KR20140037232A - 무선 통신 시스템에서 동기화 신호 전송 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

무선 통신 시스템에서 동기화 신호(synchronization signal)를 전송하는 방법 및 장치가 제공된다. 기지국은 매크로 노드(macro node)를 통하여 1차 동기화 신호(PSS; primary synchronization signal) 및 2차 동기화 신호(SSS; secondary synchronization signal)를 단말로 전송하고, 상기 매크로 노드와 동일한 셀 ID(identity)를 가지는 적어도 하나의 RRH(radio remote head)를 통하여 3차 동기화 신호(TSS; third synchronization signal)를 상기 단말로 전송한다. 상기 단말은 상기 PSS, SSS 및 TSS 중 적어도 하나를 기반으로 동기화를 수행한다.

Description

무선 통신 시스템에서 동기화 신호 전송 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING SYNCHRONIZATION SIGNAL IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 통신 시스템에서 동기화 신호 전송 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 활발하게 연구되고 있는 차세대 멀티미디어 무선 통신 시스템은 초기의 음성 위주의 서비스를 벗어나 영상, 무선 데이터 등의 다양한 정보를 처리하여 전송할 수 있는 시스템이 요구되고 있다. 현재 3세대 무선 통신 시스템에 이어 개발되고 있는 4세대 무선 통신은 하향링크 1Gbps(gigabits per second) 및 상향링크 500Mbps(megabits per second)의 고속의 데이터 서비스를 지원하는 것을 목표로 한다. 무선 통신 시스템의 목적은 다수의 사용자가 위치와 이동성에 관계없이 신뢰할 수 있는(reliable) 통신을 할 수 있도록 하는 것이다. 그런데, 무선 채널(wireless channel)은 경로 손실(path loss), 잡음(noise), 다중 경로(multipath)에 의한 페이딩(fading) 현상, 심벌 간 간섭(ISI; inter-symbol interference) 또는 단말의 이동성으로 인한 도플러 효과(Doppler effect) 등의 비이상적인 특성이 있다. 무선 채널의 비이상적 특성을 극복하고, 무선 통신의 신뢰도(reliability)를 높이기 위해 다양한 기술이 개발되고 있다.
한편 M2M(machine-to-machine) 통신의 도입, 스마트폰, 태블릿 PC 등의 다양한 디바이스의 출현 및 보급으로 인하여 셀룰러(cellular) 망에 대한 데이터 요구량이 빠르게 증가하고 있다. 높은 데이터 요구량을 만족시키기 위하여 다양한 기술들이 개발되고 있다. 더 많은 주파수 대역을 효율적으로 사용하기 위한 반송파 집합(CA; carrier aggregation) 기술, 인지 무선(CR; cognitive radio) 기술 등이 연구 중에 있다. 또한, 한정된 주파수 대역 내에서 데이터 용량을 높이기 위한 다중 안테나 기술, 다중 기지국 협력 기술 등이 연구되고 있다. 즉, 결국 무선 통신 시스템은 사용자 주변에 접속할 수 있는 노드(node)의 밀도가 높아지는 방향으로 진화하게 될 것이다. 노드의 밀도가 높은 무선 통신 시스템은 노드 간의 협력에 의하여 성능이 더욱 향상될 수 있다. 즉, 각 노드가 서로 협력하는 무선 통신 시스템은 각 노드가 독립적인 기지국(BS; base station), ABS(advanced BS), Node-B(NB), eNode-B(eNB), AP(access point) 등으로 동작하는 무선 통신 시스템보다 훨씬 우수한 성능을 가진다.
무선 통신 시스템의 성능 개선을 위하여, 셀 내 복수의 노드를 구비한 분산 다중 노드 시스템(DMNS; distributed multi node system)이 적용될 수 있다. 다중 노드 시스템은 분산 안테나 시스템(DAS; distributed antenna system), 무선 원격 장비(RRH; radio remote head) 등을 포함할 수 있다. 또한, 이미 개발되었거나 향후에 적용이 가능한 다양한 MIMO(multiple-input multiple-output) 기법과 협력 통신 기법들을 분산 다중 노드 시스템에 적용하기 위한 표준화 작업이 진행 중이다.
기지국은 단말로 동기화 신호(synchronization signal)를 전송하고, 단말은 수신한 동기화 신호를 기반으로 시간 및 주파수 동기를 맞출 수 있다. 분산 다중 노드 시스템에서 복수의 노드들이 동기화 신호를 전송할 수 있다. 단말은 복수의 노드들이 전송하는 동기화 신호 중 자신을 서비스하는 노드의 동기화 신호를 기반으로 동기를 맞출 필요가 있다.
따라서, 분산 다중 노드 시스템에서 단말이 효율적으로 동기화를 수행하기 위한 방법이 요구된다.
본 발명의 기술적 과제는 무선 통신 시스템에서 동기화 신호 전송 방법 및 장치를 제공하는 데에 있다. 본 발명은 분산 다중 노드 시스템에서 무선 원격 장비(RRH; radio remote head)가 전송하는 새로운 동기화 신호를 정의한다. 또한, 본 발명은 단말이 새롭게 정의된 동기화 신호를 기반으로 시간 및 주파수 동기를 맞추는 방법을 제안한다.
