 WiMax망과 같은 휴대인터넷망 또는 패킷 전송을 지원하는 이동통신망에서 사용되는 무선 이동 단말기의 특징을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

초소형 기지국 관리 서버(네트워크 관리 장치)(70)는 초소형 기지국(11~15,21~23,31~33)과 옥외용 기지국(10,20,30)의 구성정보 및 관리를 담당한다. 관리 서버(70)는 SON 서버(50) 및 MME(60)의 기능을 모두 수행할 수 있다. SON 서버(50)는 옥외용/초소형 기지국 설치 및 최적화를 수행하고 각 기지국에 필요한 기본 파라미터 또는 데이터를 제공하는 기능을 하는 임의의 서버를 포함할 수 있다. MME(60)는 단말(40)의 이동성 등을 관리하기 위하여 사용되는 임의의 개체를 포함할 수 있다.

일실시예에 있어서, 하나의 네트워크 관리 장치가 SON 서버(50)와 MME(60)의 기능을 모두 수행할 수 있고, SON 서버(50) 및 MME(60)는 하나 이상의 매크로 기지국(10,20,30)과 하나 이상의 초소형 기지국(11~15,21~23,31~33)을 관리할 수 있다.

상기 이동통신망에서 매크로셀 및 펨토셀이 혼재된 네트워크 셀을 가정하였지만, 네트워크 셀은 매크로셀 또는 펨토셀 만으로도 구성 가능하다.

상기의 이동통신망을 LTE망으로 가정하는 경우, LTE망은 inter-RAT망(WiFi망, WiBro망, WiMax망, WCDMA망, CDMA망, UMTS망, GSM망 등)에 연동된다. inter-RAT망 중 하나(예컨대, WiBro망)가 상기 이동통신망인 경우 역시, 타 망(LTE망, WiFI망, WiMax망, WCDMA망, CDMA망, UMTS망, GSM망 등)에 연동된다. 도면에는 일 망(예컨대, LTE망)과 타 망(WiFi망, WiBro망, WiMax망, WCDMA망, CDMA망, UMTS망, GSM망 등)이 이격되어 도시되어 있지만, 일 망과 타 망은 오버랩(Overlay)되어 있음을 전제로 한다.

이하에서는 초소형 기지국(11~15,21~23,31~33) 또는/및 매크로 기지국(10,20,30)을 '기지국'으로 통칭하여 명명하기로 한다.

본 발명의 상향링크 스케줄링 장치는 기지국(200) 내에 구성되거나 별도로 구성 가능하다.

본 발명의 상향링크 스케줄링 장치는 상향링크 스케줄링을 효율적으로 하기 위하여 SRS에서 측정되는 항목 뿐만 아니라 PUSCH의 수신 성능을 이용하여 스케줄링을 수행한다. PUSCH의 수신 성능을 이용하여 스케줄링을 하면 요구되는 성능과 실제 수신된 성능 차이를 알 수 있게 되어, 본 발명의 상향링크 스케줄러는 이 차이를 고려하여 스케줄링을 한다. 특히 본 발명의 상향링크 스케줄러는 SRS가 할당되지 않은 경우에도 PUSCH의 MCS를 스케줄링할 수 있어 상향링크 사용을 극대화할 수 있다.

LTE 상향링크는 OFDMA 방식에 기반한 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 방식을 이용한다. SC-FDMA 방식에서 전송되는 데이터는 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform)을 거쳐 부반송파에 매핑되고 다시 고속 푸리에 역변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform)을 통하여 보호구간(CP: Cyclic Prefix)과 SC-FDMA 심볼(또는 데이터 심볼)을 생성한다.

이렇게 생성된 데이터 심볼은 도2와 같이 하나의 서브프레임(subframe)을 구성한다. LTE 서브프레임 구조에서 최소 전송 단위는 TTI(Transmission Time Interval)이다. 각각의 TTI(subframe)는 2개의 연속된 슬롯(짝수번째 슬롯(even-numbered slot)과 홀수번째 슬롯(odd-numbered slot)이 1 TTI, 즉 한 쌍의 PRB(Physical Resource Block)를 구성함)으로 이루어진다.

