KR20140126298A - 무선 통신 시스템에서 단말이 하향링크 제어 채널을 수신하는 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 출원에서는 무선 통신 시스템에서 단말이 제어 채널을 수신하는 방법이 개시된다. 구체적으로, 상기 방법은, 기지국으로부터 상기 제어 채널을 위한 전송 모드와 안테나 포트 개수에 관한 정보를 포함하는 제어 정보를 방송 채널을 통하여 수신하는 단계; 및 상기 제어 정보에 기반하여, 상기 제어 채널을 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 통신 시스템에서 단말이 하향링크 제어 채널을 수신하는 방법 및 이를 위한 장치{METHOD BY WHICH TERMINALS IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS RECEIVE DOWNLINK CONTROL CHANNELS AND APPARATUS FOR SAME}

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 무선 통신 시스템에서 단말이 하향링크 제어 채널을 수신하는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.

본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 일례로서 3GPP LTE (3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution; 이하 "LTE"라 함) 통신 시스템에 대해 개략적으로 설명한다.

도 1은 무선 통신 시스템의 일례로서 E-UMTS 망구조를 개략적으로 도시한 도면이다. E-UMTS(Evolved Universal Mobile Telecommunications System) 시스템은 기존 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)에서 진화한 시스템으로서, 현재 3GPP에서 기초적인 표준화 작업을 진행하고 있다. 일반적으로 E-UMTS는 LTE(Long Term Evolution) 시스템이라고 할 수도 있다. UMTS 및 E-UMTS의 기술 규격(technical specification)의 상세한 내용은 각각 "3rd Generation Partnership Project; Technical Specification 그룹 Radio Access Network"의 Release 7과 Release 8을 참조할 수 있다.

도 1을 참조하면, E-UMTS는 단말(User Equipment; UE)과 기지국(eNode B; eNB), 네트워크(E-UTRAN)의 종단에 위치하여 외부 네트워크와 연결되는 접속 게이트웨이(Access Gateway; AG)를 포함한다. 기지국은 브로드캐스트 서비스, 멀티캐스트 서비스 및/또는 유니캐스트 서비스를 위해 다중 데이터 스트림을 동시에 전송할 수 있다.

한 기지국에는 하나 이상의 셀이 존재한다. 셀은 1.44, 3, 5, 10, 15, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정돼 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다. 기지국은 다수의 단말에 대한 데이터 송수신을 제어한다. 하향 링크(Downlink; DL) 데이터에 대해 기지국은 하향 링크 스케줄링 정보를 전송하여 해당 단말에게 데이터가 전송될 시간/주파수 영역, 부호화, 데이터 크기, HARQ(Hybrid Automatic Repeat and reQuest) 관련 정보 등을 알려준다. 또한, 상향 링크(Uplink; UL) 데이터에 대해 기지국은 상향 링크 스케줄링 정보를 해당 단말에게 전송하여 해당 단말이 사용할 수 있는 시간/주파수 영역, 부호화, 데이터 크기, HARQ 관련 정보 등을 알려준다. 기지국간에는 사용자 트래픽 또는 제어 트래픽 전송을 위한 인터페이스가 사용될 수 있다. 핵심망(Core Network; CN)은 AG와 단말의 사용자 등록 등을 위한 네트워크 노드 등으로 구성될 수 있다. AG는 복수의 셀들로 구성되는 TA(Tracking Area) 단위로 단말의 이동성을 관리한다.

무선 통신 기술은 WCDMA를 기반으로 LTE까지 개발되어 왔지만, 사용자와 사업자의 요구와 기대는 지속적으로 증가하고 있다. 또한, 다른 무선 접속 기술이 계속 개발되고 있으므로 향후 경쟁력을 가지기 위해서는 새로운 기술 진화가 요구된다. 비트당 비용 감소, 서비스 가용성 증대, 융통성 있는 주파수 밴드의 사용, 단순구조와 개방형 인터페이스, 단말의 적절한 파워 소모 등이 요구된다.

상술한 바와 같은 논의를 바탕으로 이하에서는 무선 통신 시스템에서 단말이 하향링크 제어 채널을 수신하는 방법 및 이를 위한 장치를 제안하고자 한다.

본 발명의 일 양상인 무선 통신 시스템에서 단말이 제어 채널을 수신하는 방법은, 기지국으로부터 상기 제어 채널을 위한 전송 모드와 안테나 포트 개수에 관한 정보를 포함하는 제어 정보를 방송 채널을 통하여 수신하는 단계; 및 상기 제어 정보에 기반하여, 상기 제어 채널을 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제어 정보는 MIB (Master Information Block)이고, 상기 전송 모드와 안테나 포트 개수에 관한 정보는 상기 MIB의 잔여(spare) 비트에 포함되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 방송 채널과 상기 제어 채널의 전송 모드가 동일한 경우, 상기 MIB의 잔여 필드는 0으로 설정될 수 있다.

또는, 상기 방송 채널은 특정 값을 지시하는 CRC(cyclic redundancy check)에 의하여 마스킹되고, 상기 전송 모드와 안테나 포트 개수에 관한 정보는 상기 방송 채널에 마스킹된, CRC 값에 의하여 지시되는 특정 값에 의하여 표현되는 것을 특징으로 할 수도 있다.

나아가, 상기 방송 채널은 복수의 프레임에서 수신될 수 있으며, 이 경우 상기 복수의 프레임 각각을 통하여 수신되는 방송 채널은 특정 값을 지시하는 CRC(cyclic redundancy check)에 의하여 마스킹되며, 상기 전송 모드와 안테나 포트 개수에 관한 정보는, 상기 각각의 프레임을 통하여 수신되는 방송 채널에 마스킹된, CRC 값에 의하여 지시되는 특정 값들의 조합에 의하여 표현되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 전송 모드는 단일 안테나 전송 기법, SFBC 기반의 전송 다이버시티 기법 및 프리코더 순환(precoder cycling) 기반의 RE 레벨 랜덤 빔포밍(random beamforming) 기법 중 하나인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 안테나 포트 개수는 1 개, 2 개 및 4 개 중 하나 인 것을 특징으로 한다.

보다 바람직하게는, 상기 방송 채널은 셀 특정 참조 신호에 기반하여 수신하고, 상기 제어 채널은 단말 특정 참조 신호에 기반하여 수신하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 다른 양상인, 무선 통신 시스템에서 단말 장치는, 기지국으로부터 신호를 수신하기 위한 무선 통신 모듈; 및 상기 신호를 처리하기 위한 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 기지국으로부터 상기 제어 채널을 위한 전송 모드와 안테나 포트 개수에 관한 정보를 포함하는 제어 정보를 방송 채널을 통하여 수신하고, 상기 제어 정보에 기반하여, 상기 제어 채널을 수신하도록 상기 단말 장치를 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면 무선 통신 시스템에서 단말은 하향링크 제어 채널을 효율적으로 수신할 수 있다.

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

도 1은 무선 통신 시스템의 일례로서 E-UMTS 망구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 제어평면(Control Plane) 및 사용자평면(User Plane) 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 다중 안테나 통신 시스템의 구성도이다.
도 5는 LTE 시스템에서 사용되는 하향 링크 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면이다.
도 6은 LTE 시스템에서 하향링크 제어 채널을 구성하는데 사용되는 자원 단위를 나타내는 도면이다.
도 7은 LTE 시스템에서 사용되는 상향 링크 서브프레임의 구조를 도시하는 도면이다.
도 8은 차세대 통신 시스템에서 다중 노드 시스템을 예시하는 도면이다.
도 9는 E-PDCCH와 E-PDCCH에 의하여 스케줄링되는 PDSCH를 예시하는 도면이다.
도 10은 LTE 시스템에서 단말과 기지국 간의 동기화 과정부터 초기 접속 과정까지의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제 1 실시예에 따라, E-PDCCH를 위한 파라미터를 MIB에 추가한 예를 도시한다.
도 12는 본 발명의 제 1 실시예에서, 추가적인 정보를 전송하기 위하여 PBCH를 위한 자원을 확장한 예를 도시한다.
도 13은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 연속된 프레임의 CRC 값들을 이용해 E-PDCCH의 파라미터를 결정하는 방식을 예시한다.
도 14는 본 발명의 제 2 실시예에 따라, 기존의 CRC 마스크 외에도 추가적인 CRC 마스크를 이용하여 이를 표현하는 방법의 예시를 보여준다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예들에 의해 본 발명의 구성, 작용 및 다른 특징들이 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적 특징들이 3GPP 시스템에 적용된 예들이다.