일 양태에 있어서, 무선 통신 시스템에서 기지국에 의한 동기화 신호(synchronization signal)를 전송하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 매크로 노드(macro node)를 통하여 1차 동기화 신호(PSS; primary synchronization signal) 및 2차 동기화 신호(SSS; secondary synchronization signal)를 단말로 전송하고, 상기 매크로 노드와 동일한 셀 ID(identity)를 가지는 적어도 하나의 RRH(radio remote head)를 통하여 3차 동기화 신호(TSS; third synchronization signal)를 상기 단말로 전송하는 것을 포함한다.
상기 TSS가 전송되는 서브프레임 내에서의 위치, 주기 또는 상기 TSS의 시퀀스(sequence)에 관한 정보는 미리 결정될 수 있다.
상기 방법은 상기 TSS가 전송되는 서브프레임 내에서의 위치, 주기 또는 상기 TSS의 시퀀스에 관한 정보를 상위 계층(higher layer)을 통해 상기 단말로 전송하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 TSS의 시퀀스는 상기 SSS의 시퀀스의 일부일 수 있다.
상기 방법은 상기 TSS의 전송 여부를 상기 단말로 전송하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 TSS의 ID를 상기 단말로 전송하는 것을 더 포함할 수 있다.
다른 양태에 있어서, 무선 통신 시스템에서 단말에 의한 동기화(synchronization)를 수행하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 매크로 노드(macro node)를 통하여 1차 동기화 신호(PSS; primary synchronization signal) 및 2차 동기화 신호(SSS; secondary synchronization signal)를 수신하고, 상기 매크로 노드와 동일한 셀 ID(identity)를 가지는 적어도 하나의 RRH(radio remote head)를 통하여 3차 동기화 신호(TSS; third synchronization signal)를 수신하고, 상기 PSS, SSS 및 TSS 중 적어도 하나를 기반으로 동기화를 수행하는 것을 포함한다.
상기 방법은 상기 TSS를 기반으로 상기 적어도 하나의 RRH와 동기화를 수행하는 것을 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 PSS 및 SSS 중 적어도 하나를 기반으로 상기 매크로 노드와 동기화를 수행하는 것을 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 PSS 및 SSS 중 적어도 하나를 기반으로 맞춰진 시간 동기와 상기 TSS를 기반으로 맞춰진 시간 동기가 다른 경우, 이를 기지국에 보고하는 것을 더 포함할 수 있다.
다중 분산 노드 시스템에서 단말이 RRH에 시간 및 주파수 동기를 맞출 수 있다.
도 1은 무선 통신 시스템이다.
도 2는 3GPP LTE에서 무선 프레임(radio frame)의 구조를 나타낸다.
도 3은 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)의 일 예를 나타낸다.
도 4는 하향링크 서브프레임의 구조를 나타낸다.
도 5는 상향링크 서브프레임의 구조를 나타낸다.
도 6은 다중 노드 시스템의 일 예를 나타낸다.
도 7은 동기화 신호를 전송하는 무선 프레임의 일 예를 나타낸다.
도 8은 SSS의 구성의 일 예를 나타낸다.
도 9는 시간 동기 오류가 발생하는 경우의 일 예를 나타낸다.
도 10은 제안된 동기화 신호 전송 방법의 일 실시예를 나타낸다.
도 11은 시간 동기 오류가 발생하는 경우의 또 다른 예를 나타낸다.
도 12는 제안된 데이터 전송 방법의 일 실시예를 나타낸다.
도 13은 본 발명의 실시예가 구현되는 무선 통신 시스템의 블록도이다.
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 통신 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(institute of electrical and electronics engineers) 802.11(Wi-Fi), IEEE 802.16(WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. IEEE 802.16m은 IEEE 802.16e의 진화로, IEEE 802.16e에 기반한 시스템과의 하위 호환성(backward compatibility)를 제공한다. UTRA는 UMTS(universal mobile telecommunications system)의 일부이다. 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA(evolved-UMTS terrestrial radio access)를 사용하는 E-UMTS(evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.
설명을 명확하게 하기 위해, LTE-A를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1은 무선 통신 시스템이다.
무선 통신 시스템(10)은 적어도 하나의 기지국(11; base station, BS)을 포함한다. 각 기지국(11)은 특정한 지리적 영역(일반적으로 셀이라고 함)(15a, 15b, 15c)에 대해 통신 서비스를 제공한다. 셀은 다시 다수의 영역(섹터라고 함)으로 나누어질 수 있다. 단말(12; user equipment, UE)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(mobile station), MT(mobile terminal), UT(user terminal), SS(subscriber station), 무선기기(wireless device), PDA(personal digital assistant), 무선 모뎀(wireless modem), 휴대기기(handheld device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(11)은 일반적으로 단말(12)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(access point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
단말은 통상적으로 하나의 셀에 속하는데, 단말이 속한 셀을 서빙 셀(serving cell)이라 한다. 서빙 셀에 대해 통신 서비스를 제공하는 기지국을 서빙 기지국(serving BS)이라 한다. 무선 통신 시스템은 셀룰러 시스템(cellular system)이므로, 서빙 셀에 인접하는 다른 셀이 존재한다. 서빙 셀에 인접하는 다른 셀을 인접 셀(neighbor cell)이라 한다. 인접 셀에 대해 통신 서비스를 제공하는 기지국을 인접 기지국(neighbor BS)이라 한다. 서빙 셀 및 인접 셀은 단말을 기준으로 상대적으로 결정된다.