예컨대, 1ms의 서브프레임은 두 개의 0.5ms 슬롯으로 구성되고, Normal CP를 사용하는 경우 하나의 슬롯은 7개의 SC-FDMA 심볼로 구성된다. 이 중 네 번째 심볼은 데이터를 복조하기 위한 DMRS(Demodulation Reference Signal)로 할당한다. 그리고 서브프레임의 마지막 심볼은 SRS를 전송한다. 만약 데이터를 송신하는 서브프레임에 다른 UE가 SRS를 송신할 것으로 예상되면, 데이터를 송신하는 UE(40)는 마지막 심볼에 데이터를 전송하지 않는다. 시간 영역에서 보면 하나의 서브프레임에 14개의 SC-FDMA 심볼 중 11개의 심볼을 데이터 전송에 사용하므로 데이터가 차지하는 비율은 약 79%가 된다.

상향링크 스케줄러(240)가 동작하기 위해서는 도3과 같이 물리계층에 PDCCH 송신기(210)와 PUSCH 수신기(220)가 구성되고, 본 발명에서는 SRS 수신기(230)가 선택적으로 구성될 수 있다.

PDCCH 송신기(210)는 하향링크로 제어 정보를 UE(40)에게 전송한다. 전송되는 제어 정보 중 UL grant는 UE(40)가 PUSCH를 전송하는 시점과 할당된 부반송파, MCS 정보를 포함하여 UE(40)가 PUSCH로 데이터를 전송하도록 한다. UE(40)로부터 PUSCH 데이터가 수신되면, 기지국(200)은 PDCCH를 통하여 ACK/NACK를 전송한다. CLPC(Close Loop Power Control)를 하는 경우에는 SRS 수신 성능이 일정한 수준을 유지하도록 전력제어 메시지(TPC: Transmit Power Control)를 전송한다.

SRS 수신기(230)는 상향링크로 전송되는 SRS를 지속적으로 수신하여 SRS SINR을 측정하며, 상향링크 MU-MIMO를 위해서 사용자간 orthogonal factor를 계산할 수도 있다. CLPC의 경우에는 PDCCH의 전력제어 메시지를 이용하여 SRS 수신 레벨을 일정한 값으로 유지하도록 송신 전력을 조절하고, 상향링크 스케줄링을 위해서는 SRS SINR 측정값을 이용하여 MCS를 추정한다.

PUSCH 수신기(220)는 UL grant에 따라 전송된 사용자 데이터를 수신한다. 이때 PUSCH 프레임은 사용자 데이터와 DMRS를 포함하고 있으므로 도5에 도시된 바와 같이 데이터 심볼과 DMRS 심볼을 분리하여 수신하고 DMRS를 통하여 추정된 채널응답을 이용하여 데이터 심볼이 겪은 채널을 보상하고 터버 디코더(turbo decoder)를 통하여 복호한다. 전송 데이터에는 CRC(Cyclic Redundancy Check)가 있으므로 CRC 검사를 통해 해당 데이터의 에러 유무에 따라 ACK/NACK 정보를 상향링크 스케줄러(240)에 보고하고 에러가 없는 경우에는 복호된 데이터도 상위 계층에 보고한다.

도4를 참조하여 상향링크 스케줄러(240)의 스케줄링 절차를 살펴보면 다음과 같다. 도4는 기지국(200)이 SRS를 운용하고 있는 경우를 가정한 것이다.

