KR20150068361A

KR20150068361A - 상향링크 제어 채널에 대한 전송 전력 제어 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20150068361A
Application number: KR1020157006788A
Authority: KR
Inventors: 서동연; 안준기
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2015-06-19
Also published as: US20150049682A1; ES2784863T3; KR101697883B1; EP2903355A4; KR20170008325A; CN104662970A; EP2903355B1; WO2014051361A1; KR101853238B1; EP2903355A1; US10375649B2; CN104662970B

Abstract

무선통신 시스템에서 단말에 의해 수행되는 상향링크 제어 채널의 전송 전력 제어 방법 및 그 방법을 이용하는 단말을 제공한다. 상기 방법은 상향링크 전력 제어 정보를 수신하고, 및 상기 상향링크 전력 제어 정보에 기반하여 상향링크 제어 채널의 전송 전력을 결정하되, 상기 상향링크 전력 제어 정보는 상기 상향링크 제어 채널이 채널 선택 기법으로 전송될 때 전송 다이버시티(transmit diversity)가 적용되는지 여부에 따라 결정되는 전력 오프셋 값을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

상향링크 제어 채널에 대한 전송 전력 제어 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER OF UPLINK CONTROL CHANNEL}

본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상향링크 제어 채널에 대한 전송 전력을 제어하는 방법 및 그 방법을 이용하는 장치에 관한 것이다.

3GPP(3rd Generation Partnership Project) TS(Technical Specification) 릴리이즈(Release) 8을 기반으로 하는 LTE(long term evolution)는 이동통신 표준이며, LTE를 개선한 이동통신 표준이 LTE-A(advanced) 이다.

LTE에서는 하향링크 데이터에 대한 수신 확인 정보인 ACK/NACK(acknowledgement/not-acknowledgement)을 상향링크 제어 채널을 통해 전송할 수 있다. 상향링크 제어 채널은 몇 가지 포맷이 정해져 있다.

ACK/NACK의 전송 기법에는 전송 다이버시티(transmit diversity: TxD)가 있다. 전송 다이버시티는 동일한 정보를 서로 다른 안테나 포트를 통해 전송하는 전송 기법이다. 전송 다이버시티에는 예컨대, 공간적 직교 자원 전송 다이버시티(spatially orthogoanl resource transmit diversity: SORTD)가 있다. SORTD는 서로 다른 안테나 포트에서 직교한 자원을 이용하여 동일한 정보를 전송하는 전송 기법이다.

ACK/NACK의 전송 기법에는 채널 선택(channel selection)도 있다. 채널 선택이란 복수의 자원들 중 선택된 자원과 상기 선택된 자원을 통해 전송되는 변조 심벌의 조합에 의하여 ACK/NACK의 상태(state)를 나타내는 전송 기법이다.

한편, LTE에서는 상향링크 제어 채널을 통해 ACK/NACK을 전송할 때 상향링크 제어 채널의 전송 전력을 결정하는데, 이 때 상향링크 제어 채널의 포맷 별로 전송 다이버시티가 적용되는지 여부에 따라 전력 오프셋(power offset) 값을 설정하였다. 그리고 ACK/NACK 전송에 채널 선택이 사용되는 경우에는 전송 다이버시티는 고려하지 않았다. 따라서, 채널 선택에 전송 다이버시티를 적용하는 경우에 대한 전력 오프셋 값은 규정되어 있지 않았다.

반면, LTE-A에서는 채널 선택에 전송 다이버시티를 적용하는 것도 고려하고 있다. 따라서, 상향링크 제어 채널에 채널 선택 및 전송 다이버시티를 적용하는 경우 어떤 식으로 상향링크 제어 채널에 대한 전력 오프셋 값을 설정할 것인지가 문제된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상향링크 제어 채널에 대한 전송 전력 제어 방법 및 이러한 방법을 이용하는 장치를 제공하는 데 있다.

일 측면에서, 무선통신 시스템에서 단말에 의해 수행되는 상향링크 제어 채널의 전송 전력 제어 방법을 제공한다. 상기 방법은 상향링크 전력 제어 정보를 수신하고, 및 상기 상향링크 전력 제어 정보에 기반하여 상향링크 제어 채널의 전송 전력을 결정하되, 상기 상향링크 전력 제어 정보는 상기 상향링크 제어 채널이 채널 선택 기법으로 전송될 때 전송 다이버시티(transmit diversity)가 적용되는지 여부에 따라 결정되는 전력 오프셋 값을 포함하는 것을 특징으로 한다.