이 기술은 하향링크(downlink) 또는 상향링크(uplink)에 사용될 수 있다. 일반적으로 하향링크는 기지국(11)에서 단말(12)로의 통신을 의미하며, 상향링크는 단말(12)에서 기지국(11)으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국(11)의 일부분이고, 수신기는 단말(12)의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말(12)의 일부분이고, 수신기는 기지국(11)의 일부분일 수 있다.
무선 통신 시스템은 MIMO(multiple-input multiple-output) 시스템, MISO(multiple-input single-output) 시스템, SISO(single-input single-output) 시스템 및 SIMO(single-input multiple-output) 시스템 중 어느 하나일 수 있다. MIMO 시스템은 다수의 전송 안테나(transmit antenna)와 다수의 수신 안테나(receive antenna)를 사용한다. MISO 시스템은 다수의 전송 안테나와 하나의 수신 안테나를 사용한다. SISO 시스템은 하나의 전송 안테나와 하나의 수신 안테나를 사용한다. SIMO 시스템은 하나의 전송 안테나와 다수의 수신 안테나를 사용한다. 이하에서, 전송 안테나는 하나의 신호 또는 스트림을 전송하는 데 사용되는 물리적 또는 논리적 안테나를 의미하고, 수신 안테나는 하나의 신호 또는 스트림을 수신하는 데 사용되는 물리적 또는 논리적 안테나를 의미한다.
도 2는 3GPP LTE에서 무선 프레임(radio frame)의 구조를 나타낸다.
이는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) TS 36.211 V8.2.0 (2008-03) "Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical channels and modulation (Release 8)"의 5절을 참조할 수 있다. 도 2를 참조하면, 무선 프레임은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 하나의 서브프레임은 2개의 슬롯(slot)으로 구성된다. 무선 프레임 내 슬롯은 #0부터 #19까지 슬롯 번호가 매겨진다. 하나의 서브프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)라 한다. TTI는 데이터 전송을 위한 스케줄링 단위라 할 수 있다. 예를 들어, 하나의 무선 프레임의 길이는 10ms이고, 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms 일 수 있다.
하나의 슬롯은 시간 영역(time domain)에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심벌을 포함하고, 주파수 영역에서 복수의 부반송파를 포함한다. OFDM 심벌은 3GPP LTE가 하향링크에서 OFDMA를 사용하므로 하나의 심벌 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것으로, 다중 접속 방식에 따라 다른 명칭으로 불리울 수 있다. 예를 들어, 상향링크 다중 접속 방식으로 SC-FDMA가 사용될 경우 SC-FDMA 심벌이라고 할 수 있다. 자원블록(RB; resource block)는 자원 할당 단위로 하나의 슬롯에서 복수의 연속하는 부반송파를 포함한다. 상기 무선 프레임의 구조는 일 예에 불과한 것이다. 따라서 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 개수나 서브프레임에 포함되는 슬롯의 개수, 또는 슬롯에 포함되는 OFDM 심벌의 개수는 다양하게 변경될 수 있다.
3GPP LTE는 노멀(normal) 사이클릭 프리픽스(CP; cyclic prefix)에서 하나의 슬롯은 7개의 OFDM 심벌을 포함하고, 확장(extended) CP에서 하나의 슬롯은 6개의 OFDM 심벌을 포함하는 것으로 정의하고 있다.
무선 통신 시스템은 크게 FDD(frequency division duplex) 방식과 TDD(time division duplex) 방식으로 나눌 수 있다. FDD 방식에 의하면 상향링크 전송과 하향링크 전송이 서로 다른 주파수 대역을 차지하면서 이루어진다. TDD 방식에 의하면 상향링크 전송과 하향링크 전송이 같은 주파수 대역을 차지하면서 서로 다른 시간에 이루어진다. TDD 방식의 채널 응답은 실질적으로 상호적(reciprocal)이다. 이는 주어진 주파수 영역에서 하향링크 채널 응답과 상향링크 채널 응답이 거의 동일하다는 것이다. 따라서, TDD에 기반한 무선통신 시스템에서 하향링크 채널 응답은 상향링크 채널 응답으로부터 얻어질 수 있는 장점이 있다. TDD 방식은 전체 주파수 대역을 상향링크 전송과 하향링크 전송이 시분할되므로 기지국에 의한 하향링크 전송과 단말에 의한 상향링크 전송이 동시에 수행될 수 없다. 상향링크 전송과 하향링크 전송이 서브프레임 단위로 구분되는 TDD 시스템에서, 상향링크 전송과 하향링크 전송은 서로 다른 서브프레임에서 수행된다.
도 3은 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)의 일 예를 나타낸다.
하향링크 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심벌을 포함하고, 주파수 영역에서 NRB개의 자원 블록을 포함한다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원 블록의 수 NRB은 셀에서 설정되는 하향링크 전송 대역폭(bandwidth)에 종속한다. 예를 들어, LTE 시스템에서 NRB은 6 내지 110 중 어느 하나일 수 있다. 하나의 자원 블록은 주파수 영역에서 복수의 부반송파를 포함한다. 상향링크 슬롯의 구조도 상기 하향링크 슬롯의 구조와 동일할 수 있다.