LTE 네트워크에 진입하고자 하는 UE(40)는 셀 탐색을 수행한 이후 적합한 셀이 검색되면 해당 셀에 PRACH(Physical Random Access Channel)를 전송한다. 기지국(200)은 PRACH가 일정 수준 이상으로 수신되면 UE(40)에게 응답 메시지를 전송하고 네트워크에 진입하도록 유도한다. UE(40)의 네트워크 진입이 완료되면, UE(40)는 주기적으로 SRS를 송신하고(401), 기지국(200)은 SRS을 수신하며 UE(40)의 송신 타이밍을 보정하고 전력제어를 수행한다. 또한 상향링크 스케줄링을 위하여 SRS의 성능, 예를 들면 SINR을 측정한다. 상향링크로 전송할 데이터가 있는 UE(40)는 SR(Scheduling Request) 등으로 기지국(200)에게 상향링크 스케줄링을 요구한다. 이에 대해, 기지국(200)은 SRS에서 측정된 성능을 바탕으로 스케줄링 파라미터(예컨대, MCS, 부반송파 등)를 결정하여 PDCCH를 통하여 UE(40)에게 전송한다[UL grant](402). 이후에 UL grant를 수신한 UE(40)는 스케줄링 파라미터에 의거하여 PUSCH를 기지국(200)으로 전송한다(403).

특히 본 발명에서는 PUSCH 수신기(220)가 DMRS의 수신 성능을 측정하고, 상향링크 스케줄러(240)는 예측한 수신 성능과 실제 수신된 PUSCH의 수신 성능의 차이를 보상한다.

구체적으로, 본 발명에 따른 기지국(200)의 상향링크 스케줄링 장치는, PUSCH의 수신 성능을 예측하여 상향링크 스케줄링 파라미터를 하향링크로 전송하는 PDCCH 송신기(210)와, 상향링크 스케줄링 파라미터에 따라 UE(40)가 전송한 PUSCH 데이터를 상향링크로 수신받아 DMRS의 수신 성능을 측정하는 PUSCH 수신기(220)와, 예측된 PUSCH의 수신 성능과 수신된 PUSCH의 수신 성능의 차이에 근거하여 상향링크 스케줄링 파라미터를 보정하는 상향링크 스케줄러(240)를 포함한다.

여기서 상향링크 스케줄링 파라미터는 상향링크 전력 제어 및 타이밍 제어를 위한 정보이다. 이때, 상향링크 전력 제어 정보는 MCS를 포함하고, 이 MCS는 SRS의 수신 품질(SINR)을 이용한 MCS이거나, PRACH의 수신 품질을 이용한 MCS이거나, MCS 값들 중 어느 하나일 수 있다. 또한 DMRS를 이용하여 측정하는 수신 성능은 DMRS의 SINR 또는 DMRS의 수신 타이밍이다.

상향링크 스케줄러(240)는 SRS에 의해 결정된 MCS와 MCS 보정값의 합으로 구하는 방법, PRACH에 의해 결정된 MCS에서 MCS 보정값의 합으로 구하는 방법, 임의로 결정된 MCS에서 MCS 보정값의 합으로 구하는 방법 중 어느 하나를 이용하여 상향링크 스케줄링 파라미터를 보정한다. 이때 MCS 보정값은 DMRS에 의해 측정된 수신 품질과 MCS당 요구되는 수신 품질의 차이 함수로 결정될 수 있다.

도5는 본 발명의 실시예에 따라 상향링크 스케줄링을 위한 PUSCH 수신기의 구성을 구체적으로 도시한 도면이다.

PUSCH 수신기(220)는 수신된 PUSCH에 대하여 DMRS의 수신 품질(SINR_DMRS) 및/또는 수신 타이밍을 측정한다. DMRS는 SRS와 동일한 시퀀스를 사용하기 때문에 수신 품질과 수신 타이밍은 SRS의 방법과 비슷한 방법으로 구할 수 있다. 예를 들어 시간 영역의 DMRS에 대하여 FFT를 수행하고 DMRS 시퀀스에 대한 코드 보상을 한 후 IFFT를 수행하게 되면 도6과 같이 DMRS의 다중경로 페이딩과 수신 레벨을 얻을 수 있다. 여기서 DMRS의 수신 전력은 다중경로 페이딩을 겪은 값들의 합(a)이고 이것을 평균 노이즈+간섭 레벨로 나누어 주면 SINR을 얻게 된다. 수신 타이밍은 다중경로 페이딩중 첫 번째 경로(첫번째 왼쪽 화살표)의 타이밍이 된다.

