KR20140054082A - Rrh(remote radio head)를 포함하고 있는 매크로 셀 환경에서 단말이 상향링크 전송 전력을 결정하는 방법 및 그 단말 장치 - Google Patents

Rrh(remote radio head)를 포함하고 있는 매크로 셀 환경에서 단말이 상향링크 전송 전력을 결정하는 방법 및 그 단말 장치 Download PDF

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Abstract

적어도 하나의 RRH(Remote Radio Head)를 포함하고 있는 매크로 셀 환경에서 단말이 상향링크 전송 전력을 결정하는 방법이 개시된다. 단말이 상향링크 전송 전력을 결정하는 방법은, 상기 기지국으로부터 상기 기지국 및 상기 적어도 하나의 RRH의 CSI-RS(Channel State Information-Reference Signal) 구성 정보 및 CSI-RS 전송 파워 정보를 수신하는 단계; 상기 적어도 하나의 RRH로부터 수신된 CSI-RS의 수신 신호 세기를 측정하는 단계; 상기 수신된 CSI-RS의 신호 세기, 상기 CSI-RS 구성 정보 및 상기 CSI-RS 전송 파워 정보를 이용하여 수신 포인트 또는 수신 RRH로 설정된 노드에 해당하는 하향링크 경로손실(pathloss)을 추정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

RRH(REMOTE RADIO HEAD)를 포함하고 있는 매크로 셀 환경에서 단말이 상향링크 전송 전력을 결정하는 방법 및 그 단말 장치{METHOD FOR TERMINAL DECIDING UPLINK TRANSMISSION POWER IN MACRO CELL ENVIRONMENT COMPRISING REMOTE RADIO HEAD (RRH), AND TERMINAL APPARATUS FOR SAME}
본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 RRH(Remote Radio Head)를 포함하고 있는 매크로 셀 환경에서 단말이 상향링크 전송 전력을 결정하는 방법 및 그 단말 장치에 관한 것이다.
차세대 이동통신 시스템의 표준인 LTE-A 시스템에서는 데이터 전송률 향상을 위해 기존 표준에서는 지원되지 않았던 CoMP(Coordinated Multi Point) 방식, Multi User-MIMO(MU-MIMO) 방식을 지원할 것으로 예상된다. 여기서, CoMP 시스템은 음영 지역에 있는 단말 및 기지국(셀 또는 섹터) 간의 통신성능을 향상시키기 위해 2개 이상의 기지국 혹은 셀이 서로 협력하여 단말과 통신하는 시스템을 말한다. CoMP 방식은 데이터 공유를 통한 협력적 MIMO 형태의 조인트 프로세싱(CoMP-JP: CoMP-Joint Processing) 및 협력 스케줄링/빔포밍(CoMP-CS: CoMP-Coordinated Scheduling/beamforming)방식으로 구분할 수 있다. 조인트 프로세싱(CoMP-JP) 방식에서, 단말은 CoMP를 수행하는 각 기지국으로부터 데이터를 순간적으로 동시에 수신할 수 있으며, 각 기지국으로부터의 수신한 신호를 결합하여 수신 성능을 향상시킬 수 있다. 이와 달리, 협력 스케줄링/빔포밍 방식(CoMP-CS)에서, 단말은 빔포밍을 통해 데이터를 순간적으로 하나의 기지국을 통해서 수신할 수 있다. MU-MIMO 기술은 기지국이 각 안테나 자원을 다른 단말에게 할당하는 것으로, 안테나 별로 고속 데이터 전송률이 가능한 단말을 선택하여 스케줄링하는 방식이다. 이러한 MU-MIMO 방식은 시스템 처리율(system throughput)을 향상시키는 기술이다.
한편, 스마트폰과 같은 휴대용 기기들의 광범위한 보급으로 무선데이터 양이 급격하게 증가되었고 이로 인해 음성 서비스를 중심으로 최적화되었던 이동통신망을 데이터 서비스를 중심으로 고도화해야 하는 필요가 생겼다. 이와 같은 무선망 재구성 과정에는 기지국(Base Station)의 추가적인 증설이 필요한데 이는 막대한 재원을 필요로 한다.
이를 위해 통신망 고도화에 필요한 비용을 최소화하면서 데이터 고속의 무선데이터 서비스를 제공하는 방법의 하나로 고안된 것이 Remote Radio Head (RRH)이다. 최근 RRH가 도입되고 있는 환경에서 단말이 기지국 또는 RRH로 상향링크 신호를 전송할 수 있는데, 이때 단말이 상향링크 전송 파워를 결정하는 방법이 구체적으로 연구된 바가 없었다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 방법을 적어도 하나의 RRH(Remote Radio Head)를 포함하고 있는 매크로 셀 환경에서 단말이 상향링크 전송 전력을 결정하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 적어도 하나의 RRH(Remote Radio Head)를 포함하고 있는 매크로 셀 환경에서 상향링크 전송 전력을 결정하는 단말 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기 기술적 과제로 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 달성하기 위한, 본 발명에 따른 적어도 하나의 RRH(Remote Radio Head)를 포함하고 있는 매크로 셀 환경에서 단말이 상향링크 전송 전력을 결정하는 방법은, 상기 기지국으로부터 상기 기지국 및 상기 적어도 하나의 RRH의 CSI-RS(Channel State Information-Reference Signal) 구성 정보 및 CSI-RS 전송 파워 정보를 수신하는 단계; 상기 적어도 하나의 RRH로부터 수신된 CSI-RS의 수신 신호 세기를 측정하는 단계; 상기 수신된 CSI-RS의 신호 세기, 상기 CSI-RS 구성 정보 및 상기 CSI-RS 전송 파워 정보를 이용하여 수신 포인트 또는 수신 RRH로 설정된 노드에 해당하는 하향링크 경로손실(pathloss)을 추정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 추정된 하향링크 경로손실을 이용하여 상기 수신 포인트 또는 상기 수신 RRH로 설정된 노드로 전송할 상향링크 전송 전력을 결정하는 단계; 및 상기 결정된 상향링크 전송 전력으로 상기 수신 포인트 또는 상기 수신 RRH로 설정된 노드로 상향링크 신호를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 CSI-RS 구성 정보는 상기 기지국 및 상기 적어도 하나의 CSI-RS 할당 패턴 정보를 포함하며, 상기 기지국 및 상기 적어도 하나의 RRH 간에는 CSI-RS 할당 패턴이 시간, 주파수, 또는 코드 도메인에서 구별될 수 있다. 상기 CSI-RS 전송 파워 정보는 상기 기지국 및 상기 적어도 하나의 RRH의 CSI-RS 전송 파워 레벨을 포함하되 상기 CSI-RS 전송 파워 레벨은 절대값 레벨일 수 있다. 상기 CSI-RS 전송 파워 정보는 상기 기지국 및 상기 적어도 하나의 RRH의 CSI-RS 전송 파워 레벨을 포함하되, 상기 기지국의 CSI-RS 전송 파워는 절대값 레벨이며 상기 적어도 하나의 RRH의 전송 파워는 상기 기지국의 CSI-RS 전송 파워에 대한 차이값에 해당할 수 있다. 상기 기지국 및 상기 적어도 하나의 RRH의 CSI-RS 전송 파워 정보는 PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel) -Config information element 메시지 타입으로 수신될 수 있다.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 적어도 하나의 RRH(Remote Radio Head)를 포함하고 있는 매크로 셀 환경에서 상향링크 전송 전력을 결정하는 단말은, 상기 기지국으로부터 상기 기지국 및 상기 적어도 하나의 RRH의 CSI-RS(Channel State Information-Reference Signal) 구성 정보 및 CSI-RS 전송 파워 정보를 수신하는 수신기; 상기 적어도 하나의 RRH로부터 수신된 CSI-RS의 수신 신호 세기를 측정하고,상기 수신된 CSI-RS의 신호 세기, 상기 CSI-RS 구성 정보 및 상기 CSI-RS 전송 파워 정보를 이용하여 수신 포인트 또는 수신 RRH로 설정된 노드에 해당하는 하향링크 경로손실(pathloss)을 추정하는 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 프로세서는 상기 추정된 하향링크 경로손실을 이용하여 상기 수신 포인트 또는 상기 수신 RRH로 설정된 노드로 전송할 상향링크 전송 전력을 결정하며, 상기 결정된 상향링크 전송 전력으로 상기 수신 포인트 또는 상기 수신 RRH로 설정된 노드로 상향링크 신호를 전송하는 송신기를 더 포함할 수 있다. 상기 수신기는 상기 기지국 및 상기 적어도 하나의 RRH의 CSI-RS 전송 파워 정보를 PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel) -Config information element 메시지 타입으로 수신할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라, Non-uniform system 을 위한 상향링크 파워 설정을 용이하게 하여 단말의 통신 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 얻은 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 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 무선 통신 시스템(100)에서의 기지국(105) 및 단말기(110)의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2a는 무선통신 시스템의 일 예인 3GPP LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면이다.
도 2b는 무선통신 시스템의 일 예인 3GPP LTE 시스템에서 사용되는 타입 2 프레임 구조(frame structure type 2)를 나타낸 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 이동통신 시스템의 일 예인 3GPP LTE 시스템의 하향링크 및 상향링크 서브프레임의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 3GPP LTE 시스템에서 하향링크의 시간-주파수 자원 격자 구조(resource grid structure)를 나타낸 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 다중 반송파 지원 시스템의 물리계층(제1계층, L1) 및 MAC 계층(제2계층, L2) 구성을 설명한 도면이다.
도 6은 무선통신 시스템의 일례인 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution) 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 무선통신 시스템의 일 예인 3GPP LTE 시스템에서의 CRS 패턴을 나타낸 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 무선통신 시스템의 일 예인 3GPP LTE, LTE-A 시스템에서 CSI-RS가 전송되는 시간-주파수 위치의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 각각 종래 기지국, RRH를 포함하는 기지국 구조의 일 예를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. 예를 들어, 이하의 상세한 설명은 이동통신 시스템이 3GPP LTE, LTE-A 시스템인 경우를 가정하여 구체적으로 설명하나, 3GPP LTE, LTE-A의 특유한 사항을 제외하고는 다른 임의의 이동통신 시스템에도 적용 가능하다.
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.
아울러, 이하의 설명에 있어서 단말은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), AMS(Advanced Mobile Station), M2M(Machine To Machine) 기기 등 이동 또는 고정형의 사용자단 기기를 통칭하는 것을 가정한다. 또한, 기지국은 Node B, eNode B, Base Station, AP(Access Point) 등 단말과 통신하는 네트워크 단의 임의의 노드를 통칭하는 것을 가정한다. 본 명세서에서는 기지국은 셀, 섹터 등을 포함하는 개념으로 사용될 수 있다.
이동 통신 시스템에서 단말(User Equipment)은 기지국으로부터 하향링크(Downlink)를 통해 정보를 수신할 수 있으며, 단말은 또한 상향링크(Uplink)를 통해 정보를 전송할 수 있다. 단말이 전송 또는 수신하는 정보로는 데이터 및 다양한 제어 정보가 있으며, 단말이 전송 또는 수신하는 정보의 종류 용도에 따라 다양한 물리 채널이 존재한다.
