KR20140095994A - 셀 디스커버리 방법 - Google Patents

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Abstract

셀 디스커버리 방법이 개시된다. 매크로 셀과 적어도 하나의 소형 셀이 중첩되어 배치된 네트워크에서 매크로 셀이 사용하는 캐리어 주파수와 소형 셀이 사용하는 캐리어 주파수가 서로 다른 경우, 소형 셀이 매크로 셀이 사용하는 캐리어 주파수를 이용하여 디스커버리 신호를 전송하거나, 소형 셀은 매크로 셀이 사용하는 캐리어 주파수와 다른 소형 셀의 캐리어 주파수를 사용하여 디스커버리 신호를 전송한다.

Description

셀 디스커버리 방법{METHODS OF CELL DISCOVERY}
본 발명은 이동 통신 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 셀 디스커버리 방법에 관한 것이다.
휴대 가능한 이동 단말 및 태블릿 PC의 광범위한 보급과 무선 인터넷 기술을 근간으로 하는 모바일 컴퓨팅의 급속한 확대로 인하여 무선 네트워크 용량의 획기적인 증대가 요구되고 있다.
많은 연구들에서 향후 모바일 사용자들의 트래픽 사용량은 급격하게 증가할 것으로 예측되고 있다. 이와 같은 폭발적인 트래픽 증가에 따른 요구사항을 충족시키기 위한 대표적인 해결책은 진화된 물리계층 기술을 적용하거나 추가적인 스펙트럼을 할당하는 방법을 고려할 수 있다. 그러나, 물리계층 기술은 이론적인 한계점에 도달하고 있고, 추가적인 스펙트럼의 할당을 통한 셀룰러망의 용량 증대는 근본적인 해결책이 될 수 없다.
따라서, 데이터 요구량이 많은 위치에 소형 셀을 다층으로 배치하고 매크로 기지국 및 소형 셀 기지국의 밀접한 협력을 통해 무선 네트워크의 용량을 증가시키기 위한 기술들에 대한 요구가 높아지고 있다.
3GPP(3rd Generation Partnership Project)의 LTE(Long Term Evolution)-Advanced의 표준화 회의에서는 빠르게 증가하는 데이터 트래픽 수요를 효율적으로 수용하기 위해 소형 셀 향상(Small Cell Enhancement)을 위한 기술에 대한 표준화를 진행하고 있다.
소형 셀 향상을 위해 검토중인 기술들로는, 스펙트럼 효율 향상 기술, 소형 셀의 활성화/비활성화와 셀 디스커버리 기술, 간섭 제어 기술, 무선 인터페이스 기반 동기화 기술, 상위 계층 소형 셀 향상 기술 지원을 위한 물리계층 기술 등이 있다. 특히, 셀 디스커버리 기술로는 디스커버리 방식, 디스커버리 신호, 디스커버리 절차 등이 논의되고 있다.
그러나, 현재까지는 셀 디스커버리를 위한 논의만 이루어지고 있는 상태이며, 셀 디스커버리를 위한 구체적이고 효율적인 방법은 제시되고 있지 않다.
본 발명의 목적은 셀룰러 이동 통신 시스템에 적용할 수 있는 효율적인 셀 디스커버리 방법을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 셀 디스커버리 방법은, 매크로 셀과 적어도 하나의 소형 셀이 중첩되어 배치된 네트워크에서 소형 셀의 셀 디스커버리 방법으로, 상기 매크로 셀이 사용하는 캐리어 주파수와 상기 소형 셀이 사용하는 캐리어 주파수가 서로 다른 경우, 상기 소형 셀이 상기 매크로 셀이 사용하는 캐리어 주파수를 이용하여 디스커버리 신호를 전송한다.
여기서, 상기 디스커버리 신호가 전송되는 자원의 주파수 영역의 위치는 상기 매크로 셀의 전송 대역의 중간에 위치한 6개 이하의 자원 블록에 해당할 수 있다. 또한, 상기 디스커버리 신호가 전송되는 서브프레임의 위치는 셀 탐색 신호가 전송되는 서브프레임과 동일할 수 있다.
여기서, 상기 디스커버리 신호가 전송되는 자원은 상기 디스커버리 신호가 전송되는 서브프레임 내에서 CRS(Cell-specific Reference Signal), PSS(Primary Synchronization Signal), SSS(Secondary Synchronization Signal) 및 PBCH(Physical Broadcast Channel)가 전송되지 않는 심볼들 중에서 시간적으로 이웃한 두 개의 심볼로 구성될 수 있다.
여기서, 상기 디스커버리 신호는 주 디스커버리 신호 및 부 디스커버리 신호로 구성될 수 있고, 상기 주 디스커버리 신호 및 상기 부 디스커버리 신호는 서로 다른 심볼을 통해 전송될 수 있다. 여기서, 상기 주 디스커버리 신호의 시퀀스는 주파수 영역의 Zadoff-Chu 시퀀스를 사용하여 생성되되, PSS에 적용되는 루트 인덱스와 다른 루트 인덱스 값을 이용하여 생성될 수 있다. 여기서, 상기 부 디스커버리 신호의 시퀀스는, 스크램블링 시퀀스
Figure pat00001
,
Figure pat00002
과 물리계층 아이디(physical-layer identity)
Figure pat00003
의 관계를 SSS 시퀀스 생성과 다르게 설정하거나, 물리계층 셀 아이디 그룹과 파라미터 m0와 m1의 관계를 SSS 시퀀스 생성과 다르게 설정하여 생성할 수 있다.
또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 셀 디스커버리 방법은, 매크로 셀과 적어도 하나의 소형 셀이 중첩되어 배치된 네트워크에서 소형 셀의 셀 디스커버리 방법으로, 상기 소형 셀은 상기 매크로 셀이 사용하는 캐리어 주파수와 다른 상기 소형 셀의 캐리어 주파수를 사용하여 디스커버리 신호를 전송한다.
여기서, 상기 소형 셀이 휴면 상태인 경우, 상기 소형 셀은 상기 디스커버리 신호가 전송되는 서브프레임 내에서 주변의 소형 셀들이 사용하는 PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PSS(Primary Synchronization Signal), SSS(Secondary Synchronization Signal) 및 PBCH(Physical Broadcast Channel)가 전송되지 않는 심볼들 중 시간적으로 이웃한 두 개의 심볼을 이용하여 디스커버리 신호를 전송할 수 있다.
여기서, 상기 소형 셀이 활성 상태인 경우, 상기 소형 셀은 이웃한 다른 셀들이 디스커버리 신호를 전송하기 위해 사용하는 심볼과 다른 심볼들을 이용하여 디스커버리 신호를 전송할 수 있다.
또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 셀 디스커버리 방법은, 서로 다른 크기의 셀들이 중첩되어 배치된 네트워크에 적용되는 셀 디스커버리 방법으로, 적어도 하나의 셀이 미리 설정된 개수의 안테나 포트에 해당하는 CSI-RS(Channel State Information Reference Signal) 자원을 이용하여 디스커버리 신호를 구성하는 단계 및 상기 디스커버리 신호의 자원 설정 정보를 단말에 전송하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 디스커버리 신호를 구성하는 단계는 하나의 셀이 하나의 서브프레임에서 1개의 안테나 포트를 사용하여 디스커버리 신호를 구성하되, 상기 1개의 안테나 포트는 4개의 안테나 포트에 대한 CSI-RS 자원에 해당할 수 있다.
여기서, 상기 디스커버리 신호의 자원 설정 정보를 단말에 전송하는 단계는, 상기 디스커버리 신호의 시퀀스 설정 정보, 서브프레임 설정 정보, 서브프레임 내에서 상기 디스커버리 신호가 전송되는 자원 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 디스커버리 신호의 자원은 디스커버리 신호별로 다르게 설정되거나, 모든 디스커버리 신호가 동일하게 설정되거나, 구분된 디스커버리 신호 그룹별로 다르게 설정될 수 있다.
또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 셀 디스커버리 방법은, 서로 다른 크기의 셀들이 중첩되어 배치된 네트워크에 적용되는 셀 디스커버리 방법으로, 미리 정의된 서브프레임 간격을 갖는 서브프레임들로 구성된 디스커버리 호핑 프로세스를 구성하는 단계와, 구성된 디스커버리 호핑 프로세스에서 디스커버리 신호가 전송될 시간 및 주파수 영역의 자원을 결정하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 시간 및 주파수 영역의 자원을 결정하는 단계는, 하나의 단위 전송 시간에 하나의 상기 디스커버리 신호만 전송되도록 결정하거나, 상기 하나의 단위 전송 시간에 복수의 디스커버리 신호가 서로 다른 주파수 자원을 사용하여 전송되도록 결정할 수 있다.
여기서, 상기 시간 및 주파수 영역의 자원을 결정하는 단계는, 라틴 방진 행렬의 소정 행과 상기 디스커버리 신호의 시간 영역 자원을 대응시키고, 서로 다른 복수의 라틴 방진 행렬 중 소정 라틴 방진 행렬을 상기 디스커버리 신호의 주파수 영역 자원과 대응시켜 상기 디스커버리 신호의 시간 및 주파수 영역 자원을 결정할 수 있다.
여기서, 상기 시간 및 주파수 영역의 자원을 결정하는 단계는, 상기 디스커버리 신호를 구성하는 복수의 자원들이 주파수 영역에서 분산되어 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 셀 디스커버리 방법은, 단말에서 수행되는 셀 디스커버리 방법으로, 기지국으로부터 디스커버리 신호의 자원 및 시퀀스 정보를 수신하는 단계와, 수신한 정보에 기초하여 측정 대상 디스커버리 자원과 시퀀스에 대응하는 디스커버리 신호를 측정하는 단계 및 측정 결과를 상기 기지국에 보고하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 디스커버리 신호를 측정하는 단계는 상기 디스커버리 신호의 수신신호강도(RSSI: Received Signal Strength Indicator), 상기 디스커버리 신호의 기준신호수신전력(RSRP: Reference Signal Received Power), 상기 디스커버리 신호의 기준신호수신품질(RSRQ: Reference Signal Received Quality) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 셀 디스커버리 방법에 따르면, 동기 신호에 기반한 셀 디스커버리 신호 설계 방법, CSI-RS(Channel State Information Reference Signal)에 기반한 셀 디스커버리 신호 설계 방법, 셀 디스커버리 신호의 송수신 자원 설정 방법, 셀 디스커버리 신호의 자원 및 시퀀스 할당 방법, 셀 디스커버리 신호의 수신, 측정, 보고 방법, 셀에 의한 단말 디스커버리 방법을 구체적으로 제공한다.
따라서, 셀룰러 이동통신 시스템에서 셀 디스커버리를 효율적으로 수행할 수 있다.
도 1은 셀 디스커버리 관점에서 셀의 상태와 디스커버리 신호 전송 여부를 나타낸 것이다.
도 2는 매크로 셀의 커버리지 내에 소형 셀들이 배치된 경우를 나타내는 개념도이다.
도 3은 일반 CP를 갖는 서브프레임 구조에서 0번 서브프레임을 이용하여 디스커버리 신호를 전송하는 방법의 일 예를 나타낸다.
도 4는 일반 CP를 갖는 서브프레임 구조에서 5번 서브프레임을 이용하여 디스커버리 신호를 전송하는 방법의 일 예를 나타낸다.
도 5는 확장 CP를 갖는 서브프레임 구조에서 0번 또는 5번 서브프레임을 이용하여 디스커버리 신호를 전송하는 방법의 일 예를 나타낸다.
도 6은 일반 CP를 갖는 서브프레임 구조에서 0번 서브프레임을 이용하여 디스커버리 신호를 전송하는 방법의 다른 예를 나타낸다.
도 7은 일반 CP를 갖는 서브프레임 구조에서 5번 서브프레임을 이용하여 디스커버리 신호를 전송하는 방법을 나타낸다.
도 8은 확장 CP를 갖는 서브프레임 구조에서 0번 서브프레임을 이용하여 디스커버리 신호를 전송하는 방법을 나타낸다.
도 9는 확장 CP를 갖는 서브프레임 구조에서 5번 서브프레임을 이용하여 디스커버리 신호를 전송하는 방법을 나타낸다.
도 10은 주 디스커버리 신호에 대한 루트 시퀀스 인덱스를 나타낸다.
도 11은 CSI-RS 안테나 포트가 4개인 경우의 CSI-RS 자원 위치를 나타낸다.
도 12는 디스커버리 신호 전송을 위한 서브프레임 할당 방법을 나타내는 개념도이다.
도 13은 디스커버리 신호의 주파수 영역 자원 맵핑 방법을 나타내는 개념도이다.
도 14는 4×4 라틴 방진 행렬의 예를 나타낸다.
도 15는 디스커버리 신호의 맵핑을 위한 시간 영역의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 16은 단말에 의한 셀 디스커버리 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 17은 라틴 방진 행렬을 이용한 디스커버리 자원의 시간 영역 할당 방법을 나타내는 개념도이다.
도 18은 디스커버리 신호를 위한 자원의 다중화 방법을 나타내는 개념도이다.
도 19는 셀 디스커버리 신호의 영역 겹침 문제를 설명하기 위한 개념도이다.
도 20은 CSI-RS 기반 디스커버리 신호 전송을 위한 자원과 RSSI 측정 자원의 설정 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 21은 단말과 소형셀 사이의 거리 추정 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 출원에서 사용하는 '단말'은 이동국(MS: Mobile Station), 이동 단말(MT: Mobile Terminal), 사용자 단말, 사용자 장비(UE: User Equipment), 사용자 터미널(UT: User Terminal), 무선 터미널, 액세스 터미널(AT), 가입자 유닛(Subscriber Unit), 가입자 스테이션(SS: Subscriber Station), 무선 기기(Wireless device), 무선 통신 디바이스, 무선송수신유닛(WTRU: Wireless Transmit/Receive Unit), 이동 노드, 모바일 또는 다른 용어들로 지칭될 수 있다.