상향링크 스케줄러(240)는 DMRS의 수신 품질을 이용하여 다음의 수학식1을 참조하여 MCS를 보정한다.

여기서, MCD_SRS(~)은 SRS 부반송파의 SINR을 이용하여 Effective SINR을 계산하고 이를 통하여 MCS를 결정하는 함수이고, ΔMCS(~)는 PUSCH의 DMRS에서 측정된 SINR_DMRS를 이용하여 보정해주는 함수이다. 만약 무선환경이 주파수 선택적(frequency-selective) 환경이라면 사용하는 부반송파에 따라 성능이 다르게 되므로, 수학식1은 부반송파 혹은 연속된 부반송파의 집합인 스케줄링 밴드에 따라 측정 및 계산한다. 여기서 SINR_DMRS는 UE(40)가 전송한 PUSCH의 DMRS에 대한 SINR이고, SINR_SRS _{_} _Subcarrier는 수신된 SRS의 부반송파당 SINR이며, MCS_SRS는 SRS의 Effective SINR을 통해 결정된 MCS이고, Δ_MCS는 MCS의 보정값이다.

SRS의 Effective SINR을 구하는 방법은 본 발명에서 제한하지는 않지만, 다음의 수학식2와 같은 방법으로 계산할 수 있다.

여기서, SINR_SRS _{_} _Subcarrier(k)는 SRS가 전송된 부반송파에 대한 SINR이고, N은 SRS 전송에 사용된 부반송파 개수, K_i은 SRS 전송 시작 부반송파이다.

상향링크 스케줄러(240)는 SRS의 effective SINR을 계산하여 MCS_SRS를 결정한다. UE(40)가 MCS_SRS를 이용하여 PUSCH를 전송하면, 기지국(200)은 SINR_DMRS를 측정하고 MCS를 보정하기 위하여 다음의 수학식3을 이용한다

여기서 Required_SINR_PUSCH(MCS_SRS)는 MCS당 요구되는 PUSCH SINR이다. 상기 표1의 예시에서 Required_SINR_PUSCH(0)=-4, Required_SINR_PUSCH(1)=-3 등의 값이 된다. f_ΔMCS(X)는 X값의 순시치를 사용하거나 X를 시간 영역에서 필터링하여 사용하느냐에 따라 결정되고, MCS에 따른 PUSCH의 SINR이 등간격이냐 등간격이 아니냐에 따라 달라진다(상기 표1은 1dB 등간격으로 나타내었다). 예를 들어, MCS에 대한 필요 SINR이 상기 표1과 같이 1dB 간격으로 되어 있고 순시치만 사용한다면 상기 수학식3은 다음의 수학식4와 같이 표현된다.

여기서 floor(X)는 X를 넘지 않는 최대의 정수이다.

만약, 기지국(200)이 SRS를 운용하지 않는다면 상기 수학식1에서 SRS에 대하여 MCS를 결정할 수 없으므로 상기 수학식1을 사용하지 못하고 다음의 수학식5를 사용한다.

MCS(i+1) = MCS(i) + Δ_MCS(SINR_DMRS(i), MCS(i))

여기서, MCS(i)는 i번째 스케줄링한 MCS이고, SINR_DMRS(i)는 이때의 DMRS의 SINR이다. MCS 초기값인 MCS(0)는 MCS 최소값인 0으로 설정하거나 PRACH의 수신 성능을 이용하여 결정할 수 있다. 상기 수학식5를 이용하여 상향링크 스케줄링을 하면 SRS이 없어도 MCS를 결정할 수 있다. 하지만, SRS가 설정되어 있어도 초기 MCS만 SRS를 이용하여 결정하고, 상기 수학식5를 이용하여 MCS를 갱신할 수 있다. 즉 상기 수학식5는 SRS의 설정 여부에 관계없이 유효하다.