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 일부로서 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(Advanced)는 3GPP LTE의 진화된 버전이다.
설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE/LTE-A를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 특정(特定) 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
도 1은 무선 통신 시스템(100)에서의 기지국(105) 및 단말(110)의 구성을 도시한 블록도이다.
무선 통신 시스템(100)을 간략화하여 나타내기 위해 하나의 기지국(105)과 하나의 단말(110)을 도시하였지만, 무선 통신 시스템(100)은 하나 이상의 기지국 및/또는 하나 이상의 단말을 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 기지국(105)은 송신(Tx) 데이터 프로세서(115), 심볼 변조기(120), 송신기(125), 송수신 안테나(130), 프로세서(180), 메모리(185), 수신기(190), 심볼 복조기(195), 수신 데이터 프로세서(197)를 포함할 수 있다. 그리고, 단말(110)은 송신(Tx) 데이터 프로세서(165), 심볼 변조기(175), 송신기(175), 송수신 안테나(135), 프로세서(155), 메모리(160), 수신기(140), 심볼 복조기(155), 수신 데이터 프로세서(150)를 포함할 수 있다. 송수신 안테나(130, 135)가 각각 기지국(105) 및 단말(110)에서 하나로 도시되어 있지만, 기지국(105) 및 단말(110)은 복수 개의 송수신 안테나를 구비하고 있다. 따라서, 본 발명에 따른 기지국(105) 및 단말(110)은 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템을 지원한다. 또한, 본 발명에 따른 기지국(105)은 SU-MIMO(Single User-MIMO) MU-MIMO(Multi User-MIMO) 방식 모두를 지원할 수 있다.
하향링크 상에서, 송신 데이터 프로세서(115)는 트래픽 데이터를 수신하고, 수신한 트래픽 데이터를 포맷하여, 코딩하고, 코딩된 트래픽 데이터를 인터리빙하고 변조하여(또는 심볼 매핑하여), 변조 심볼들("데이터 심볼들")을 제공한다. 심볼 변조기(120)는 이 데이터 심볼들과 파일럿 심볼들을 수신 및 처리하여, 심볼들의 스트림을 제공한다.
심볼 변조기(120)는, 데이터 및 파일럿 심볼들을 다중화하여 이를 송신기 (125)로 전송한다. 이때, 각각의 송신 심볼은 데이터 심볼, 파일럿 심볼, 또는 제로의 신호 값일 수도 있다. 각각의 심볼 주기에서, 파일럿 심볼들이 연속적으로 송신될 수도 있다. 파일럿 심볼들은 주파수 분할 다중화(FDM), 직교 주파수 분할 다중화(OFDM), 시분할 다중화(TDM), 또는 코드 분할 다중화(CDM) 심볼일 수 있다.
송신기(125)는 심볼들의 스트림을 수신하여 이를 하나 이상의 아날로그 신호들로 변환하고, 또한, 이 아날로그 신호들을 추가적으로 조절하여(예를 들어, 증폭, 필터링, 및 주파수 업 컨버팅(upconverting) 하여, 무선 채널을 통한 송신에 적합한 하향링크 신호를 발생시킨다. 그러면, 송신 안테나(130)는 발생된 하향링크 신호를 단말로 전송한다.
단말(110)의 구성에서, 수신 안테나(135)는 기지국으로부터의 하향링크 신호를 수신하여 수신된 신호를 수신기(140)로 제공한다. 수신기(140)는 수신된 신호를 조정하고(예를 들어, 필터링, 증폭, 및 주파수 다운컨버팅(downconverting)), 조정된 신호를 디지털화하여 샘플들을 획득한다. 심볼 복조기(145)는 수신된 파일럿 심볼들을 복조하여 채널 추정을 위해 이를 프로세서(155)로 제공한다.
또한, 심볼 복조기(145)는 프로세서(155)로부터 하향링크에 대한 주파수 응답 추정치를 수신하고, 수신된 데이터 심볼들에 대해 데이터 복조를 수행하여, (송신된 데이터 심볼들의 추정치들인) 데이터 심볼 추정치를 획득하고, 데이터 심볼 추정치들을 수신(Rx) 데이터 프로세서(150)로 제공한다. 수신 데이터 프로세서 (150)는 데이터 심볼 추정치들을 복조(즉, 심볼 디-매핑(demapping))하고, 디인터리빙(deinterleaving)하고, 디코딩하여, 전송된 트래픽 데이터를 복구한다.
심볼 복조기(145) 및 수신 데이터 프로세서(150)에 의한 처리는 각각 기지국(105)에서의 심볼 변조기(120) 및 송신 데이터 프로세서(115)에 의한 처리에 대해 상보적이다.
단말(110)은 상향링크 상에서, 송신 데이터 프로세서(165)는 트래픽 데이터를 처리하여, 데이터 심볼들을 제공한다. 심볼 변조기(170)는 데이터 심볼들을 수신하여 다중화하고, 변조를 수행하여, 심볼들의 스트림을 송신기(175)로 제공할 수 있다. 송신기(175)는 심볼들의 스트림을 수신 및 처리하여, 상향링크 신호를 발생시킨다. 그리고 송신 안테나(135)는 발생된 상향링크 신호를 기지국(105)으로 전송한다.
기지국(105)에서, 단말(110)로부터 상향링크 신호가 수신 안테나(130)를 통해 수신되고, 수신기(190)는 수신한 상향링크 신호를 처리되어 샘플들을 획득한다. 이어서, 심볼 복조기(195)는 이 샘플들을 처리하여, 상향링크에 대해 수신된 파일럿 심볼들 및 데이터 심볼 추정치를 제공한다. 수신 데이터 프로세서(197)는 데이터 심볼 추정치를 처리하여, 단말(110)로부터 전송된 트래픽 데이터를 복구한다.
단말(110) 및 기지국(105) 각각의 프로세서(155, 180)는 각각 단말(110) 및 기지국(105)에서의 동작을 지시(예를 들어, 제어, 조정, 관리 등)한다. 각각의 프로세서들(155, 180)은 프로그램 코드들 및 데이터를 저장하는 메모리 유닛(160, 185)들과 연결될 수 있다. 메모리(160, 185)는 프로세서(180)에 연결되어 오퍼레이팅 시스템, 어플리케이션, 및 일반 파일(general files)들을 저장한다.
프로세서(155, 180)는 컨트롤러(controller), 마이크로 컨트롤러(microcontroller), 마이크로 프로세서(microprocessor), 마이크로 컴퓨터(microcomputer) 등으로도 호칭될 수 있다. 한편, 프로세서(155, 180)는 하드웨어(hardware) 또는 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어를 이용하여 본 발명의 실시예를 구현하는 경우에는, 본 발명을 수행하도록 구성된 ASICs(application specific integrated circuits) 또는 DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays) 등이 프로세서(155, 180)에 구비될 수 있다.
한편, 펌웨어나 소프트웨어를 이용하여 본 발명의 실시예들을 구현하는 경우에는 본 발명의 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등을 포함하도록 펌웨어나 소프트웨어가 구성될 수 있으며, 본 발명을 수행할 수 있도록 구성된 펌웨어 또는 소프트웨어는 프로세서(155, 180) 내에 구비되거나 메모리(160, 185)에 저장되어 프로세서(155, 180)에 의해 구동될 수 있다.
단말과 기지국이 무선 통신 시스템(네트워크) 사이의 무선 인터페이스 프로토콜의 레이어들은 통신 시스템에서 잘 알려진 OSI(open system interconnection) 모델의 하위 3개 레이어를 기초로 제 1 레이어(L1), 제 2 레이어(L2), 및 제 3 레이어(L3)로 분류될 수 있다. 물리 레이어는 상기 제 1 레이어에 속하며, 물리 채널을 통해 정보 전송 서비스를 제공한다. RRC(Radio Resource Control) 레이어는 상기 제 3 레이어에 속하며 UE와 네트워크 사이의 제어 무선 자원들을 제공한다. 단말, 기지국은 무선 통신 네트워크와 RRC 레이어를 통해 RRC 메시지들을 교환할 수 있다.
도 2a는 무선통신 시스템의 일 예인 3GPP LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면이다.
도 2a를 참조하면, 하나의 무선 프레임(radio frame)은 10ms(327200Ts)의 길이를 가지며 10개의 균등한 크기의 서브프레임(subframe)으로 구성되어 있다. 각각의 서브프레임은 1ms의 길이를 가지며 2개의 슬롯(slot)으로 구성되어 있다. 각각의 슬롯은 0.5ms(15360Ts)의 길이를 가진다. 여기에서, Ts 는 샘플링 시간을 나타내고, Ts=1/(15kHz×2048)=3.2552×10-8(약 33ns)로 표시된다. 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼 또는 SC-FDMA 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 복수의 자원블록(Resource Block)을 포함한다.
LTE 시스템에서 하나의 자원블록(Resource Block, RB)은 12개의 부반송파×7(6)개의 OFDM 심볼 또는 SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access) 심볼을 포함한다. 데이터가 전송되는 단위시간인 TTI(Transmission Time Interval)는 하나 이상의 서브프레임 단위로 정해질 수 있다. 상술한 무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼 또는 SC-FDMA 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
도 2b는 무선통신 시스템의 일 예인 3GPP LTE 시스템에서 사용되는 타입 2 프레임 구조(frame structure type 2)를 나타낸 도면이다.
도 2b를 참조하면, 타입 2 프레임 구조는 TDD에 적용된다. 도 2a에서와 같이, 하나의 무선 프레임(radio frame)은 10ms(327200Ts)의 길이를 가지며 10개의 균등한 크기의 서브프레임(subframe)으로 구성되어 있다. 각각의 서브프레임은 1ms의 길이를 가지며 2개의 슬롯(slot)으로 구성되어 있다. 각각의 슬롯은 0.5ms(15360Ts)의 길이를 가진다. 여기에서, Ts 는 샘플링 시간을 나타내고, Ts=1/(15kHz×2048)=3.2552×10-8(약 33ns)로 표시된다.
각 하프 프레임은 5개의 서브프레임을 포함하고 있고, "D"라고 표시된 서브프레임은 하향링크 전송을 위한 서브프레임, "U"라고 표시된 서브프레임은 상향링크 전송을 위한 서브프레임이며, "S"라고 표시된 서브프레임은 DwPTS(Downlink Pilot Time Slot), 보호구간(Guard Period, GP), UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)로 구성되는 특별 서브프레임이다. DwPTS는 단말에서의 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. 보호구간은 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간이다.
5ms 하향링크-상향링크 스위치-포인트 주기인 경우에 특별 서브프레임(S)은 하프-프레임 마다 존재하고, 5ms 하향링크-상향링크 스위치-포인트 주기인 경우에는 첫 번째 하프-프레임에만 존재한다. 서브프레임 인덱스 0 및 5(subframe 0 and 5) 및 DwPTS는 하향링크 전송만을 위한 구간이다. UpPTS 및 특별 서브프레임에 바로 이어지는 서브프레임은 항상 상향링크 전송을 위한 구간이다. 멀티-셀 들이 병합된(aggregated) 경우, 단말은 모든 셀들에 거쳐 동일한 상향링크-하향링크 구성임을 가정할 수 있고, 서로 다른 셀들에서의 특별 서브프레임의 보호 구간은 적어도 1456Ts 오버랩된다. 무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
다음 표 1은 특별 프레임의 구성(DwPTS/GP/UpPTS의 길이)을 나타낸 표이다
Figure pct00001
다음 표 2는 상향링크-하향링크 구성을 나타낸 표이다.