본 명세서는 LTE 시스템 및 LTE-A 시스템을 사용하여 본 발명의 실시예를 설명하지만, 이는 예시로서 본 발명의 실시예는 상기 정의에 해당되는 어떤 통신 시스템에도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서는 FDD 방식을 기준으로 본 발명의 실시예에 대해 설명하지만, 이는 예시로서 본 발명의 실시예는 H-FDD 방식 또는 TDD 방식에도 용이하게 변형되어 적용될 수 있다.

도 2는 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 제어평면(Control Plane) 및 사용자평면(User Plane) 구조를 나타내는 도면이다. 제어평면은 단말(User Equipment; UE)과 네트워크가 호를 관리하기 위해서 이용하는 제어 메시지들이 전송되는 통로를 의미한다. 사용자평면은 애플리케이션 계층에서 생성된 데이터, 예를 들어, 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미한다.

제1계층인 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스(Information Transfer Service)를 제공한다. 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control) 계층과는 전송채널(Trans안테나 포트 Channel)을 통해 연결되어 있다. 상기 전송채널을 통해 매체접속제어 계층과 물리계층 사이에 데이터가 이동한다. 송신측과 수신측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 상기 물리채널은 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다. 구체적으로, 물리채널은 하향 링크에서 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식으로 변조되고, 상향 링크에서 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 방식으로 변조된다.

제2계층의 매체접속제어(Medium Access Control; MAC) 계층은 논리채널(Logical Channel)을 통해 상위계층인 무선링크제어(Radio Link Control; RLC) 계층에 서비스를 제공한다. 제2계층의 RLC 계층은 신뢰성 있는 데이터 전송을 지원한다. RLC 계층의 기능은 MAC 내부의 기능 블록으로 구현될 수도 있다. 제2계층의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층은 대역폭이 좁은 무선 인터페이스에서 IPv4나 IPv6와 같은 IP 패킷을 효율적으로 전송하기 위해 불필요한 제어정보를 줄여주는 헤더 압축(Header Compression) 기능을 수행한다.

제3계층의 최하부에 위치한 무선 자원제어(Radio Resource Control; RRC) 계층은 제어평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선베어러(Radio Bearer; RB)들의 설정(Configuration), 재설정(Re-configuration) 및 해제(Release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. RB는 단말과 네트워크 간의 데이터 전달을 위해 제2계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다. 이를 위해, 단말과 네트워크의 RRC 계층은 서로 RRC 메시지를 교환한다. 단말과 네트워크의 RRC 계층 사이에 RRC 연결(RRC Connected)이 있을 경우, 단말은 RRC 연결 상태(Connected Mode)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 휴지 상태(Idle Mode)에 있게 된다. RRC 계층의 상위에 있는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 세션 관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management) 등의 기능을 수행한다.

기지국(eNB)을 구성하는 하나의 셀은 1.4, 3, 5, 10, 15, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정되어 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다.

네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향 전송채널은 시스템 정보를 전송하는 BCH(Broadcast Channel), 페이징 메시지를 전송하는 PCH(Paging Channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 하향 SCH(Shared Channel) 등이 있다. 하향 멀티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어 메시지의 경우 하향 SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향 MCH(Multicast Channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향 전송채널로는 초기 제어 메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 상향 SCH(Shared Channel)가 있다. 전송채널의 상위에 있으며, 전송채널에 매핑되는 논리채널(Logical Channel)로는 BCCH(Broadcast Control Channel), PCCH(Paging Control Channel), CCCH(Common Control Channel), MCCH(Multicast Control Channel), MTCH(Multicast Traffic Channel) 등이 있다.

도 3은 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.

단말은 전원이 켜지거나 새로이 셀에 진입한 경우 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(Initial cell search) 작업을 수행한다(S301). 이를 위해, 단말은 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, 단말은 기지국으로부터 물리 방송 채널(Physical Broadcast Channel)를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편, 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향 링크 참조 신호(Downlink Reference Signal; DL RS)를 수신하여 하향 링크 채널 상태를 확인할 수 있다.

초기 셀 탐색을 마친 단말은 물리 하향 링크 제어 채널(Physical Downlink Control Channel; PDCCH) 및 상기 PDCCH에 실린 정보에 따라 물리 하향 링크 공유 채널(Physical Downlink Control Channel; PDSCH)을 수신함으로써 좀더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다(S302).

한편, 기지국에 최초로 접속하거나 신호 전송을 위한 무선 자원이 없는 경우 단말은 기지국에 대해 임의 접속 과정(Random Access Procedure; RACH)을 수행할 수 있다(단계 S303 내지 단계 S306). 이를 위해, 단말은 물리 임의 접속 채널(Physical Random Access Channel; PRACH)을 통해 특정 시퀀스를 프리앰블로 전송하고(S303 및 S305), PDCCH 및 대응하는 PDSCH를 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다(S304 및 S306). 경쟁 기반 RACH의 경우, 추가적으로 충돌 해결 절차(Contention Resolution Procedure)를 수행할 수 있다.

상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상/하향 링크 신호 전송 절차로서 PDCCH/PDSCH 수신(S307) 및 물리 상향 링크 공유 채널(Physical Uplink Shared Channel; PUSCH)/물리 상향 링크 제어 채널(Physical Uplink Control Channel; PUCCH) 전송(S308)을 수행할 수 있다. 특히 단말은 PDCCH를 통하여 하향링크 제어 정보(Downlink Control Information; DCI)를 수신한다. 여기서 DCI는 단말에 대한 자원 할당 정보와 같은 제어 정보를 포함하며, 그 사용 목적에 따라 포맷이 서로 다르다.

한편, 단말이 상향 링크를 통해 기지국에 전송하는 또는 단말이 기지국으로부터 수신하는 제어 정보는 하향 링크/상향 링크 ACK/NACK 신호, CQI(Channel Quality Indicator), PMI(Precoding Matrix 인덱스), RI(Rank Indicator) 등을 포함한다. 3GPP LTE 시스템의 경우, 단말은 상술한 CQI/PMI/RI 등의 제어 정보를 PUSCH 및/또는 PUCCH를 통해 전송할 수 있다.

이하 MIMO 시스템에 대하여 설명한다. MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)는 복수개의 송신안테나와 복수개의 수신안테나를 사용하는 방법으로서, 이 방법에 의해 데이터의 송수신 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 무선 통신 시스템의 송신단 혹은 수신단에서 복수개의 안테나를 사용함으로써 용량을 증대시키고 성능을 향상 시킬 수 있다. 이하 본 문헌에서 MIMO를 '다중 안테나'라 지칭할 수 있다.

다중 안테나 기술에서는, 하나의 전체 메시지를 수신하기 위해 단일 안테나 경로에 의존하지 않는다. 그 대신 다중 안테나 기술에서는 여러 안테나에서 수신된 데이터 조각(fragment)을 한데 모아 병합함으로써 데이터를 완성한다. 다중 안테나 기술을 사용하면, 특정된 크기의 셀 영역 내에서 데이터 전송 속도를 향상시키거나, 또는 특정 데이터 전송 속도를 보장하면서 시스템 커버리지(coverage)를 증가시킬 수 있다. 또한, 이 기술은 이동통신 단말과 중계기 등에 폭넓게 사용할 수 있다. 다중 안테나 기술에 의하면, 단일 안테나를 사용하던 종래 기술에 의한 이동 통신에서의 전송량 한계를 극복할 수 있다.