또한, 본 출원에서 사용하는 '기지국’은 일반적으로 단말과 통신하는 고정된 지점을 말하며, 베이스 스테이션(Base Station), 노드-B(Node-B), e노드-B(eNode-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
또한, 본 출원에서 사용하는 '전송점(transmission point)'은 적어도 하나의 송신 및 수신 안테나를 구비하고, 기지국과 광섬유, 마이크로웨이브(Microwave) 등으로 연결되어 기지국과 정보를 주고 받을 수 있는 송수신 장치로, RRH(Remote Radio Head), RRU(Remote Radio Unit), 분산 안테나 등을 포함한다. 기지국도 전송점에 포함될 수 있다.
또한, 이하에서 기술되는 본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802 시스템, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 시스템, 3GPP LTE 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 상기의 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 발명에서 사용되는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
■ 셀 디스커버리
▣ 디스커버리 신호
셀 디스커버리(Cell Discovery)는 셀이 전송한 디스커버리 신호를 단말이 수신하여 셀의 존재를 발견하는 과정을 의미한다. 여기서, 셀 디스커버리 신호는 셀 디스커버리를 위해 셀이 전송하는 물리 채널(Physical Channel) 또는 물리 신호(Physical Signal)를 의미한다. 셀 디스커버리 신호는 셀 아이디 또는 셀 인덱스 정보, 셀의 상태 정보 등을 포함하는 정보를 전송하는데 사용된다.
단말 디스커버리(UE Discovery)는 기지국이 단말이 전송한 단말 디스커버리 신호를 수신하여 단말의 존재를 발견하는 과정을 의미한다. 여기서, 단말 디스커버리 신호는 디스커버리를 위해 단말이 전송하는 물리 채널 또는 물리 신호를 의미한다. 기지국은 단말 디스커버리 신호로부터 단말의 서빙 셀, 단말 스케줄링 아이디 등을 포함하는 정보를 획득하고 단말의 근접도를 추정할 수 있다.
도 1은 셀 디스커버리 관점에서 셀의 상태와 디스커버리 신호 전송 여부를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, Dormant_0 상태의 셀은 아무런 신호를 전송하지 않는다. Dormant_1 상태의 셀은 주기적으로 자신의 셀 디스커버리 신호를 송신하고 그 외에는 아무런 신호도 전송하지 않는다. Active_0 상태의 셀은 셀로서 동작하는데 필요한 각종 물리 신호와 채널을 전송하지만, 자신의 셀 디스커버리 신호는 송신하지 않는다. Active_1 상태의 셀은 셀로서 동작하는데 필요한 각종 물리 신호와 채널을 전송하고, 주기적으로 자신의 셀 디스커버리 신호를 송신한다.
▣ 디스커버리 신호 전송 주파수에 따른 디스커버리 신호 전송 방법
도 2는 매크로 셀의 커버리지 내에 소형 셀들이 배치된 경우를 나타내는 개념도이다.
도 2에서 매크로 셀(110)이 사용하는 캐리어 주파수(carrier frequency)를 F1이라 하고, 소형 셀(120)들이 사용하는 캐리어 주파수를 F2라고 가정한다. 매크로 셀(110)과 소형 셀(120)들 간 및 소형 셀(120)과 소형 셀(120) 간에는 이상적인 백홀(ideal backhaul) 또는 제한적 백홀(non-ideal backhaul)이 형성된다.
매크로 셀(110)과 소형 셀(120)이 동일한 캐리어 주파수를 사용하는가의 여부에 따라 하기의 두 가지 시나리오로 구분하여 디스커버리 신호를 설계할 수 있다.
- [시나리오 1] 매크로 셀(110)과 소형 셀(120)이 서로 다른 캐리어 주파수를 사용함 (F1≠F2).
- [시나리오 2] 매크로 셀(110)과 소형 셀(120)이 동일한 캐리어 주파수를 사용함 (F1=F2).
소형 셀(120)은 휴면 상태(Dormant state)인 경우 디스커버리 신호를 전송할 수 있다. 한편, 소형 셀(120)이 활성화 상태(Active state)일 때 디스커버리 신호의 전송 유무에 따라 하기와 같이 두 가지의 디스커버리 신호 전송 방법을 고려할 수 있다.
- [방법 1] 소형 셀(120)이 활성 상태인 경우에는 디스커버리 신호를 전송하지 않음.
- [방법 2] 소형 셀(120)이 활성 상태인 경우에도 디스커버리 신호를 전송함.
또한, 소형 셀(120)이 디스커버리 신호를 전송하기 위하여 사용하는 캐리어 주파수에 따라 하기와 같은 두 가지 디스커버리 신호 전송 방법을 고려할 수 있다.
- [방법 1] 소형 셀(120)이 매크로 셀(110)이 사용하는 캐리어 주파수 F1을 이용하여 디스커버리 신호를 전송함.
- [방법 2] 소형 셀(120)이 자신에게 할당된 캐리어 주파수 F2를 이용하여 디스커버리 신호를 전송함.
■ 동기 신호에 기반한 셀 디스커버리 신호 설계 방법
▣ 매크로 셀과 소형 셀이 서로 다른 캐리어 주파수를 사용하는 경우(F1≠F2)
도 2에 도시한 바와 같이 매크로 셀과 소형 셀들이 배치된 경우, 셀 디스커버리 방법은 매크로 셀이 FDD로 동작하는 경우와 TDD로 동작하는 경우로 구분하여 고려할 수 있다.
먼저, 매크로 셀이 FDD로 동작하는 경우에 대해 기술한다.
소형 셀이 디스커버리 신호를 전송하기 위하여 사용하는 캐리어 주파수에 따라서 하기의 두 가지 방법을 고려할 수 있다.
- [방법 1] 소형 셀이 매크로 셀이 사용하는 캐리어 주파수인 F1을 이용하여 디스커버리 신호를 전송함.
- [방법 2] 소형 셀이 자신에게 할당된 캐리어 주파수인 F2를 사용하여 디스커버리 신호를 전송함.
□ 소형 셀이 매크로 셀의 캐리어 주파수(F1)를 사용하여 디스커버리 신호를 전송하는 경우
소형 셀이 매크로 셀의 캐리어 주파수를 사용하여 디스커버리 신호를 전송하기 위해서는, 디스커버리 신호가 전송되는 무선 자원의 주파수 영역에서의 위치와 시간 영역에서의 위치가 결정되어야 한다.
- 디스커버리 신호가 전송되는 무선 자원의 주파수 영역에서의 위치
디스커버리 신호 전송을 위해서 사용할 자원은 셀의 전송 대역(transmission bandwidth)의 중간에 위치한 6개 이하의 자원 블록(Resource Block: RB)들에 속하는 것이 바람직하다. 이와 같이 자원을 할당할 경우 셀의 전송 대역에 관계없이 디스커버리 신호에 동일한 자원 할당을 사용할 수 있는 장점이 있다. 단말은 셀의 전송 대역에 관계 없이 동일한 자원 할당을 가정하여 디스커버리 신호를 검출할 수 있으므로 단말의 디스커버리 신호 검출의 복잡도를 낮출 수 있다.
3GPP LTE 규격 Release-8/9/10/11에 규정된 바와 같이, 셀 탐색 신호(Cell Search Signal)인 PSS(Primary Synchronization Signal)와 SSS(Secondary Synchronization Signal)는 셀 전송 대역의 가운데 6개의 자원 블록(RB)을 사용하여 전송된다. 여기서, 디스커버리 신호는 셀 탐색 신호들 대신에 셀 탐색의 용도로 사용될 수 있는데, 셀 탐색 신호들과 동일한 주파수 영역을 사용하면 단말이 디스커버리 신호와 셀 탐색 신호를 함께 검출하는 것이 용이해지는 장점이 있다. 즉, 디스커버리 신호가 전송되는 자원 블록들(RBs)의 위치는 PSS와 SSS가 전송되는 것과 동일하게, 전송 대역의 중간 6개의 RB들을 이용하여 전송할 수 있다. 디스커버리 신호가 전송되는 주파수 영역의 위치는 규격에 미리 정해 놓는 방법이나 매크로 셀 기지국이 단말기에게 RRC 시그널링을 통해서 알려 주는 방법을 적용할 수 있다.
- 디스커버리 신호가 전송되는 서브프레임의 위치
디스커버리 신호가 전송되는 서브프레임의 위치, 서브프레임 내의 시간 위치, 서브프레임 번호 등이 결정되어야 한다. 단말의 효율적인 DRX(Discontinuous Reception) 동작을 고려하면, 단말이 DRX 상태에서 깨어난 후 가능한 일정하고 짧은 시간 구간에서 셀 디스커버리, 셀 탐색, 측정 등을 모두 수행할 수 있도록 하는 것이 단말의 전력소모 면에서 바람직하다. 따라서, 단말이 디스커버리 신호와 셀 탐색 신호를 가능한 같은 서브프레임에서 발견할 수 있도록 PSS/SSS가 전송되는 서브프레임들의 일부를 사용하여 디스커버리 신호를 전송하도록 하는 것이 바람직하다. 즉, LTE 규격에서 규정된 바와 같이 하나의 무선 프레임은 10개의 서브프레임으로 구성되어 있고, 10개의 서브프레임들을 0번부터 9번까지 번호를 할당한 경우, PSS/SSS는 매 프레임의 0번 서브프레임과 5번 서브프레임에 전송된다. 따라서, 디스커버리 신호 역시 0번과 5번 서브프레임들의 일부를 사용하여 전송하도록 설계할 수 있다.
이 때, 디스커버리 신호는 주기적으로 전송되고, 전송 주기와 옵셋에 대한 정보는 매크로 기지국이 RRC 시그널링을 통해서 단말에게 알려 줄 수 있다.
- 서브프레임 내에서 디스커버리 신호가 전송되는 시간 위치
PDCCH(Physical Downlink Control Channel)는 시스템의 대역폭에 따라서 최대 4개의 OFDM 심볼에 대해서 전송될 수 있기 때문에, 서브프레임에서 처음 4개의 OFDM 심볼들을 제외한 나머지 심볼들에 디스커버리 신호가 전송되도록 설계할 수 있다. 또한, 디스커버리 신호를 이용하여 단말이 셀 인덱스와 그 셀에 대한 동기를 추정할 수 있도록 설계할 수 있다. 기존의 PSS와 SSS가 각각 1개의 OFDM 심볼에 전송되는 것처럼 디스커버리 신호는 2개의 이웃한 OFDM 심볼에 전송되도록 구성할 수 있다.
- 디스커버리 신호 설계 방법
디스커버리 신호를 이용하여 단말이 소형 셀 신호에 대한 시간 및 주파수 동기를 추정하고 소형 셀의 셀 아이디를 획득하는 것이 바람직하다. 또한, 기지국과 단말의 복잡도를 고려하여 LTE에서 사용하는 기존의 PSS/SSS의 구조를 재사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 전술한 디스커버리 신호가 전송되는 주파수 영역 위치, 서브프레임 내의 시간 위치, 서브프레임 번호 등을 고려하여 이하에서 설명하는 바와 같은 디스커버리 신호 설계 방법을 제공한다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 디스커버리 신호 설계 방법을 나타내는 개념도로서, 소형 셀이 매크로 셀의 캐리어 주파수를 이용하는 경우의 디스커버리 신호 설계 방법을 나타낸 것이다.
먼저 디스커버리 신호가 전송되는 서브프레임의 번호가 0번 또는 5번 서브프레임이고, 주파수 영역의 위치가 매크로 셀 시스템 대역폭의 중간 N개의 자원 블록들(RBs)인 경우 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같은 방법으로 디스커버리 신호를 전송할 수 있다.
도 3은 일반 CP(Normal Cyclic Prefix)를 갖는 서브프레임 구조에서 0번 서브프레임을 이용하여 디스커버리 신호를 전송하는 경우의 디스커버리 신호 전송을 위한 자원 위치를 나타낸 것이다.
도 3에서 0번, 1번, 4번, 7번, 8번, 11번 OFDM 심볼들에는 셀 고유 레퍼런스 신호(CRS: Cell-specific Reference Signal)가 전송될 수 있기 때문에, CRS와의 충돌을 피하기 위해 상기 심볼들에는 디스커버리 신호를 전송하지 않는 것이 바람직하다. 또한, 5번, 6번 OFDM 심볼들에는 PSS 및 SSS가 전송되고, 7번 내지 10번 OFDM 심볼들에는 PBCH(Physical Broadcast Channel)가 전송되기 때문에 이 심볼들에도 디스커버리 신호를 전송하지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 디스커버리 신호를 전송할 수 있는 OFDM 심볼들의 위치는 2번, 3번, 12번, 13번 심볼들이 된다.
디스커버리 신호를 두 개의 OFDM 심볼들을 사용하여 전송하는 경우, 상술한 조건에 의해 도 3에 도시한 바와 같이 디스커버리 신호를 전송할 수 있는 심볼들은 2번 및 3번 심볼들(Candidate 1)과, 12번과 13번 심볼들(Candidate 2)이 된다.
도 4는 일반 CP(Normal CP)를 갖는 서브프레임 구조에서 5번 서브프레임을 이용하여 디스커버리 신호를 전송하는 경우의 디스커버리 신호 전송을 위한 자원 위치를 나타낸 것이다.