자원 그리드 상의 각 요소(element)를 자원 요소(resource element)라 한다. 자원 그리드 상의 자원 요소는 슬롯 내 인덱스 쌍(pair) (k,l)에 의해 식별될 수 있다. 여기서, k(k=0,...,NRB×12-1)는 주파수 영역 내 부반송파 인덱스이고, l(l=0,...,6)은 시간 영역 내 OFDM 심벌 인덱스이다.
여기서, 하나의 자원 블록은 시간 영역에서 7 OFDM 심벌, 주파수 영역에서 12 부반송파로 구성되는 7×12 자원 요소를 포함하는 것을 예시적으로 기술하나, 자원 블록 내 OFDM 심벌의 수와 부반송파의 수는 이에 제한되는 것은 아니다. OFDM 심벌의 수와 부반송파의 수는 CP의 길이, 주파수 간격(frequency spacing) 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 노멀 CP의 경우 OFDM 심벌의 수는 7이고, 확장된 CP의 경우 OFDM 심벌의 수는 6이다. 하나의 OFDM 심벌에서 부반송파의 수는 128, 256, 512, 1024, 1536 및 2048 중 하나를 선정하여 사용할 수 있다.
도 4는 하향링크 서브프레임의 구조를 나타낸다.
하향링크 서브프레임은 시간 영역에서 2개의 슬롯을 포함하고, 각 슬롯은 노멀 CP에서 7개의 OFDM 심벌을 포함한다. 서브프레임 내의 첫 번째 슬롯의 앞선 최대 3 OFDM 심벌들(1.4Mhz 대역폭에 대해서는 최대 4 OFDM 심벌들)이 제어 채널들이 할당되는 제어 영역(control region)이고, 나머지 OFDM 심벌들은 PDSCH(physical downlink shared channel)가 할당되는 데이터 영역이 된다.
PDCCH는 DL-SCH(downlink-shared channel)의 자원 할당 및 전송 포맷, UL-SCH(uplink shared channel)의 자원 할당 정보, PCH 상의 페이징 정보, DL-SCH 상의 시스템 정보, PDSCH 상으로 전송되는 랜덤 액세스 응답과 같은 상위 계층 제어 메시지의 자원 할당, 임의의 UE 그룹 내 개별 UE들에 대한 전송 파워 제어 명령의 집합 및 VoIP(voice over internet protocol)의 활성화 등을 나를 수 있다. 복수의 PDCCH가 제어 영역 내에서 전송될 수 있으며, 단말은 복수의 PDCCH를 모니터링 할 수 있다. PDCCH는 하나 또는 몇몇 연속적인 CCE(control channel elements)의 집합(aggregation) 상으로 전송된다. CCE는 무선채널의 상태에 따른 부호화율을 PDCCH에게 제공하기 위해 사용되는 논리적 할당 단위이다. CCE는 복수의 자원 요소 그룹(resource element group)에 대응된다. CCE의 수와 CCE들에 의해 제공되는 부호화율의 연관 관계에 따라 PDCCH의 포맷 및 가능한 PDCCH의 비트수가 결정된다.
기지국은 단말에게 보내려는 DCI에 따라 PDCCH 포맷을 결정하고, 제어 정보에 CRC(cyclic redundancy check)를 붙인다. CRC에는 PDCCH의 소유자(owner)나 용도에 따라 고유한 식별자(RNTI; radio network temporary identifier)가 마스킹된다. 특정 단말을 위한 PDCCH라면 단말의 고유 식별자, 예를 들어 C-RNTI(cell-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 또는, 페이징 메시지를 위한 PDCCH라면 페이징 지시 식별자, 예를 들어 P-RNTI(paging-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 시스템 정보 블록(SIB; system information block)을 위한 PDCCH라면 시스템 정보 식별자, SI-RNTI(system information-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 단말의 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 대한 응답인 랜덤 액세스 응답을 지시하기 위해 RA-RNTI(random access-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다.
도 5는 상향링크 서브프레임의 구조를 나타낸다.
상향링크 서브프레임은 주파수 영역에서 제어 영역과 데이터 영역으로 나뉠 수 있다. 상기 제어 영역은 상향링크 제어 정보가 전송되기 위한 PUCCH(physical uplink control channel)이 할당된다. 상기 데이터 영역은 데이터가 전송되기 위한 PUSCH(physical uplink shared channel)이 할당된다. 상위 계층에서 지시되는 경우, 단말은 PUSCH와 PUCCH의 동시 전송을 지원할 수 있다.
하나의 단말에 대한 PUCCH는 서브프레임에서 자원 블록 쌍(RB pair)으로 할당된다. 자원 블록 쌍에 속하는 자원 블록들은 제1 슬롯과 제2 슬롯 각각에서 서로 다른 부반송파를 차지한다. PUCCH에 할당되는 자원 블록 쌍에 속하는 자원 블록이 차지하는 주파수는 슬롯 경계(slot boundary)를 기준으로 변경된다. 이를 PUCCH에 할당되는 RB 쌍이 슬롯 경계에서 주파수가 홉핑(frequency-hopped)되었다고 한다. 단말이 상향링크 제어 정보를 시간에 따라 서로 다른 부반송파를 통해 전송함으로써, 주파수 다이버시티 이득을 얻을 수 있다. m은 서브프레임 내에서 PUCCH에 할당된 자원블록 쌍의 논리적인 주파수 영역 위치를 나타내는 위치 인덱스이다.