본 발명에서 설명하는 다중 안테나(MIMO) 통신 시스템의 구성도가 도 4에 도시되어 있다. 송신단에는 송신 안테나가 N_T개 설치되어 있고, 수신단에서는 수신 안테나가 N_R개가 설치되어 있다. 이렇게 송신단 및 수신단에서 모두 복수개의 안테나를 사용하는 경우에는, 송신단 또는 수신단 중 어느 하나에만 복수개의 안테나를 사용하는 경우보다 이론적인 채널 전송 용량이 증가한다. 채널 전송 용량의 증가는 안테나의 수에 비례한다. 따라서, 전송 레이트가 향상되고, 주파수 효율이 향상된다 하나의 안테나를 이용하는 경우의 최대 전송 레이트를 R_o라고 한다면, 다중 안테나를 사용할 때의 전송 레이트는, 이론적으로, 아래 수학식 1과 같이 최대 전송 레이트 R_o에 레이트 증가율 R_i를 곱한 만큼 증가할 수 있다. 여기서 R_i는 N_T와 N_R 중 작은 값이다.

예를 들어, 4개의 송신 안테나와 4개의 수신 안테나를 이용하는 MIMO 통신 시스템에서는, 단일 안테나 시스템에 비해 이론상 4배의 전송 레이트를 획득할 수 있다. 이와 같은 다중 안테나 시스템의 이론적 용량 증가가 90 년대 중반에 증명된 이후, 실질적으로 데이터 전송률을 향상시키기 위한 다양한 기술들이 현재까지 활발히 연구되고 있으며, 이들 중 몇몇 기술들은 이미 3 세대 이동 통신과 차세대 무선랜 등의 다양한 무선 통신의 표준에 반영되고 있다.

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

다중 안테나 시스템에 있어서의 통신 방법을 보다 구체적인 방법으로 설명하기 위해 이를 수학적으로 모델링 하는 경우 다음과 같이 나타낼 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이 N_T개의 송신 안테나와 N_R개의 수신 안테나가 존재하는 것을 가정한다. 먼저, 송신 신호에 대해 살펴보면, N_T개의 송신 안테나가 있는 경우 최대 전송 가능한 정보는 N_T개이므로, 전송 정보를 하기의 수학식 2와 같은 벡터로 나타낼 수 있다.

한편, 각각의 전송 정보 에 있어 전송 전력을 다르게 할 수 있으며, 이때 각각의 전송 전력을

라 하면, 전송 전력이 조정된 전송 정보를 벡터로 나타내면 하기의 수학식 3과 같다.

또한,

를 전송 전력의 대각행렬 P 를 이용하여 나타내면 하기의 수학식 4와 같다.

한편, 전송전력이 조정된 정보 벡터

에 가중치 행렬 W 가 적용되어 실제 전송되는 N_T 개의 송신신호(transmitted signal)

가 구성되는 경우를 고려해 보자. 여기서, 가중치 행렬은 전송 정보를 전송 채널 상황 등에 따라 각 안테나에 적절히 분배해 주는 역할을 수행한다. 이와 같은 전송신호

는 벡터 X 를 이용하여 하기의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다. 여기서 W _ij 는 i 번째 송신안테나와 j 번째 정보 간의 가중치를 의미한다. W 는 가중치 행렬(Weight Matrix) 또는 프리코딩 행렬(Precoding Matrix)이라고 불린다.

일반적으로, 채널 행렬의 랭크의 물리적인 의미는, 주어진 채널에서 서로 다른 정보를 보낼 수 있는 최대 수라고 할 수 있다. 따라서 채널 행렬의 랭크(rank)는 서로 독립인(independent) 행(row) 또는 열(column)의 개수 중에서 최소 개수로 정의되므로, 행렬의 랭크는 행(row) 또는 열(column)의 개수보다 클 수 없게 된다. 수식적으로 예를 들면, 채널 행렬 H의 랭크(rank(H))는 수학식 6과 같이 제한된다.

또한, 다중 안테나 기술을 사용해서 보내는 서로 다른 정보 각각을 '전송 스트림(Stream)' 또는 간단하게 '스트림' 으로 정의하기로 하자. 이와 같은 '스트림' 은 '레이어 (Layer)' 로 지칭될 수 있다. 그러면 전송 스트림의 개수는 당연히 서로 다른 정보를 보낼 수 있는 최대 수인 채널의 랭크 보다는 클 수 없게 된다. 따라서, 채널 행렬이 H는 아래 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.

여기서 "# of streams"는 스트림의 수를 나타낸다. 한편, 여기서 한 개의 스트림은 한 개 이상의 안테나를 통해서 전송될 수 있음에 주의해야 한다.

한 개 이상의 스트림을 여러 개의 안테나에 대응시키는 여러 가지 방법이 존재할 수 있다. 이 방법을 다중 안테나 기술의 종류에 따라 다음과 같이 설명할 수 있다. 한 개의 스트림이 여러 안테나를 거쳐 전송되는 경우는 공간 다이버시티 방식으로 볼 수 있고, 여러 스트림이 여러 안테나를 거쳐 전송되는 경우는 공간 멀티플렉싱 방식으로 볼 수 있다. 물론 그 중간인 공간 다이버시티와 공간 멀티플렉싱의 혼합(Hybrid)된 형태도 가능하다.

도 5는 하향 링크 무선 프레임에서 하나의 서브프레임의 제어 영역에 포함되는 제어 채널을 예시하는 도면이다.

도 5를 참조하면, 서브프레임은 14개의 OFDM 심볼로 구성되어 있다. 서브프레임 설정에 따라 처음 1 내지 3개의 OFDM 심볼은 제어 영역으로 사용되고 나머지 13~11개의 OFDM 심볼은 데이터 영역으로 사용된다. 도면에서 R1 내지 R4는 안테나 0 내지 3에 대한 기준 신호(Reference Signal(RS) 또는 Pilot Signal)를 나타낸다. RS는 제어 영역 및 데이터 영역과 상관없이 서브프레임 내에 일정한 패턴으로 고정된다. 제어 채널은 제어 영역 중에서 RS가 할당되지 않은 자원에 할당되고, 트래픽 채널도 데이터 영역 중에서 RS가 할당되지 않은 자원에 할당된다. 제어 영역에 할당되는 제어 채널로는 PCFICH(Physical Control Format Indicator CHannel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator CHannel), PDCCH(Physical Downlink Control CHannel) 등이 있다.

PCFICH는 물리 제어 포맷 지시자 채널로서 매 서브프레임 마다 PDCCH에 사용되는 OFDM 심볼의 개수를 단말에게 알려준다. PCFICH는 첫 번째 OFDM 심볼에 위치하며 PHICH 및 PDCCH에 우선하여 설정된다. PCFICH는 4개의 REG(Resource Element 그룹)로 구성되고, 각각의 REG는 셀 ID(Cell IDentity)에 기초하여 제어 영역 내에 분산된다. 하나의 REG는 4개의 RE(Resource Element)로 구성된다. RE는 하나의 부반송파×하나의 OFDM 심볼로 정의되는 최소 물리 자원을 나타낸다. PCFICH 값은 대역폭에 따라 1 내지 3 또는 2 내지 4의 값을 지시하며 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)로 변조된다.

PHICH는 물리 HARQ(Hybrid - Automatic Repeat and request) 지시자 채널로서 상향 링크 전송에 대한 HARQ ACK/NACK을 나르는데 사용된다. 즉, PHICH는 UL HARQ를 위한 DL ACK/NACK 정보가 전송되는 채널을 나타낸다. PHICH는 1개의 REG로 구성되고, 셀 특정(cell-specific)하게 스크램블(scrambling) 된다. ACK/NACK은 1비트로 지시되며, BPSK(Binary phase shift keying)로 변조된다. 변조된 ACK/NACK은 확산 인자(Spreading Factor; SF) = 2 또는 4로 확산된다. 동일한 자원에 매핑되는 복수의 PHICH는 PHICH 그룹을 구성한다. PHICH 그룹에 다중화되는 PHICH의 개수는 확산 코드의 개수에 따라 결정된다. PHICH (그룹)은 주파수 영역 및/또는 시간 영역에서 다이버시티 이득을 얻기 위해 3번 반복(repetition)된다.