도 4를 참조하면, 5번 서브프레임에서는 0번 서브프레임과는 달리 PBCH가 전송되지 않는다. 이를 고려하여 도 3에 도시한 0번 서브프레임에서 디스커버리 신호를 전송하기 위한 심볼 결정 방법과 유사한 조건을 적용하면, 디스커버리 신호는 2번과 3번 OFDM 심볼들(Candidate 1)에 전송 하거나, 9번과 10번 OFDM 심볼들(Candidate 2)에 전송 하거나 12번과 13번 OFDM 심볼들(Candidate 3)에 전송할 수 있다.
도 5는 확장 CP(Extended CP)를 갖는 서브프레임 구조에서 0번 또는 5번 서브프레임을 이용하여 디스커버리 신호를 전송하는 경우의 디스커버리 신호 전송을 위한 자원 위치를 나타낸다.
도 5에서 0번, 1번, 3번, 6번, 7번, 9번 OFDM 심볼들에는 CRS가 전송될 수 있고, 4번과 5번 OFDM 심볼에는 PSS/SSS가 전송되기 때문에, CRS 및 PSS/SSS와의 충돌을 피하기 위해서는 상기 OFDM 심볼 구간에서 디스커버리 신호를 전송하지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 디스커버리 신호가 전송될 수 있는 OFDM 심볼들의 위치는 10번, 11번 심볼들이 된다.
단말은 상기 OFDM 심볼들에서 디스커버리 신호를 탐색하는 동작을 수행한다.
□ 소형 셀이 자신에게 할당된 캐리어 주파수(F2)를 사용하여 디스커버리 신호를 전송하는 경우(F1≠F2)
소형 셀은 휴면 상태(Dormant state)에서 디스커버리 신호를 전송하도록 할 수 있다.
한편, 소형 셀이 활성 상태(Active state)일 때 디스커버리 신호의 전송 유무에 따라서 하기의 두 가지 방법을 고려할 수 있다.
(방법 1) 소형 셀이 활성 상태인 경우에는 디스커버리 신호를 전송하지 않는다.
(방법 2) 소형 셀이 활성 상태일 때도 디스커버리 신호를 전송한다.
이하에서는 상기 두 가지 방법 각각에 대해 구체적으로 설명한다.
(방법 1) 소형 셀이 활성 상태인 경우에는 디스커버리 신호를 전송하지 않는 방법
이 방법은, 소형 셀이 휴면 상태일 때만, 디스커버리 신호를 전송할 수 있도록 하는 방법이다. 소형 셀이 휴면 상태이면서 자신에게 할당된 캐리어 주파수를 사용하여 디스커버리 신호를 전송하는 경우, 전술한 바와 같이 소형 셀이 0번 서브프레임에서 디스커버리 신호를 전송하는 경우와 5번 서브프레임에서 디스커버리 신호를 전송하는 경우를 고려할 수 있다.
도 6은 일반 CP를 갖는 서브프레임 구조에서 0번 서브프레임을 이용하여 디스커버리 신호를 전송하는 방법을 나타낸다.
도 6에서, 0번, 1번, 2번, 3번 OFDM 심볼 구간에서는 주변의 소형 셀들이 PDCCH를 전송할 수 있다. 따라서, 주변 소형 셀에 존재하는 단말들의 PDCCH 검파 성능에 영향을 주지 않도록 하기 위하여 0번 내지 3번 OFDM 심볼 구간에는 디스커버리 신호를 전송하지 않는 것이 바람직하다. 또한, 5번, 6번 OFDM 심볼에는 주변의 소형 셀들이 PSS/SSS를 전송할 수 있기 때문에, 주변 소형 셀에 존재하는 단말기들의 PSS/SSS 검파 성능에 영향을 주지 않도록 하기 위하여 이 심볼들에도 디스커버리 신호를 전송하지 않는 것이 바람직하다. 또한, 다른 셀들의 PBCH가 7번 내지 10번 OFDM 심볼에 전송되므로 7번 내지 10번 OFDM 심볼 구간에도 디스커버리 신호를 전송하지 않는 것이 바람직하다. 한편, 전술한 바와 같이 디스커버리 신호는 2개의 OFDM 심볼에 걸쳐서 전송되는 것이 바람직하므로, 디스커버리 신호를 전송하기 위한 후보는 도 6에 도시한 바와 같이 OFDM 심볼 11 내지 13번 중 이웃한 두 개의 OFDM 심볼이 된다. 도 6에서는 12번과 13번(Candidate 1)을 후보 심볼들로 예시하였다. 소형 셀은 후보 OFDM 심볼들에서 디스커버리 신호를 전송하도록 할 수 있다.
단말은 도 6에 도시한 서브프레임(즉, 0번 서브프레임)에서 디스커버리 신호를 탐색할 경우, 상기 후보 OFDM 심볼들에서 탐색할 수 있다.
도 7은 일반 CP를 갖는 서브프레임 구조에서 5번 서브프레임을 이용하여 디스커버리 신호를 전송하는 방법을 나타낸다.
도 7 도시한 5번 서브프레임이 도 6 도시한 0번 서브프레임과 다른 점은 PBCH가 7번 내지 10번 OFDM 심볼에 전송되지 않는 점이다. 따라서, 추가적으로 7번 내지 10번 OFDM 심볼 구간에도 디스커버리 신호를 전송할 수 있다. 이러한 조건에 따라 디스커버리 신호를 전송하기 위한 후보들은 도 7에 도시한 바와 같이 OFDM 심볼 8번 및 9번(Candidate 1)과, 10번 및 11번(Candidate 2)과, 12번 및 13번(Candidate 3)이 된다. 소형 셀은 상기 세 개의 후보들 중에서 하나의 후보에 해당하는 OFDM 심볼들에서 디스커버리 신호를 전송할 수 있다.
단말은 도 7에 도시한 서브프레임(즉, 5번 서브프레임)에서 디스커버리 신호를 탐색할 경우, 상기 후보들 중에서 탐색할 수 있다.
도 8은 확장 CP를 갖는 서브프레임 구조에서 0번 서브프레임을 이용하여 디스커버리 신호를 전송하는 방법을 나타낸다.
도 8에서, 0번, 1번, 2번, 3번 OFDM 심볼 구간에서는 주변의 소형 셀들이 PDCCH를 전송할 수 있고, 4번, 5번 OFDM 심볼에는 주변 소형 셀들이 PSS/SSS를 전송할 수 있고, 6번 내지 9번 OFDM 심볼에는 소형 셀들이 PBCH를 전송할 수 있기 때문에, 주변 소형 셀에 존재하는 단말기들의 PDCCH, PSS/SSS, PBCH 검파 성능에 영향을 주지 않도록 하기 위하여, 0 내지 9번 OFDM 심볼 구간에는 디스커버리 신호를 전송하지 않는 것이 바람직하다. 그리고, 전술한 바와 같이 디스커버리 신호는 2개의 OFDM 심볼에 걸쳐서 전송되는 것이 바람직하므로, 디스커버리 신호를 전송하기 위한 후보들은 도 8에 도시한 바와 같이 OFDM 심볼 10번, 11번(Candidate 1)이 된다. 소형 셀은 상기 후보 OFDM 심볼들을 이용하여 디스커버리 신호를 전송할 수 있다.
단말은 확장 CP를 가지는 0번 서브프레임에서 디스커버리 신호를 탐색할 경우, 상기한 후보에서 탐색할 수 있다.
도 9는 확장 CP를 갖는 서브프레임 구조에서 5번 서브프레임을 이용하여 디스커버리 신호를 전송하는 방법을 나타낸다.
도 9에서 0번, 1번, 2번, 3번 OFDM 심볼 구간에서는 주변 소형 셀들이 PDCCH를 전송할 수 있고, 4번, 5번 OFDM 심볼에는 주변 소형 셀들이 PSS/SSS를 전송할 수 있기 때문에, 주변 소형 셀에 존재하는 단말기들의 PDCCH, PSS/SSS 검파 성능에 영향을 주지 않도록 하기 위하여, 상기 OFDM 심볼 구간에는 디스커버리 신호를 전송하지 않는 것이 바람직하다. 또한, 전술한 바와 같이 디스커버리 신호는 2개의 OFDM 심볼에 걸쳐서 전송되는 것이 바람직하므로, 디스커버리 신호를 전송하기 위한 후보들은 도 8에 나타낸 바와 같이 OFDM 심볼 6번 및 7번(Candidate 1)과, 8번 및 9번(Candidate 2)과, 10번 및 11번(Candidate 3)이 된다. 소형 셀은 상기 세 개의 후보들 중에서 하나의 후보에 해당하는 OFDM 심볼들을 이용하여 디스커버리 신호를 전송할 수 있다.
단말은 확장 CP를 갖는 5번 서브프레임에서 디스커버리 신호를 탐색할 경우, 상기 후보들을 중에서 탐색할 수 있다.
(방법 2) 소형 셀이 활성 상태일 때도 디스커버리 신호를 전송하는 방법
이 방법은 소형 셀이 휴면 상태뿐만 아니라, 활성 상태일 때도 디스커버리 신호를 전송하는 방법이다. 소형 셀이 활성 상태일 때도 디스커버리 신호를 전송하도록 하는 이유는 소형 셀에 속한 단말들의 셀 인덱스 검출 성능을 향상시키기 위함이다. 주변 셀들이 서브프레임 및 심볼 동기가 일치할 경우, 주변 셀들이 동일한 OFDM 심볼 위치에서 PSS/SSS를 전송할 수 있다. 이로 인하여, 주변 셀들 중에서 신호 세기가 다른 셀보다 큰 셀이 존재하는 경우에는 다른 셀들에 대한 단말의 PSS/SSS 검파 성능이 떨어지게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 디스커버리 신호 설계 방법에서는 이웃한 셀들이 서로 다른 OFDM 심볼 위치에서 디스커버리 신호를 전송하도록 디스커버리 신호를 설계한다. 그리고, 필요에 따라서는 특정 셀들이 디스커버리 신호를 전송하는 자원에 대해서 주변 셀들이 아무 것도 전송하지 않는 동작(Muting)을 수행하도록 한다. 이를 통해서 단말의 디스커버리 신호에 대한 검파 성능을 향상시키도록 한다.
디스커버리 신호가 전송되는 OFDM 심볼의 위치는 도 6 내지 도 9에 도시한 바와 같이 구성할 수 있다.
▣ 매크로 셀과 소형 셀이 동일한 캐리어 주파수를 사용하는 경우(F1=F2)
매크로 셀과 소형 셀이 동일한 캐리어 주파수를 사용하는 경우에는, 전술한 방법들 중 "소형 셀이 매크로 셀의 캐리어 주파수(F1)를 사용하여 디스커버리 신호를 전송하는 경우"와 동일한 방법을 적용하여 디스커버리 신호를 설계하고, 전송할 수 있다.
▣ 디스커버리 신호의 시퀀스 설계
□ 주 디스커버리 신호(PDS) 시퀀스 설계
디스커버리 신호는 3GPP LTE 규격에 규정된 동기 신호와 유사한 기능을 수행하기 때문에, 기존의 PSS/SSS와 유사한 구조로 설계할 수 있다. 즉, 디스커버리 신호를 주 디스커버리 신호(PDS: Primary Discovery Signal, 이하, 'PDS'라 약칭함)와 부 디스커버리 신호(SDS: Secondary Discovery Signal, 이하, 'SDS'라 약칭함)로 구성하고, PDS와 SDS는 서로 다른 OFDM 심볼 위치에 전송되도록 구성할 수 있다. 또한, PDS는 PSS와 유사한 기능을 수행하도록 하고, PSS와 동일한 구조(즉, 시퀀스 길이, 자원 요소(Resource Element) 매핑 방법 등)를 갖도록 설계할 수 있다. SDS는 SSS와 동일한 구조를 갖도록 설계할 수 있다. 이를 통해서 기존의 PSS/SSS 검출 알고리즘을 PDS/SDS 검출 시에도 유사하게 적용 가능하도록 할 수 있다.
다만, 단말이 기존의 PSS/SSS와 디스커버리 신호(즉, PDS/SDS)를 구분할 수 있도록 하기 위하여 PDS/SDS의 시퀀스는 PSS/SSS의 시퀀스와는 다르도록 설계해야 한다.
PDS/SDS와 셀 ID
Figure pat00004
간의 관계는 PSS/SSS와 셀 ID의 관계와 유사하게 수학식 1과 같이 설정할 수 있다.
Figure pat00005
수학식 1에서,
Figure pat00006
는 0부터 167 사이에 존재하는 정수 값을 나타내고,
Figure pat00007
는 0, 1, 2 중에서 어느 하나의 값을 나타낸다.
PDS에 대한 시퀀스 d(n)은 PSS와 마찬가지로 수학식 2와 같은 주파수 영역 Zadoff-Chu 시퀀스를 사용할 수 있다.
Figure pat00008
수학식 2에서, Zadoff-Chu 루트 시퀀스 인덱스 u는 도 10에 도시한 바와 같이 주어질 수 있다. 도 10에서, A1, A2, A3는 0부터 61 사이에 존재하는 정수 값으로서, 25, 29, 34를 제외한 값을 사용한다. 이 때, 25, 29, 34를 제외하는 이유는 PSS가 이 값들을 사용하기 때문이다.
□ SDS 시퀀스 설계
기존의 SSS에 대한 시퀀스 d(n)은 수학식 3과 같이 발생된다.