Figure pct00002
표 2를 참조하면, 3GPP LTE 시스템에서는 타입 2 프레임 구조에서 상향링크-하향링크 구성(configuration)에는 7가지가 있다. 각 구성 별로 하향링크 서브프레임, 특별 프레임, 상향링크 서브프레임의 위치 또는 개수가 다를 수 있다. 이하에서는 표 2에 나타낸 타입 2 프레임 구조의 상향링크-하향링크 구성(configuration)들에 기초하여 본 발명의 다양한 실시예들을 기술할 것이다.
도 3a 및 도 3b는 이동통신 시스템의 일 예인 3GPP LTE 시스템의 하향링크 및 상향링크 서브프레임의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3a를 참조하면, 하나의 하향링크 서브프레임은 시간 영역에서 2개의 슬롯을 포함한다. 하향링크 서브프레임 내의 첫 번째 슬롯의 앞선 최대 3 OFDM 심볼들이 제어채널들이 할당되는 제어영역(control region)이고, 나머지 OFDM 심볼들은 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)가 할당되는 데이터 영역이 된다.
3GPP LTE 시스템 등에서 사용되는 하향링크 제어 채널들은 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 등이 있다. 서브프레임의 첫 번째 OFDM 심볼에서 전송되는 PCFICH는 서브프레임 내에서 제어 채널들의 전송에 사용되는 OFDM 심볼의 수(즉, 제어 영역의 크기)에 관한 정보를 나른다. PDCCH를 통해 전송되는 제어정보를 하향링크 제어정보(Downlink Control Information, DCI)라고 한다. DCI는 상향링크 자원 할당 정보, 하향링크 자원 할당 정보 및 임의의 단말 그룹들에 대한 상향링크 전송 파워 제어 명령 등을 가리킨다. PHICH는 상향링크 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)에 대한 ACK(Acknowledgement)/NACK(Negative Acknowledgement) 신호를 나른다. 즉, 단말이 전송한 상향링크 데이터에 대한 ACK/NACK 신호는 PHICH 상으로 전송된다.
이제, 하향링크 물리채널인 PDCCH에 대해 기술한다.
기지국은 PDCCH를 통해 PDSCH의 자원 할당 및 전송 포맷(이를 DL grant라고도 한다), PUSCH의 자원 할당 정보(이를 UL grant라고도 한다), 임의의 단말, 그룹 내 개별 단말들에 대한 전송 파워 제어(Transmit Power Control, TPC) 명령의 집합 및 VoIP(Voice over Internet Protocol)의 활성화 등을 전송할 수 있다. 기지국은 복수의 PDCCH를 제어 영역 내에서 전송할 수 있으며, 단말은 복수의 PDCCH를 모니터링할 수 있다. PDCCH는 하나 또는 다수의 연속적인 CCE(Control Channel Elements)의 집합(aggregation)으로 구성된다. 기지국은 하나 또는 다수의 연속적인 CCE의 집합으로 구성된 PDCCH를 서브블록 인터리빙(subblock interleaving)을 거친 후에 제어 영역을 통해 전송할 수 있다. 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 비트 수가 결정된다.
기지국이 PDCCH를 통해 전송하는 제어정보를 하향링크 제어정보(downlink control information, DCI)라고 한다. 기지국은 PDCCH를 통해 전송하는 제어 정보를 다음 표 3과 같은 DCI 포맷에 따라 전송할 수 있다.
Figure pct00003
표 3을 참조하면, DCI 포맷 0은 상향링크 자원 할당 정보를 가리키고, DCI 포맷 1∼2는 하향링크 자원 할당 정보를 가리키고, DCI 포맷 3, 3A는 임의의 단말 그룹들에 대한 상향링크 전송 전력 제어(Transmit Power Control, TPC) 명령을 가리킨다. DCI 포맷 3/3A는 복수의 단말들에 대한 TPC 명령들을 포함한다. DCI 포맷 3/3A의 경우, 기지국은 CRC에 TPC-ID를 마스킹한다. TPC-ID는 단말이 TPC 명령(command)을 나르는 PDCCH를 모니터링 하기 위해 디마스킹(demasking)하는 식별자이다. TPC-ID는 PDCCH 상으로 TPC 명령의 전송 여부를 확인하기 위해 단말이 PDCCH의 디코딩에 사용하는 식별자라 할 수 있다. TPC-ID는 기존의 식별자들인 C-RNTI(Cell-Radio Network Temporary Identifier)나 PI-RNTI(Paging Indication-Radio Network Temporary Identifier), SC-RNTI, (System Change-Radio Network Temporary Identifier), RA-RNTI(Random Access Radio Network Temporary Identifier)를 재사용하여 정의할 수도 있고, 또는 새로운 식별자로 정의할 수도 있다. TPC-ID는 셀 내의 특정 집합의 단말들을 위한 식별자인 점에서 특정 단말을 위한 식별자인 C-RNTI와 다르고, 또한 셀 내의 모든 단말들을 위한 식별자인 PI-RNTI, SC-RNTI 및 RA-RNTI와 다르다. DCI가 N개의 단말을 위한 TPC 명령을 포함하는 경우, 상기 N개의 단말들만이 상기 TPC 명령들을 수신하면 되기 때문이다. 만약 DCI에 셀 내 모든 단말들에 대한 TPC 명령들이 포함되는 경우 TPC-ID는 셀 내 모든 단말들을 위한 식별자가 된다.
단말은 서브프레임 내의 검색 공간(search space)에서 PDCCH 후보(candidate)들의 집합을 모니터링하여 TPC-ID를 찾는다. 이때, TPC-ID는 공용 검색 공간에서 찾을 수도 있고, 단말 특정(UE sepcific) 검색 공간에서 찾을 수도 있다. 공용 검색 공간은 셀 내 모든 단말이 검색하는 검색 공간이고, 단말 특정 검색 공간은 특정 단말이 검색하는 검색 공간을 말한다. 만약 해당하는 PDCCH 후보에서 TPC-ID를 디마스킹하여 CRC 에러가 검출되지 않으면 단말은 PDCCH상의 TPC 명령을 수신할 수 있다.
다수의 TPC 명령들만을 나르는 PDCCH를 위한 식별자, TPC-ID를 정의한다. 단말은 TPC-ID가 검출되면 해당하는 PDCCH 상의 TPC 명령을 수신한다. 상기 TPC 명령은 상향링크 채널의 전송 전력을 조절하기 위해 사용된다. 따라서, 잘못된 파워 제어로 인한 기지국으로의 전송 실패나 다른 단말에게로의 간섭을 방지할 수 있다.
이하에서는 LTE 시스템 등에서 기지국이 PDCCH를 전송을 위해 자원을 매핑하는 방안에 대해 간단히 살펴본다.
일반적으로, 기지국은 PDCCH를 통하여 스케줄링 할당 정보 및 다른 제어정보를 전송할 수 있다. 물리 제어 채널은 하나의 집합(aggregation) 또는 복수 개의 연속 제어 채널 요소(CCE: Control Channel Element)로 전송될 수 있다. 하나의 CCE는 9개의 자원 요소 그룹(Resource Element Group, REG)들을 포함한다. PCFICH(Physical Control Format Indicator CHhannel) 또는 PHICH(Physical Hybrid Automatic Repeat Request Indicator Channel)에 할당되지 않은 RBG의 개수는 NREG이다. 시스템에서 이용가능한 CCE는 0부터 NCCE-1까지 이다(여기서
Figure pct00004
이다). PDCCH는 다음 표 4에 나타낸 바와 같이 다중 포맷을 지원한다. n개의 연속 CCE들로 구성된 하나의 PDCCH는 i mod n = 0을 수행하는 CCE부터 시작한다(여기서 i는 CCE 번호이다). 다중 PDCCH들은 하나의 서브프레임으로 전송될 수 있다.
Figure pct00005
표 4를 참조하면, 기지국은 제어정보 등을 몇 개의 영역으로 보낼 지에 따라 PDCCH 포맷을 결정할 수 있다. 단말은 CCE 단위로 제어정보 등을 읽어서 오버헤드를 줄일 수 있다.
도 3b를 참조하면, 상향링크 서브프레임은 주파수 영역에서 제어 영역 및 데이터 영역으로 나누어질 수 있다. 제어 영역은 상향링크 제어정보를 나르는 PUCCH(Physical Uplink Control CHannel)로 할당된다. 데이터 영역은 사용자 데이터를 나르기 위한 PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel)로 할당된다. 단일 반송파 특성을 유지하기 위하여, 하나의 단말은 PUCCH 및 PUSCH를 동시에 전송하지 않는다. 하나의 단말을 위한 PUCCH는 하나의 서브프레임에서 RB 페어로 할당된다. RB 페어에 속하는 RB들은 각 2개의 슬롯에서 서로 다른 부반송파를 차지하고 있다. PUCCH에 할당된 RB 페어는 슬롯 경계(slot boundary)에서 주파수 호핑된다.
도 4는 3GPP LTE 시스템에서 하향링크의 시간-주파수 자원 격자 구조(resource grid structure)를 나타낸 도면이다.
각 슬롯에서 전송되는 하향링크 신호는
Figure pct00006
×
Figure pct00007
개의 부반송파(subcarrier)와
Figure pct00008
개의 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼로 구성되는 자원 격자(resource grid) 구조로 이용한다. 여기서,
Figure pct00009
은 하향링크에서의 자원 블록(RB: Resource Block)의 개수를 나타내고,
Figure pct00010
는 하나의 RB을 구성하는 부반송파의 개수를 나타내고,
Figure pct00011
는 하나의 하향링크 슬롯에서의 OFDM 심볼의 개수를 나타낸다.
Figure pct00012
의 크기는 셀 내에서 구성된 하향링크 전송 대역폭에 따라 달라지며
Figure pct00013
≤
Figure pct00014
≤
Figure pct00015
을 만족해야 한다. 여기서,
Figure pct00016
는 무선 통신 시스템이 지원하는 가장 작은 하향링크 대역폭이며
Figure pct00017
는 무선 통신 시스템이 지원하는 가장 큰 하향링크 대역폭이다.
Figure pct00018
이고
Figure pct00019
일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 하나의 슬롯 내에 포함된 OFDM 심볼의 개수는 순환 전치(CP: Cyclic Prefix)의 길이 및 부반송파의 간격에 따라 다를 수 있다. 다중안테나 전송의 경우에, 하나의 안테나 포트 당 하나의 자원 격자가 정의될 수 있다.
각 안테나 포트에 대한 자원 격자 내의 각 요소는 자원 요소(RE: Resource Element)라고 불리우며, 슬롯 내의 인덱스 쌍 (k,l)에 의해 유일하게 식별된다. 여기서, k는 주파수 영역에서의 인덱스이고, l는 시간 영역에서의 인덱스이며
Figure pct00020
중 어느 하나의 값을 갖고, l는 0,...,
Figure pct00021
중 어느 하나의 값을 갖는다.