PDCCH는 물리 하향 링크 제어 채널로서 서브프레임의 처음 n개의 OFDM 심볼에 할당된다. 여기에서, n은 1 이상의 정수로서 PCFICH에 의해 지시된다. PDCCH는 하나 이상의 CCE(Control Channel Element)로 구성된다. PDCCH는 전송 채널인 PCH(Paging channel) 및 DL-SCH(Downlink-shared channel)의 자원할당과 관련된 정보, 상향 링크 스케줄링 그랜트(Uplink Scheduling Grant), HARQ 정보 등을 각 단말 또는 단말 그룹에게 알려준다. PCH(Paging channel) 및 DL-SCH(Downlink-shared channel)는 PDSCH를 통해 전송된다. 따라서, 기지국과 단말은 일반적으로 특정한 제어 정보 또는 특정한 서비스 데이터를 제외하고는 PDSCH를 통해서 데이터를 각각 전송 및 수신한다.

PDSCH의 데이터가 어떤 단말(하나 또는 복수의 단말)에게 전송되는 것이며, 상기 단말들이 어떻게 PDSCH 데이터를 수신하고 디코딩(decoding)을 해야하는지에 대한 정보 등은 PDCCH에 포함되어 전송된다. 예를 들어, 특정 PDCCH가 "A"라는 RNTI(Radio Network Temporary Identity)로 CRC(cyclic redundancy check) 마스킹(masking)되어 있고, "B"라는 무선자원(예, 주파수 위치) 및 "C"라는 전송형식정보(예, 전송 블록 사이즈, 변조 방식, 코딩 정보 등)를 이용해 전송되는 데이터에 관한 정보가 특정 서브프레임을 통해 전송된다고 가정한다. 이 경우, 셀 내의 단말은 자신이 가지고 있는 RNTI 정보를 이용하여 PDCCH를 모니터링하고, "A" RNTI를 가지고 있는 하나 이상의 단말이 있다면, 상기 단말들은 PDCCH를 수신하고, 수신한 PDCCH의 정보를 통해 "B"와 "C"에 의해 지시되는 PDSCH를 수신한다.

도 6은 LTE 시스템에서 하향링크 제어 채널을 구성하는데 사용되는 자원 단위를 나타낸다. 특히, 도 6의 (a)는 기지국의 송신 안테나의 개수가 1 또는 2개인 경우를 나타내고, 도 6의 (b)는 기지국의 송신 안테나의 개수가 4개인 경우를 나타낸다. 송신 안테나의 개수에 따라 RS(Reference Signal) 패턴만 상이할 뿐 제어 채널과 관련된 자원 단위의 설정 방법은 동일하다.

도 6을 참조하면, 하향링크 제어 채널의 기본 자원 단위는 REG(Resource Element Group)이다. REG는 RS를 제외한 상태에서 4개의 이웃한 자원 요소(RE)로 구성된다. REG는 도면에 굵은 선으로 도시되었다. PCFICH 및 PHICH는 각각 4개의 REG 및 3개의 REG를 포함한다. PDCCH는 CCE(Control Channel Elements) 단위로 구성되며 하나의 CCE는 9개의 REG를 포함한다.

단말은 자신에게 L개의 CCE로 이루어진 PDCCH가 전송되는지를 확인하기 위하여 연속되거나 특정 규칙으로 배치된 CCE를 확인하도록 설정된다. 단말이 PDCCH 수신을 위해 고려해야 하는 L 값은 복수가 될 수 있다. 단말이 PDCCH 수신을 위해 확인해야 하는 CCE 집합들을 검색 영역(search space)이라고 한다.

검색 영역은 특정 단말에 대해서만 접근이 허용되는 단말 특정 검색 영역(UE-specific search space)과 셀 내의 모든 단말에 대해 접근이 허용되는 공통 검색 영역(common search space)로 구분될 수 있다. 단말은 CCE 집성 레벨이 4 및 8인 공통 검색 영역을 모니터하고, CCE 집성 레벨이 1, 2, 4 및 8인 단말-특정 검색 영역을 모니터한다. 공통 검색 영역 및 단말 특정 검색 영역은 오버랩될 수 있다.

또한, 각 CCE 집성 레벨 값에 대하여 임의의 단말에게 부여되는 PDCCH 검색 영역에서 첫 번째(가장 작은 인덱스를 가진) CCE의 위치는 단말에 따라서 매 서브프레임마다 변화하게 된다. 이를 PDCCH 검색 영역 해쉬(hashing)라고 한다.

상기 CCE는 시스템 대역에 분산될 수 있다. 보다 구체적으로, 논리적으로 연속된 복수의 CCE가 인터리버(interleaver)로 입력될 수 있으며, 상기 인터리버는 입력된 복수의 CCE를 REG 단위로 뒤섞는 기능을 수행한다. 따라서, 하나의 CCE를 이루는 주파수/시간 자원은 물리적으로 서브프레임의 제어 영역 내에서 전체 주파수/시간 영역에 흩어져서 분포한다. 결국, 제어 채널은 CCE 단위로 구성되지만 인터리빙은 REG 단위로 수행됨으로써 주파수 다이버시티(diversity)와 간섭 랜덤화(interference randomization) 이득을 최대화할 수 있다.

도 7은 LTE 시스템에서 사용되는 상향 링크 서브프레임의 구조를 도시하는 도면이다.

도 7을 참조하면, 상향 링크 서브프레임은 제어정보를 나르는 PUCCH(Physical Uplink Control CHannel)가 할당되는 영역과 사용자 데이터를 나르는 PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel)가 할당되는 영역으로 나눌 수 있다. 서브프레임의 중간 부분이 PUSCH에 할당되고, 주파수 영역에서 데이터 영역의 양측 부분이 PUCCH에 할당된다. PUCCH 상에 전송되는 제어정보는 HARQ에 사용되는 ACK/NACK, 하향 링크 채널 상태를 나타내는 CQI(Channel Quality Indicator), MIMO를 위한 RI(Rank Indicator), 상향 링크 자원 할당 요청인 SR(Scheduling Request) 등이 있다. 한 단말에 대한 PUCCH는 서브프레임 내의 각 슬롯에서 서로 다른 주파수를 차지하는 하나의 자원블록을 사용한다. 즉, PUCCH에 할당되는 2개의 자원블록은 슬롯 경계에서 주파수 호핑(frequency hopping)된다. 특히 도 6은 m=0인 PUCCH, m=1인 PUCCH, m=2인 PUCCH, m=3인 PUCCH가 서브프레임에 할당되는 것을 예시한다.

현재의 무선통신환경은 M2M(Machine-to-Machine) 통신 및 높은 데이터 전송량을 요구하는 다양한 디바이스의 출현 및 보급으로 셀룰러 망에 대한 데이터 요구량이 매우 빠르게 증가하고 있다. 높은 데이터 요구량을 만족시키기 위해 통신 기술은 더 많은 주파수 대역을 효율적으로 사용하기 위한 반송파 집성(carrier aggregation) 기술 등과 한정된 주파수 내에서 데이터 용량을 높이기 위해 다중 안테나 기술, 다중 기지국 협력 기술 등으로 발전하고 있고, 통신 환경은 사용자 주변에 액세스 할 수 있는 노드의 밀도가 높아지는 방향으로 진화한다. 이러한 높은 밀도의 노드를 갖춘 시스템은 노들 간의 협력에 의해 더 높은 시스템 성능을 보일 수 있다. 이러한 방식은 각 노드가 독립적인 기지국(Base Station (BS), Advanced BS (ABS), Node-B (NB), eNode-B (eNB), Access Point (AP) 등)으로 동작하여 서로 협력하지 않을 때보다 훨씬 우수한 성능을 갖는다.