기지국(200)이 SRS를 운용하지 않는 경우에는 SRS를 이용하여 상향링크 전력제어 및 타이밍 제어를 할 수 없으므로 기지국(200)은 DMRS에서 측정된 SINR과 수신 타이밍을 이용하여 전력제어 및 타이밍 제어를 할 수 있다. DMRS를 이용한 전력제어 및 타이밍 제어는 SRS를 이용하는 것과 비슷한 방법으로 가능하다. 예를 들어 CLPC 방식인 경우에는 SINR_DRMS를 확인하여 target SINR보다 작으면 UE(40)의 송신 전력을 증가시키고, target SINR보다 크면 UE(40)의 송신 전력을 감소시킨다. 즉 PUSCH의 DMRS에 대한 SINR을 측정하여 MCS를 보정하거나 MCS를 결정함에 있어서, MCS에 대한 UE(40)의 송신전력이 여분이 있는 경우(Δ_MCS〉0)에는 MCS를 증가시켜서 주파수 효율을 높이고, UE(40)의 송신전력이 여분이 없는 경우((Δ_MCS〈0)는 MCS를 감소시켜서 안정적인 스케줄링을 할 수 있다. 하지만, MCS에 대한 UE(40)의 송신전력이 여분이 있는 경우에 MCS를 증가시키지 않고 UE(40)의 송신전력을 낮추고, 반대로 송신전력이 여분이 없는 경우에는 UE(40)의 송신전력을 높일 수도 있다.

또한, 타이밍 역시 DMRS을 통한 타이밍이 target보다 작으면 UE(40)의 송신 타이밍을 증가시키고, target 보다 크면 UE(40)의 송신 타이밍을 감소시킨다.

기지국(200)이 SRS를 운용하고 있는 경우에, UE(40)는 도2와 같이 마지막 심볼에 SRS 심볼을 포함하는 PUSCH를 전송한다. 기지국(200)은 UE(40)가 전송한 SRS를 통하여 SINR을 측정한다. 이 값이 0.5dB라고 하면 MCS_SRS는 상기 표1에 의하여 4번으로 결정된다. 이후 UE(40)는 상향링크 스케줄러(240)의 지시에 따라 MCS=4로 PUSCH를 전송하고, 기지국(200)은 PUSCH의 DMRS의 SINR을 측정하여 SINR_DMRS가 2.5dB인 것을 확인하였다. 기지국의 상향링크 스케줄러(240)는 상기 수학식4(MCS당 요구되는 PUSCH SINR은 1dB 간격, 순시치 사용)에 의해 MCS 보정값 Δ_MCS가 2임을 확인한다. 즉, 해당 UE(40)가 +2만큼 MCS를 증가시켜 전송하여도 기지국(200)은 PUSCH를 안정적으로 수신할 수 있다. 그러므로 상향링크 스케줄러(240)는 해당 UE(40)에 대한 상향링크 스케줄링시 MCS=6을 사용한다. 그 이유는 MCS=4만 사용하게 되면 상기 표1에 의해 주파수 효율이 0.35[bps/Hz]인데 반하여, MCS=6을 사용하면 주파수 효율이 0.52[bps/Hz]로 증가하기 때문이다. 이처럼 MCS=4로 스케줄링되었지만 여분의 전력이 있는 경우 MCS=6으로 할당하여 주파수 효율을 0.35[bps/Hz]에서 0.52[bps/Hz]로 증가시킬 수 있다.

또한, 상기에서는 MCS 보정값 Δ_MCS에 의해 MCS를 증가(+2)시키는 예를 보여줬지만 반대로 스케줄링된 MCS에 비하여 낮은 성능을 보이는 UE(40)에 대해서는 MCS를 낮추어 UE(40)의 과도한 HARQ 재전송을 막을 수 있다.