다른 측면에서 제공되는 단말은 무선 신호를 송신 및 수신하는 RF(radio frequency)부; 및 상기 RF부와 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는 상향링크 전력 제어 정보를 수신하고, 및 상기 상향링크 전력 제어 정보에 기반하여 상향링크 제어 채널의 전송 전력을 결정하되, 상기 상향링크 전력 제어 정보는 상기 상향링크 제어 채널이 채널 선택 기법으로 전송될 때 전송 다이버시티가 적용되는지 여부에 따라 결정되는 전력 오프셋 값을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 다른 측면에서 제공되는, 무선통신 시스템에서 단말에 의해 수행되는 상향링크 제어 채널 전송 방법은 상향링크 전력 제어 정보를 수신하고, 상기 상향링크 전력 제어 정보에 기반하여 상향링크 제어 채널의 전송 전력을 결정하고, 및 상기 결정된 전송 전력으로 상기 상향링크 제어 채널에서 ACK/NACK(acknowledgement/not-acknowledgement)을 전송하되, 상기 단말이 2 이상의 셀들의 집성을 지원하는 단말일 때만, 상기 ACK/NACK 전송에 있어서, 채널 선택 기법에 전송 다이버시티(transmit diversity)를 적용하는 것을 특징으로 한다.

상향링크 제어 채널의 전송 전력을 효율적으로 설정할 수 있다. 특히, 채널 선택에 전송 다이버시티를 적용하는 경우 상향링크 제어 채널의 전송 전력을 효율적으로 설정할 수 있다.

도 1은 3GPP LTE에서 FDD(frequency division duplex) 무선 프레임의 구조를 나타낸다.
도 2는 3GPP LTE에서 TDD(time division duplex) 무선 프레임의 구조를 나타낸다.
도 3은 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)의 일 예를 나타낸다.
도 4는 하향링크 서브프레임을 나타낸다.
도 5는 상향링크 서브프레임의 구조를 나타낸다.
도 6은 노멀 CP에서 하나의 슬롯에 대한 PUCCH 포맷 2/2a/2b의 채널 구조를 나타낸다.
도 7은 노멀 CP에서의 하나의 슬롯에 대한 PUCCH 포맷 1a/1b를 나타낸다.
도 8은 PUCCH 포맷 3의 채널 구조를 예시한다.
도 9는 동기화 HARQ를 예시한다.
도 10은 기존의 단일 반송파 시스템과 반송파 집성 시스템의 비교 예이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 상향링크 제어 채널 전송 전력 결정 방법을 나타낸다.
도 12는 ACK/NACK 비트수에 따라 요구되는 PUCCH 전송 전력의 예를 나타낸다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 기지국 및 단말의 구성을 나타낸다.

단말(User Equipment, UE)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(mobile station), MT(mobile terminal), UT(user terminal), SS(subscriber station), 무선기기(wireless device), PDA(personal digital assistant), 무선 모뎀(wireless modem), 휴대기기(handheld device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.

기지국은 일반적으로 단말과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.

도 1은 3GPP LTE에서 FDD(frequency division duplex) 무선 프레임의 구조를 나타낸다. 이는 3GPP TS 36.211 V8.7.0 (2009-05) "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Channels and Modulation (Release 8)"의 4절을 참조할 수 있다.

상기 무선 프레임(radio frame)은 0~9의 인덱스가 매겨진 10개의 서브프레임을 포함한다. 하나의 서브프레임(subframe)은 2개의 연속적인 슬롯을 포함한다. 하나의 서브프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)이라 하고, 예를 들어 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms 일 수 있다.

도 2는 3GPP LTE에서 TDD(time division duplex) 무선 프레임의 구조를 나타낸다.

TDD 무선 프레임에는 DL(downlink) 서브프레임, UL(Uplink) 서브프레임, 특수 서브프레임(special subframe)이 공존할 수 있다.

표 1은 무선 프레임의 상향링크-하향링크 설정(uplink-downlink configuration: UL-DL configuration)의 일 예를 나타낸다.

상기 표에서, 'D'는 DL 서브프레임, 'U'는 UL 서브프레임, 'S'는 특수 서브프레임을 나타낸다. 기지국으로부터 UL-DL 설정을 수신하면, 단말은 무선 프레임의 설정에 따라 어느 서브프레임이 DL 서브프레임 또는 UL 서브프레임인지를 알 수 있다.

인덱스 #1과 인덱스 #6을 갖는 서브프레임은 특수 서브프레임일 수 있으며, DwPTS(Downlink Pilot Time Slot: DwPTS), GP(Guard Period) 및 UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)을 포함한다. DwPTS는 단말에서의 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. GP은 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간이다.

도 3은 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)의 일 예를 나타낸다.