도 8은 차세대 통신 시스템에서 다중 노드 시스템을 예시하는 도면이다.

도 8 을 참조하면, 모든 노드가 하나의 컨트롤러에 의해 송수신을 관리 받아 개별 노드가 하나의 셀의 일부 안테나 집단처럼 동작을 한다면, 이 시스템은 하나의 셀을 형성하는 분산 다중 노드 시스템(distributed multi node system; DMNS)으로 볼 수 있다. 이 때 개별 노드들은 별도의 Node ID 를 부여 받을 수도 있고, 별도의 Node ID 없이 셀 내의 일부 안테나처럼 동작할 수도 있다. 그러나, 노드들이 서로 다른 셀 식별자(Cell identifier; ID)를 갖는다면 이는 다중 셀 시스템으로 볼 수 있다. 이러한 다중 셀이 커버리지에 따라 중첩 형태로 구성된다면 이를 다중 티어 네트워크(multi-tier network)라고 부른다.

한편, Node-B, eNode-B, PeNB), HeNB, RRH(Remote Radio Head), 릴레이 및 분산 안테나 등이 노드가 될 수 있으며하나의 노드에는 최소 하나의 안테나가 설치된다. 노드는 전송 포인트(Transmission Point)라 불리기도 한다. 노드(node)는 통상 일정 간격이상으로 떨어진 안테나 그룹을 일컫지만, 본 발명에서는 노드를 간격에 상관없이 임의의 안테나 그룹으로 정의하더라도 적용할 수 있다.

상술한 다중 노드 시스템 및 릴레이 노드의 도입으로 인하여, 다양한 통신 기법의 적용이 가능해져 채널 품질 개선이 이루어질 수 있지만, 앞서 언급한 MIMO 기법 및 셀 간 협력 통신 기법을 다중 노드 환경에 적용하기 위해서는 새로운 제어 채널의 도입이 요구되고 있다. 이러한 필요로 인해 새롭게 도입이 거론되고 있는 제어 채널이 E-PDCCH(Enhanced-PDCCH) 이며, 기존의 제어 영역(이하, PDCCH 영역)이 아닌 데이터 영역(이하 PDSCH 영역으로 기술)에 할당하는 것으로 결정되었다. 결론적으로, 이러한 E-PDCCH를 통해 각 단말 별로 노드에 대한 제어 정보를 전송이 가능해져 기존의 PDCCH 영역이 부족할 수 있는 문제 역시 해결할 수 있다. 참고로, E-PDCCH는 기존의 레거시 단말에게는 제공되지 않고, LTE-A 단말만이 수신할 수 있다.

도 9는 E-PDCCH와 E-PDCCH에 의하여 스케줄링되는 PDSCH를 예시하는 도면이다.

도 9를 참조하면, E-PDCCH는 일반적으로 데이터를 전송하는 PDSCH 영역의 일부분을 정의하여 사용할 수 있으며, 단말은 자신의 E-PDCCH 유무를 검출하기 위한 블라인드 디코딩(blind decoding) 과정을 수행해야 한다. E-PDCCH는 기존의 PDCCH와 동일한 스케줄링 동작(즉, PDSCH, PUSCH 제어)을 수행하지만, RRH와 같은 노드에 접속한 단말의 개수가 증가하면 PDSCH 영역 안에 보다 많은 수의 E-PDCCH가 할당되어 단말이 수행해야 할 블라인드 디코딩의 횟수가 증가하여 복잡도가 높아질 수 있는 단점은 존재할 수 있다.

도 10은 LTE 시스템에서 단말과 기지국 간의 동기화 과정부터 초기 접속 과정까지의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 10을 참조하면, 단말은 단계 1001과 같이 우선적으로 주(Primary) 동기 신호(Synchronization Signal; SS)를 수신한다. 여기서, 단말은 상기 주 동기 신호를 이용하여 심볼 타이밍 획득, Half-frame 경계 획득, 주파수 동기화를 수행하고, 셀 그룹 식별자 내에서의 셀 식별자를 획득한다.

다음으로, 단말은 단계 1002와 같이 부(Secondary) 동기 신호(SS)를 수신한다. 이러한 부 동기 신호를 이용하여, 단말은 셀 그룹 식별자의 획득, 프레임 경계 검출 및 CP 길이의 검출 등을 수행한다. 또한, 단말은 단계 1003과 같이 획득한 셀 식별자를 셀 특정 참조 신호(CRS) 수신을 위하여 맵핑한다.

또한, 단말은 단계 1004와 같이 논리 채널인 BCH를 수신하며, BCH에는 PBCH를 통하여 상기 CRS에 기반하여 수신된다. 여기서, 단말은 기지국의 송신 안테나의 개수와 인덱스에 관한 안테나 포트 설정 정보를 검출하고, MIB(Master Information Block)를 획득한다. MIB에는 주파수 대역, SFN(System Frame Number) 등의 정보가 포함될 수 있다.

계속하여, 단말은 단계 1005에서 PCFICH를 수신하여 PDCCH의 심볼 개수를 획득하며, 이에 기반하여 PDSCH를 수신한다. 즉, 단계 1006과 같이 단말은 PDSCH에서 SIB를 획득하고, 이후 마지막으로 PRACH를 통한 랜덤 액세스 과정을 단계 1007에서 수행한다.

한편, 단말이 데이터를 송수신하기 위하여 안테나 포트 설정(안테나 포트의 개수 및 인덱스 정보)과 전송 모드 등의 기본적인 파라미터 등이 정의되어야 하며, 이러한 정보는 상술한 바와 같이, PBCH를 통하여 수신한다.

PBCH는 모든 사용자들이 공통으로 검출하기 위한 채널로서 CRS 기반으로 동작하도록 정의되어 있다. PBCH를 전송하기 위한 안테나 포트는 1, 2 혹은 4개가 할당이 가능하며, 실제 PBCH에 전송되는 MIB는 최대 4개의 안테나 포트에 대한 참조 신호를 감안하여 이를 제외한 영역에 맵핑된다.

기존에는 MIB를 통해 구해진 CRC 부분을 사전에 정해진 CRC 마스크들 중에서 하나를 선택하여 스크램블링하는 방식으로 안테나 포트의 개수를 정의하였으며, 이 안테나 포트의 개수가 PDCCH는 물론 PDSCH에도 동일하게 적용되었다. 기존 PBCH의 경우 표 1과 같이 안테나 포트가 두 개 이상인 경우 전송 다이버시티 기법이 적용되었으며, 이는 PDCCH에도 동일하게 적용되었다.

그러나, E-PDCCH만을 지원하는 UE들은 기존의 PDCCH를 지원하는 UE들과 서로 다른 안테나 구성 및 전송 기법을 사용할 수 있으며 기존의 PBCH만으로는 필요한 안테나 설정과 전송 방식을 결정할 수 없게 될 수도 있다. 기존의 PBCH와 PDCCH는 2개 이상의 안테나가 사용되는 경우 SFBC(4 Tx인 경우 SFBC+FSTD) 기반의 전송 다이버시티 기법으로 전송하는 것을 기본으로 하고 있다.

한편 E-PDCCH는 기본적으로 단말 특정 참조 신호인 DM-RS를 사용하는 것으로 정의되어 있으므로, 안테나 포트가 기존의 CRS를 이용하는 경우와는 다르게 할당될 수 있고 다양한 안테나 포트 구성에 따른 추가적인 전송방식을 고려할 필요가 있다. 예를 들어, 기존과 같은 SFBC 기반의 전송 다이버시티 기법과 프리코더 순환(precoder cycling) 기반의 RE 레벨 랜덤 빔포밍(random beamforming) 기법이 환경에 따라 적합하게 구분되어 사용하는 것을 지원할 수 있으므로, 전송 다이버시티로 전송하는 경우에도 두 가지 이상의 전송 모드를 정의할 수 있다.