Figure pat00009
수학식 3에서,
Figure pat00010
,
Figure pat00011
,
Figure pat00012
,
Figure pat00013
,
Figure pat00014
,
Figure pat00015
은 m-시퀀스(sequence)에 의해서 발생되는 시퀀스들이며, m0와 m1은 물리 계층 셀 아이디 그룹(physical-layer cell-identity group)
Figure pat00016
으로부터 도출된 파라미터들이고, 스크램블링 시퀀스
Figure pat00017
와
Figure pat00018
은 물리계층 아이디(physical-layer identity)
Figure pat00019
와 관련된 파라미터들이다. 따라서, SDS 시퀀스를 SSS 시퀀스와 다르게 발생시키는 방법은 하기의 세 가지 방법을 고려할 수 있다.
(방법 1) SDS 시퀀스 발생 시
Figure pat00020
,
Figure pat00021
와
Figure pat00022
의 관계를 SSS와는 다르게 설정하는 방법
(방법 2) SDS 시퀀스 발생 시 m0, m1과
Figure pat00023
의 관계를 SSS와는 다르게 설정하는 방법
(방법 3) 상기 방법 1과 방법 2를 모두 적용하는 방법
먼저, SDS 시퀀스 발생 시
Figure pat00024
,
Figure pat00025
와
Figure pat00026
의 관계를 SSS와는 다르게 설정하는 방법(방법 1)으로는,
Figure pat00027
과
Figure pat00028
발생시 수학식 4와 같이 옵셋 K를 추가하는 방법을 적용할 수 있다.
Figure pat00029
수학식 4에서,
Figure pat00030
는 0, 1, 2 중에서 하나의 값을 가질 수 있기 때문에, {
Figure pat00031
,
Figure pat00032
+3}은 0, 1, 2, 3, 4, 5 중에서 값을 가질 수 있다. 따라서, SSS 시퀀스와 다르도록 SDS 시퀀스를 발생시키기 위해서는 K는 6 이상 25 이하의 정수 값을 사용해야 된다. 이와 같이 K 값을 설정할 경우, {
Figure pat00033
,
Figure pat00034
}는 6부터 30까지의 값을 가지게 된다. 예를 들어 K = 6 를 사용할 수 있다.
SDS 시퀀스 발생 시 m0, m1과
Figure pat00035
의 관계를 SSS와는 다르게 설정하는 방법(방법 2)으로는, m0와 m1 발생시 수학식 5와 같이 옵셋 L을 추가하는 방법을 적용할 수 있다.
Figure pat00036
수학식 5에서, L이 7보다 작은 경우에는 기존의 SSS 발생시 존재하는 (m0, m1) 쌍과 동일한 쌍이 발생할 수 있기 때문에, L은 7 이상 29 이하의 정수 값을 사용하는 것이 바람직하다.
상기한 방법 1과 방법 2를 모두 적용하는 방법은, 방법 1에서 제시한 옵셋 K와 방법 2에서 제시한 옵셋 L을 모두 적용하여 SDS 시퀀스를 발생시키는 것이다.
■ CSI-RS 기반 디스커버리 신호 설계
이하에서는 3GPP LTE 규격에 규정된 NZP(Non-Zero Power) CSI-RS(Channel State Information Reference Signal)를 기반으로 하는 디스커버리 신호를 설계하는 방법에 대해 설명한다.
3GPP LTE 규격에 따르면 CSI-RS가 지원하는 안테나 포트의 개수는 1, 2, 4, 8 이다. 각 안테나 포트가 차지하는 CSI-RS 자원은 하나의 자원 블록(RB: Resource Block)당 2개의 자원 요소(RE: Resource Element)를 차지하지만, 상기 2개의 자원 요소는 주파수 축에서 동일한 위치를 갖는다.
도 11은 CSI-RS 안테나 포트가 4개인 경우의 CSI-RS 자원 위치를 나타낸다.
도 11에서, 숫자가 쓰여진 자원 요소(RE)들은 CSI-RS가 전송될 수 있는 자원을 나타내며, 하나의 CSI-RS 포트는 같은 무늬로 표시된 자원 요소들 중에서 0,1 및 2,3이 쓰여져 있는 4개의 자원 요소들을 통해서 전송된다. 도 11에 도시한 바와 같이 구성된 4개의 자원 요소(RE)들을 CSI-RS 자원그룹이라고 부르자.
도 11을 참조하면, FDD의 경우에는 하나의 서브프레임 안에서 CSI-RS에 대한 자원 설정 방법이 10가지가 존재하고, TDD의 경우에는 16가지가 존재한다. 그러나, FDD와 TDD의 경우 모두 하나의 서브프레임에서는 최대 10개의 서로 다른 CSI-RS 자원그룹들이 CSI-RS 전송에 사용될 수 있다.
CSI-RS를 기반으로 하는 디스커버리 신호는 하기와 같이 설계할 수 있다.
CSI-RS를 기반으로 하는 디스커버리 신호는 기본적으로 CSI-RS의 자원 할당과 시퀀스 생성 방식을 재사용 할 수 있다.
한 개 셀의 디스커버리 신호는 4개의 안테나 포트에 해당하는 CSI-RS 자원을 사용하도록 할 수 있다. 즉, 1개의 안테나 포트에 대한 디스커버리 신호는 4개 안테나 포트에 해당하는 CSI-RS 자원(4개의 자원 요소)을 점유하여 사용하도록 구성할 수 있다.
안테나 포트 1개 또는 2개에 해당하는 CSI-RS의 경우 주파수축 상의 밀도가 1개의 자원 블록(RB) 당 한 개의 자원 요소(RE)에 불과하여 디스커버리 신호에 대한 측정 오차가 클 가능성이 있다. 이와 같은 측정 오차를 줄이기 위해 주파수축 상의 밀도는 CRS의 경우와 같이 1개 자원 블록 당 최소 2개의 자원 요소가 되도록 구성하는 것이 바람직하다. 이를 고려하여, 한 개 셀의 디스커버리 신호는 하나의 서브프레임에서 1개의 안테나 포트만을 사용하고, 상기 1개의 안테나 포트가 사용하는 자원은 4개 안테나 포트에 대한 CSI-RS 자원(즉, 4개의 RE)에 해당하도록 구성할 수 있다.
한편, 8개 안테나 포트에 해당하는 CSI-RS 자원은 한 개의 자원 블록 당 4 개의 자원 요소를 점유하기 때문에, 디스커버리 신호를 8개의 안테나 포트에 해당하는 CSI-RS 자원에 전송할 경우 디스커버리 신호의 오버헤드가 너무 커지는 단점이 있다. 따라서, 8개의 안테나 포트보다는 4개의 안테나 포트에 해당하는 CSI-RS 자원을 사용하여 디스커버리 신호를 전송하는 것이 바람직하다.
3GPP LTE 규격에 따르면, CSI-RS 안테나 포트가 4개인 경우 서브프레임 내에서 CSI-RS 자원의 위치에 대한 설정(CSI-RS configuration) 방법은 FDD의 경우 총 10 가지가 가능하며, TDD의 경우 총 16 가지가 가능하다. 기존의 LTE 규격에서 지원하는 CSI-RS 설정 방법을 그대로 적용하면, FDD의 경우 총 10 개의 디스커버리 신호를 동일 서브프레임 내에서 전송할 수 있고, TDD의 경우에도 CRS 설정(configuration)에 따라 최대 10개의 디스커버리 신호를 동일 서브프레임 내에서 전송할 수 있다.
본 발명에 다른 CSI-RS 기반의 디스커버리 신호 설계 방법은 기존의 규격을 지원하는 레거시(legacy) 단말들에게 영향을 주지 않도록 설계함으로써 후방 호환성(Backward Compatibility)를 유지하는 장점이 있다. 즉, 기존의 LTE Release-10/11 단말들에게는 디스커버리 신호가 전송 되는 자원들을 Zero Power CSI-RS 자원으로 설정하고 이 자원들에 대해서 PDSCH 레이트 매칭을 적용함으로써, 디스커버리 신호가 LTE Release-10/11 규격을 지원하는 단말들의 동작에 영향에 주지 않도록 할 수 있다.
기지국은 디스커버리 신호에 대한 자원 설정 정보를 단말에게 알려줄 수 있다. 여기서, 기지국은 각 디스커버리 신호가 사용하는 시퀀스 정보도 단말에게 알려주어야 한다. 디스커버리 신호의 시퀀스 생성시 CSI-RS 시퀀스를 재사용하는 경우에는 시퀀스 생성에 필요한 초기화 파라미터만을 단말에게 알려주면 된다. 이 경우, 기지국이 단말에게 알려주는 시퀀스 정보는 시퀀스 생성에 필요한 초기화 파라미터로서 물리계층 셀 아이디(Physical Cell ID) 혹은 가상 셀 아이디(Virtual Cell ID)
Figure pat00037
값으로 구성될 수 있다.
[디스커버리 신호의 시퀀스 발생 방법]
디스커버리 신호에 대한 시퀀스
Figure pat00038
는 수학식 6과 같이 정의할 수 있다.
Figure pat00039
수학식 6에서, ns는 하나의 프레임 내에서 슬롯 번호를 나타내고, l은 슬롯 내에서의 OFDM 심볼 번호를 나타낸다. 의사 랜덤(pseudo-random) 시퀀스 c(i)는 3GPP LTE 규격에 정의된 바와 동일하다. 의사 랜덤 시퀀스는 각 OFDM 심볼마다 수학식 7과 같이 cinit 값에 의해서 초기화 된다.
Figure pat00040
수학식 7에서, NCP는 일반 CP의 경우에는 1이고, 확장 CP의 경우에는 0이다.
그리고, 가상 셀 아이디
Figure pat00041
는 상위 계층으로부터 이에 대한 설정 정보를 제공 받지 않은 경우에는
Figure pat00042
와 동일하다.
[디스커버리 신호 설정 방법]
디스커버리 신호에 대한 설정은 시퀀스에 대한 설정, 자원 설정(서브프레임 번호와 서브프레임 내의 자원 위치)을 포함할 수 있다.
먼저 디스커버리 신호의 시퀀스에 대한 설정 방법은 하기와 같다.
디스커버리 신호의 시퀀스에 대한 설정 정보는 시퀀스에 대한 초기화 파라미터를 의미한다. 기지국은 단말에게 각 디스커버리 신호 설정 자원 별로 초기화 파라미터를 알려준다. 이 때, 초기화 파라미터는 0부터 503까지 총 504 개의 숫자 중의 하나 일 수 있다. 만약, 기지국이 초기화 파라미터를 단말에게 알려 주지 않는 경우, 단말은 504개의 초기화 값에 대해 블라인드 검출(blind detection)을 수행해야 되므로, 단말의 복잡도를 크게 향상시키게 된다. 따라서, 기지국이 초기화 파라미터를 단말에 알려주는 것이 바람직하다.
디스커버리 신호 자원 설정 방법은 하기와 같이 세 가지 방법을 고려할 수 있다.
방법 (1): 디스커버리 신호 별로 자원을 설정하는 방법
이 방법은 기지국이 단말에게 디스커버리 신호 별로 서브프레임 설정 정보와 서브프레임 내의 자원 설정 정보를 알려 주는 방법이다. 여기서 디스커버리 신호가 전송되는 서브프레임에 대한 위치는 주기 정보와 옵셋 정보로 표시할 수 있다.
디스커버리 신호를 전송하는 서브프레임에 대한 주기는 20, 40, 80, 160 등과 같은 값들 중 하나로 표시할 수 있다. 여기서, 상기 주기의 단위는 서브프레임이고, 주기가 20이라는 것은 20개의 서브프레임마다 디스커버리 신호를 전송한다는 것을 의미한다.
또한, 디스커버리 신호의 전송 위치에 대한 옵셋의 단위는 서브프레임으로 설정될 수 있다.
방법 (1)은 디스커버리 신호가 전송되는 서브프레임 주기, 옵셋, 서브프레임 내의 자원 위치 등을 디스커버리 신호 별로 자유롭게 설정할 수 있는 장점이 있는 반면, 시그널링 오버헤드가 큰 단점이 있다.
방법 (2) : 모든 디스커버리 신호들을 한꺼번에 설정하는 방법
이 방법은 기지국이 모든 디스커버리 신호들에 대한 정보를 하나의 설정 정보를 이용하여 단말에게 제공하는 방법이다. 여기서, 설정 정보는 디스커버리 신호들이 전송되는 서브프레임 번호와 서브프레임 내의 자원 정보로 구성될 수 있다.
디스커버리 신호가 전송되는 서브프레임 번호에 대한 설정 정보는 주기와 옵셋으로 구성될 수 있다. 여기서, 서브프레임 주기는 서브프레임 단위로 20, 40, 80, 160 등의 값들 중 하나의 값으로 표시할 수 있다. 또한, 옵셋 정보도 서브프레임 단위로 구성될 수 있다.
방법 (2)에서 모든 디스커버리 신호들은 동일한 서브프레임 주기와 옵셋을 갖는다.
서브프레임 내의 디스커버리 자원 설정 정보는 기존의 Zero Power CSI-RS(ZP CSI-RS) 자원 설정 정보를 활용할 수 있다. 기존의 ZP CSI-RS 자원에 대한 설정 정보는 16 비트 크기의 비트맵(Bit Map)으로 구성되며, 기지국은 상기 비트맵 정보를 단말에 전송함으로써 ZP CSI-RS 자원 설정 정보를 단말에게 알려 주었다. 상기한 방법과 동일하게 디스커버리 자원 설정 정보도 16 비트 크기의 비트맵을 통해 단말에 알려줄 수 있다. 비트맵에서 각 비트는 3GPP LTE 규격에 규정된 바에 따르도록 구성할 수 있고, 각 비트 값을 0 또는 1로 설정함으로써 해당 자원에 디스커버리 신호가 존재하는지를 표시할 수 있다.