도 4에 도시된 자원 블록은 어떤 물리 채널과 자원 요소들 간의 매핑(mapping) 관계를 기술하기 위해 사용된다. RB는 물리 자원 블록(PRB: Physical Resource Block)과 가상 자원 블록(VRB: Virtual Resource Block)으로 나눌 수 있다. 상기 하나의 PRB는 시간 영역의
Figure pct00022
개의 연속적인 OFDM 심볼과 주파수 영역의
Figure pct00023
개의 연속적인 부반송파로 정의된다. 여기서
Figure pct00024
과
Figure pct00025
는 미리 결정된 값일 수 있다. 예를 들어
Figure pct00026
과
Figure pct00027
는 다음 표 5과 같이 주어질 수 있다. 따라서 하나의 PRB는
Figure pct00028
×
Figure pct00029
개의 자원 요소로 구성된다. 하나의 PRB는 시간 영역에서는 하나의 슬롯에 대응되고 주파수 영역에서는 180kHz에 대응될 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pct00030
PRB는 주파수 영역에서 0에서
Figure pct00031
까지의 값을 갖는다. 주파수 영역에서의 PRB 넘버(number) nPRB와 하나의 슬롯 내에서의 자원 요소 (k,l) 사이의 관계는
Figure pct00032
를 만족한다.
상기 VRB의 크기는 PRB의 크기와 같다. VRB는 로컬형 VRB(Localized VRB, LVRB)와 분산형 VRB(Distributed VRB, DVRB)로 나뉘어 정의될 수 있다. 각 타입의 VRB에 대해, 하나의 서브프레임 내의 두 개의 슬롯에 있는 한 쌍의 VRB는 단일 VRB 넘버 nVRB가 함께 할당된다.
상기 VRB은 PRB과 동일한 크기를 가질 수 있다. 두 가지 타입의 VRB이 정의되는데, 첫째 타입은 로컬형 VRB(Localized VRB, LVRB)이고, 둘째 타입은 분산형 VRB(Distributed VRB, DVRB)이다. 각 타입의 VRB에 대해, 한 쌍(pair)의 VRB이 단일의 VRB 인덱스 (이하, VRB 넘버(number)로 지칭될 수도 있다)를 가지고 1개의 서브프레임의 2개의 슬롯에 걸쳐 할당된다. 다시 말하면, 하나의 서브프레임을 구성하는 2개의 슬롯 중 제 1 슬롯에 속하는
Figure pct00033
개의 VRB들은 각각 0부터
Figure pct00034
중 어느 하나의 인덱스 (Index)를 할당 받고, 위의 2개의 슬롯 중 제 2 슬롯에 속하는
Figure pct00035
개의 VRB들도 마찬가지로 각각 0부터
Figure pct00036
중 어느 하나의 인덱스를 할당받는다.
이하에서 LTE 시스템에서 기지국이 단말에게 PDCCH를 전송하는 과정을 설명한다.
기지국은 단말에게 전송하는 DCI(Downlink Control Information)에 따라 PDCCH 포맷을 결정하고, 제어정보에 CRC(Cyclic Redundancy Check)를 붙인다. CRC에는 PDCCH의 소유자(owner)나 용도에 따라 고유한 식별자(이를 RNTI(Radio Network Temporary Identifier)라고 한다)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 정보를 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. 다음 표 6은 PDCCH에 마스킹되는 식별자들의 예를 나타낸다.
Figure pct00037
C-RNTI가 사용되C-RNTI가 사용되면 PDCCH는 각각 해당하는 특정 단말을 위한 제어정보를 나르고, 다른 RNTI가 사용되면 PDCCH는 각각 셀 내 모든 또는 복수의 단말이 수신하는 공용 제어정보를 나른다. 기지국은 CRC가 부가된 DCI에 대해 채널 코딩을 수행하여 부호화된 데이터(coded data)를 생성한다. 그리고, 기지국은 PDCCH 포맷에 할당된 CCE의 수에 따른 레이트 매칭(rate matching)을 수행한다. 그 후, 기지국은 부호화된 데이터를 변조하여 변조 심벌들을 생성한다. 그리고, 기지국은 변조 심볼들을 물리적인 자원 요소에 맵핑한다.
캐리어 어그리게이션(Carrier Aggregation)
3GPP(3rd Generation Partnership Project)는 LTE 시스템의 차세대 무선통신 시스템을 LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 시스템으로 지칭하여 고속, 대량의 데이터 전송을 가능하도록 설계하고 있다. LTE-A 시스템은 캐리어 어그리게이션(Carrier Aggregation, CA)(반송파 병합) 기술을 채용하고, 이로써 다수 개의 컴포넌트 캐리어(Component Carrier, CC)를 어그리게이션하여 전송을 실행하여, 단말의 전송 대역폭을 향상시키고 주파수의 사용 효율을 증가시킨다. LTE-A 시스템은 기존의 LTE Rel-8/9에서 사용되던 단일 캐리어(single carrier)를 하나가 아닌 다수의 캐리어(즉, 멀티캐리어)를 동시에 묶어서 사용하여, 100MHz까지 대역폭을 확장시킬 수 있다. 다시 말해, 기존의 LTE LTE Rel-8/9에서 최대 20MHz까지 정의되었던 캐리어를 컴포넌트 캐리어(혹은 요소 캐리어)라고 재정의하고, 캐리어 어그리게이션 기술을 통해 최대 5개까지의 컴포넌트 캐리어(CC)를 하나의 단말이 사용할 수 있도록 하였다.
현재의 캐리어 어그리게이션(혹은 반송파 병합) 기술은 주로 다음과 같은 특징을 구비한다.
(1) 연속하는 컴포넌트 캐리어(contiguous component carrier)의 어그리게이션을 지원하고, 불연속하는 컴포넌트 캐리어(non-contiguous component carrier) 의 어그리게이션을 지원한다.
(2) 상향링크와 하향링크의 캐리어 어그리게이션 개수는 상이할 수 있는데, 만약 이전 시스템과 서로 호환되어야 한다면, 상향링크와 하향링크는 동일한 수량의 컴포넌트 캐리어를 구성할 수 있다.
(3) 상향링크/하향링크에 대해 상이한 수량의 컴포넌트 캐리어를 구성하여, 상이한 전송 대역폭을 획득할 수 있다.
(4) 단말에 대해서, 각각의 컴포넌트 캐리어(CC)는 하나의 전송 블록 (transport block)을 독자적으로 전송하고, 독립된 하이브리드 자동 재전송 요구 (Hybrid Automatic Repeat reQuest, HARQ) 메커니즘을 구비한다.
하나의 캐리어를 사용하는 기존의 LTE 시스템과는 다르게 다수 개의 컴포넌트 캐리어(CC)를 사용하는 캐리어 어그리게이션에서는 컴포넌트 캐리어를 효과적으로 관리하는 방법이 필요하게 되었다. 컴포넌트 캐리어를 효율적으로 관리하기 위해, 컴포넌트 캐리어를 역할과 특징에 따라 분류할 수 있다. 컴포넌트 캐리어는 주 컴포넌트 캐리어(Primary Component Carrier, PCC)와 부 컴포넌트 캐리어(Secondary Component Carrier, SCC)로 나누어질 수 있다. 주 컴포넌트 캐리어(PCC)는 여러 개의 컴포넌트 캐리어 사용 시에 컴포넌트 캐리어의 관리의 중심이 되는 컴포넌트 캐리어로서 각 단말에 대하여 하나씩 정의되어 있다. 이러한 주 컴포넌트 캐리어(PCC)는 주 셀(Primary cell, Pcell) 등으로 호칭될 수 있다.
그리고, 하나의 주 컴포넌트 캐리어(PCC)를 제외한 다른 컴포넌트 캐리어들은 부 컴포넌트 캐리어(SCC)로 정의된다. 부 컴포넌트 캐리어(SCC)는 부 셀(Secondary cell, Scell) 등으로 호칭될 수도 있다. 주 컴포넌트 캐리어는 병합되어 있는 전체 컴포넌트 캐리어들을 관리하는 핵심 캐리어의 역할을 담당할 수 있고, 나머지 부 컴포넌트 캐리어는 높은 전송률을 제공하기 위한 추가적인 주파수 자원 제공의 역할을 담당할 수 있다. 예를 들어, 기지국은 단말과의 시그널링을 위한 접속(RRC)은 주 컴포넌트 캐리어를 통하여 이루어질 수 있다. 보안과 상위 계층을 위한 정보 제공 역시, 주 컴포넌트 캐리어를 통하여 이루어질 수 있다. 실제로, 하나의 컴포넌트 캐리어만 존재하는 경우에는 해당 컴포넌트 캐리어가 주 컴포넌트 캐리어가 될 것이며, 이때는 기존 LTE 시스템의 캐리어와 동일한 역할을 담당할 수 있다.
캐리어 어그리게이션에 있어서 하향링크 자원은 DL CC(Component Carrier) 이고, 상향링크 자원은 UL CC 로 정의될 수 있다. 또한, 하향링크 자원 및 상향링크 자원의 조합을 셀(cell)이라고 칭할 수 있다. 다만, DL CC 와 UL CC 가 비대칭적으로 구성되는 경우에, 셀은 DL CC (또는 UL CC) 만을 지칭할 수도 있다. 예를 들어, 특정 단말에 하나의 서빙 셀이 구성된(configured serving cell) 경우에 1 DL CC와 1 UL CC를 가지게 된다. 그러나, 특정 단말이 두 개 이상의 서빙 셀을 설정 받는 경우에는 셀의 개수만큼의 DL CC를 가지며, UL CC의 개수는 DL CC 의 개수와 같거나 작을 수 있다. 또는, 특정 단말이 다수의 서빙 셀을 설정 받는 경우, DL CC의 수보다 UL CC가 더 많은 CA 환경이 지원될 수도 있다.
하향링크 자원의 반송파 주파수(셀의 중심 주파수)와 상향링크 자원의 반송파 주파수 사이의 연계(linkage)는 하향링크 자원 상에서 전송되는 시스템 정보(SI)에 의해서 지시(indicate)될 수 있다. 예를 들어, SIB2(System Information Block Type2)에 의해서 정의되는 연계(linkage)에 의해서 DL 자원과 UL 자원의 조합(combination)이 구성될 수 있다.
이러한 정의에 따라, 캐리어 어그리게이션(CA)은 반송파 주파수가 서로 다른 2 이상의 셀들의 병합이라고 칭할 수 있다. 즉, 특정 단말이 반송파 주파수가 서로 다른 2 개 이상의 서빙 셀들을 설정 받는 경우를 CA 환경이라고 수 있다. CA 를 지원하는 단말들에 대해서, 하나 이상의 SCell(Secondary cell)이 PCell(Primary Cell)과 함께 병합되어 사용됨으로써 증가된 대역폭이 지원될 수 있다.