도 3을 참조하면, 하향링크 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심벌을 포함하고, 주파수 영역에서 N_RB개의 자원블록(RB; Resource Block)을 포함한다. 자원블록은 자원 할당 단위로 시간 영역에서 하나의 슬롯, 주파수 영역에서 복수의 연속하는 부반송파(subcarrier)를 포함한다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원블록의 수 N_RB은 셀에서 설정되는 하향링크 전송 대역폭(bandwidth)에 종속한다. 예를 들어, LTE 시스템에서 N_RB은 6 내지 110 중 어느 하나일 수 있다. 상향링크 슬롯의 구조도 상기 하향링크 슬롯의 구조와 동일할 수 있다.

자원 그리드 상의 각 요소(element)를 자원 요소(resource element, RE)라 한다. 자원 그리드 상의 자원 요소는 슬롯 내 인덱스 쌍(pair)(k,l)에 의해 식별될 수 있다. 여기서, k(k=0,...,N_RB×12-1)는 주파수 영역 내 부반송파 인덱스이고, l(l=0,...,6)은 시간 영역 내 OFDM 심벌 인덱스이다.

도 3에서는 하나의 자원블록이 시간 영역에서 7 OFDM 심벌, 주파수 영역에서 12 부반송파로 구성되어 7×12 자원 요소를 포함하는 것을 예시적으로 기술하나, 자원블록 내 OFDM 심벌의 수와 부반송파의 수는 이에 제한되는 것은 아니다. 노멀 CP에서 1 슬롯은 7 OFDM 심벌을 포함하고, 확장(extended) CP에서 1 슬롯은 6 OFDM 심벌을 포함할 수 있다.OFDM 심벌의 수와 부반송파의 수는 CP의 길이, 주파수 간격(frequency spacing) 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 하나의 OFDM 심벌에서 부반송파의 수는 128, 256, 512, 1024, 1536 및 2048 중 하나를 선정하여 사용할 수 있다.

도 4는 하향링크 서브프레임을 나타낸다.

하향링크(downlink: DL) 서브프레임은 시간 영역에서 제어영역(control region)과 데이터영역(data region)으로 나누어진다. 제어영역은 서브프레임내의 첫번째 슬롯의 앞선 최대 4개의 OFDM 심벌을 포함하나, 제어영역에 포함되는 OFDM 심벌의 개수는 바뀔 수 있다. 제어영역에는 PDCCH(Physical Downlink Control Channel) 및 다른 제어채널이 할당되고, 데이터영역에는 PDSCH가 할당된다.

3GPP TS 36.211 V10.2.0에 개시된 바와 같이, 3GPP LTE/LTE-A에서 물리 제어채널은 PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel)가 있다.

서브프레임의 첫번째 OFDM 심벌에서 전송되는 PCFICH는 서브프레임내에서 제어채널들의 전송에 사용되는 OFDM 심벌의 수(즉, 제어영역의 크기)에 관한 CFI(control format indicator)를 나른다. 무선기기는 먼저 PCFICH 상으로 CFI를 수신한 후, PDCCH를 모니터링한다.

PDCCH와 달리, PCFICH는 블라인드 디코딩을 사용하지 않고, 서브프레임의 고정된 PCFICH 자원을 통해 전송된다.

PHICH는 상향링크(uplink: UL) HARQ(hybrid automatic repeat request) 프로세스를 위한 ACK(positive-acknowledgement)/NACK(negative-acknowledgement) 신호를 나른다. 무선기기에 의해 전송되는 PUSCH 상의 UL(uplink) 데이터에 대한 ACK/NACK 신호는 PHICH 상으로 전송된다.

PBCH(Physical Broadcast Channel)은 무선 프레임의 첫번째 서브프레임의 두번째 슬롯의 앞선 4개의 OFDM 심벌에서 전송된다. PBCH는 무선기기가 기지국과 통신하는데 필수적인 시스템 정보를 나르며, PBCH를 통해 전송되는 시스템 정보를 MIB(master information block)라 한다. 이와 비교하여, PDCCH에 의해 지시되는 PDSCH 상으로 전송되는 시스템 정보를 SIB(system information block)라 한다.

PDCCH를 통해 전송되는 제어정보를 하향링크 제어정보(downlink control information, DCI)라고 한다. DCI는 PDSCH의 자원 할당(이를 DL 그랜트(downlink grant)라고도 한다), PUSCH의 자원 할당(이를 UL 그랜트(uplink grant)라고도 한다), 임의의 UE 그룹내 개별 UE들에 대한 전송 파워 제어 명령의 집합 및/또는 VoIP(Voice over Internet Protocol)의 활성화를 포함할 수 있다.