방법 (2)는 방법 (1)과 비교하여 시그널링에 필요한 비트 수가 적다는 장점이 있으나, 유연성 있는 설정이 어려운 단점이 있다.
방법 (3) : 기지국이 복수의 ZP CSI-RS 설정 정보를 이용하여 디스커버리 신호들에 대한 자원 설정 정보를 단말에게 알려 주는 방법
이 방법은 디스커버리 신호들을 여러 개의 그룹으로 나누고, 각 그룹에 속하는 디스커버리 신호들에 대해서는 하나의 ZP CSI-RS 자원 설정 정보를 이용하여 디스커버리 신호에 대한 자원 설정 정보를 기지국이 단말에게 알려주는 방법이다. 이 때, 그룹 개수만큼의 ZP CSI-RS 자원 설정 정보들이 필요하다.
디스커버리 신호 전송 자원들은 후방 호환성을 위해 하기의 특성을 만족시키도록 설정할 수 있다.
- 하나의 ZP CSI-RS 설정 정보에 의해 규정되는 자원들이 디스커버리 전송 자원들을 모두 포함하도록 설정한다.
- 복수 개의 ZP CSI-RS 설정 정보를 사용하는 경우 더 많은 디스커버리 신호들을 단말에게 설정해 줄 수 있다. 이 경우 단말이 모니터링 또는 측정해야 하는 디스커버스 신호들이 전송되는 서브프레임들이 시간축 상에서 일정한 주기를 가지고 반복될 수 있다.
■ 셀 디스커버리 신호 송수신 자원
셀 디스커버리 신호는 FDD 방식을 이용하는 셀의 경우 하향링크 주파수 대역을 사용하여 전송할 수 있다. TDD 방식을 이용하는 셀의 경우 하향링크 서브프레임 혹은 스페셜 서브프레임을 사용하여 셀 디스커버리 신호를 전송할 수 있다.
단말 디스커버리 신호는 FDD를 이용하는 경우 상향링크 주파수 대역을 사용하고, TDD를 이용하는 경우 상향링크 서브프레임 혹은 스페셜 서브프레임을 사용하여 디스커버리 신호를 전송할 수 있다.
셀 디스커버리 신호 전송에 할당된 자원은 셀 간에 공통으로 적용되는 시간-주파수 자원(time-frequency resource)의 범위를 미리 정하여 사용할 수 있다. 이를 위해서 셀 간 서브프레임 동기가 맞아야 한다. 하나의 셀은 하나의 셀 디스커버리 신호를 전송한다고 할 때, 일정한 범위의 동일 시간-주파수 자원 내에 복수의 셀 디스커버리 신호를 다중화(Multiplexing) 하여 전송함으로써 단말은 짧은 시간 내에 여러 셀들의 디스커버리 신호를 수신할 수 있다.
이하에서는 셀 디스커버리 신호 전송을 위해 사용되는 자원, 즉 디스커버리 자원의 할당 방법에 대해 설명한다. 이하, 셀 디스커버리 신호가 전송될 수 있는 서브프레임을 디스커버리 서브프레임이라 지칭한다.
▣ 디스커버리 신호 전송을 위한 서브프레임의 주기와 옵셋 설정
도 12는 디스커버리 신호 전송을 위한 서브프레임 할당 방법을 나타내는 개념도이다.
도 12에 도시한 바와 같이 일정한 서브프레임 간격을 갖는 서브프레임들을 디스커버리 서브프레임으로 지정할 수 있고, 지정된 디스커버리 서브프레임들이 디스커버리 호핑 프로세스를 구성할 수 있다. 또한, 도 12에 도시한 바와 같이 복수의 독립적인 디스커버리 호핑 프로세스를 구성할 수 있다. 도 12에서는 디스커버리 호핑 프로세스의 일 예로 디스커버리 호핑 프로세스 0 및 디스커버리 호핑 프로세스 1을 도시하였다.
▣ 디스커버리 신호의 주파수 영역 자원 맵핑 방법
하나의 디스커버리 신호 전송에 사용되는 시간-주파수 자원은 하기의 디스커버리 호핑 프로세스 번호와 디스커버리 자원 인덱스에 의해 결정될 수 있다.
- 디스커버리 호핑 프로세스 번호 NDC_hop_ID
- 디스커버리 자원 인덱스 NDC_ID
주어진 디스커버리 호핑 프로세스에 대해 디스커버리 자원 인덱스가 주어지면 시간-주파수 영역의 자원이 결정된다. 하나의 디스커버리 신호는 주파수 축 상으로 하나 혹은 복수의 자원 블록(RB) 범위를 사용할 수 있고, 시간 축 상으로는 하나 혹은 복수 개의 OFDM 심볼을 사용할 수 있다.
디스커버리 신호의 시퀀스는 셀 아이디(혹은 셀 인덱스) 정보와 일대일로 대응되도록 구성되어야 한다. 따라서 단말은 수신한 디스커버리 신호의 시퀀스를 검출하고, 검출한 시퀀스에 대응하는 셀 아이디(혹은 셀 인덱스) 정보를 알 수 있다. 또한, 단말은 검출된 시퀀스에 대한 측정을 수행하여 해당 셀의 근접도를 추정할 수 있다.
이하에서는 디스커버리 신호의 주파수 영역 자원 맵핑 방법에 대해 설명하고, 디스커버리 신호의 주파수 영역 자원 맵핑시 고려해야 할 사항을 설명한다.
먼저 디스커버리 신호의 주파수 영역 자원 매핑 방법은 하기의 두 가지 방법으로 구분할 수 있다.
도 13은 디스커버리 신호의 주파수 영역 자원 맵핑 방법을 나타내는 개념도이다.
[방법 A] 도 11의 (a)에 나타낸 바와 같이, 하나의 단위 전송시간구간에 하나의 디스커버리 신호만 전송한다. 여기서, 하나의 셀에 인접한 다른 셀들의 디스커버리 신호는 시간적으로 서로 다른 위치에 할당하도록 한다. 그러나, 두 셀이 매우 멀리 떨어져 있어서 서로에게 미치는 영향이 무시할 정도이면 같은 자원을 사용하여 복수의 디스커버리 신호를 전송할 수 있다.
[방법 B] 도 11의 (b)에 나타낸 바와 같이, 하나의 단위 전송시간구간에 서로 다른 주파수 자원에 맵핑된 복수의 디스커버리 신호를 동시에 전송한다. 이 때, 소정 셀에 근접한 셀의 수신 전력이 매우 커서 상대적으로 매우 낮은 수신 전력을 갖는 다른 셀의 디스커버리 신호는 정상적으로 검출되지 않을 수 있다. 즉, 단말에서 AGC(Automatic Gain Control) 적응이 적절하게 수행되는 경우에도 ADC(Analog-to-Digital Converter)의 유효 비트 수를 감소시켜(즉, 분해능(Resolution) 한계로 인하여) 낮은 수신 전력을 가지는 디스커버리 신호는 단말에서 제대로 검출되지 못할 수 있다. 상술한 바와 같은 셀들 간의 원근 효과(Near-Far effect)에 따른 수신 불능(De-sensing) 문제를 해결하기 위해 디스커버리 신호 전송를 위한 자원에 시간축 호핑(Hopping)을 적용하는 것이 바람직하다. 두 셀이 매우 멀리 떨어져 있어서 서로에게 미치는 영향이 무시할 정도인 경우, 동일한 자원을 사용하여 디스커버리 신호를 전송할 수 있다.
▣ 라틴 방진 행렬을 이용한 시간 영역 자원 맵핑
보다 효율적인 자원활용을 위해, 전술한 [방법 A]와 [방법 B]에 대해 라틴 방진(Latin Square) 행렬을 사용하여 시간축 디스커버리 자원을 할당할 수 있다.
크기가 N×N 인 라틴 방진 행렬은 다음과 같은 특징을 갖는다.
- 각 행(row)을 구성하는 각 원소는 1, 2, , N 중의 하나의 값을 갖고 동일 행 내에 원소들은 서로 다른 값을 갖는다. 즉, 한 행에서 1, 2, N의 숫자 각각은 한 번씩 존재한다.
- 각 열(column)을 구성하는 각 원소는 1, 2, …, N 중의 하나의 값을 갖고 동일 열 내에 원소들은 서로 다른 값을 갖는다. 즉, 한 열에서 1, 2, … N의 숫자 각각은 한 번씩 존재한다.
- 한 개 라틴 방진 행렬 내의 임의의 두 행을 비교하면 같은 원소 위치에 동일한 숫자를 갖지 않는다.
- 한 개의 라틴 방진 행렬 내의 임의의 두 열을 취하여 비교하면 같은 원소 위치에 동일한 숫자를 갖지 않는다.
자연적 순서(natural order)를 갖고 대칭적인(symmetric) N×N 라틴 방진 행렬의 첫 번째 열을 제외한 나머지 열들의 위치에 대해 사이클릭 쉬프트(cyclic shift)를 행하여 N×N 행렬들을 만들 수 있다. 각 사이클릭 쉬프트 마다 하나의 행렬을 얻을 수 있으므로 사이클릭 쉬프트를 통해 새로운 (N-2)개의 행렬을 생성할 수 있고, 생성된 각 행렬은 상기한 특징을 만족하는 라틴 방진 행렬이 된다. 따라서, 총 라틴 방진 행렬의 개수는 자연적 순서를 갖고 대칭적인 라틴 방진 행렬을 포함하여 (N-1)개가 된다.
(N-1)개의 라틴 방진 행렬들은 다음의 특징을 추가로 만족한다.
- 서로 다른 라틴 방진 행렬에서 임의로 취한 두 행을 비교하면 같은 원소 위치에서 동일한 숫자가 한번 발생한다.
- 서로 다른 라틴 방진 행렬에서 임의로 취한 두 열을 비교하면 같은 원소 위치에서 동일한 숫자가 한번 발생한다.
(N-1) 개의 라틴 방진 행렬들로부터 총 N×(N-1) 개의 행들을 얻을 수 있고 이들 중의 어떤 임의의 두 행들을 골랐을 때 같은 원소 위치에 동일한 숫자가 최대 한 번만 발생한다는 것을 알 수 있다.
상기한 라틴 방진 행렬의 특징을 디스커버리 신호의 시간 영역 자원 맵핑에 이용할 수 있다. 라틴 방진 행렬의 행들을 디스커버리 신호의 시간축 자원 맵핑 패턴에 대응시킬 수 있다. 즉, 한 개의 라틴 방진 행렬에 속하는 N 개의 행을 N 개의 디스커버리 신호의 시간축 자원 맵핑 패턴으로 대응시켜보면, 이 N 개의 디스커버리 신호 들은 시간축 상에서 서로 겹치지 않는 자원에 맵핑된다. 따라서, 이들을 주파수축 상으로는 같은 자원에 맵핑하더라도 시간축 상에서 서로 겹치지는 않기 때문에 N 개의 디스커버리 신호들이 시간-주파수 자원 공간에서 서로 겹치지 않게 된다.
반면, 다른 라틴 방진 행렬들은 서로 다른 주파수 자원에 대응 시킬 수 있다. 차수 N에 대해 총 (N-1) 개의 라틴 방진 행렬을 얻을 수 있으므로 주파수축 상으로 총 (N-1) 개의 서로 겹치지 않는 자원을 할당하고 각 자원을 (N-1) 개 라틴 방진 행렬들 중 하나와 일대일로 대응시키는 것이다.
도 14는 4×4 라틴 방진 행렬의 예를 나타내는 것으로, N이 4인 경우 상술한 사이클릭 쉬프트 방법을 통해 생성된 총 3 개의 라틴 방진 행렬을 나타낸다.
도 15는 디스커버리 신호의 맵핑을 위한 시간 영역의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 15를 참조하면, 디스커버리 호핑 프로세스의 한 주기는 L 개의 디스커버리 프레임으로 구성될 수 있고, 각 디스커버리 프레임은 다시 L 개의 단위전송구간을 포함할 수 있다. 하나의 디스커버리 신호는 단위전송구간에 해당하는 시간적 범위를 가질 수 있고, 단위전송구간은
Figure pat00043
개의 OFDM 심볼로 구성될 수 있다. 즉, 하나의 디스커버리 신호는 디스커버리 신호 단위전송구간의
Figure pat00044
개 OFDM 심볼에 걸쳐 전송될 수 있다.
하나의 디스커버리 호핑 프로세스 주기에 포함되는 L 개의 디스커버리 프레임에 대해 시간 순으로 i = 0, 1, 2, 3, (L-1)의 인덱스를 부여한다. 또한, 각 디스커버리 프레임 내의 L 개의 디스커버리 신호 전송 구간에 대해 시간 순으로 i = 0, 1, 2, 3,(L-1)의 인덱스를 부여한다.
전술한 바와 같이, 크기 L×L 인 라틴 방진 행렬들의 경우 총 (L-1) 개의 라틴 방진 행렬을 만들 수 있고, 이로부터 총 L×(L-1) 개의 행들을 얻을 수 있다. 총 (L-1) 개의 라틴 방진 행렬들 각각에 인덱스 값 q (q=0,…,L-2)를 부여한다. 총 L×(L-1) 개의 행들에 대해서는 인덱스 값 m을 차례로 부여하고 T(m) [m = 0,1, 2…, L×(L-1)-1] 이 하나의 행을 나타낸다고 하자. T(m)[i]는 행 m의 원소 i (i=0,1,…,L-1) 의 값을 의미한다고 하자.