여기서, 서빙 셀은 PCell 또는 SCell이 될 수 있다. RRC 연결이 설정된(RRC_CONNECTED) 단말이 CA 를 지원하지 못하는 경우에는 PCell 을 포함하는 하나의 서빙 셀만이 존재하게 된다. 또는, RRC_CONNECTED 단말이 CA 를 지원하는 경우에는, 서빙 셀이라는 용어는 PCell 및 SCell을 포함하는 하나 이상의 셀의 집합(set)를 지칭한다.
PCell 은 CA 환경에서 설정된 서빙 셀들 중에서 제어관련 통신의 중심이 되는 셀이다. 단말이 초기 연결 확립 절차(initial connection establishment procedure), 연결 재확립 절차(connection re-establishment procedure) 또는 핸드오버 절차에서 지시 또는 이용된 셀이 PCell이 될 수 있다. 단말은 자신의 PCell을 통해 중요한 제어정보(예를 들어, PUCCH)를 수신할 수 있고, 또한, 단말은 시스템 정보 획득 및 변경에 대한 모니터링 절차를 PCell 에서만 수행할 수 있다. 그러나, 경우에 따라서는 단말은 Scell을 통해서 제어정보 등을 수신할 수도 있다. CA를 지원하는 단말에 대해서, 기지국은 mobilityControlInfo 를 포함하는 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 이용하는 핸드오버 절차를 통해서만 PCell 을 변경할 수 있다.
다음으로, SCell 은 CA 환경에서 설정된 서빙 셀들 중에서 PCell을 제외한 나머지 셀들을 의미한다. SCell에서는 PUCCH가 존재하지 않는다. SCell 을 추가하는 경우에 기지국은 CA 를 지원하는 단말에게 전용 시그널링을 통해서 RRC_CONNECTED 상태의 해당 셀에서의 동작에 관련된 모든 시스템 정보를 제공할 수 있다. SCell 에 대해서, 시스템 정보의 변경은 하나의 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 통한 해당 SCell의 해제(release) 및 추가(addition)에 의해서 수행될 수 있다. 기지국은 해당 SCell 에서 브로드캐스트 메시지에 포함된 파라미터와 상이한 파라미터를 가지는 전용 시그널링을 단말에게 전송할 수 있다. 초기 보안 활성화 절차(initial security activation procedure) 이후에, 기지국은 PCell(연결 확립 절차 동안 서빙 셀로서 설정되는 셀)에 추가적으로 하나 이상의 SCell을 단말에게 설정하여 줄 수 있다. PCell 은 보안 입력 및 상위 계층 시스템 정보를 제공하는 데에 이용되고, SCell 은 추가적인 하향링크 자원을 제공하고 필요한 경우 상향링크 자원을 제공하는 데에 이용될 수 있다. 기지국은 mobilityControlInfo 를 포함하거나 포함하지 않는 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 이용한 RRC 연결 재설정 절차를 통하여 SCell 을 독립적으로 추가, 제거 또는 수정할 수 있다.
요컨대, 캐리어 어그리게이션에 있어서 다중 반송파들은 PCell과 SCell로 구분되며, 이는 단말-특정 파라미터(UE-specific parameter)이다. 특정 단말은 하나 이상의 설정된 서빙 셀을 가질 수 있으며, 복수의 설정된 서빙 셀이 존재하는 경우 셀들 중에서 셀은 PCell이 되고, 나머지 셀들은 SCells이 된다. 여기서 PCell은 셀 인덱스(예를 들어, ServCellIndex) 중 가장 낮은 인덱스를 가지는 셀로 설정될 수 있다. 또한, TDD의 경우에 단말이 다수의 설정된 서빙 셀을 가질 때, 특정 DL 서브프레임에서 전송되는 PDSCH 에 대한 ACK/NACK 이 어떤 UL 서브프레임을 통하여 전송되는지를 정의하는 UL-DL 설정(UL-DL configuration)은 모든 셀들에서 동일할 수 있다.
또한, 단말은 하나 이상의 CC들로부터 측정(measurement)된 CSI (Channel State Information) (CQI, RI, PMI 등을 통칭함), HARQ ACK/NACK 등의 상향링크 제어정보들을 미리 정해진 하나의 CC에서 기지국으로 전송할 수 있다. 예를 들어, 단말은 PCell DL CC와 SCell(s) DL CC로부터 수신된, 다수의 ACK/NACK 정보를 모아서 (예를 들어, ACK/NACK 다중화(multiplexing) 또는 ACK/NACK 번들링(bundling) 등) PCell내 UL CC에서 하나의 PUCCH를 사용하여 전송할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 다중 반송파 지원 시스템의 물리계층(제1계층, L1) 및 MAC 계층(제2계층, L2) 구성을 설명한 도면이다.
단일 반송파를 지원하는 기존의 무선 통신 시스템의 기지국에는 하나의 반송파를 지원하는 하나의 물리계층(PHY) 개체가 존재하고, 하나의 PHY 개체를 제어하는 하나의 MAC(Medium Access Control) 개체가 제공될 수 있다. PHY 계층에서는, 예를 들어, 기저대역 프로세싱 동작이 수행될 수 있다. MAC 계층에서는, 예를 들어, 송신부에서 MAC PDU(Protocol Data Unit) 생성 및 MAC/RLC 서브 계층을 포괄하는 L1/L2 스케쥴러 동작이 수행될 수 있다. MAC 계층의 MAC PDU 패킷 블록은 논리적인 전송 계층(transport layer)을 거쳐 전송 블록(transport block)으로 변환되어 물리계층 입력 정보 블록으로 매핑된다. 본 도면의 MAC 계층은 L2 계층 전체로 표현되어 MAC/RLC/PDCP 서브레이어들을 포괄하는 의미로서 적용될 수 있다. 이러한 적용은 본 발명 전체에서의 MAC 계층 설명에서 모두 치환되어 적용될 수 있음을 명시한다.
한편, 다중반송파 지원 시스템에서 MAC-PHY 개체가 복수개 제공될 수 있다. 즉, 도 5a와 같이 n 개의 구성반송파 각각마다 하나씩의 MAC-PHY 개체가 대응되는 형태로 다중반송파 지원 시스템의 송신부와 수신부가 구성될 수 있다. 구성반송파 별로 독립된 PHY 계층과 MAC 계층이 구성되므로, MAC PDU로부터 물리 계층에서 구성반송파 별로 PDSCH가 생성된다.
또는, 다중반송파 지원 시스템에서 하나의 공통 MAC 개체와 복수개의 PHY 개체로서 구성될 수도 있다. 즉, 도 5b와 같이 n 개의 구성반송파 각각에 대응하는 n 개의 PHY 개체가 제공되고, n 개의 PHY 개체를 제어하는 하나의 공통 MAC 개체가 존재하는 형태로 다중반송파 지원 시스템의 송신부와 수신부가 구성될 수도 있다. 이 경우, 하나의 MAC 계층으로부터의 MAC PDU가 전송 계층 상에서 복수개의 구성반송파 각각에 대응하는 복수개의 전송 블록으로 분화될 수 있다. 또는 MAC 계층에서의 MAC PDU 생성 시 또는 RLC 계층에서의 RLC PDU 생성 시에, 각각의 구성반송파 별로 분기될 수도 있다. 이에 따라, 물리 계층에서 구성반송파에 별로 PDSCH가 생성된다.
도 6은 무선통신 시스템의 일례인 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution) 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
전원이 꺼진 상태에서 다시 전원이 켜지거나, 새로이 셀에 진입한 사용자 기기는 단계 S101에서 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(Initial cell search) 작업을 수행한다. 이를 위해 사용자 기기는 기지국으로부터 주 동기 채널(Primary Synchronization Channel, P-SCH) 및 부 동기 채널(Secondary Synchronization Channel, S-SCH)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득할 수 있다. 그 후, 사용자 기기는 기지국으로부터 물리방송채널(Physical Broadcast Channel)를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편, 사용자 기기는 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호(Downlink Reference Signal, DL RS)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다.
초기 셀 탐색을 마친 사용자 기기는 단계 S102에서 물리 하향링크제어채널(Physical Downlink Control Channel, PDCCH) 및 상기 물리하향링크제어채널 정보에 따른 물리하향링크공유 채널(Physical Downlink Control Channel, PDSCH)을 수신하여 좀더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다.
한편, 기지국에 최초로 접속하거나 신호 전송을 위한 무선 자원이 없는 경우 사용자 기기는 기지국에 단계 S103 내지 단계 S106과 같은 임의 접속 과정(Random Access Procedure)을 수행할 수 있다. 이를 위해 사용자 기기는 물리임의접속채널(Physical Random Access Channel, PRACH)를 통해 특징 시퀀스를 프리엠블로서 전송하고(S103), PDCCH 및 이에 대응하는 PDSCH을 통해 상기 임의접속에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다(S104). 핸드오버(Handover)의 경우를 제외한 경쟁 기반 임의접속의 경우 그 후 추가적인 물리임의접속채널의 전송(S105) 및 물리하향링크제어채널/물리하향링크공유 채널 수신(S106)과 같은 충돌해결절차(Contention Resolution Procedure)를 수행할 수 있다.
상술한 바와 같은 절차를 수행한 사용자 기기는 이후 일반적인 상/하향링크 신호 전송 절차로서 물리하향링크제어채널/물리하향링크공유채널 수신(S107) 및 물리상향링크공유채널(Physical Uplink Shared Channel,PUSCH)/물리상향링크제어채널(Physical Uplink Control Channel,PUCCH) 전송(S108)을 수행할 수 있다. 이때 사용자 기기가 상향링크를 통해 기지국에 전송하는 또는 사용자 기기가 기지국으로부터 수신하는 제어 정보에는 하향링크/상향링크 ACK/NACK 신호, CQI(Channel Quality Indicator)/PMI(Precoding Matrix Index)/RI(Rank Indicator) 등을 포함한다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution) 시스템의 경우, 사용자 기기는 상술한 CQI/PMI/RI 등의 제어 정보를 PUSCH 및/또는 PUCCH을 통해 전송할 수 있다.
이동통신 시스템에서 참조신호는 그 목적에 따라 크게 두 가지로 구분될 수 있다. 참조신호에는 채널 정보 획득을 위한 목적을 위한 것과 데이터 복조를 위해 사용되는 것이 있다. 전자는 단말이 하향링크로의 채널 정보를 획득할 수 있는데 그 목적이 있으므로, 광대역으로 전송될 필요가 있으며, 특정 서브 프레임에서 하향링크 데이터를 수신하지 않는 단말이라도 그 참조신호를 수신하고 측정할 수 있어야 한다. 또한 이러한 채널 측정용 참조신호는 핸드 오버의 측정 등을 위해서도 사용될 수 있다. 후자는 기지국이 하향링크 신호를 전송할 때 해당 자원에 함께 보내는 참조신호로서, 단말은 해당 참조신호를 수신함으로써 채널 추정을 할 수 있고, 따라서 데이터를 복조할 수 있게 된다. 이러한 복조용 참조신호는 데이터가 전송되는 영역에 전송되어야 한다.