3GPP LTE/LTE-A에서 DL 전송블록의 전송은 PDCCH와 PDSCH의 쌍으로 수행된다. UL 전송블록의 전송은 PDCCH와 PUSCH의 쌍으로 수행된다. 예를 들어, 무선기기는 PDCCH에 의해 지시되는 PDSCH 상으로 DL 전송블록을 수신한다. 무선기기는 DL 서브프레임에서 PDCCH를 모니터링하여, DL 자원 할당을 PDCCH 상으로 수신한다. 무선기기는 상기 DL 자원 할당이 가리키는 PDSCH 상으로 DL 전송 블록을 수신한다.

기지국은 무선기기에게 보내려는 DCI에 따라 PDCCH 포맷을 결정한 후 DCI에 CRC(Cyclic Redundancy Check)를 붙이고, PDCCH의 소유자(owner)나 용도에 따라 고유한 식별자(이를 RNTI(Radio Network Temporary Identifier)라고 한다)를 CRC에 마스킹한다.

특정 무선기기를 위한 PDCCH라면 무선기기의 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. 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 대한 응답인 랜덤 액세스 응답을 지시하기 위해 RA-RNTI(random access-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 복수의 무선기기에 대한 TPC(transmit power control) 명령을 지시하기 위해 TPC-RNTI가 CRC에 마스킹될 수 있다. 반정적 스케줄링(semi-persistent scheduling: SPS)을 위한 PDCCH에는 SPS-C-RNTI가 CRC에 마스킹될 수 있다.

C-RNTI가 사용되면 PDCCH는 해당하는 특정 무선기기를 위한 제어정보(이를 단말 특정(UE-specific) 제어정보라 함)를 나르고, 다른 RNTI가 사용되면 PDCCH는 셀내 모든 또는 복수의 무선기기가 수신하는 공용(common) 제어정보를 나른다.

CRC가 부가된 DCI를 인코딩하여 부호화된 데이터(coded data)를 생성한다. 인코딩은 채널 인코딩과 레이트 매칭(rate matching)을 포함한다. 부호화된 데이터는 변조되어 변조 심벌들이 생성된다. 변조심벌들은 물리적인 RE(resource element)에 맵핑된다.

서브프레임내의 제어영역은 복수의 CCE(control channel element)를 포함한다. CCE는 무선채널의 상태에 따른 부호화율을 PDCCH에게 제공하기 위해 사용되는 논리적 할당 단위로, 복수의 REG(resource element group)에 대응된다. REG는 복수의 자원요소(resource element)를 포함한다. CCE의 수와 CCE들에 의해 제공되는 부호화율의 연관 관계에 따라 PDCCH의 포맷 및 가능한 PDCCH의 비트수가 결정된다.

하나의 REG는 4개의 RE를 포함하고, 하나의 CCE는 9개의 REG를 포함한다. 하나의 PDCCH를 구성하기 위해 {1, 2, 4, 8}개의 CCE를 사용할 수 있으며, {1, 2, 4, 8} 각각의 요소를 CCE 집합 레벨(aggregation level)이라 한다.

PDDCH의 전송에 사용되는 CCE의 개수는 기지국이 채널 상태에 따라 결정한다. 예를 들어, 좋은 하향링크 채널 상태를 갖는 무선기기에게는 하나의 CCE를 PDCCH 전송에 사용할 수 있다. 나쁜(poor) 하향링크 채널 상태를 갖는 무선기기에게는 8개의 CCE를 PDCCH 전송에 사용할 수 있다.

하나 또는 그 이상의 CCE로 구성된 제어채널은 REG 단위의 인터리빙을 수행하고, 셀 ID(identifier)에 기반한 순환 쉬프트(cyclic shift)가 수행된 후에 물리적 자원에 매핑된다.

도 5는 상향링크 서브프레임의 구조를 나타낸다.

도 5를 참조하면, 상향링크 서브프레임은 주파수 영역에서 제어 영역과 데이터 영역으로 나뉠 수 있다. 제어 영역에는 상향링크 제어 정보가 전송되기 위한 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)가 할당된다. 데이터 영역은 데이터(경우에 따라 제어 정보도 함께 전송될 수 있다)가 전송되기 위한 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)가 할당된다. 설정에 따라 단말은 PUCCH와 PUSCH를 동시에 전송할 수도 있고, PUCCH와 PUSCH 중 어느 하나만 전송할 수도 있다.

하나의 단말에 대한 PUCCH는 서브프레임에서 자원블록 쌍(RB pair)으로 할당된다. 자원블록 쌍에 속하는 자원블록들은 제1 슬롯과 제2 슬롯 각각에서 서로 다른 부반송파를 차지한다. PUCCH에 할당되는 자원블록 쌍에 속하는 자원블록이 차지하는 주파수는 슬롯 경계(slot boundary)를 기준으로 변경된다. 이를 PUCCH에 할당되는 RB 쌍이 슬롯 경계에서 주파수가 홉핑(frequency-hopped)되었다고 한다. 상향링크 제어 정보를 시간에 따라 서로 다른 부반송파를 통해 전송함으로써, 주파수 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.