PUCCH 상으로 전송되는 상향링크 제어정보에는 HARQ(hybrid automatic repeat request) ACK(acknowledgement)/NACK(non-acknowledgement), 하향링크 채널 상태를 나타내는 CQI(channel quality indicator), 상향링크 무선 자원 할당 요청인 SR(scheduling request) 등이 있다.
PUSCH는 전송 채널(transport channel)인 UL-SCH에 맵핑된다. PUSCH 상으로 전송되는 상향링크 데이터는 TTI 동안 전송되는 UL-SCH를 위한 데이터 블록인 전송 블록(transport block)일 수 있다. 상기 전송 블록은 사용자 정보일 수 있다. 또는, 상향링크 데이터는 다중화된(multiplexed) 데이터일 수 있다. 다중화된 데이터는 UL-SCH를 위한 전송 블록과 제어정보가 다중화된 것일 수 있다. 예를 들어, 데이터에 다중화되는 제어정보에는 CQI, PMI(precoding matrix indicator), HARQ, RI(rank indicator) 등이 있을 수 있다. 또는 상향링크 데이터는 제어정보만으로 구성될 수도 있다.
무선 통신 시스템의 성능을 향상시키기 위하여 사용자 주변에 접속할 수 있는 노드(node)의 밀도를 높이는 방향으로 기술이 진화하고 있다. 노드의 밀도가 높은 무선 통신 시스템은 노드 간의 협력에 의하여 성능이 더욱 향상될 수 있다.
도 6은 다중 노드 시스템의 일 예를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 다중 노드 시스템(20)은 하나의 기지국(21)과 복수의 노드(25-1, 25-2, 25-3, 25-4, 25-5)들로 구성될 수 있다. 복수의 노드(25-1, 25-2, 25-3, 25-4, 25-5)들은 하나의 기지국(21)에 의해서 관리될 수 있다. 즉, 복수의 노드(25-1, 25-2, 25-3, 25-4, 25-5)들은 하나의 셀의 일부처럼 동작을 한다. 이때 각 노드(25-1, 25-2, 25-3, 25-4, 25-5)는 별도의 노드 ID(identifier)를 할당 받을 수 있고 또는 별도의 노드 ID 없이 셀 내의 일부 안테나 집단처럼 동작할 수 있다. 이러한 경우 도 6의 다중 노드 시스템(20)은 하나의 셀을 형성하는 분산 다중 노드 시스템(DMNS; distributed multi node system)으로 볼 수 있다.
또는 복수의 노드(25-1, 25-2, 25-3, 25-4, 25-5)들은 개별적인 셀 ID를 가지고 단말의 스케줄링 및 핸드오버(HO; handover)를 수행할 수 있다. 이러한 경우 도 6의 다중 노드 시스템(20)은 다중 셀 시스템으로 볼 수 있다. 기지국(21)은 매크로 셀(macro cell)일 수 있으며, 각 노드는 매크로 셀의 셀 커버리지(cell coverage)보다 작은 셀 커버리지를 가지는 펨토 셀(femto cell) 또는 피코 셀(pico cell)일 수 있다. 이와 같이 복수의 셀이 커버리지에 따라 오버레이(overlay)되어 구성되는 경우, 복수 계층 네트워크(multi-tier network)라 할 수 있다.
도 6에서 각 노드(25-1, 25-2, 25-3, 25-4, 25-5)는 기지국, Node-B, eNode-B, 피코 셀 eNb(PeNB), 홈 eNB(HeNB), 무선 원격 장비(RRH; radio remote head), 중계국(RS; relay station 또는 repeater), 분산 안테나(distributed antenna) 중 어느 하나가 될 수 있다. 하나의 노드에는 최소 하나의 안테나가 설치될 수 있다. 또한, 노드는 포인트(point)로 불릴 수 있다. 이하의 명세서에서 노드는 DMNS에서 일정 간격 이상으로 떨어진 안테나 그룹을 의미한다. 즉, 이하의 명세서에서 각 노드는 물리적으로 RRH를 의미한다고 가정한다. 그러나 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 노드는 물리적 간격에 상관 없이 임의의 안테나 그룹으로 정의될 수 있다. 예를 들어 복수의 교차 편광된 안테나(cross polarized antenna)들로 구성된 기지국을 수평 편광된 안테나(horizontal polarized antenna)들로 구성된 노드와 수직 편광된 안테나(vertical polarized antenna)들로 구성된 노드로 이루어져 있다고 보고 본 발명을 적용할 수 있다. 또한 본 발명은 각 노드가 셀 커버리지가 매크로 셀에 비해서 작은 피코 셀 또는 펨토 셀인 경우, 즉 다중 셀 시스템에서도 적용될 수 있다. 이하의 설명에서 안테나는 물리적인 안테나뿐만 아니라 안테나 포트, 가상(virtual) 안테나, 안테나 그룹 등으로 대체될 수 있다.