무선통신 시스템의 일 예인 3GPP LTE Release 8 시스템에서는 유니캐스트 서비스를 위해서 두 가지 종류의 하향링크 참조신호가 정의되어 있다. 채널 상태에 대한 정보 획득 및 핸드오버 등의 측정 등을 공통 참조신호(Common Reference Signal, CRS(이하 CRS라고 칭함))와 데이터 복조를 위해 사용되는 전용 참조신호(Dedicated RS, DRS(이하 DRS라 칭함))(UE-specific 참조신호에 해당함)라고 불리우는 두 가지의 참조신호가 있다. LTE Release 8 시스템에서 단말-특정(UE-specific) 참조신호는 데이터 복조용으로만 사용되며 CRS는 채널 정보 획득 및 데이터 복조의 두 가지 목적으로 다 사용된다. 이 CRS는 셀-특정(cell-specific) 참조신호로서, 기지국은 광대역에 걸쳐 매 서브프레임마다 CRS를 전송한다. 셀-특정(Cell-specific) CRS는 기지국의 전송 안테나 개수에 따라서 최대 4개의 안테나 포트에 대한 참조신호가 전송된다. 예를 들어, 기지국의 송신 안테나의 개수가 2개일 경우, 0번과 1번 안테나 포트에 대한 CRS가 전송되고, 4개인 경우에는 0 내지 3 번 안테나 포트에 대한 CRS가 각각 전송된다. 기지국의 송신 안테나가 4개일 경우 한 자원블록(Resource Block, RB)에서의 CRS 패턴은 도 7에 도시된 바와 같다.
도 7은 무선통신 시스템의 일 예인 3GPP LTE 시스템에서의 CRS 패턴을 나타낸 도면이다.
도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 4개 안테나 포트에 대한 CRS(R0, R1, R2, R3)는 1RB 에서 시간-주파수 자원이 중첩되지 않도록 할당된다. LTE 시스템에서 CRS가 시간-주파수 자원에 맵핑될 때에는, 주파수 축에서 한 안테나 포트에 대한 참조신호는 6 RE(Resource Element)당 1개의 RE에 맵핑되어 전송된다. 한 RB가 주파수 축에서 12개의 RE로 구성되어 있으므로 한 안테나 포트에 대한 RE는 한 RB당 2개의 RE가 사용된다.
도 7의 (b)에는 O번 안테나 포트 0번에 대한 참조신호인 R0가 1 RB내에서의 패턴을 나타내고 있다.
LTE 시스템의 진화 발전된 형태인 LTE-A 시스템에서는 기지국이 하향링크 전송을 위해 최대 8개의 송신 안테나를 지원할 수 있도록 설계되어야 한다. 따라서 최대 8개 송신 안테나에 대한 참조신호도 또한 지원되어야 한다. LTE 시스템에서 하향링크 참조신호는 최대 4개의 안테나 포트에 대한 참조신호만 정의되어 있으므로, LTE-A 시스템에서 기지국이 4개 이상 최대 8개의 하향링크 송신 안테나를 가질 경우 이들 안테나 포트에 대한 참조신호가 추가적으로 정의되고 설계되어야 한다. 최대 8개의 송신 안테나 포트에 대한 참조신호는 상술한 바 있는 채널 측정을 위한 참조신호와 데이터 복조를 위한 참조신호 두 가지가 모두 설계되어야 한다.
LTE-A 시스템을 설계함에 있어서 중요한 고려 사항 중 하나는 하위 호환성(backward compatibility)이다. 즉, LTE 단말이 LTE-A 시스템에서도 무리 없이 잘 동작해야 하고, 시스템 또한 이를 지원해야 한다는 것이다. 참조신호 전송 관점에서 보았을 때, LTE에서 정의되어 있는 CRS가 전 대역으로 매 서브프레임마다 전송되는 시간-주파수 영역에서 추가적으로 최대 8개의 송신 안테나 포트에 대한 참조신호가 추가적으로 정의될 필요가 있다. 그러나, LTE-A 시스템에서 기존 LTE 시스템의 CRS와 같은 방식으로 최대 8개의 송신 안테나에 대한 참조신호 패턴을 매 서브프레임마다 전 대역에 추가하게 되면 참조신호 전송에 따른 오버헤드가 지나치게 커지게 된다.
따라서 LTE-A 시스템에서 새롭게 설계하는 참조신호는 크게 두 가지 분류로 나누게 되는데, 변조 및 코딩 방식(Modulation and Coding Scheme, MCS), 프리코딩 행렬 지시자(Precoding Matrix Index, PMI) 등의 선택을 위한 채널 측정 목적의 참조신호인(Channel State Information-Reference Signal, CSI-RS(이하 CSI-RS라 칭함))와 8개의 송신 안테나로 전송되는 데이터 복조를 위한 참조신호(Data deModulation-Reference Signal, DM-RS(이하 DM-RS 또는 DMRS라 칭함)가 있다.
채널 측정 목적의 CSI-RS는 기존의 CRS가 채널 측정, 핸드 오버 등의 측정 등의 목적과 동시에 데이터 복조를 위해 사용되는 것과 달리 채널 측정 위주의 목적을 위해서 설계되었다는 것에 특징이 있다. 물론 CSI-RS는 또한 핸드 오버 등의 측정 등의 목적으로도 사용될 수도 있다. CSI-RS가 채널 상태에 대한 정보를 얻는 목적으로만 전송되므로 CRS와 달리 매 서브프레임마다 전송되지 않아도 된다. 따라서, CSI-RS 전송에 따른 오버헤드를 줄이기 위하여 기지국은 CSI-RS를 시간 축 상에서 간헐적으로 전송하고, 데이터 복조를 위해서는 해당 시간-주파수 영역에서 스케줄링된 단말에게 전용으로(dedicated) DM-RS를 전송한다. 즉, 특정 단말의 DM-RS는 해당 단말이 스케줄링된 영역, 즉 데이터를 수신할 수 있는 시간-주파수 영역에만 전송되는 것이다.
LTE-A 시스템에서 기지국은 모든 안테나 포트에 대한 CSI-RS를 전송할 수 있는데, 기지국이 최대 8개의 송신 안테나 포트에 대한 CSI-RS를 매 서브프레임마다 전송하는 것은 오버헤드가 너무 큰 문제가 있기 때문에, 기지국은 CSI-RS를 매 서브프레임마다 전송하지 않고 시간 축에서 간헐적으로 전송함으로써 오버헤드를 줄일 수 있다. 즉, 기지국은 CSI-RS를 한 서브프레임의 정수 배의 주기를 가지고 주기적으로 전송하거나 특정 전송 패턴으로 전송할 수 있다. 이때 기지국은 CSI-RS의 전송 주기나 패턴을 설정(configure)하여 단말에게 알려줄 수 있다.
단말이 CSI-RS를 측정하기 위해서 반드시 자신이 속한 셀의 각 안테나 포트에 대한 CSI-RS의 시간-주파수 위치, CSI-RS 시퀀스, CSI-RS 주파수 쉬프트(frequency shift) 등에 대한 정보를 알고 있을 필요가 있다. CSI-RS는 하향링크 채널 정보를 알기 위한 목적으로 전송되므로 DRS와 달리 전 대역으로 전송되어야 한다. 단말은 수신한 CSI-RS를 이용하여 각 대역의 CQI, PMI, 랭크(Rank) 등의 채널 정보를 기지국에 피드백하고, 기지국은 피드백받은 채널 정보를 이용하여 스케줄링 동작을 수행하게 되는 것이다. 그러나, LTE-A 단말을 위한 CSI-RS를 LTE 단말에게도 전송하는 것은 오버헤드가 될 수 있다. 그 이유는, LTE 단말은 CSI-RS의 존재를 모를 뿐 더러, LTE 단말에게 스케줄링 자원 영역에서는 CSI-RS가 전송되는 경우 기지국이 해당 RE들을 펑처링(puncturing)해서 보내기 때문이다.
도 8a 및 도 8b는 무선통신 시스템의 일 예인 3GPP LTE, LTE-A 시스템에서 CSI-RS가 전송되는 시간-주파수 위치의 일 예를 나타낸 도면이다.
LTE-A 시스템에서 CSI-RS는 한 개, 두 개, 네 개 또는 8개의 안테나 포트 상에서 전송될 수 있는데, 이때 CSI-RS 전송을 위해 이용되는 각 안테나 포트는 p=15, p=15, 16, p=15, 16, 17, 18, 또는 p=15,..., 22이다.
도 8a는 CSI Configuration 0로 normal prefix의 경우의 CSI-RS가 할당된 패턴을 도시하였고, 도 8b는 CSI Configuration 0로 extended prefix의 경우의 CSI-RS가 할당된 패턴을 도시하였다.
기지국이 도 8a 및 도 8b에 도시된 패턴과 같이 CSI-RS를 전송하면, 단말은 CSI-RS를 측정해서 하향링크 채널 상태 등를 파악하고 이에 대한 채널 정보(CQI, PMI, RI(Rank Indicator), 등)를 기지국에 피드백할 수 있다. 그러면, 기지국은 단말로부터의 피드백 정보를 이용해서 어떤 주파수 대역에 어떤 단말에게 어떤 MCS(Modulation and Coding Scheme)을 사용하여 어떤 공간(space)으로 데이터를 전송할 것인지 등을 스케줄링을 수행한다. 또한, 단말은 측정된 CSI-RS로부터 경로손실(pathloss)을 산출할 수 있고 산출된 경로손실을 이용하여 상향링크 전송 전력을 결정할 수 있다.
LTE 시스템에서 단말이 하향링크 경로손실(DL pathloss)을 추정하는 방법은 셀-특정 참조신호(cell specific reference signal, CRS)를 이용하고 있는데, 이를 위해 기지국은 CRS 전송 파워를 단말에게 알려 주고, 단말은 기지국이 알려준 CRS의 전송 파워와 실제 추정된 수신신호 세기 차이에 기초하여 경로손실 성분을 산출할 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 각각 종래 기지국, RRH를 포함하는 기지국 구조의 일 예를 도시한 도면이다.
도 9a는 기존의 기지국 구조를 도시하였고, 도 9b에 도시한 것과 같이 RRH는 RF트랜시버(RF Transceiver)와 파워앰프를 기지국으로부터 분리하여 안테나와 가까운 곳에 설치하여 안테나들이 기지국과 같이 동작하도록 하는 것이다. 이와 같은 구성을 통해 단말기와 기지국 안테나 사이의 거리를 단축시켜 무선 용량을 늘리면서도 기지국 증설에 필요한 재원을 최소화 할 수 있다. 이처럼 RRH가 기지국으로부터 독립된 형태를 가지며 기지국의 무선부를 별도로 분리, 음성과 데이터를 송수신하는 중계기 역할을 수행할 수 있다.
예를 들어, 매크로 셀 내에 복수 개의 노드(혹은 포인트)들이 있는 경우를 가정하자. 여기서 이들 복수의 노드들은 협력 RRH(coordinated RRH) 세트, 측정 RRG 세트(measurement RRH set), 전송 포인트 세트(transmission point set), 수신 포인트 세트(reception point set) 등으로 다양하게 다르게 호칭될 수 있지만 이들의 기능은 여기서 설명한 RRH의 기능과 동일하다.