PUCCH 상으로는 HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest) ACK(Acknowledgement)/NACK(Not-acknowledgement), 하향링크 채널 상태를 나타내는 채널 상태 정보(channel status information, CSI)가 전송될 수 있다.

PUCCH는 포맷(format)에 따라서 다양한 종류의 제어 정보를 나른다. PUCCH 포맷 1은 스케줄링 요청(SR; Scheduling Request)을 나른다. 이때 OOK(On-Off Keying) 방식이 적용될 수 있다. PUCCH 포맷 1a는 하나의 코드워드(codeword)에 대하여 BPSK(Binary Phase Shift Keying) 방식으로 변조된 ACK/NACK(Acknowledgement/Non-Acknowledgement)을 나른다. PUCCH 포맷 1b는 2개의 코드워드에 대하여 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 방식으로 변조된 ACK/NACK을 나른다. PUCCH 포맷 2는 QPSK 방식으로 변조된 CQI(Channel Quality Indicator)를 나른다. PUCCH 포맷 2a와 2b는 CQI와 ACK/NACK을 나른다.

PUCCH 포맷은 변조 방식과 서브프레임 내의 비트의 개수에 따라 구분될 수 있다. 표 2는 PUCCH 포맷에 따른 변조 방식과 서브프레임 내의 비트의 개수를 나타낸다.

모든 PUCCH 포맷은 각 OFDM 심벌에서 시퀀스의 순환 쉬프트(cyclic shift, CS)를 사용한다. 순환 쉬프트된 시퀀스는 기본 시퀀스(base sequence)를 특정 CS 양(cyclic shift amount) 만큼 순환 쉬프트시켜 생성된다. 특정 CS 양은 순환 쉬프트 인덱스(CS index)에 의해 지시된다.

기본 시퀀스 r_u(n)를 정의한 일 예는 다음 식과 같다.

[식 1]

여기서, u는 원시 인덱스(root index), n은 요소 인덱스로 0≤n≤N-1, N은 기본 시퀀스의 길이이다. b(n)은 3GPP TS 36.211 V8.7.0의 5.5절에서 정의되고 있다.

시퀀스의 길이는 시퀀스에 포함되는 요소(element)의 수와 같다. u는 셀 ID(identifier), 무선 프레임 내 슬롯 번호 등에 의해 정해질 수 있다. 기본시퀀스가 주파수 영역에서 하나의 자원 블록에 맵핑(mapping)된다고 할 때, 하나의 자원 블록이 12 부반송파를 포함하므로 기본 시퀀스의 길이 N은 12가 된다. 다른 원시 인덱스에 따라 다른 기본 시퀀스가 정의된다.

기본 시퀀스 r(n)을 다음 식 2와 같이 순환 쉬프트시켜 순환 쉬프트된 시퀀스 r(n, I_cs)을 생성할 수 있다.

[식 2]

여기서, I_cs는 CS 양을 나타내는 순환 쉬프트 인덱스이다(0≤I_cs≤N-1).

기본 시퀀스의 가용(available) 순환 쉬프트 인덱스는 CS 간격(CS interval)에 따라 기본 시퀀스로부터 얻을 수(derive) 있는 순환 쉬프트 인덱스를 말한다. 예를 들어, 기본 시퀀스의 길이가 12이고, CS 간격이 1이라면, 기본 시퀀스의 가용 순환 쉬프트 인덱스의 총 개수는 12가 된다. 또는, 기본 시퀀스의 길이가 12이고, CS 간격이 2이라면, 기본 시퀀스의 가용 순환 쉬프트 인덱스의 총 수는 6이 된다.

도 6은 노멀 CP에서 하나의 슬롯에 대한 PUCCH 포맷 2/2a/2b의 채널 구조를 나타낸다. 상술한 바와 같이 PUCCH 포맷 2/2a/2b는 CQI의 전송에 사용된다.

도 6을 참조하면, 노멀 CP에서 SC-FDMA 심벌 1, 5는 상향링크 참조신호인 DM RS(demodulation reference symbol)를 위해 사용된다. 확장 CP의 경우에는 SC-FDMA(single carrier-freuquency division multple access) 심벌 3이 DM RS를 위해 사용된다.