단말은 기지국으로부터 수신되는 동기화 신호(synchronization signal)를 기반으로 시간 및 주파수 동기를 맞출 수 있다. 3GPP LTE-A의 동기화 신호는 1차 동기화 신호(PSS; primary synchronization signal) 및 2차 동기화 신호(SSS; secondary synchronization signal)로 구분될 수 있다. 3GPP LTE-A의 동기화 신호는 3GPP TS V10.2.0 (2011-06)의 6.11절을 참조할 수 있다.
도 7은 동기화 신호를 전송하는 무선 프레임의 일 예를 나타낸다.
도 7은 FDD 무선 프레임에서 동기화 신호가 전송되는 경우를 나타낸다. 도 7을 참조하면, PSS는 무선 프레임 내의 첫 번째 슬롯(슬롯 0)과 11번째 슬롯(슬롯 10)의 마지막 OFDM 심벌에 맵핑된다. SSS는 무선 프레임 내의 첫 번째 슬롯과 11번째 슬롯의 마지막에서 2번째 OFDM 심벌에 맵핑된다.
PSS는 OFDM 심벌 동기 또는 슬롯 동기를 얻기 위해 사용되고, 물리 계층 셀 ID(PCI; physical-layer cell identity)와 연관되어 있다. PSS를 위하여 사용되는 시퀀스는 주파수 영역(frequency domain) Zadoff-Chu(ZC) 시퀀스로부터 생성될 수 있다. 단말은 PSS가 하향링크 참조 신호(RS; reference signal0이 전송되는 안테나 포트 상으로는 전송되지 않는다고 가정한다.
도 8은 SSS의 구성의 일 예를 나타낸다.
SSS는 프레임 동기를 얻기 위해 사용된다. SSS를 위하여 사용되는 시퀀스는 길이가 31인 2개의 이진 시퀀스(binary sequence)의 인터리빙된 연결(interleaved concatenation)이다. 도 8을 참조하면, 길이가 31인 세그먼트(segment) 0은 s0(0),...,s0(30)으로 표현되며, 길이 31인 세그먼트 1은 s1(0),...,s1(30)로 표현될 수 있다. 세그먼트 0과 세그먼트 1은 63개의 부반송파 중 DC(direct current) 부반송파를 제외한 62개의 부반송파에 맵핑된다. 세그먼트 0과 세그먼트 1은 각각 번갈아 가면서 62개의 부반송파에 맵핑된다. 즉, 세그먼트 0와 세그먼트 1은 s0(0), s1(0), s0(1), s1(1),..., s0(30), s1(30)의 순서로 주파수 영역에 맵핑된다. 연결된 시퀀스는 PSS에 의해 주어지는 스크램블링 시퀀스(scrambling sequence)로 스크램블링 될 수 있다. SSS를 정의하는 2개의 시퀀스는 첫 번째 서브프레임(서브프레임 0)과 6번째 서브프레임(서브프레임 5)에서 서로 다르다.
이하, 제안된 동기화 신호 전송 방법을 설명하도록 한다.
도 9는 시간 동기 오류가 발생하는 경우의 일 예를 나타낸다.
다중 분산 노드 시스템에서 매크로 노드를 포함한 복수의 노드들이 동일한 셀 ID를 사용할 수 있다. 이때 매크로 노드만이 PSS 및 SSS를 포함하는 동기화 신호를 전송하거나, 매크로 노드와 복수의 RRH들이 동일한 동기화 신호를 동시에(time-aligned) 전송할 수 있다. 또한, 단말은 매크로 노드가 아닌 하나의 RRH로부터 서비스를 받는 경우를 가정할 수 있다. 따라서, 단말이 매크로 노드가 아닌 하나의 RRH로부터 서비스를 받으면서 시간 동기는 매크로 노드에 맞춰지는 상황이 발생할 수 있다.
도 9를 참조하면, RRH로부터 수신되는 데이터보다 매크로 노드에 맞춰진 시간 동기가 늦다. 즉, 단말은 매크로 노드보다 가까운 RRH로부터 서비스를 받는다. 단말은 RRH로부터 서비스를 받음에도 불구하고 FFT(fast Fourier transform) 창(window)은 매크로 노드에 맞춰진 시간 동기에 따라 구성된다. 이에 따라 단말은 시간 동기가 어긋난 상태에서 RRH로부터 PDSCH를 수신한다. 단말은 RRH로부터 수신된 OFDM 심벌 중 FFT 창을 통해 일부만 검출할 수 있으므로 PDSCH 성능이 열화될 수 있고, 다음 OFDM 심벌은 현재 OFDM 심벌에 대하여 심벌 간 간섭(ISI; inter-symbol interference)으로 작용할 수 있다. 또한, 매크로 노드와 RRH의 발진기(oscillator)가 서로 달라 생기는 주파수 오프셋(frequency offset)에 대한 동기화도 필요하다.
이에 따라 본 발명은 기존의 PSS/SSS 외에 RRH가 따로 전송하는 새로운 동기화 신호를 제안한다.
도 10은 제안된 동기화 신호 전송 방법의 일 실시예를 나타낸다.