이와 같이, RRH가 도입된 환경에서는, 단말이 기지국이 아닌 다른 노드(혹은 RRH)로 상향링크 신호를 전송할 수도 있기 때문에, 이러한 기지국이 아닌 다른 노드들로 상향링크 신호 전송을 위한 전송 파워를 결정하기 위해서는 이들 노드들에 대한 하향링크 경로손실 성분을 계산하여야 한다.
그러나, 기지국 및 복수 개의 노드들은 공통된 CRS를 전송하기 때문에 단말 입장에서 기지국 및 복수 개의 노드들(예를 들어, RRH들)의 신호를 구분하기 어려워 정확한 경로손실(pathloss) 추정하는데 문제가 발생할 수 있다.
이와 같이 CRS 기반 경로손실 추정은 단말이 인접 RRH들과 통신하기 위해 전송 파워를 결정하는데 필요한 하향링크 경로손실(pathloss) 성분이 해당 RRH들에 관한것이지에 대해 구분하기 어렵게 한다. 이는 이들 RRH에 대한 적절한 전송 파워를 설정하는데 어려움을 야기시키며, 추가 간섭이 발생하게 한다.
이를 위해, 단말이 매크로 셀 내의 RRH들의 하향링크 경로손실을 추정하는 방법으로서 종래의 CRS 대신 CSI-RS(Channel State Information-Reference Signal)를 이용하는 방법을 고려할 수 있다.
CSI-RS 구성(configuration)은 매크로 셀과 각 노드(RRH) 간에 구별되도록 설정되며 셀 공통(cell common) 혹은 단말-특정(UE specific)하게 구성될 수 있다. 추가하여, CSI-RS 구성과 동시에 CSI-RS 전송 파워 레벨도 각 노드 별로 설정될 수 있는데 각 노드 별로 하나의 레벨 또는 멀티-레벨일 수도 있다. 기지국은 단말에게 CSI-RS 구성과 노드들에 대한 CSI-RS 전송 파워에 대한 정보를 단말에 알려줄 수 있다. 일 예로서 기지국은 CSI-RS 구성과 CSI-RS 전송 파워를 시스템 정보로서 알려주는 메시지를 통해서 단말에 전송해 줄 수 있다.
이러한 시스템 정보에 기반하여 단말은 초기 랜덤 액세스 신호를 기지국으로 전송하기 위해 타겟 노드(또는 타겟 RRH)의 경로손실을 적용하여 전송 파워를 결정할 수 있다.
한편, CRS 기반으로 RRH들을 구별하는 방법이 적용되는 경우가 있는 경우에는 기지국은 각 RRH에서 전송되는 CRS의 파워도 단말에게 각각 알려주어야 한다. 예를 들어, 기지국은 CRS의 경우 PDSCH-Config information element 내에 포함시켜 CRS의 파워를 단말에게 알려줄 수 있다. 다음 표 7은 PDSCH-Config information element에 포함된 정보의 일 예를 나타내고 있다.
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CSI-RS의 경우 기지국은 CSI-RS 파워 레벨을 이 PDSCH-Config information element 메시지를 통해서 단말에게 알려줄 수 있다. 혹은, CRS 파워 대비해서 각 CSI-RS 구성(configuration)에 따라 파워 비율을 미리 정해서 사용할 수도 있다.
CRS EPRE(CRS Energy per Resource Element)의 파워 설정처럼(CRS EPRE는 시스템 대역폭과 서브프레임 단위에서 동일하다) CSI-RS 패턴에 상관없이 모든 CSI-RS의 EPRE는 시스템 대역폭과 서브프레임 단위에서 동일하게 설정하는 방법을 고려할 수 있다. 이 경우, 기지국 혹은 RRH들에서 셀 공통적인(cell common) CSI-RS 전송 파워 레벨을(혹은 CRS)를 단말에게 알려 주면 된다. 매크로 셀 기지국의 CSI-RS 패턴과 RRH의 CSI-RS 패턴은 다를 수도 있지만(시간, 주파수, 또는 코드 도메인에서 구별될 수 있음), 또는 같을 수도 있다. 또한, 매크로 셀 기지국의 CSI-RS 전송파워와 RRH의 CSI-RS 전송파워는 같을 수도 있고 또는 다를 수도 있다.
만약, CSI-RS 전송 파워가 매크로셀 기지국과 RRH 간에 다를 경우 RRH들에서 보내는 CSI-RS 전송 파워를 기지국이 단말들에 시그널링해 주거나 또는 기지국의 CSI-RS와의 전송 파워 차이값을 단말에게 시그널링 해주는 방법을 고려할 수도 있다. 그러나, 매크로 셀 기지국의 CSI-RS 전송파워와 RRH의 CSI-RS 전송파워가 경우에는 CSI-RS 패턴에 상관없이 하나의 공통된 CSI-RS 전송파워를 단말에게 알려주면 된다.
단말은 노드들(예를 들어, 협력 RRH 세트들)에 대한 하향링크 경로손실을 추정을 하고, 상향링크 전송 시 수신 포인트 구성(즉 수신 포인트로 구성된 RRH)에 따라 상향링크 전송 파워를 설정할 수 있다. 여기서, 수신 포인트 구성이 싱글 포인트 혹은 멀티 포인트(single point/multi-point) 일 수 있다. 또는, 동적 포인트 선택(dynamic point selection) 방식을 적용하여 시간에 따라 포인트가 바뀔 수 있다. 예를 들어, 싱글 포인트 구성이 되어 있는 경우 시간에 따라 포인트가 바뀔 수 있다. 혹은, 다른 예로서 싱글 포인트에서 멀티 포인트로, 멀티 포인트에서 싱글 포인트로, 멀티 포인트에서 멀티 포인트로(이 경우는 포인트 구성 요소가 달라지는 경우) 바뀔 수 있다. 이때, 단말은 상향링크 전송 파워를 결정할 때 적절한 하향링크 경로손실을 선택하는 방법이 필요하다. 각 포인트와 각 포인트에 대한 경로손실을 구분해 주는 추가 필요하다. 이는 미리 정해진 인덱스를 사용하거나 기지국이 하향링크 제어 정보 포맷(Downlink control information format, DCI format)을 이용해서 단말에게 알려 주거나 혹은 상위 계층 메시지를 통해서 단말에게 알려줄 수 있다.
동적 포인트 선택(Dynamic point selection)을 하는 경우 기지국이 해당 포인트에 대한 하향링크 경로손실 정보를 단말에 알려 주거나 또는 기지국 경로손실값과의 그 차이 값을 알려줄 수도 있다. 기존의 DCI 포맷에 추가하거나 새로운 포맷을 정의하여 사용할 수 있다. 즉, 상향링크 전송에 필요한 하향링크 경로손실 정보를 기지국이 단말에게 알려주도록 한다.
이하에서는 Power headroom reporting(PHR)에 대해 살펴본다. 단말이 보고하는 PUCCH에 대한 PHR(PHR for PUCCH)으로서 다음 식 1 내지 식 3을 사용할 수 있다. 식 1은 기지국으로 PUCCH를 전송한 경우, 식 2 및 식 3은 RRH(들)에게 PUCCH를 전송한 경우에 해당하는 PHR 타입이다.
[식 1]
PMAX(component carrier(CC(or serving cell(SCell))) max. power 또는 단말의 최대 전송파워) - PPUCCH , Macro [dB/linear]
[식 2]
PMAX - PPUCCH , multi - point reception [dB/linear]
[식 3]
PMAX - PPUCCH single point reception [dB/linear]
다음으로 단말이 보고하는 PUSCH에 대한 PHR(PHR for PUSCH)으로서 다음 식 4 내지 식 6을 사용할 수 있다. 식 4는 기지국으로 PUCCH를 전송한 경우, 식 5 및 식 6은 RRH(들)에게 PUCCH를 전송한 경우에 해당하는 PHR 타입이다.
[식 4]
PMAX(component carrier(CC(or serving cell(SCell))) max. power 또는 단말의 최대 전송파워) - PPUSCH , Macro [dB/linear]
[식 5]
PMAX - PPUSCH , multi - point reception [dB/linear]
[식 6]
PMAX - PPUSCH single point reception [dB/linear]
다음 식 7 내지 식 9는 단말의 SRS 전송에 대한(PHR for SRS) PHR 보고 타입을 나타낸다. 식 7은 기지국으로 SRS를 전송한 경우, 식 8 및 식 9는 RRH(들)에게 SRS를 전송한 경우에 해당하는 PHR 타입이다.
[식 7]
PMAX(component carrier(CC(or serving cell(SCell))) max. power 또는 단말의 최대 전송파워) - PSRS , Macro [dB/linear]
[식 8]
PMAX - PSRS , multi - point reception [dB/linear]
[식 9]
PMAX - PSRS single point reception [dB/linear]
다음으로 단말이 보고하는 PRACH에 대한 PHR(PHR for PRACH)으로서 다음 식 10 내지 식 12를 사용할 수 있다. 식 10은 기지국으로 PRACH를 전송한 경우, 식 11 및 식 12는 RRH(들)에게 PRACH를 전송한 경우에 해당하는 PHR 타입이다.
[식 10]
PMAX(component carrier(CC(or serving cell(SCell))) max. power 또는 단말의 최대 전송파워) - PPRACH , Macro [dB/linear]
[식 11]
PMAX - PPRACH , multi - point reception [dB/linear]
[식 12]
PMAX - PPRACH single point reception [dB/linear]
PHR 트리거링시 단말은 기지국에 PUCCH에 대한 PHR, PUSCH에 대한 PHR, SRS에 대한 PHR, PRACH에 대한 PHR의 조합으로 구성하여 정보를 보낼 수도 있다. 또한, PUCCH에 대한 PHR, PUSCH에 대한 PHR, SRS에 대한 PHR, PRACH에 대한 PHR에서 각각 3가지 타입을 조합으로 정보를 구성하여 기지국에 보고할 수도 있다. 예를 들어, 단말은 PUCCH에 대한 PHR에서 식 1, 식 2, 식 3을 조합으로 정보를 구성하여 기지국에 보고할 수 있다. 한편, 단말의 상향링크 전송 환경에 따라 기지국은 그 세트를 단말에 지시하도록 한다.
앞서 언급한 바와 같이, 단말의 전송파워 모드는 여러 가지로 존재 할 수 있다. 매크로 셀에 대한 파워 제어 파라미터들, 멀티 포인트 수신 상황에서의 파워 제어 파라미터들 또는 싱글 포인트 수신에 대한 파워 제어 파라미터들들로 구성될 수 있다.
상향링크 전송 전력 결정을 위한 제어 파라미터들을 간략히 살펴본다. PO_PUSCH (j)는 상위 레이어로부터 제공된 셀-특정 노미널 콤포넌트(nominal component) PO _ NOMINAL _ PUSCH(j)와 상위 레이어에서 제공된 단말-특정 콤포넌트 PO_UE_PUSCH(j)의 합으로 구성된 파라미터로서, 기지국이 단말에게 알려주는 값이다. α(j)는 상위 계층에서 제공되어 기지국이 3 비트로 전송해 주는 셀-특정 파라미터로서 j=0 또는 1일 때, α∈{0, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1}이고, j=2일 때, α(j)=1이다. α(j)는 기지국이 단말에게 알려주는 값이다. pathloss (PL)는 단말이 dB 단위로 계산한 하향링크 경로손실(또는 신호 손실) 추정치로서, PLc=referenceSignalPower- higher layer filteredRSRP 로 표현되며 여기서 referenceSignalPower는 기지국이 상위 레이어로 단말에게 알려줄 수 있다.