한편, 기지국(200)이 SRS를 운용하고 있지 않은 경우에, UE(40)는 도2에서 마지막 SRS 심볼 대신 데이터 심볼을 전송한다. 상향링크 스케줄러(240)는 MCS 초기값을 0으로 설정하는 경우 UE(40)의 첫 PUSCH 전송은 MCS=0(MCS(0)=0)로 전송한다. 이때의 SINR_DMRS가 2.5dB로 확인되면 상기 수학식4(MCS당 요구되는 PUSCH SINR은 1dB 간격, 순시치 사용)와 상기 표1에 의해 MCS 보정값 Δ_MCS가 6(=floor(2.5-(-4)))이 된다. 그러면 MCS(1)은 6이 된다. UE(40)의 무선환경이 변하지 않는다면 다음 PUSCH 전송에 대한 SINR_DMRS는 2.5dB로 동일할 것이고, 이때의 MCS 보정값 Δ_MCS는 0이 되므로 MCS(2) 역시 6으로 되므로 해당 UE(40)는 MCS=6으로 유지된다. SRS을 운용하지 않으면 시간 영역에서 약 7%의 처리량 증가를 기대할 수 있다.

상기 방법은 특정 실시예들을 통하여 설명되었지만, 상기 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 케리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 실시예들을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

본 명세서에서는 본 발명이 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 이해할 수 있는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.