단계 S100에서 매크로 노드는 단말로 PSS 및 SSS를 전송한다. 단계 S110에서 적어도 하나의 RRH는 3차 동기화 신호(TSS; third synchronization signal)를 상기 단말로 전송한다. 단계 S120에서 상기 단말은 수신한 PSS, SSS 및 TSS를 기반으로 동기화를 수행한다.
매크로 노드가 아닌 RRH가 전송하는 TSS가 새롭게 정의될수 있다. TSS가 전송되는 서브프레임 내에서의 위치, 주기 및 TSS 시퀀스 생성에 관한 정보는 미리 정의되거나, 상위 계층(higher layer)을 통해 단말로 시그널링 될 수 있다. 또는, TSS는 기존의 PSS 또는 SSS와 동일한 구조 및 시퀀스를 그대로 이용하며 일부 파라미터만 상위 계층을 통해 단말로 시그널링 될 수 있다. 예를 들어 TSS는 SSS와 동일한 구조를 구조를 사용하고, TSS 시퀀스 생성 시에는 PSS 복호 후 얻은 NID (1), NID (2) 등의 파라미터 외에 상위 계층을 통해 수신한 다른 파라미터를 이용하여 TSS 시퀀스를 생성할 수 있다. 또는, RRH마다 서로 다른 CSI(channel state information) RS 안테나 포트 번호 또는 서로 다른 CSI RS 구성(configuration)을 사용하는 경우, NID (1), NID (2) 대신 NID (1), NID (2)와 CSI RS 안테나 포트 번호 또는 CSI RS 구성의 조합값을 이용하여 TSS 시퀀스를 생성할 수 있다. TSS 시퀀스는 SSS 시퀀스의 일부일 수 있다. 기지국은 RRH를 통한 TSS의 전송 여부를 단말에 지시할 수 있다. 단말은 기지국으로부터 TSS의 전송 여부를 지시 받아 TSS 시퀀스를 검출하여 TSS의 ID(identity)를 얻을 수 있다. 또는, 단말은 TSS의 ID를 기지국으로부터 수신하여 동기화를 수행할 수 있다. 이와 같이 획득한 TSS의 ID는 NID cell과 함께 또는 NID cell을 대신하여 DL 또는 UL의 유사 랜덤 시퀀스(pseudo random sequence)를 생성하는 데에 초기값(initial value)로 사용될 수 있다.
제안된 발명에 의하여 단말은 기존의 PSS 및 SSS만을 기반으로 시간 및/또는 주파수 동기화를 수행하는 것이 아니라, 분산 다중 노드 시스템의 각 RRH가 전송하는 적어도 하나의 TSS를 기반으로도 시간 및 주파수 동기화를 수행할 수 있다. 즉, 단말이 복수의 기준에 맞추어 시간 및/또는 주파수 동기화를 수행할 수 있다. PSS 및/또는 SSS를 기반으로 맞춰진 시간 동기화 TSS를 기반으로 맞춰진 시간 동기가 다른 경우, 단말은 이를 기지국에 보고할 수 있다.
도 11은 시간 동기 오류가 발생하는 경우의 또 다른 예를 나타낸다.
기지국은 매크로 노드를 통해서 PCFICH(physical control format indicator channel), PDCCH 및 PHCIH(physical HARQ indicator channel) 등의 제어 채널을 전송한다. 또한, 기지국은 적어도 하나의 RRH를 통해 PDSCH를 전송한다. 단말은 매크로 노드를 통해 전송되는 PDCCH 등의 제어 채널을 PSS 및/또는 SSS를 기반으로 맞춰진 시간 동기를 기준으로 검출할 수 있다. 또한, 단말은 적어도 하나의 RRH를 통해 전송되는 PDSCH를 TSS를 기반으로 맞춰진 시간 동기를 기준으로 검출할 수 있다. 이러한 경우 PDSCH가 할당된 첫 번째 OFDM 심벌 제어 채널이 할당된 마지막 OFDM 심벌에 간섭으로 작용할 수 있다. 도 11을 참조하면, PDCCH를 검출하기 위하여 PSS 및/또는 SSS를 기반으로 시간 동기가 맞춰진 상태에서, RRH로부터 수신하는 PDSCH가 할당된 첫 번째 OFDM 심벌이 PDCCH가 할당된 마지막 OFDM 심벌에 간섭으로 작용할 수 있다. 따라서, PDCCH의 검출 성능이 떨어질 수 있다.
도 12는 제안된 데이터 전송 방법의 일 실시예를 나타낸다.
도 12를 참조하면, 단계 S200에서 단말은 PSS, SSS 및 TSS 중 적어도 하나를 기반으로 시간 및 주파수 동기화를 수행한다. 이때 단말은 PSS 및/또는 SSS를 기반으로 매크로 노드에 대한 동기화를 수행하고, TSS를 기반으로 적어도 하나의 RRH에 대하여 동기화를 수행할 수 있다. PSS 및/또는 SSS를 기반으로 동기화된 시간이 TSS를 기반으로 동기화된 시간보다 늦은 경우, 단말은 이를 기지국으로 보고할 수 있다.
단계 S210에서 기지국은 매크로 노드를 통해 PDCCH를 단말로 전송한다. 단계 S220에서 단말은 PDCCH를 디코딩 한다.