주어진 디스커버리 호핑 프로세스에서 디스커버리 자원 인덱스 NDC_ID=m 이라고 하면 해당 디스커버리 자원의 시간축 상의 위치는 T(m)에 의해 결정되도록 할 수 있다. 즉, 디스커버리 자원 인덱스 m에 해당하는 디스커버리 신호 전송 자원은 디스커버리 프레임 i에서 디스커버리 신호 전송구간 인덱스 T(m)[i] 값에 해당하는 단위전송구간에 위치하도록 하는 것이다.
[방법 A]의 경우, 하나의 단위전송구간에 복수의 디스커버리 신호가 동일 주파수 자원을 사용하여 전송될 수 있다. 여기서 라틴 방진 행렬 인덱스 q가 달라도 디스커버리 신호 전송에 사용되는 주파수 영역 자원은 동일하다. q가 서로 다른 라틴 방진 행렬에 속하는, 임의의 두 개 행을 사용하여 디스커버리 신호 자원을 맵핑하게 되면 같은 두 디스커버리 신호가 사용하는 단위전송구간이 같아지는 경우는 디스커버리 호핑 프로세스 동안에 한 번 발생하게 된다. q가 동일한 라틴 방진 행렬에 속하는, 임의의 두 개 행을 사용하여 각각 디스커버리 신호 자원을 맵핑하게 되면 두 디스커버리 신호가 사용하는 단위전송구간들은 서로 겹치지 않는다.
[방법 B]에서는 라틴 방진 행렬의 인덱스 q 값에 따라 주파수 자원이 결정되도록 할 수 있다. 즉, q 값이 다르면 서로 다른 주파수 자원을 사용하도록 하는 것이다. q가 서로 다른 라틴 방진 행렬에 속하는, 임의의 두 개의 행을 사용하여 디스커버리 신호 자원을 맵핑하게 되면 두 디스커버리 신호가 사용하는 단위전송구간이 같아지는 경우는 디스커버리 호핑 프로세스 시간 동안에 한 번 발생하게 된다. q가 같은 라틴 방진 행렬에 속하는, 임의의 두 개 행을 사용하여 각각 디스커버리 신호 자원을 맵핑하게 되면 두 디스커버리 신호가 사용하는 단위전송구간들은 서로 겹치지 않는다.
이하에서는 [방법 A]에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 16은 단말에 의한 셀 디스커버리 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 16에 도시한 바와 같이 단말 A(130)가 소형 셀 S0(120)의 셀 중앙에 위치한다고 가정한다. 단말 A(130)는 소형 셀 S0(120)이 전송하는 디스커버리 신호를 매우 큰 신호 레벨로 수신할 수 있다. 만일 이웃한 소형 셀들이 소형 셀 S0(120)가 사용하는 디스커버리 자원과 동일한 자원을 사용하여 디스커버리 신호를 전송하면 단말 A(130)는 소형 셀 S0(120)의 디스커버리 신호를 제외한 나머지 디스커버리 신호를 검출하지 못할 수 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 서로 이웃한 소형 셀들은 서로 시간적으로 겹치지 않는 자원을 사용하여 디스커버리 신호를 전송하는 것이 바람직하다.
한편, 모든 소형 셀들이 모두 서로 다른 시간적 자원을 사용하면 디스커버리 신호 전송에 지나지게 많은 무선 자원을 사용할 수 있으므로 서로 떨어진 소형 셀들은 디스커버리 자원을 재사용하도록 구성할 수 있다. 여기서, 디스커버리 자원의 효율적인 재사용이 필요하다. 예를 들어, 소형 셀 S4(124)가 소형 셀 S0(120)가 사용하는 디스커버리 자원을 재사용하는 경우, 단말 A(130)는 소형 셀 S0(120)로부터 전송되는 디스커버리 신호가 미치는 간섭으로 인하여 소형 셀 S4(124)가 전송하는 디스커버리 신호를 검출하지 못할 수 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 소형 셀 S4(124)가 사용하는 시간 축 자원이 소형 셀 S0(120)와 모든 전송구간에서 겹치는 것은 바람직하지 않다.
본 발명에서 설명하는 디스커버리 신호의 자원 맵핑 방법은 라틴 방진 행렬을 사용하여 하나의 소형 셀의 디스커버리 자원과 다른 소형 셀의 디스커버리 자원이 시간적으로 겹치는 구간을 최소화하는 것이다. 이와 같은 방법을 통해 임의의 두 개 소형 셀이 전송에 사용하는 디스커버리 자원이 시간적으로 겹치는 구간은 디스커버리 호핑 프로세스 주기 동안 최대 한 번만 발생하게 된다.
도 17은 라틴 방진 행렬을 이용한 디스커버리 자원의 시간 영역 할당 방법을 나타내는 개념도이다.
이하에서는 도 14, 도 16 및 도 17을 참조하여 라틴 방진 행렬을 이용한 디스커버리 자원을 시간 영역에 할당하는 방법에 대해 구체적으로 설명한다.
도 14에 도시한 3개의 라틴 방진 행렬 중에서 소형 셀 S0(120)는 A 행을 사용하여 결정되는 시간축 자원을 사용하면 디스커버리 프레임 0, 1, 2, 3번 각각에서 소형 셀 S0(120)의 디스커버리 신호가 전송되는 단위전송구간은 각각 1번, 2번, 3번, 4번이 된다. 소형 셀 S4(124)는 F 행을 사용하도록 하면 소형 셀 S4(124)의 디스커버리 신호가 사용하는 단위전송구간은 디스커버리 프레임 0, 1, 2, 3번에서 각각 2번, 4번, 3번, 1번이된다. 즉, 두 소형 셀(120, 124)이 사용하는 디스커버리 자원은 4개 단위전송구간들 중 하나의 단위전송구간에서만(디스커버리 프레임 2번에서 3번째 단위전송구간) 겹치게 된다. 이와 같은 방법을 통해 디스커버리 신호를 시간 영역 자원에 할당하면, 단말 A(130)는 소형 셀 S4(14)의 디스커버리 신호가 전송되는 4개 단위전송구간 중에서 3개 단위전송구간에서 이 신호를 검출할 수 있다. 복수의 셀들의 디스커버리 신호를 시간 영역의 자원에 맵핑하는 경우, 하나의 라틴 방진 행렬의 서로 다른 행을 이용하면, 시간축 상에서 전송구간이 서로 겹치지 않게 된다. 예를 들어, 소형 셀 S0(120), S1(121), S2(122), S3(123)이 도 14의 라틴 방진 행렬 중 A, B, C, D 행을 각각 사용하여 자원을 맵핑하는 경우, 시간축에서 디스커버리 신호의 전송구간이 서로 겹치지 않게 된다.
상술한 디스커버리 신호의 자원 할당 방법을 일반화하면, 소형 셀들을 지역 별로 그룹화하고 같은 그룹에 속한 소형 셀들은 같은 라틴방진 행렬에 속하는 행들을 사용하여 시간축 자원을 결정하고, 서로 다른 그룹에 속한 소형 셀들은 서로 다른 라틴 방진 행렬을 사용하여 시간축 자원을 결정하도록 할 수 있다.
예를 들어, 도 16에서 동일 매크로 셀(110) 내에 속한 소형 셀들(120, 121, 122, 123)은 같은 그룹에 속하도록 그룹핑하면 매크로 셀(110) 내의 소형 셀(120, 121, 122, 123)들은 동일한 라틴 방진 행렬을 사용하여 시간축 자원을 결정할 수 있고, 이에 따라 서로 다른 시간적 위치에서 디스커버리 신호를 전송할 수 있다. 즉, 다음과 같이 디스커버리 자원을 결정할 수 있다.
- 같은 매크로 셀 내 소형 셀들은 동일한 q 값을 가지는 라틴 방진 행렬의 서로 다른 행을 사용하여 디스커버리 자원이 맵핑되도록 한다.
- 서로 이웃한 매크로 셀들은 서로 다른 q 값을 가지는 라틴 방진 행렬을 셀 내에 속한 소형 셀들이 사용하도록 한다. 즉, 소형 셀들이 서로 다른 이웃한 매크로 셀들에 속하면 서로 다른 q 값을 갖는 라틴 방진 행렬을 사용한다.
하나의 매크로 셀을 여러 구역으로 나누어 다른 구역들은 다른 라틴 방진 행렬을 사용하도록 할 수도 있다.
단말은 단말의 주변 셀들이 사용하는 라틴 방진 행렬 정보를 기지국으로부터 전달 받고, 이를 이용하여 디스커버리 신호를 검출할 수 있다. 또는 기지국이 단말에게 라틴 방진 행렬 정보를 전달하지 않더라도 단말이 디스커버리 자원의 주파수 및 시간적 범위를 아는 경우에는 블라인드 검출을 통해 셀 디스커버리 신호를 검출할 수 있다.
□ 주파수 호핑
디스커버리 자원은 서브프레임 내에서 셀룰러 이동 통신 자원과 주파수 분할 다중화(FDM: Frequency Division Multiplexing) 될 수 있다.
도 18은 디스커버리 신호를 위한 자원의 다중화 방법을 나타내는 개념도로서, 디스커버리 신호가 전송될 수 있는 디스커버리 서브프레임에서 디스커버리 자원과 셀룰러 자원의 다중화 방법을 예시한 것이다. 한편, 전체 상향링크 대역을 디스커버리 신호 전송을 위한 자원으로 모두 할당할 수도 있다.
도 18에서, D-REG는 디스커버리 자원 그룹으로 하나의 디스커버리 신호는 하나 혹은 복수개의 디스커버리 자원 그룹을 점유할 수 있다. 주파수 다이버시티 효과를 얻기 위해 디스커버리 신호의 자원 맵핑에 주파수 호핑을 적용할 수 있다. 주파수 호핑은 D-REG 단위로 이루어질 수 있다. 즉, 하나의 디스커버리 신호를 구성하는 복수개의 D-REG들의 주파수축 상의 위치를 골고루 분산시켜 주파수 다이버시티 효과를 얻을 수 있다. 예를 들어, 도 16의 (b)에 도시한 바와 같이 동일 디스커버리 신호에 속하는 두 D-REG 간의 주파수상의 위치를 떨어뜨려 주파수 다이버시티 효과를 얻을 수 있다.
■ 디스커버리 신호를 위한 자원 및 시퀀스 할당
▣ 디스커버리 신호 영역 겹침 문제
주파수 이용 효율을 높이기 위해 디스커버리 신호 자원은 공간적으로 재사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 동일한 디스커버리 신호 자원을 사용하여 전송하는 셀들이 서로 가까이 위치하는 경우, 각 셀에서 전송하는 디스커버리 신호의 전송 영역이 겹치는 문제가 발생할 수 있다.
도 19는 셀 디스커버리 신호의 영역 겹침 문제를 설명하기 위한 개념도이다.
도 19에 도시한 바와 같이, 셀 A(210)와 셀 B(220)가 서로의 디스커버리 신호 검출 영역 밖에 위치하고 각 셀이 사용하는 디스커버리 자원에 대한 협력이 이루어지지 못한 경우, 두 셀(210, 220)이 디스커버리 신호를 전송하기 위해 동일한 전송 자원을 할당할 수 있다. 이로 인해 두 셀의 디스커버리 신호 도달 영역이 겹치는 부분이 존재할 수 있다.
도 19에서 단말는 셀 A(210)와 셀 B(220)의 디스커버리 신호 도달 영역에 위치하고 있다. 여기서 셀 A(210)와 셀 B(220)가 사용하는 디스커버리 신호 시퀀스가 동일하면 단말(230)은 셀 A(210)와 셀 B(220)가 전송하는 두 디스커버리 신호의 합으로 된 신호를 수신하고 이를 사용하여 디스커버리 신호를 검출하므로, 디스커버리 신호 검출에 따른 셀 아이디나 인덱스의 확인에 있어서 모호성이 발생한다.
상기한 바와 같은 디스커버리 신호 전송 영역의 겹침으로 인한 단말의 채널 추정 오류를 해결하기 위한 방법의 하나로 셀 A(210)와 셀 B(220)를 관리하는 기지국들이 서로 협력하여 각 셀에서 직교 디스커버리 신호 자원을 이용함으로써 상기한 문제가 발생되지 않도록 할 수 있다. 여기서, 셀 A(210)와 셀 B(220)가 서로 다른 기지국에 의해 관리되는 경우 기지국간의 즉각적인 협력이 어려울 수 있다. 따라서, 두 셀이 사용하는 디스커버리 신호의 시퀀스를 미리 다르게 설정하여 사용하면, 겹침 영역에 위치하는 단말이 디스커버리 신호를 수신할 때 신호 도달 영역의 겹침에 의한 문제를 완화할 수 있다. 즉, 단말이 검출한 시퀀스는 셀 아이디나 셀 인덱스와 일대일의 대응 관계를 갖도록 할 수 있다. 이와 같이 시퀀스를 설정하는 경우 단말이 검출한 시퀀스를 통해 획득한 각 셀의 셀 아이디나 셀 인덱스 확인에 모호함이 발생하지 않는다.
기지국은 단말이 디스커버리 신호를 수신하는데 필요한 디스커버리 시퀀스 정보를 단말에게 전달한다. 이 정보는 디스커버리 신호가 사용 가능한 베이스 시퀀스와 싸이클릭 쉬프트를 결정하는 정보 등을 포함할 수 있다. 단말은 기지국으로부터 수신한 디스커버리 시퀀스 정보에 기초하여 디스커버리 신호의 검출을 시도할 수 있다.