따라서 PBCH는 추가된 E-PDCCH의 전송 모드에 해당하는 정보를 별도로 지시해주어야 하며, PBCH와 E-PDCCH의 전송 모드가 서로 다른 경우 사용하는 안테나 포트개수도 달라질 수 있으므로 필요에 따라서 E-PDCCH의 안테나 포트개수 또한 추가적으로 지정해주어야 한다. 이 정보들은 별도의 메시지로서 명시적으로 시그널링될 수도 있고, 시그널링 오버헤드를 줄이기 위해 암묵적 방식으로 지정되어 블라인드 디코딩될 수도 있다. 각각의 방법들에 대하여 살펴보기로 한다.

＜제 1 실시예＞

첫 번째로 PBCH의 MIB에서 사용하지 않는 스페어(spare) 비트를 이용하는 명시적 시그널링 방식을 제안한다. 이것은 모든 E-PDCCH 채널들이 정해진 전송기법과 정해진 안테나 포트 설정을 사용한다고 생각할 때 적절한 방식이다. 표 2와 같이 PBCH는 MIB에 해당하는 24비트의 정보를 담고 있으며 이중 'dl-Bandwidth' , 'phich-Config' 및 'systemFrameNumber' 에 해당하는 14비트를 제외하고 남아 있는 10비트 길이의 스페어 비트의 일부를 사용하는 것이다.

도 11은 본 발명의 제 1 실시예에 따라, E-PDCCH를 위한 파라미터를 MIB에 추가한 예를 도시한다. 특히, 도 11의 (a)는 종래의 MIB를 나타내며, (b) 내지 (d)는 본 발명에서 제안하는 MIB를 나타낸다.

도 11을 참조하면, 기본적인 파라미터로써 E-PDCCH에 적용될 전송 모드와 해당 전송 모드에 사용할 안테나 포트의 설정과 관련된 필드들이 스페어 필드에 추가될 수 있으며, 전송 모드와 안테나 포트 설정이 PBCH에서 사용한 것과 같은 구성을 갖는 경우에는 스페어 필드에 추가적인 정보를 담거나 MIB를 수정할 필요가 없다. 혼동을 피하기 위해 이 경우는 도 11의 (a)와 같이 스페어 비트를 모두 0으로 채운다고 가정한다.

또한 일부 E-PDCCH 채널들이 MIB에 명시된 것과 다른 전송기법과 안테나 포트 설정을 사용하는 경우가 발생할 수 있는데 이 경우에는 복조에 실패할 수 있으며 스페어 필드의 정보가 유효하지 않는 것으로 보고 블라인드 디코딩 등을 통해 검출하는 방식을 취한다. 한편, 모든 E-PDCCH 채널을 블라인드 디코딩을 하고자 하는 경우에는 스페어 비트의 일부분 (예를 들어 E-PDCCH 전송 모드 필드)을 도 11의 (b)에 나온 것과 같이 모두 1로 채우는 등의 방식을 취하도록 한다. 이러한 경우를 제외하고 다음과 같이 몇 가지 필드를 추가하여 스페어 비트를 이용하는 방법의 예시를 생각해 볼 수 있다.

1) PBCH와 E-PDCCH의 전송 모드를 서로 다르게 지정할 수 있을 때, MIB는 도 11의 (b)와 같이 E-PDCCH의 전송 모드를 스페어 비트의 처음 m개의 비트로써 지정해준다. 예를 들어 2 비트로 할당한 경우에 이 값이 00인 경우는 PBCH와 E-PDCCH의 전송 모드가 서로 같게 동작하게 되고, 01인 경우는 추가된 전송 모드1 (예를 들어. 프리코더 순환), 10인 경우에는 추가된 전송 모드2 (예를 들어. SU-MIMO)로 동작하게 되는 것이다.

2) PBCH와 E-PDCCH의 전송 모드는 물론 안테나 포트의 개수도 다르게 지정할 수 있을 때, PBCH는 E-PDCCH의 전송 모드와 안테나 포트개수를 도 11의 (c)와 같이 각각 m 비트와 n 비트의 정보로 맵핑할 수 있다. 예를 들어 E-PDCCH를 전송하기 위한 안테나 포트개수가 최대 4개일 경우 n=2로 정하고, 아래 표 3와 같이 맵핑하여 사용할 수 있다. 표 3은 MIB의 스페어 비트를 이용하여 E-PDCCH의 안테나 포트개수를 지정해주는 방법의 예를 나타낸다.

3) 위의 옵션들은 안테나 포트의 인덱스가 고정되어 있는 경우를 가정한 것으로서, 안테나 포트개수가 1~4개 일 때 각기 사용하는 안테나 포트 인덱스가 정해져 있다고 가정한 것이다. 안테나 포트를 고정해서 사용하는 것과 필요에 따라 가변적으로 할당하는 방식은 각각의 장단점이 존재하기 때문에 두 가지 방법을 모두 고려해볼 필요가 있다. 따라서 스페어 비트의 안테나 포트와 관련된 필드를 안테나 포트개수를 지시하는 것뿐만 아니라 안테나 포트 인덱스까지 같이 표현하도록 할 수 있다. 즉, 도 11의 (d)와 같이 최대 k개의 안테나 포트 (안테나 포트 인덱스: p~p+k-1)의 활성 상태를 표시할 수 있도록 안테나 포트 상태 필드 k 비트를 할당하여 해당 안테나 포트가 사용되는 경우에 1로 맵핑하도록 한다.

위의 1) 내지 3)의 예시들을 고려하면 기존의 MIB와 새로운 필드들이 추가된 MIB들은 도 11의 b) 내지 d)와 같이 구성될 수 있다. E-PDCCH의 전송 모드와 안테나 포트와 같은 기본적인 정보들 이외에도 초기 접속에 필요한 SIB와 같은 정보들을 별도의 RRC 시그널링 등을 통해 확인하는 것이 아니라, PBCH를 통해 지시 받을 수 있다면 추가적인 시그널링 오버헤드와 시그널링 지연을 줄일 수 있는 장점이 있다.

특히 SIB를 스케쥴링하기 위한 E-PDCCH는 공통 검색 영역(common search space; CSS)에 할당될 것이므로, PBCH를 통해 CSS에 관련된 정보를 검출하는 방법을 생각해 볼 수 있다. 공통 검색 영역을 찾기 위해 시간 축으로의 할당이 시작되는 시작 심볼 인덱스와 주파수 상의 RB 오프셋 인덱스 (혹은 논리적 RB 오프셋 인덱스)를 PBCH를 통해 획득하여 자원의 위치를 파악할 수 있다. 또한 공통 검색 영역에 해당하는 E-PDCCH의 안테나 포트 인덱스뿐만 아니라 참조 신호를 생성하기 위한 스크램블 과정의 초기 값을 알아야 공통 검색 영역을 정확히 검출해낼 수 있다.

이 밖에도 E-PDCCH의 셀 간 간섭 제거(eICIC)를 위한 정보 역시 eNB에 의해 PBCH에 전달될 수 있다. 이는 남아있는 스페어 비트를 활용하여 전달될 수도 있으나, 10비트의 스페어 비트만으로는 모든 정보를 담지 못할 수 있다. 따라서 이 정보들을 추가적으로 담기 위해 기존의 PBCH의 자원크기를 확장하는 방안을 고려해 볼 수 있다.

도 12는 본 발명의 제 1 실시예에서, 추가적인 정보를 전송하기 위하여 PBCH를 위한 자원을 확장한 예를 도시한다.

도 12를 참조하면, 기존의 PBCH는 1개의 라디오 프레임(radio frame) 상에서 6개의 RB에 해당하는 대역폭을 갖고, 주어진 서브프레임의 2번째 슬롯의 1~4번째 심볼을 차지하고 있다. 따라서 이것을 도 12과 같이 최대 7심볼 (1 슬롯의 길이)까지 확장하거나 대역폭을 확장하여 (예를 들어. 12RB) 더욱 많은 E-PDCCH 정보를 전송하는 방식을 생각할 수 있다.