경로 손실 성분,
Figure pct00039
값, , PUSCH 또는 PUCCH에 대한 Po, PSRS _ OFFSET, TPC command 값 등의 설정 값들이 다를 수 있다. 혹은 TPC command 에 해당하는 파라미터는 매크로 셀로 전송 시에만 절대값 모드(absolute mode) 또는 축적 모드(accumulation mode)를 사용할 수 있도록 하고 그 외의 상황에서는 절대값 모드(absolute mode)로만 동작하도록 제한 할 수 있다. 또는, 3가지 전송 파워 모드를 사용하는 경우에는 모두 절대값 모드(absolute mode)로만 동작하도록 제한할 수 있다. TPC command 에 해당하는 파라미터를 절대값 모드(Absolute mode)로 제한하고 하나의 파워 제어 파라미터들로 구성할 수도 있다.
또한, 기지국은 아래 표 8의 상향링크 전력 제어에 해당하는 RRC 정보도 매크로, 멀티 포인트 수신, 싱글 포인트 수신에 따라 그 값을 단말에게 알려 주도록 한다. 추가하여 각 RRH에 대한 아래 표 8의 정보들도 각각 구성하여 알려 주도록 한다. RRH와 하기의 정보들에 대한 맵핑 관계는 다음과 같이 고려 할 수 있다. 예를 들어, 아래 표 8의 정보들이 셀 내에 구성된 RRH들(혹은 수신 포인트 세트)만큼 있고 인덱싱이 되도록 구성한다. 그런 다음 기지국은 단말에게 상향링크 전송 전에 해당 포인트에 대한 인덱싱 정보를 알려준다. 즉, 단말이 상향링크 전송 시 필요한 파워 제어 파라미터에 대한 정보를 사용할 수 있도록 알려 주는 방법인 것이다. 혹은, 각 전송 상황에 따라 매크로 대비 차이 값을 단말에 알려 주는 방법도 고려할 수 있다. 기지국은 동적으로(dynamic) DCI 포맷을 이용해서 알려 주거나 RRC 메시지를 통해서 단말에게 알려줄 수 있다. 혹은 RRC 메시지와 DCI 포맷의 조합으로 알려주는 것도 가능하다.
또는, non-uniform system 환경을 고려하여 인접 셀에 대한 정보도 알려 주도록 한다. 여기서 인접 셀에 대한 정보는 셀 ID(IDentifier)와 파워 제어 정보 및 상향링크 전송에 필요한 정보들일 수 있다.
Figure pct00040
단말이 여러 모드의 파워 제어에 동작 하는 경우에, TPC command가 축적값 모드/타입으로 동작하는 경우, 각 채널에 대한 Po 값의 변화가 있는 경우 등에 매크로, RRH 공통으로, RRH 별로 P0 _ UE _ PUSCH, P0 _ UE _ PUCCH / , P0 _ UE _ SRS대해 새로운 값을 수신하게 되는 경우 해당 파워 제어 모드의 축적된 TPC command값이 리셋되도록 한다.
기지국, RRH는 PHR 트리거링을 DCI 포맷을 이용해서 단말에게 요청할 수 있다. 포인트 선택 또는 전송 포인트, 수신 포인트, 측정 RRH 세트, 협력 RRH 세트가 바뀔 때마다 단말은 PHR를 기지국에 전송할 수 있다.
MAC CE를 구성할 때 CSI-RS 패턴 인덱스와 PHR 정보를 맵핑하여 구성하도록 한다. prohibitPHR-Timer, periodicPHR-Timer, dl_PathlossChange dB 를 상향링크 CoMP 시나리오에서는 RRH 별로 구성하도록 한다. 이는 매크로와 다르며 트리거링 조건(triggering condition)은 둘의 조합으로 하도록 한다. 예를 들어, 두개의 조건을 모두 수행하여 해당 매크로에 대한 PHR 정보와 RRH에 대한 PHR로 구성하는 방법 혹은 둘 중 하나로 기지국이 시그널링해서 단말이 수행하도록 한다. 이때 모든 RRH에 대한 정보 혹은 일부 RRH에 대한 정보는 기지국의 구성에 따라 따른다.
임의 접속 메시지(Random access message)를 단말로부터를 수신한 기지국은임의 접속 응답 메시지를 단말에 알려준다. 이 임의 접속 응답 메시지 안에는 CSI 요청 비트가 1 비트로 구성되어 있다. 이 메시지를 받은 단말은 하향링크 CSI정보를 기지국에 전송해야 한다. 이와 같은 종래의 기술 기반으로 상기와 같은 시스템을 지원하기 위해 이 임의 접속 응답 메시지도 변경이 필요하다. 예를 들어, 임의 접속 응답 메시지는 매크로 셀의 CSI 정보, 베스트 노드(Best node)의 CSI 정보, 미리 구성된 수신 노드 세트 한 개만의 CSI 정보, 복수개의 미리 구성된 수신 노드 세트들에 CSI 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이들 구분된 4가지에 대해 기지국이 조합하여 단말에 알려줄 수도 있다.
각 노드(RRH) 별 혹은 기지국의 CSI-RS/CRS 파워는 절대값(dB/dBm/linear(mW, W))을 알려 주거나 미리 정해진 테이블의 인덱스를 알려 주거나, 기준 노드 대비 차이값만을 단말에게 알려 줄 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라, Non-uniform system 을 위한 상향링크 파워 설정을 용이하게 하여 단말의 통신 성능을 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 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. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 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.
적어도 하나의 RRH(Remote Radio Head)를 포함하고 있는 매크로 셀 환경에서 단말이 상향링크 전송 전력을 결정하는 방법은 3GPP LTE, LTE-A, IEEE 802 등 다양한 통신 시스템에서 산업상으로 이용가능하다.

Claims (12)

  1. 적어도 하나의 RRH(Remote Radio Head)를 포함하고 있는 매크로 셀 환경에서 단말이 상향링크 전송 전력을 결정하는 방법에 있어서,
    상기 기지국으로부터 상기 기지국 및 상기 적어도 하나의 RRH의 CSI-RS(Channel State Information-Reference Signal) 구성 정보 및 CSI-RS 전송 파워 정보를 수신하는 단계;
    상기 적어도 하나의 RRH로부터 수신된 CSI-RS의 수신 신호 세기를 측정하는 단계;
    상기 수신된 CSI-RS의 신호 세기, 상기 CSI-RS 구성 정보 및 상기 CSI-RS 전송 파워 정보를 이용하여 수신 포인트 또는 수신 RRH로 설정된 노드에 해당하는 하향링크 경로손실(pathloss)을 추정하는 단계를 포함하는, 상향링크 전송 전력 결정 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 추정된 하향링크 경로손실을 이용하여 상기 수신 포인트 또는 상기 수신 RRH로 설정된 노드로 전송할 상향링크 전송 전력을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 상향링크 전송 전력으로 상기 수신 포인트 또는 상기 수신 RRH로 설정된 노드로 상향링크 신호를 전송하는 단계를 더 포함하는, 상향링크 전송 전력 결정 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 CSI-RS 구성 정보는 상기 기지국 및 상기 적어도 하나의 CSI-RS 할당 패턴 정보를 포함하며,
    상기 기지국 및 상기 적어도 하나의 RRH 간에는 CSI-RS 할당 패턴이 시간, 주파수, 또는 코드 도메인에서 구별되는, 상향링크 전송 전력 결정 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 CSI-RS 전송 파워 정보는 상기 기지국 및 상기 적어도 하나의 RRH의 CSI-RS 전송 파워 레벨을 포함하되 상기 CSI-RS 전송 파워 레벨은 절대값 레벨인, 상향링크 전송 전력 결정 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 CSI-RS 전송 파워 정보는 상기 기지국 및 상기 적어도 하나의 RRH의 CSI-RS 전송 파워 레벨을 포함하되, 상기 기지국의 CSI-RS 전송 파워는 절대값 레벨이며 상기 적어도 하나의 RRH의 전송 파워는 상기 기지국의 CSI-RS 전송 파워에 대한 차이값에 해당하는, 상향링크 전송 전력 결정 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 기지국 및 상기 적어도 하나의 RRH의 CSI-RS 전송 파워 정보는 PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel) -Config information element 메시지 타입으로 수신되는, 상향링크 전송 전력 결정 방법.
  7. 적어도 하나의 RRH(Remote Radio Head)를 포함하고 있는 매크로 셀 환경에서 상향링크 전송 전력을 결정하는 단말에 있어서,
    상기 기지국으로부터 상기 기지국 및 상기 적어도 하나의 RRH의 CSI-RS(Channel State Information-Reference Signal) 구성 정보 및 CSI-RS 전송 파워 정보를 수신하는 수신기;
    상기 적어도 하나의 RRH로부터 수신된 CSI-RS의 수신 신호 세기를 측정하고,상기 수신된 CSI-RS의 신호 세기, 상기 CSI-RS 구성 정보 및 상기 CSI-RS 전송 파워 정보를 이용하여 수신 포인트 또는 수신 RRH로 설정된 노드에 해당하는 하향링크 경로손실(pathloss)을 추정하는 프로세서를 포함하는, 단말.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 추정된 하향링크 경로손실을 이용하여 상기 수신 포인트 또는 상기 수신 RRH로 설정된 노드로 전송할 상향링크 전송 전력을 결정하며,
    상기 결정된 상향링크 전송 전력으로 상기 수신 포인트 또는 상기 수신 RRH로 설정된 노드로 상향링크 신호를 전송하는 송신기를 더 포함하는, 단말.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 CSI-RS 구성 정보는 상기 기지국 및 상기 적어도 하나의 CSI-RS 할당 패턴 정보를 포함하며,
    상기 기지국 및 상기 적어도 하나의 RRH 간에는 CSI-RS 할당 패턴이 시간, 주파수, 또는 코드 도메인에서 구별되는, 단말.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 CSI-RS 전송 파워 정보는 상기 기지국 및 상기 적어도 하나의 RRH의 CSI-RS 전송 파워 레벨을 포함하되, 상기 기지국의 CSI-RS 전송 파워는 절대값 레벨이며 상기 적어도 하나의 RRH의 전송 파워는 상기 기지국의 CSI-RS 전송 파워에 대한 차이값에 해당하는, 단말.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 CSI-RS 전송 파워 정보는 상기 기지국 및 상기 적어도 하나의 RRH의 CSI-RS 전송 파워 레벨을 포함하되, 상기 기지국의 CSI-RS 전송 파워는 절대값 레벨이며 상기 적어도 하나의 RRH의 전송 파워는 상기 기지국의 CSI-RS 전송 파워에 대한 차이값에 해당하는, 단말.
  12. 제 7항에 있어서,
    상기 수신기는 상기 기지국 및 상기 적어도 하나의 RRH의 CSI-RS 전송 파워 정보를 PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel) -Config information element 메시지 타입으로 수신하는, 단말.
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