■ 디스커버리 신호 송수신과 측정 방법
▣ 디스커버리 신호의 탐색과 검출 방법
단말이 수행하는 셀 디스커버리 신호 탐색 및 수신은 블라인드 디스커버리 (Blind Discovery)를 위한 탐색 및 수신과, 지원 기반 디스커버리 (Assisted Discovery)를 위한 탐색 및 수신으로 분류할 수 있다.
[블라인드 디스커버리를 위한 탐색 및 수신]
블라인드 디스커버리를 수행하는 단말은 블라인드 디스커버리를 위한 디스커버리 자원 범위에 대한 정보에만 기초하여 디스커버리 신호를 탐색 및 수신한다. 블라인드 디스커버리를 위한 디스커버리 자원 범위는 기지국이 단말에게 알려주어야 한다.
[지원기반 디스커버리 를 위한 탐색 및 수신]
지원 기반 디스커버리를 수행하는 단말은 기지국에 의해 지정된 특정 디스커버리 자원들에 대해서만 디스커버리 신호를 탐색 및 수신한다. 지원 기반 디스커버리를 위해 기지국은 단말 별로 단말이 탐색 및 수신을 수행할 디스커버리 호핑 프로세스 번호 및 자원 인덱스들과 시퀀스 정보를 알려줄 수 있다.
▣ 디스커버리 신호 측정의 종류
디스커버리 신호의 측정은 디스커버리 신호의 수신신호강도(RSSI: Received Signal Strength Indicator), 디스커버리 신호의 기준신호수신전력(RSRP: Reference Signal Received Power), 디스커버리 신호의 기준신호수신품질(RSRQ: Reference Signal Received Quality)을 포함할 수 있다.
디스커버리 신호의 RSSI(D-RSSI)는 상위 레이어에 의해 지정된 디스커버리 자원 (디스커버리 호핑 프로세스 번호와 디스커버리 자원 인덱스)에 해당하는 디스커버리 신호 전송을 위한 자원 원소들(REs)에 대해 측정된, 서빙 셀, 비서빙 셀, 인접 채널 간섭, 열 잡음(Thermal Noise) 등의 모든 신호원(source)으로부터의 기여를 포함하는 자원 원소 당 수신 전력을 의미한다.
디스커버리 신호의 RSRP(D-RSRP)는 상위 레이어에 의해 지정된 디스커버리 자원 (디스커버리 호핑 프로세스 번호와 디스커버리 자원 인덱스)과 디스커버리 신호 시퀀스에 해당하는 디스커버리 신호의 자원 원소 당 수신 전력을 의미한다.
디스커버리 신호의 RSRQ(D-RSRQ)는 (N××RSRP)/D-RSSI로 정의될 수 있다. 여기서 N은 D-RSSI 측정이 수행되는 대역폭 내의 자원블록(RB)의 수를 의미한다. D-RSRP와 D-RSSI 측정은 동일한 자원블록 집합들을 대상으로 하여 측정을 수행하는 것이 바람직하다.
▣ 특정 디스커버리 자원과 시퀀스에 대한 측정
단말은 기지국에 의해 지시된 특정 디스커버리 자원과 시퀀스에 해당하는 디스커버리 신호에 대한 RSRP(D-RSRP) 측정을 수행한다. 기지국은 측정을 수행할 디스커버리 자원들과 시퀀스 정보를 단말에게 알려준다. 단말은 각각의 디스커버리 자원과 시퀀스에 대응하는 디스커버리 신호의 RSRP(D-RSRP) 측정을 수행하여 그 결과를 기지국에 보고한다. 기지국은 측정 결과를 사용하여 셀 선택, 셀간 간섭 제어 등에 사용할 수 있다.
서로 다른 캐리어를 사용하는 셀들의 무선링크의 품질을 비교할 때, 각 셀의 신호 성분 만을 고려하는 RSRP 보다 간섭 량도 고려되는 RSRQ가 더 유용하게 사용된다. LTE 규격에 규정된 바와 같이 RSRQ 값은 RSSI 값과 RSRP 값으로부터 구할 수 있다. 기존의 LTE 규격에 정의되어 있는 CRS 기반 RSRQ는 RSRP 측정의 대상이 되는 셀이 전송하는 CRS 중에서 안테나 포트 0 또는 안테나 포트 0과 1에 해당하는 레퍼런스 신호를 수신하여 측정한다. 그리고, RSSI는 CRS 중에서 안테나 포트 0에 해당하는 OFDM 심볼들에서 수신된 총 수신전력을 측정하여 구한다.
CSI-RS 기반의 디스커버리 신호를 적용하는 경우에는 CSI-RS 기반 디스커버리 신호를 수신하여 RSRP를 측정할 수 있다. 즉, CRS 대신 디스커버리 및 측정 용도로 사용되는 CSI-RS 신호를 수신하여 RSRP를 계산할 수 있다. CSI-RS의 수신품질을 보장하기 위해 디스커버리 및 측정 용도로 사용되는 CSI-RS 신호 전송에 사용되는 자원들은 이웃 셀들이 전송에 사용하지 않는 것이 바람직하다. 따라서, CRS의 경우와 유사하게 디스커버리 및 측정 용도로 설정된 CSI-RS가 전송되는 OFDM 심볼들에서 수신된 총 수신전력을 사용하여 RSSI 측정을 수행하면 정확한 RSSI 측정이 어려울 수 있다. 이를 고려할 때 RSSI 측정을 위한 자원을 별도로 설정해 주는 것이 바람직하다. 즉, 단말은 기지국이 RSSI 측정을 위해 설정해 준 자원들에서만 RSSI를 측정하도록 구성할 수 있다. RSSI 측정을 위한 자원의 설정은 간단하게 기존 NZP(Non-Zero Power) CSI-RS 자원 설정방법이나 ZP(Zero Power) CSI-RS 자원설정 방식을 사용할 수 있다. 이 경우 단말은 설정된 자원요소(RE)들에서 수신한 총 수신 전력을 측정하여 RSSI를 구할 수 있다. 각 셀의 RSRP 측정에 사용되는 CSI-RS 자원들은 실제 셀이 CSI-RS를 전송에 사용하는 자원들이다. 반면, 실제 각 셀의 자원 사용이 반영된 측정이 되기 위해서는 RSSI 측정에 사용되는 자원들이 셀들이 데이터 전송에 사용하는 자원에 해당하는 것이 바람직하다.
도 20은 CSI-RS 기반 디스커버리 신호 전송을 위한 자원과 RSSI 측정 자원의 설정 방법을 설명하기 위한 개념도로서, 두 개의 이웃하는 전송점들이 사용하는 CSI-RS 기반 디스커버리 신호 자원과 RSSI 측정 자원의 예를 나타낸 것이다. 도 18에 도시한 바와 같이 전송점 A와 전송점 B는 서로 다른 자원을 사용하여 CSI-RS 기반 디스커버리 신호인 NZP CSI-RS를 전송하고, 전송점 A는 전송점 B의 CSI-RS 기반 디스커버리 신호에 해당하는 자원을 뮤팅(Muting)하고, 전송점 B는 전송점 A의 CSI-RS 기반 디스커버리 신호에 해당하는 자원을 뮤팅 한다. 또한, RSSI 측정자원은 전송점에 무관하게 같은 자원을 할당하여 사용한다. 단말은 전송점 A의 디스커버리 신호 자원들을 사용하여 전송점 A에 대한 RSRP를 측정한다. 단말은 전송점 B의 디스커버리 신호 자원들을 사용하여 전송점 B에 대한 RSRP를 측정한다. 단말은 RSSI 측정을 위한 자원들을 사용하여 RSSI를 측정한다.
▣ 디스커버리 신호 전송 채널 선택을 위한 탐색 및 측정 보고
셀이 디스커버리 신호 전송을 위해 사용할 자원을 선택하는데 도움을 얻기 위해, 단말은 지정된 디스커버리 자원의 범위에 속하는 디스커버리 신호에 대해 디스커버리 신호 RSSI(D-RSSI) 측정을 수행하고 가장 낮은 디스커버리 신호 RSSI(D-RSSI) 값에 해당하는 디스커버리 신호를 전송하거나, 가장 낮은 디스커버리 신호 RSSI(D-RSSI) 값에 해당하는 몇 개의 디스커버리 자원에 대한 디스커버리 호핑 프로세스 번호 및 자원 인덱스를 사용하여 보고하거나, 이와 함께 해당 디스커버리 신호 RSSI(D-RSSI) 측정 결과를 셀의 제어를 담당하는 기지국에 보고할 수 있다. 기지국은 보고받은 탐색 및 측정 결과를 바탕으로 셀이 디스커버리 신호 전송에 사용할 디스커버리 자원을 결정할 수 있다.
▣ 측정 역량
□ 디스커버리 기준 신호 수신 전력(D-RSRP)
디스커버리 신호에 대한 RSRP(D-RSRP: Discovery Reference signal received power)는 하기와 같이 정의될 수 있다.
D-RSRP는 디스커버리 시퀀스에 해당하는, 디스커버리 신호를 나르는 자원 요소들의 전력 분포(단위 [W])의 선형 평균으로 정의된다. 단말이 D-RSRP 측정을 수행하는 DS 자원들은 상위 계층에서 지정된 디스커버리 호핑 프로세스 번호 및 디스커버리 자원 인덱스에 해당하는 DS 자원 요소이다. 단말이 D-RSRP 측정을 수행하는 DS 시퀀스 역시 상위 계층에 의해 구성될 수 있다.
□ 디스커버리 수신 신호 강도 지시자(D-RSSI)
디스커버리 신호에 대한 RSSI(D-RSSI: Discovery Received Signal Strength Indicator)는 하기와 같이 정의될 수 있다.
D-RSSI는 서빙 및 비서빙 셀, 인접 채널 간섭, 열 잡음(Thermal Noise) 등을 포함하는 모든 신호원(source)으로부터의 기여를 포함하는, 디스커버리 신호를 나르는 자원 요소들의 전체 수신 전력(단위 [W])의 선형 평균으로 정의된다.
단말이 D-RSSI 측정을 수행하는 디스커버리 신호 자원은 상위 계층에 의해 지정된 디스커버리 호핑 프로세스 번호와 디스커버리 자원 인덱스에 해당하는 디스커버리 자원 요소이다.
D-RSSI에 대한 기준 포인트는 단말의 안테나 커넥터가 될 수 있다.
■ 셀 디스커버리 신호 수신, 측정, 보고
매크로 기지국은 단말들에게 디스커버리 신호들에 대한 설정 정보를 제공할 수 있다. 설정 정보는 디스커버리 신호에 대한 서브프레임 단위의 주기와 옵셋, 서브프레임 내에서의 OFDM 심볼 위치 정보, 주파수 정보(자원 블록 번호) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 매크로 기지국은 RRC 시그널링을 이용하여 단말에게 상기 설정 정보를 알려줄 수 있다.
단말은 매크로 기지국으로부터 제공받은 설정 정보에 따라서 디스커버리 신호를 수신하고 필요한 정보들을 검출하거나 측정한다. 이 때, 단말이 검출하거나 측정하는 정보들은 하기 정보들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
- 셀 인덱스(ID) 정보
- 셀의 상태 정보(셀이 활성 상태인지 휴면 상태인지를 판단)
- RSRP(Reference Signal Received Power)
* 디스커버리 신호를 이용하여 측정한 신호 세기
- RSRQ(Reference Signal Received Quality)
* 디스커버리 신호를 이용하여 측정한 수신 신호의 품질로서 SINR (Signal-to-interference plus noise)와 유사한 의미를 가짐. 여기에서는 디스커버리 신호를 간섭 신호가 아닌 원하는 신호로 간주 함.
- 디스커버리 신호에 의한 간섭량
* 디스커버리 신호가 간섭 신호로 작용하는 경우에 얻게 되는 수신 신호의 품질로서 SINR과 유사한 의미를 가짐. 여기에서는 디스커버리 신호를 간섭 신호를 간주 함. 디스커버리 신호에 의한 간섭량을 측정하는 방법 중 하나는, 기존에 측정한 RSSI에 디스커버리 신호 세기를 더함으로써 변형된 RSSI 값을 구하고, 이 변형된 RSSI 값을 이용하여 변형된 RSRQ를 계산하는 것이다.
- 수신 타이밍 옵셋
* 매크로 기지국에 대한 신호를 기준으로 해서 디스커버리 신호의 수신 타이밍 옵셋
단말은 디스커버리 신호를 이용하여 검출하거나 측정한 정보들을, 매크로 기지국으로부터 제공받은 설정 정보에 따라서 매크로 기지국에게 보고한다.
■ 셀에 의한 단말 디스커버리 방법
셀에 의한 단말 디스커버리 방법은 단말이 PRACH(Physical Random Access Channel)을 사용하여 프리앰블(Preamble)을 전송하고 셀들은 이 프리앰블을 모니터링 및 검출하여 단말이 근처에 존재하는지를 확인하는 방법이다.
단말이 디스커버리 신호를 검출하여 셀을 발견하더라도, 단말이 발견한 셀이 휴면 상태에 있는 경우 단말은 발견한 셀에 접속하기 위해 사용할 수 있는 랜덤 액세스(Random Access) 프리앰블 전송 자원을 알 수 없다. 이와 같은 경우, 단말은 활성 상태(Active state)에 있는 주변 셀(소형 셀 또는 매크로 셀)에 대해 랜덤 액세스를 시도할 수 있다.