10개의 CQI 정보 비트가 예를 들어, 1/2 비율로 채널 코딩(channel coding)되어 20개의 코딩된 비트가 된다. 채널 코딩에는 리드 뮬러(Reed-Muller: RM) 코드가 사용될 수 있다. 그리고 스크램블링(PUSCH 데이터가 길이 31의 골드 시퀀스로 스크램블링되는 것과 유사하게)된 후 QPSK 성상 맵핑(constellation mapping)되어 QPSK 변조 심벌이 생성된다(슬롯 0에서 d₀ 내지 d₄). 각 QPSK 변조 심벌은 길이 12인 기본 RS 시퀀스의 순환 쉬프트로 변조되고 OFDM 변조된 후, 서브프레임 내 10개의 SC-FDMA 심벌 각각에서 전송된다. 균일하게 이격된 12개의 순환 쉬프트는 12개의 서로 다른 단말들이 동일한 PUCCH 자원블록에서 직교하게 다중화될 수 있도록 한다. SC-FDMA 심벌 1, 5에 적용되는 DM RS 시퀀스는 길이 12인 기본 RS 시퀀스가 사용될 수 있다.

도 7은 노멀 CP에서의 하나의 슬롯에 대한 PUCCH 포맷 1a/1b를 나타낸다. 3번째 내지 5번째 SC-FDMA 심벌에서 상향링크 참조 신호가 전송된다. 도 7에서 w₀, w₁, w₂ 및 w₃는 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 변조 이후에 시간 영역에서 변조되거나 또는 IFFT 변조 이전에 주파수 영역에서 변조될 수 있다.

하나의 슬롯은 7개의 OFDM 심벌을 포함하고, 3개의 OFDM 심벌은 참조신호를 위한 RS(Reference Signal) OFDM 심벌이 되고, 4개의 OFDM 심벌은 ACK/NACK 신호를 위한 데이터 OFDM 심벌이 된다.

PUCCH 포맷 1b에서는 인코딩된 2비트 ACK/NACK 신호를 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 변조하여 변조 심벌 d(0)가 생성된다.

순환 쉬프트 인덱스 I_cs는 무선 프레임 내 슬롯 번호(n_s) 및/또는 슬롯 내 심벌 인덱스(l)에 따라 달라질 수 있다.

노멀 CP에서 하나의 슬롯에 ACK/NACK 신호의 전송을 위해 4개의 데이터 OFDM 심벌이 있으므로, 각 데이터 OFDM 심벌에서 대응하는 순환 쉬프트 인덱스를 I_cs0, I_cs1, I_cs2, I_cs3라 하자.

변조 심벌 d(0)은 순환 쉬프트된 시퀀스 r(n,I_cs)로 확산된다. 슬롯에서 (i+1)번째 OFDM 심벌에 대응하는 일차원 확산된 시퀀스를 m(i)라 할 때,

{m(0), m(1), m(2), m(3)} = {d(0)r(n,I_cs0), d(0)r(n,I_cs1), d(0)r(n,I_cs2), d(0)r(n,I_cs3)}로 나타낼 수 있다.

단말 용량을 증가시키기 위해, 일차원 확산된 시퀀스는 직교 시퀀스를 이용하여 확산될 수 있다. 확산 계수(spreading factor) K=4인 직교 시퀀스 w_i(k)(i는 시퀀스 인덱스, 0≤k≤K-1)로 다음과 같은 시퀀스를 사용한다.

확산 계수 K=3인 직교 시퀀스 w_i(k)(i는 시퀀스 인덱스, 0≤k≤K-1)로 다음과 같은 시퀀스를 사용한다.

슬롯마다 다른 확산 계수를 사용할 수 있다.

따라서, 임의의 직교 시퀀스 인덱스 i가 주어질 때, 2차원 확산된 시퀀스 {s(0), s(1), s(2), s(3)}는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

{s(0), s(1), s(2), s(3)}={w_i(0)m(0), w_i(1)m(1), w_i(2)m(2), w_i(3)m(3)}

2차원 확산된 시퀀스들 {s(0), s(1), s(2), s(3)}는 IFFT가 수행된 후, 대응하는 OFDM 심벌에서 전송된다. 이로써, ACK/NACK 신호가 PUCCH 상으로 전송되는 것이다.

PUCCH 포맷 1b의 참조신호도 기본 시퀀스 r(n)을 순환 쉬프트시킨 후 직교 시퀀스로 확산시켜 전송된다. 3개의 RS OFDM 심벌에 대응하는 순환 쉬프트 인덱스를 I_cs4, I_cs5, I_cs6 이라 할 때, 3개의 순환 쉬프트된 시퀀스 r(n,I_cs4), r(n,I_cs5), r(n,I_cs6)를 얻을 수 있다. 이 3개의 순환 쉬프트된 시퀀스는 K=3인 직교 시퀀스 w_RS,i(k)로 확산된다.

직교 시퀀스 인덱스 i, 순환 쉬프트 인덱스 I_cs 및 자원 블록 인덱스 m은 PUCCH를 구성하기 위해 필요한 파라미터이자, PUCCH(또는 단말)을 구분하는데 사용되는 자원이다. 가용 순환 쉬프트의 개수가 12이고, 가용한 직교 시퀀스 인덱스의 개수가 3이라면, 총 36개의 단말에 대한 PUCCH가 하나의 자원블록에 다중화될 수 있다.