200: 기지국 210: PDCCH 송신기
220: PUSCH 수신기 230: SRS 수신기
240: 상향링크 스케줄러

Claims

기지국의 상향링크 스케줄링 장치로서,
단말로부터 수신된 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel) 데이터의 DMRS(Demodulation Reference Signal) 수신 성능을 측정하여 스케줄링 파라미터를 결정하는 상향링크 스케줄링 장치.
기지국의 상향링크 스케줄링 장치로서,
PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)의 수신 성능을 예측하여 스케줄링 파라미터를 하향링크로 전송하는 PDCCH(Physical Downlink Control Channel) 송신기;
상기 스케줄링 파라미터에 따라 단말이 전송한 PUSCH 데이터를 상향링크로 수신받아 DMRS(Demodulation Reference Signal)의 수신 성능을 측정하는 PUSCH 수신기; 및
예측된 PUSCH의 수신 성능과 수신된 PUSCH의 수신 성능의 차이에 근거하여 상기 스케줄링 파라미터를 보정하는 상향링크 스케줄러를 포함하는 상향링크 스케줄링 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 스케줄링 파라미터는, 상향링크 전력 제어 정보, 상향링크 타이밍 제어 정보 중 적어도 하나를 포함하는 상향링크 스케줄링 장치.
제3항에 있어서,
상기 상향링크 전력 제어 정보는, MCS(Modulation Coding Scheme)를 포함하는 상향링크 스케줄링 장치.
제4항에 있어서,
상기 DMRS 수신 성능은, DMRS의 수신 품질(SINR) 또는 수신 타이밍인, 상향링크 스케줄링 장치.
제4항에 있어서,
상기 MCS는, SRS(Sounding Reference Signal)의 수신 품질(SINR)을 이용한 MCS, PRACH(Physical Random Access Channel)의 수신 품질을 이용한 MCS, MCS 값들 중 어느 하나인, 상향링크 스케줄링 장치.
제6항에 있어서,
상기 스케줄링 파라미터의 보정은,
SRS에 의해 결정된 MCS와 MCS 보정값의 합으로 구하는 방법, PRACH에 의해 결정된 MCS에서 MCS 보정값의 합으로 구하는 방법, 임의로 결정된 MCS에서 MCS 보정값의 합으로 구하는 방법 중 어느 하나를 이용하는, 상향링크 스케줄링 장치.
제7항에 있어서,
상기 MCS 보정값은, DMRS에 의해 측정된 수신 품질과 MCS당 요구되는 수신 품질의 차이 함수로 결정되는, 상향링크 스케줄링 장치.
기지국의 상향링크 스케줄링 방법으로서,
PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)의 수신 성능을 예측하여 스케줄링 파라미터를 하향링크로 전송하는 단계;
상기 스케줄링 파라미터에 따라 단말이 전송한 PUSCH 데이터를 상향링크로 수신받아 DMRS(Demodulation Reference Signal)의 수신 성능을 측정하는 단계; 및
예측된 PUSCH의 수신 성능과 수신된 PUSCH의 수신 성능의 차이에 근거하여 상기 스케줄링 파라미터를 보정하는 단계를 포함하는 상향링크 스케줄링 방법.
제9항에 있어서,
상기 스케줄링 파라미터는, 상향링크 전력 제어 정보, 상향링크 타이밍 제어 정보 중 적어도 하나를 포함하는 상향링크 스케줄링 방법.
제10항에 있어서,
상기 상향링크 전력 제어 정보는, MCS(Modulation Coding Scheme)를 포함하고,
상기 DMRS 수신 성능은, DMRS의 수신 품질(SINR) 또는 수신 타이밍인, 상향링크 스케줄링 방법.
제11항에 있어서,
상기 MCS는, SRS(Sounding Reference Signal)의 수신 품질(SINR)을 이용한 MCS, PRACH(Physical Random Access Channel)의 수신 품질을 이용한 MCS, MCS 값들 중 어느 하나이며,
상기 스케줄링 파라미터의 보정은, SRS에 의해 결정된 MCS와 MCS 보정값의 합으로 구하는 방법, PRACH에 의해 결정된 MCS에서 MCS 보정값의 합으로 구하는 방법, 임의로 결정된 MCS에서 MCS 보정값의 합으로 구하는 방법 중 어느 하나를 이용하며,
상기 MCS 보정값은, DMRS에 의해 측정된 수신 품질과 MCS당 요구되는 수신 품질의 차이 함수로 결정되는, 상향링크 스케줄링 방법.
이동통신 시스템으로서,
단말로부터 수신된 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel) 데이터의 DMRS(Demodulation Reference Signal) 수신 성능을 측정하여 상향링크 스케줄링 파라미터를 결정하는 기지국을 포함하는 이동통신 시스템.
제13항에 있어서,
상기 기지국은,
PUSCH의 수신 성능을 예측하여 상기 상향링크 스케줄링 파라미터를 하향링크로 전송하는 PDCCH(Physical Downlink Control Channel) 송신기;
상기 상향링크 스케줄링 파라미터에 따라 단말이 전송한 PUSCH 데이터를 상향링크로 수신받아 DMRS의 수신 성능을 측정하는 PUSCH 수신기; 및
예측된 PUSCH의 수신 성능과 수신된 PUSCH의 수신 성능의 차이에 근거하여 상기 상향링크 스케줄링 파라미터를 보정하는 상향링크 스케줄러를 포함하는 이동통신 시스템.
제9항에 있어서,
상기 상향링크 스케줄링 파라미터는, 상향링크 전력 제어 정보, 상향링크 타이밍 제어 정보 중 적어도 하나를 포함하며,
상기 DMRS 수신 성능은, DMRS의 수신 품질(SINR) 또는 수신 타이밍인, 이동통신 시스템.
제15항에 있어서,
상기 상향링크 전력 제어 정보는, MCS(Modulation Coding Scheme)를 포함하고,
상기 MCS는, SRS(Sounding Reference Signal)의 수신 품질(SINR)을 이용한 MCS, PRACH(Physical Random Access Channel)의 수신 품질을 이용한 MCS, MCS 값들 중 어느 하나이며,
상기 상향링크 스케줄링 파라미터의 보정은, SRS에 의해 결정된 MCS와 MCS 보정값의 합으로 구하는 방법, PRACH에 의해 결정된 MCS에서 MCS 보정값의 합으로 구하는 방법, 임의로 결정된 MCS에서 MCS 보정값의 합으로 구하는 방법 중 어느 하나를 이용하며,
상기 MCS 보정값은, DMRS에 의해 측정된 수신 품질과 MCS당 요구되는 수신 품질의 차이 함수로 결정되는, 이동통신 시스템.