휴면 상태에 있는 소형 셀들은 단말이 주변의 활성 상태에 있는 셀들로 전송하는 랜덤 액세스 채널을 모니터링함으로써 자신과 근접한 단말의 존재를 확인할 수 있다. 그러나, 이와 같은 랜덤 액세스 방식은 단말이 서빙 셀에 대한 개회로 전력제어(Open-loop power control)를 통해 프리앰블 전송 전력을 조절하기 때문에, 소형 셀들이 그 프리앰블 수신 신호에 기초하여 해당 단말과의 거리를 판단할 수 없는 단점이 있다.
상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위해서는 단말이 프리앰블을 전송할 때 전력 제어를 사용하지 않고, 전송 전력을 특정 크기로 고정해서 전송하도록 할 수 있다. 즉, 소형 셀들이 단말과의 거리를 판단할 수 있도록 하기 위하여, 단말은 기지국의 설정 정보에 따라 미리 정해진 특정 크기의 전송 전력으로 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 것이다. 이 때, 전송에 사용하는 프리앰블 시퀀스는 단말의 서빙 셀이 사용하는 시퀀스들 중의 하나일 수 있고, 프리앰블 인덱스는 기지국이 설정해주거나 미리 정해진 프리앰블 인덱스를 사용할 수 있다. 그리고, 상기 프리앰블 인덱스 정보를 주변의 소형 셀들이 알고 있으면, 소형 셀들이 단말과의 거리를 추정하는데 이용할 수 있다.
셀들이 단말을 발견(discovery)할 수 있도록 하기 위한 PRACH 자원을 별도로 설정하여 운영할 수 있다. 즉, 디스커버리를 목적으로 하는 프리앰블 전송은 별도로 설정된 PRACH 자원을 사용하도록 하는 것이다.
소형 셀들은 단말이 전송하는 PRACH를 검출한 후, 하기의 측정을 수행하고 그 측정 결과들을 매크로 셀 또는 소형 셀들에게 전달할 수 있다.
- 검출된 PRACH의 수신 전력의 크기
- 검출된 PRACH의 수신 타이밍(예를 들어, 소형 셀 혹은 매크로 셀의 하향링크 서브프레임 전송 타이밍을 원점으로 설정하였을 때, 검출된 PRACH가 최초로 수신된 시점)
단말은 미리 정해진 송신 전력을 사용하거나 매크로 셀의 명령에 의해 정해진 송신 전력을 사용한다고 가정할 때, 매크로 셀은 소형 셀이 측정한 단말의 PRACH 수신전력으로부터 단말과 소형 셀 간의 무선 링크의 세기를 알 수 있다. 또한, 매크로 셀은 단말에게 PRACH를 전송하도록 명령하고 단말이 전송한 PRACH를 수신하여 단말의 매크로 셀에 대한 전파 지연(propagation delay)을 추정할 수 있다. 매크로 셀은 단말의 매크로 셀에 대한 전파 지연 값과 소형 셀의 PRACH 수신 타이밍 측정 결과를 이용하여 단말과 소형 셀의 대략적인 거리를 추정할 수 있을 뿐만 아니라, 단말의 대략적인 위치를 추정할 수 있다.
도 21은 단말과 소형셀 사이의 거리 추정 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 21을 참조하면, 전파지연에 의해 매크로 셀의 송신 시각보다
Figure pat00045
만큼 지난 시점에 단말에 신호가 도착하고, 단말이 송신한 PRACH는 전파지연에 의해
Figure pat00046
만큼 지난 시점에 소형 셀에 도착한다. 소형 셀과 매크로 셀의 하향링크 서브프레임 송신 타이밍이 일치하는 경우 매크로 셀은
Figure pat00047
값을
Figure pat00048
값으로 추정할 수 있다. 소형 셀과 매크로 셀의 하향링크 서브프레임 송신 타이밍이 일치하지 않은 경우에도 타이밍의 차이를 알고 있으면 매크로 셀은
Figure pat00049
값을 추정할 수 있다. 매크로 셀은
Figure pat00050
로부터 단말과 소형셀의 대략적인 거리를 추정할 수 있다.
소형 셀이 주변에 있는 단말을 발견하기 위한 또 다른 방법은 단말의 비주기적(Aperiodic) SRS(Sounding Reference Signal) 또는 주기적(Periodic) SRS를 이용하는 것이다. 이 경우에도 PRACH를 이용하는 방법과 마찬가지로, 단말은 SRS 전송시 개회로 전력제어를 적용하지 않고 일정한 전송전력을 사용하도록 한다. 그리고, 단말은 기지국이 설정한 SRS 시퀀스 또는 미리 정해진 SRS 시퀀스를 사용하여 SRS를 전송한다.
SRS 자원은 기존의 LTE 규격에서 정의하고 있는 비주기 혹은 주기 SRS 자원이 될 수 있다.
단말 디스커버리를 위한 SRS 자원을 별도로 설정하여 운영할 수 있다. 즉, 디스커버리를 목적으로 하는 SRS 전송은 디스커버리용으로 별도로 설정된 SRS 자원을 사용하는 것이다.
휴면 상태에 있는 셀은 모니터링을 통해 주변에 단말이 존재한다는 것을 인지하면, 이 정보를 사용하여 휴면 상태에서 활성 상태로 변경할 수 있다.
활성 상태에 있는 셀은 모니터링을 통해 주변에 단말이 존재 하지 않는 것으로 인지되면 활성 상태에서 휴면 상태로 상태로 상태 천이를 할 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110 : 매크로 셀 120 : 소형 셀, 소형 셀 S0
121 : 소형 셀 S1 122 : 소형 셀 S2
123 : 소형 셀 S3 124 : 소형 셀 S4
130 : 단말 210 : 셀 A
220 : 셀 B 230 : 단말

Claims (20)

  1. 매크로 셀과 적어도 하나의 소형 셀이 중첩되어 배치된 네트워크에서 소형 셀의 셀 디스커버리 방법에 있어서,
    상기 매크로 셀이 사용하는 캐리어 주파수와 상기 소형 셀이 사용하는 캐리어 주파수가 서로 다른 경우, 상기 소형 셀이 상기 매크로 셀이 사용하는 캐리어 주파수를 이용하여 디스커버리 신호를 전송하는 셀 디스커버리 방법.
  2. 청구항 1에서,
    상기 디스커버리 신호가 전송되는 자원의 주파수 영역의 위치는 상기 매크로 셀의 전송 대역의 중간에 위치한 6개 이하의 자원 블록에 해당하는 것을 특징으로 하는 셀 디스커버리 방법.
  3. 청구항 1에서,
    상기 디스커버리 신호가 전송되는 서브프레임의 위치는 셀 탐색 신호가 전송되는 서브프레임과 동일한 것을 특징으로 하는 셀 디스커버리 방법.
  4. 청구항 1에서,
    상기 디스커버리 신호가 전송되는 자원은 상기 디스커버리 신호가 전송되는 서브프레임 내에서 CRS(Cell-specific Reference Signal), PSS(Primary Synchronization Signal), SSS(Secondary Synchronization Signal) 및 PBCH(Physical Broadcast Channel)가 전송되지 않는 심볼들 중 시간적으로 이웃한 두 개의 심볼인 것을 특징으로 하는 셀 디스커버리 방법.
  5. 청구항 1에서,
    상기 디스커버리 신호는 주 디스커버리 신호 및 부 디스커버리 신호로 구성되고, 상기 주 디스커버리 신호 및 상기 부 디스커버리 신호는 서로 다른 심볼을 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 셀 디스커버리 방법.
  6. 청구항 5에서,
    상기 주 디스커버리 신호의 시퀀스는 주파수 영역의 Zadoff-Chu 시퀀스를 사용하여 생성되되, PSS에 적용되는 루트 인덱스와 다른 루트 인덱스 값을 이용하여 생성되는 것을 특징으로 하는 셀 디스커버리 방법.
  7. 청구항 5에서,
    상기 부 디스커버리 신호의 시퀀스는, 스크램블링 시퀀스
    Figure pat00051
    ,
    Figure pat00052
    과 물리계층 아이디(physical-layer identity)
    Figure pat00053
    의 관계를 SSS 시퀀스 생성과 다르게 설정하거나, 물리계층 셀 아이디 그룹과 파라미터 m0와 m1의 관계를 SSS 시퀀스 생성과 다르게 설정하여 생성하는 것을 특징으로 하는 셀 디스커버리 방법.
  8. 매크로 셀과 적어도 하나의 소형 셀이 중첩되어 배치된 네트워크에서 소형 셀의 셀 디스커버리 방법에 있어서,
    상기 소형 셀은 상기 매크로 셀이 사용하는 캐리어 주파수와 다른 상기 소형 셀의 캐리어 주파수를 사용하여 디스커버리 신호를 전송하는 셀 디스커버리 방법.
  9. 청구항 8에서,
    상기 소형 셀이 휴면 상태인 경우, 상기 소형 셀은 상기 디스커버리 신호가 전송되는 서브프레임 내에서 주변의 소형 셀들이 사용하는 PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PSS(Primary Synchronization Signal), SSS(Secondary Synchronization Signal) 및 PBCH(Physical Broadcast Channel)가 전송되지 않는 심볼들 중 시간적으로 이웃한 두 개의 심볼을 이용하여 디스커버리 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 셀 디스커버리 방법.
  10. 청구항 8에서,
    상기 소형 셀이 활성 상태인 경우, 상기 소형 셀은 이웃한 다른 셀들이 디스커버리 신호를 전송하기 위해 사용하는 심볼과 다른 심볼들을 이용하여 디스커버리 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 셀 디스커버리 방법.
  11. 서로 다른 크기의 셀들이 중첩되어 배치된 네트워크에 적용되는 셀 디스커버리 방법에 있어서,
    적어도 하나의 셀이 미리 설정된 개수의 안테나 포트에 해당하는 CSI-RS(Channel State Information Reference Signal) 자원을 이용하여 디스커버리 신호를 구성하는 단계; 및
    상기 디스커버리 신호의 자원 설정 정보를 단말에 전송하는 단계를 포함하는 셀 디스커버리 방법.
  12. 청구항 11에서,
    상기 디스커버리 신호를 구성하는 단계는,
    하나의 셀이 하나의 서브프레임에서 1개의 안테나 포트를 사용하여 디스커버리 신호를 구성하되, 상기 1개의 안테나 포트는 4개의 안테나 포트에 대한 CSI-RS 자원에 해당하는 것을 특징으로 하는 셀 디스커버리 방법.
  13. 청구항 11에서,
    상기 디스커버리 신호의 자원 설정 정보를 단말에 전송하는 단계는,
    상기 디스커버리 신호의 시퀀스 설정 정보, 서브프레임 설정 정보, 서브프레임 내에서 상기 디스커버리 신호가 전송되는 자원 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 디스커버리 방법.
  14. 청구항 13에서,
    상기 디스커버리 신호의 자원은 디스커버리 신호별로 다르게 설정되거나, 모든 디스커버리 신호가 동일하게 설정되거나, 구분된 디스커버리 신호 그룹별로 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 셀 디스커버리 방법.
  15. 서로 다른 크기의 셀들이 중첩되어 배치된 네트워크에 적용되는 셀 디스커버리 방법에 있어서,
    미리 정의된 서브프레임 간격을 갖는 서브프레임들로 구성된 디스커버리 호핑 프로세스를 구성하는 단계; 및
    구성된 디스커버리 호핑 프로세스에서 디스커버리 신호가 전송될 시간 및 주파수 영역의 자원을 결정하는 단계를 포함하는 셀 디스커버리 방법.
  16. 청구항 15에서,
    상기 시간 및 주파수 영역의 자원을 결정하는 단계는,
    하나의 단위 전송 시간에 하나의 상기 디스커버리 신호만 전송되도록 결정하거나, 상기 하나의 단위 전송 시간에 복수의 디스커버리 신호가 서로 다른 주파수 자원을 사용하여 전송되도록 결정하는 것을 특징으로 하는 셀 디스커버리 방법.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 시간 및 주파수 영역의 자원을 결정하는 단계는,
    라틴 방진 행렬의 소정 행과 상기 디스커버리 신호의 시간 영역 자원을 대응시키고, 서로 다른 복수의 라틴 방진 행렬 중 소정 라틴 방진 행렬을 상기 디스커버리 신호의 주파수 영역 자원과 대응시켜 상기 디스커버리 신호의 시간 및 주파수 영역 자원을 결정하는 것을 특징으로 하는 셀 디스커버리 방법.
  18. 청구항 15에서,
    상기 시간 및 주파수 영역의 자원을 결정하는 단계는,
    상기 디스커버리 신호를 구성하는 복수의 자원들이 주파수 영역에서 분산되어 배치되는 것을 특징으로 하는 셀 디스커버리 방법.
  19. 단말에서 수행되는 셀 디스커버리 방법에 있어서,
    기지국으로부터 디스커버리 신호의 자원 및 시퀀스 정보를 수신하는 단계;
    수신한 정보에 기초하여 측정 대상 디스커버리 자원과 시퀀스에 대응하는 디스커버리 신호를 측정하는 단계; 및
    측정 결과를 상기 기지국에 보고하는 단계를 포함하는 셀 디스커버리 방법.
  20. 청구항 19에서,
    상기 디스커버리 신호를 측정하는 단계는
    상기 디스커버리 신호의 수신신호강도(RSSI: Received Signal Strength Indicator), 상기 디스커버리 신호의 기준신호수신전력(RSRP: Reference Signal Received Power), 상기 디스커버리 신호의 기준신호수신품질(RSRQ: Reference Signal Received Quality) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 디스커버리 방법.
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