3GPP LTE에서는 단말이 PUCCH를 구성하기 위한 상기 3개의 파라미터를 획득하기 위해, 자원 인덱스 n⁽¹⁾ _PUCCH가 정의된다. 자원 인덱스 n⁽¹⁾ _PUCCH = n_CCE+ N⁽¹⁾ _PUCCH로 정의되는데, n_CCE는 대응하는 DCI(즉, ACK/NACK 신호에 대응하는 하향링크 데이터의 수신에 사용된 하향링크 자원 할당)의 전송에 사용되는 첫번째 CCE(가장 낮은 인덱스를 가지는 CCE)의 인덱스이고, N⁽¹⁾ _PUCCH는 기지국이 단말에게 상위계층 메시지로 알려주는 파라미터이다.

ACK/NACK 신호의 전송에 사용되는 시간, 주파수, 코드 자원을 ACK/NACK 자원 또는 PUCCH 자원이라 한다. 전술한 바와 같이, ACK/NACK 신호를 PUCCH 상으로 전송하기 위해 필요한 ACK/NACK 자원의 인덱스(ACK/NACK 자원 인덱스 또는 PUCCH 인덱스라 함)는 직교 시퀀스 인덱스 i, 순환 쉬프트 인덱스 I_cs, 자원 블록 인덱스 m 및 상기 3개의 인덱스를 구하기 위한 인덱스 중 적어도 어느 하나로 표현될 수 있다. ACK/NACK 자원은 직교 시퀀스, 순환 쉬프트, 자원 블록 및 이들의 조합 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

한편, LTE-A에서는 보다 많은 ACK/NACK 비트를 전송하는 것을 지원하기 위해 PUCCH 포맷 3이 도입되었다. PUCCH 포맷 3에서는 FDD의 경우 최대 10비트의 ACK/NACK, TDD의 경우 최대 20비트의 ACK/NACK이 전송될 수 있다. 또는 PUCCH 포맷 3에서는 FDD의 경우 10비트의 ACK/NACK과 1비트의 SR(양/음)에 대응되는 11비트, TDD의 경우 20비트의 ACK/NACK과 1비트의 SR(양/음)에 대응되는 21비트가 전송될 수 있다. PUCCH 포맷 3은 변조 방식으로 QPSK를 사용하며, 서브프레임에서 전송 가능한 비트 수는 48비트(이는 정보 비트를 채널 코딩한 후 전송되는 비트수)이다.

PUCCH 포맷 3은 블록 스프레딩(block spreading) 기반 전송을 수행한다. 즉, 블록 스프레딩 코드를 이용하여 멀티 비트 ACK/NACK을 변조한 변조 심벌 시퀀스를 시간 영역에서 확산한 후 전송한다.

도 8은 PUCCH 포맷 3의 채널 구조를 예시한다.

도 8을 참조하면, 변조 심벌 시퀀스 {d1, d2, ...}는 블록 스프레딩 코드가 적용되어 시간 영역에서 확산된다. 블록 스프레딩 코드는 직교 커버 코드(orthogonal cover code: OCC)일 수 있다. 여기서, 변조 심벌 시퀀스는, 멀티 비트인 ACK/NACK 정보 비트들이 채널 코딩(RM 코드, TBCC, 펑쳐링된 RM 코드 등을 이용한)되어 ACK/NACK coded 비트가 생성되고, 상기 ACK/NACK coded 비트들이 변조(예컨대, QPSK)된 변조 심벌들의 시퀀스일 수 있다. 변조 심벌들의 시퀀스는 FFT(fast Fourier transform), IFFT(inverse fast Fourier transform)을 거쳐 슬롯의 데이터 심벌들에 맵핑된 후 전송된다. 도 8에서는 하나의 슬롯에 3개의 RS 심벌이 존재하는 경우를 예시하였지만, 2개의 RS 심벌이 존재할 수도 있고 이러한 경우 길이 5의 블록 스프레딩 코드가 사용될 수 있다.

<반 정적 스케줄링(semi-persistent scheduling: SPS)>

무선 통신 시스템에서 단말은 PDCCH를 통해 DL 그랜트, UL 그랜트 등과 같은 스케줄링 정보를 수신하며 스케줄링 정보에 기반하여 단말은 PDSCH를 수신, PUSCH를 전송하는 동작을 수행한다. 일반적으로 DL 그랜트와 PDSCH는 동일 서브프레임 내에서 수신이 된다. 그리고 FDD의 경우, UL 그랜트를 수신한 서브프레임으로부터 4 서브프레임 이후에 PUSCH를 전송한다. 이러한 동적 스케줄링 이외에 LTE는 반정적 스케줄링(semi-persistent scheduling: SPS)도 제공한다.