＜제 2 실시예＞

두 번째로는 기존의 CRC 마스킹을 활용한 것과 같은 암묵적 시그널링 방식을 활용하는 방안이다.

기존 PBCH의 MIB는 표 4과 같이 안테나 포트 개수에 따른 CRC 마스크를 이용해 MIB의 CRC 부분을 스크램블링하는 방식을 사용하였다.

이 CRC 마스크는 PBCH 주기 (40ms) 동안 모두 동일하게 사용되었는데 더 많은 설정을 표현하기 위해 이 CRC 마스크를 프레임마다 다르게 사용하는 방법과 추가적인 CRC 마스크를 사용하는 방법을 고려할 수 있다.

a) PBCH가 4개의 프레임에 나뉘어서 전송되지만 채널상황이 좋은 경우에는 1번의 수신, 즉 첫 번째 프레임의 수신만으로도 디코딩이 가능하다. 따라서 기본적으로는 각 프레임마다 동일한 정보를 유지하기 위해 동일한 CRC 마스크를 사용했다. 그렇지만 실제로 2번 이상의 수신이 발생하는 경우도 존재할 수 있다는 점을 감안하여 각 프레임마다 서로 다른 CRC 마스크를 적용하고 이를 조합하여 다양한 전송 모드를 표현할 수 있도록 한다.

표 5는 연속된 2 프레임의 CRC를 이용하여 SFBC 혹은 프리코더 순환에 기반한 전송 다이버시티 기법이 최대 4개의 안테나 포트로 전송되었을 때의 전송 모드를 구분하는 예시를 보여주고 있다.

표 5를 참조하면, 1 번째 프레임과 2 번째 프레임에서 검출된 CRC 값들의 조합에 따라, 전송 모드 및 안테나의 개수를 지시하는 것을 알 수 있다. 예를 들어, (1, 1)은 1 번째 프레임과 2 번째 프레임에서 검출된 CRC 값들이 각각 1과 1인 경우로서 송신 안테나 개수가 1이고 전송 모드는 단일 안테나 전송인 경우를 나타낸다. 반면에, (1, 2)는 1 번째 프레임과 2 번째 프레임에서 검출된 CRC 값들이 각각 1과 2인 경우로서 송신 안테나 개수가 2이고 전송 모드는 프리코더 순환 기법인 경우를 나타낸다.

도 13은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 연속된 프레임의 CRC 값들을 이용해 E-PDCCH의 파라미터를 결정하는 방식을 예시한다.

도 13을 참조하면, 더 많은 전송 모드에 대한 정보를 맵핑하기 위해 3개 혹은 4개의 연속된 프레임의 CRC 마스크 정보를 조합할 수 있음을 알 수 있다.

b) 기존의 PBCH를 이용하여 1 프레임만으로도 PDCCH 검출에 필요한 정보를 확인 가능했던 것을 생각하면, 2개 이상의 프레임을 이용하는 방식은 단점이 될 수 있다. 따라서 표 3에 나와 있는 기존의 CRC 마스크의 종류를 확장하여, 안테나 포트 개수뿐만 아니라 전송 모드를 한꺼번에 표현하도록 할 수 있다.

도 14는 본 발명의 제 2 실시예에 따라, 기존의 CRC 마스크 외에도 추가적인 CRC 마스크를 이용하여 이를 표현하는 방법의 예시를 보여준다.

＜제 3 실시예＞

세 번째 제안방법으로 기존의 MIB 정보를 전혀 변형하지 않는 상태에서 E-PDCCH의 안테나 포트와 전송 모드를 검출해낼 수 있는 방법을 고려한다. 별도의 자원을 통해 추가적인 시그널링이 불가능한 경우에는 계산량이 조금 더 추가되더라도 블라인드 디코딩을 통해 추가된 모드를 검출해 내는 방식을 적용하는 방식을 취할 수 있다.

기존의 경우는 PDCCH의 전송 모드와 안테나 포트개수를 알기 위해 총 3회의 블라인드 디코딩을 수행하였으며 추가되는 연산량은 사용되는 모드와 안테나 포트 설정에 따라 달라진다.

1) 각각의 전송 모드에 따라 안테나 포트별로 순서대로 블라인드 디코딩을 시도할 수 있다. 최대 k개의 안테나 포트를 사용하며 안테나 포트 인덱스는 p 내지 p+k-1까지 사용하는 경우, 단일 안테나인 경우 순차적으로 {p}, {p+1}, {p+2} … {p+k-1}의 인덱스를 복조해 보는 것이다. 성공적으로 복조하지 못한 경우 2개의 안테나로 구성된 안테나 포트 집합을 순차적으로 복조해본다. 즉, {p, p+1}, {p, p+2}…{p, p+k-1},{p+1, p+2}…{p+k-2, p+k-2} 등의 조합이 가능하다. E-PDCCH에 추가로 사용되는 전송 모드의 개수를 N _TM 이라 하고, 사용할 수 있는 최대 안테나 포트의 개수를 k 라 할 때 추가적인 블라인드 디코딩의 최대 횟수는 다음 수학식 8과 같이 나타날 수 있다.

여기서 N _{SET ,i} 는 사용되는 여러 개의 전송 모드중 i 번째로 블라인드 디코딩하게 될 전송 모드에서 사용하는 안테나 포트 집합의 개수이며 (Tx 안테나를 1, 2, 4개 사용하는 경우 N _SET = 3), N _AntSet(i,j) 은 i번째 전송 모드의 j번째 안테나 포트 집합에서 사용하는 안테나의 개수이다. (첫 번째 전송 모드에서 Tx 안테나를 1, 2, 4개 사용하는 경우 N _AntSet(1,3) = 4 가 된다.)

일 예로, 두 개의 전송 모드를 추가적으로 사용하며 각각의 모드에서 사용할 수 있는 Tx 안테나의 개수가 1, 2, 4개로 동일할 때 수학식 8에 대입하면 다음 수학식 9와 같이, 최대 22번의 블라인드 디코딩이 추가되는 것을 알 수 있다.

그러나, 가능한 모든 경우에 대해 블라인드 디코딩하는 것은 추가적인 시그널링을 필요로 하지 않으나, 경우에 따라 많은 연산량의 부담을 가져올 수 있다

기존의 PDCCH의 경우 안테나 포트를 1개만 사용하는 랭크 1의 전송에 대해서 사용하는 안테나 포트를 RRC 시그널링을 통해 정의해 주었다. 랭크가 2이상인 경우에도 이러한 정보를 이용한다면 블라인드 디코딩의 연산량을 확연히 줄일 수 있다. 즉, eNB는 사용되는 안테나 포트 집합 중 1개에 대한 정보를 랭크 2 이상인 경우에도 시그널링해주는 것이다. 이렇게 되면 랭크가 1인 경우에는 안테나 포트를 찾기 위한 블라인드 디코딩이 필요 없어지며, 2개의 안테나 포트중 1개의 안테나 포트 인덱스가 주어졌으므로 랭크 2인 경우에는 연산량이 절반으로 줄어든다. 결과적으로 모든 경우에 대해 수행하였을 경우 22번만에 가능했던 블라인드 디코딩이 6번으로 줄어들게 되는 것이다.

물론 안테나 포트 정보를 통해 1개의 안테나 포트 인덱스만 알 수 있어도 연산량을 많이 줄일 수 있으나, 안테나 포트 집합의 조합을 제한한다면 좀더 연산량을 줄일 수 있다. 즉, 실제로 조합 가능한 모든 안테나 포트 집합을 전부 이용해 전송을 할 필요가 없기 때문에 의미있는 조합의 안테나 포트 집합들을 미리 정해두는 것이다.

예를 들어 DM-RS 모드에서 안테나 포트 7~10을 사용할 때 1 Tx 안테나인 경우 안테나 포트 7~10의 모든 안테나를 사용할 필요는 없다고 생각하여 안테나 포트 7번이나 9번만을 사용하는 것으로 정할 수 있다. 2 Tx 안테나인 경우 동일한 RE를 점유하는 RS를 CDM으로 할당하는 방식과 서로 다른 RE를 점유하는 RS 자원을 직교(orthogonal)하도록 할당하는 방식으로 나누어 생각할 수 있다.