단계 S230에서 기지국은 적어도 하나의 RRH를 통해 PDSCH를 단말로 전송한다. 이때 기지국은 매크로 노드를 통해 전송된 PDCCH의 마지막 OFDM 심벌에 대한 간섭을 방지하기 위하여 PDCCH와 PDSCH 사이에 시간 갭(time gap)을 설정할 수 있다. 즉, 기지국은 PDSCH의 첫 번째 OFDM 심벌을 시간 갭만큼 뒤로 늦출 수 있다. 시간 갭에 대한 정보는 셀 특정(cell-specific) 또는 단말 특정(UE-specific)하게 단말로 전송될 수 있다. 또한, 시간 갭에 대한 정보는 분산 다중 노드 시스템을 위하여 새롭게 정의되는 제어 채널인 e-PDCCH(enhanced physical downlink channel)를 통해 단말로 전송될 수 있다. e-PDCCH는 데이터 영역 내에 할당될 수 있다.
단계 S240에서 기지국은 PDSCH를 디코딩 한다. 제안된 데이터 전송 방법에 의하여 PDSCH의 첫 번째 OFDM 심벌은 PDCCH의 마지막 OFDM 심벌에 간섭으로 작용하지 않는다.
도 13은 본 발명의 실시예가 구현되는 무선 통신 시스템의 블록도이다.
기지국(800)은 프로세서(810; processor), 메모리(820; memory) 및 RF부(830; radio frequency unit)을 포함한다. 프로세서(810)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(810)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(820)는 프로세서(810)와 연결되어, 프로세서(810)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(830)는 프로세서(810)와 연결되어, 무선 신호를 전송 및/또는 수신한다.
단말(900)은 프로세서(910), 메모리(920) 및 RF부(930)을 포함한다. 프로세서(910)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(910)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(920)는 프로세서(910)와 연결되어, 프로세서(910)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(930)는 프로세서(910)와 연결되어, 무선 신호를 전송 및/또는 수신한다.
프로세서(810, 910)은 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리(820, 920)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부(830, 930)은 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(820, 920)에 저장되고, 프로세서(810, 910)에 의해 실행될 수 있다. 메모리(820, 920)는 프로세서(810, 910) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(810, 910)와 연결될 수 있다.
상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 실시예들은 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다.

Claims (15)

  1. 무선 통신 시스템에서 기지국에 의한 동기화 신호(synchronization signal)를 전송하는 방법에 있어서,
    매크로 노드(macro node)를 통하여 1차 동기화 신호(PSS; primary synchronization signal) 및 2차 동기화 신호(SSS; secondary synchronization signal)를 단말로 전송하고,
    상기 매크로 노드와 동일한 셀 ID(identity)를 가지는 적어도 하나의 RRH(radio remote head)를 통하여 3차 동기화 신호(TSS; third synchronization signal)를 상기 단말로 전송하는 것을 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 TSS가 전송되는 서브프레임 내에서의 위치, 주기 또는 상기 TSS의 시퀀스(sequence)에 관한 정보는 미리 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 TSS가 전송되는 서브프레임 내에서의 위치, 주기 또는 상기 TSS의 시퀀스에 관한 정보를 상위 계층(higher layer)을 통해 상기 단말로 전송하는 것을 더 포함하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 TSS의 시퀀스는 상기 SSS의 시퀀스의 일부인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 TSS의 전송 여부를 상기 단말로 전송하는 것을 더 포함하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 TSS의 ID를 상기 단말로 전송하는 것을 더 포함하는 방법.
  7. 무선 통신 시스템에서 단말에 의한 동기화(synchronization)를 수행하는 방법에 있어서,
    매크로 노드(macro node)를 통하여 1차 동기화 신호(PSS; primary synchronization signal) 및 2차 동기화 신호(SSS; secondary synchronization signal)를 수신하고,
    상기 매크로 노드와 동일한 셀 ID(identity)를 가지는 적어도 하나의 RRH(radio remote head)를 통하여 3차 동기화 신호(TSS; third synchronization signal)를 수신하고,
    상기 PSS, SSS 및 TSS 중 적어도 하나를 기반으로 동기화를 수행하는 것을 포함하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 TSS를 기반으로 상기 적어도 하나의 RRH와 동기화를 수행하는 것을 포함하는 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 PSS 및 SSS 중 적어도 하나를 기반으로 상기 매크로 노드와 동기화를 수행하는 것을 포함하는 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 PSS 및 SSS 중 적어도 하나를 기반으로 맞춰진 시간 동기와 상기 TSS를 기반으로 맞춰진 시간 동기가 다른 경우, 이를 기지국에 보고하는 것을 더 포함하는 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 TSS가 전송되는 서브프레임 내에서의 위치, 주기 또는 상기 TSS의 시퀀스(sequence)에 관한 정보는 미리 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 TSS가 전송되는 서브프레임 내에서의 위치, 주기 또는 상기 TSS의 시퀀스에 관한 정보를 상위 계층(higher layer)을 통해 상기 기지국으로부터 수신하는 것을 더 포함하는 방법.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 TSS의 시퀀스는 상기 SSS의 시퀀스의 일부인 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 TSS의 전송 여부를 상기 기지국으로부터 수신하는 것을 더 포함하는 방법.
  15. 제 7 항에 있어서,
    상기 TSS의 ID를 상기 기지국으로부터 수신하는 것을 더 포함하는 방법.
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