이 두 가지 경우에 대한 대표적인 예로 각각 안테나 포트 집합 {7,8}과 안테나 포트 집합 {7,9}를 정의할 수 있다. 여기에 상술한 말한 랭크 1 전송의 안테나 포트 인덱스를 시그널링받아 활용한다면 더욱 연산량을 줄일 수 있게 된다. 즉, 2 Tx 안테나를 사용하면서 한 개의 안테나 안테나 포트 인덱스를 8번이라고 정해주면 후보 안테나 집합들 중에서 8번이 포함된 {7,8}의 집합을 선택하면 되는 것이다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.

도 15를 참조하면, 통신 장치(1500)는 프로세서(1510), 메모리(1520), RF 모듈(1530), 디스플레이 모듈(1540) 및 사용자 인터페이스 모듈(1550)을 포함한다.

통신 장치(1500)는 설명의 편의를 위해 도시된 것으로서 일부 모듈은 생략될 수 있다. 또한, 통신 장치(1500)는 필요한 모듈을 더 포함할 수 있다. 또한, 통신 장치(1500)에서 일부 모듈은 보다 세분화된 모듈로 구분될 수 있다. 프로세서(1510)는 도면을 참조하여 예시한 본 발명의 실시예에 따른 동작을 수행하도록 구성된다. 구체적으로, 프로세서(1510)의 자세한 동작은 도 1 내지 도 14에 기재된 내용을 참조할 수 있다.

메모리(1520)는 프로세서(1510)에 연결되며 오퍼레이팅 시스템, 어플리케이션, 프로그램 코드, 데이터 등을 저장한다. RF 모듈(1530)은 프로세서(1510)에 연결되며 기저대역 신호를 무선 신호를 변환하거나 무선신호를 기저대역 신호로 변환하는 기능을 수행한다. 이를 위해, RF 모듈(1530)은 아날로그 변환, 증폭, 필터링 및 주파수 상향 변환 또는 이들의 역과정을 수행한다. 디스플레이 모듈(1540)은 프로세서(1510)에 연결되며 다양한 정보를 디스플레이한다. 디스플레이 모듈(1540)은 이로 제한되는 것은 아니지만 LCD(Liquid Crystal Display), LED(Light Emitting Diode), OLED(Organic Light Emitting Diode)와 같은 잘 알려진 요소를 사용할 수 있다. 사용자 인터페이스 모듈(1550)은 프로세서(1510)와 연결되며 키패드, 터치 스크린 등과 같은 잘 알려진 사용자 인터페이스의 조합으로 구성될 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 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

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

본 발명은 본 발명의 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.

상술한 바와 같은 무선 통신 시스템에서 단말이 하향링크 제어 채널을 수신하는 방법 및 이를 위한 장치는 3GPP LTE 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims (15)

1. 무선 통신 시스템에서 단말이 제어 채널을 수신하는 방법으로서,
   기지국으로부터 상기 제어 채널을 위한 전송 모드와 안테나 포트 개수에 관한 정보를 포함하는 제어 정보를 방송 채널을 통하여 수신하는 단계; 및
   상기 제어 정보에 기반하여, 상기 제어 채널을 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   제어 채널 수신 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어 정보는 MIB (Master Information Block)이고,
   상기 전송 모드와 안테나 포트 개수에 관한 정보는,
   상기 MIB의 잔여(spare) 비트에 포함되는 것을 특징으로 하는,
   제어 채널 수신 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 방송 채널은 복수의 프레임에서 수신되고,
   상기 복수의 프레임 각각을 통하여 수신되는 방송 채널은 특정 값을 지시하는 CRC(cyclic redundancy check)에 의하여 마스킹되며,
   상기 전송 모드와 안테나 포트 개수에 관한 정보는,
   상기 각각의 프레임을 통하여 수신되는 방송 채널에 마스킹된, CRC 값에 의하여 지시되는 특정 값들의 조합에 의하여 표현되는 것을 특징으로 하는,
   제어 채널 수신 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 방송 채널은 특정 값을 지시하는 CRC(cyclic redundancy check)에 의하여 마스킹되며,
   상기 전송 모드와 안테나 포트 개수에 관한 정보는,
   상기 방송 채널에 마스킹된, CRC 값에 의하여 지시되는 특정 값에 의하여 표현되는 것을 특징으로 하는,
   제어 채널 수신 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 전송 모드는,
   단일 안테나 전송 기법, SFBC 기반의 전송 다이버시티 기법 및 프리코더 순환(precoder cycling) 기반의 RE 레벨 랜덤 빔포밍(random beamforming) 기법 중 하나인 것을 특징으로 하는,
   제어 채널 수신 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 안테나 포트 개수는,
   1 개, 2 개 및 4 개 중 하나 인 것을 특징으로 하는,
   제어 채널 수신 방법.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 방송 채널은 셀 특정 참조 신호에 기반하여 수신하고,
   상기 제어 채널은 단말 특정 참조 신호에 기반하여 수신하는 것을 특징으로 하는,
   제어 채널 수신 방법.
8. 제 2 항에 있어서,
   상기 방송 채널과 상기 제어 채널의 전송 모드가 동일한 경우,
   상기 MIB의 잔여 필드는 0으로 설정되는 것을 특징으로 하는,
   제어 채널 수신 방법.
9. 무선 통신 시스템에서 단말 장치로서,
   기지국으로부터 신호를 수신하기 위한 무선 통신 모듈; 및
   상기 신호를 처리하기 위한 프로세서를 포함하고,
   상기 프로세서는,
   상기 기지국으로부터 상기 제어 채널을 위한 전송 모드와 안테나 포트 개수에 관한 정보를 포함하는 제어 정보를 방송 채널을 통하여 수신하고, 상기 제어 정보에 기반하여, 상기 제어 채널을 수신하도록 상기 단말 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는,
   단말 장치.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어 정보는 MIB (Master Information Block)이고,
    상기 전송 모드와 안테나 포트 개수에 관한 정보는,
    상기 MIB의 잔여(spare) 비트에 포함되는 것을 특징으로 하는,
    단말 장치.
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 방송 채널은 복수의 프레임에서 수신되고,
    상기 복수의 프레임 각각을 통하여 수신되는 방송 채널은 특정 값을 지시하는 CRC(cyclic redundancy check)에 의하여 마스킹되며,
    상기 전송 모드와 안테나 포트 개수에 관한 정보는,
    상기 각각의 프레임을 통하여 수신되는 방송 채널에 마스킹된, CRC 값에 의하여 지시되는 특정 값들의 조합에 의하여 표현되는 것을 특징으로 하는,
    단말 장치.
12. 제 9 항에 있어서,
    상기 방송 채널은 특정 값을 지시하는 CRC(cyclic redundancy check)에 의하여 마스킹되며,
    상기 전송 모드와 안테나 포트 개수에 관한 정보는,
    상기 방송 채널에 마스킹된, CRC 값에 의하여 지시되는 특정 값에 의하여 표현되는 것을 특징으로 하는,
    단말 장치.
13. 제 9 항에 있어서,
    상기 전송 모드는,
    단일 안테나 전송 기법, SFBC 기반의 전송 다이버시티 기법 및 프리코더 순환(precoder cycling) 기반의 RE 레벨 랜덤 빔포밍(random beamforming) 기법 중 하나인 것을 특징으로 하는,
    단말 장치.
14. 제 9 항에 있어서,
    상기 안테나 포트 개수는,
    1 개, 2 개 및 4 개 중 하나 인 것을 특징으로 하는,
    단말 장치.
15. 제 10 항에 있어서,
    상기 방송 채널과 상기 제어 채널의 전송 모드가 동일한 경우,
    상기 MIB의 잔여 필드는 0으로 설정되는 것을 특징으로 하는,
    단말 장치.

Images