하향링크 또는 상향링크 SPS는 RRC(radio resource control)와 같은 상위 계층 신호를 통해 단말에게 어느 서브프레임들에서 반정적인 전송(PUSCH)/수신(PDSCH)을 수행하는지를 알려줄 수 있다. 상위 계층 신호로 주어지는 파라미터는 예를 들면, 서브프레임의 주기와 오프셋 값일 수 있다.

단말은 RRC 시그널링을 통해 SPS 전송/수신을 인지한 후, PDCCH를 통해 SPS 전송의 활성화(activation), 해제(release) 신호를 수신하면 SPS 전송/수신을 수행 또는 해제한다. 즉, 단말은 RRC 시그널링을 통해 SPS를 할당 받더라도 바로 SPS 전송/수신을 수행하는 것이 아니라 활성화 또는 해제 신호를 PDCCH를 통해 수신하는 경우 그 PDCCH에서 지정한 자원 블록 할당에 따른 주파수 자원(자원 블록), MCS 정보에 따른 변조, 코딩율을 적용하여 RRC 시그널링을 통해 할당받은 서브프레임 주기, 오프셋 값에 해당하는 서브프레임에서 SPS 전송/수신을 수행한다. 만약, PDCCH를 통해 SPS 해제 신호를 수신하면 SPS 전송/수신을 중단한다. 이렇게 중단된 SPS 전송/수신은 다시 SPS 활성화 신호를 포함하는 PDCCH(SPS 재활성화 PDCCH)를 수신하면 해당 PDCCH에서 지정하는 주파수 자원, MCS 등을 이용하여 재개한다.

SPS 활성화를 위한 PDCCH를 이하 SPS 활성화 PDCCH, SPS 해제를 위한 PDCCH를 SPS 해제 PDCCH라 한다. 단말은 PDCCH가 SPS 활성화/해제 PDCCH인지 여부를 다음 조건을 모두 만족하는 경우에 인증(validation)할 수 있다. 1. PDCCH 페이로드로부터 얻어지는 CRC 패러티 비트들이 SPS C-RNTI로 스크램블되어 있고, 2. 새로운 데이터 지시 필드(new data indicator field)의 값이 '0'이어야 한다. 또한, PDCCH에 포함된 각 필드 값이 다음 표의 값처럼 설정되면 단말은 해당 PDCCH의 하향링크 제어 정보(downlink control information: DCI)를 SPS 활성화 또는 해제로 받아들인다.

상기 표 5는 SPS 활성화(activation)를 인증하기 위한 SPS 활성화 PDCCH의 필드 값을 나타낸다.

상기 표 6은 SPS 해제(release)를 인증하기 위한 SPS 해제 PDCCH의 필드 값을 나타낸다.

SPS에 의할 때, SPS 활성화를 지시하는 PDCCH와 동일한 서브프레임에서 전송되는 PDSCH는 대응하는 PDCCH가 있으나, 이후의 PDSCH 즉, SPS에 의하여 이후 스케줄링된 PDSCH(이를 SPS PDSCH라 하자)는 대응하는 PDCCH가 없다. 따라서, 상기 SPS PDSCH에 대한 ACK/NACK을 전송할 때는 PDCCH의 가장 낮은 CCE 인덱스에 맵핑된 PUCCH 자원을 사용하는 것이 불가능하다. 따라서, 기지국은 RRC 메시지와 같은 상위 계층 신호를 통해 복수의 자원들을 미리 설정한 후, SPS 활성화를 지시하는 PDCCH에 포함된 TPC 필드를 ARI(ACK/NACK resource indicator)로 전용하여 상기 복수의 자원들 중 특정 자원을 지시하는 방식으로 SPS PDSCH에 대한 ACK/NACK 전송 자원을 지시할 수 있다.

<HARQ(hybrid automatic repeat request)>

기지국과 단말간의 데이터의 송수신시, 프레임을 수신하지 못하거나 손상된 경우, 오류 제어 방법으로는 ARQ(Automatic Repeat request) 방식과 좀더 발전된 형태인 HARQ(hybrid ARQ) 방식이 있다. ARQ방식은 한 개 프레임 전송 후에 확인 메시지 (ACK)가 오기를 기다리고, 수신 측에서는 제대로 받는 경우만 확인 메시지(ACK)를 보내며, 상기 프레임에 오류가 생긴 경우에는 NACK(negative-ACK) 메시지를 보내고, 오류가 생긴 수신 프레임은 수신단 버퍼에서 그 정보를 삭제한다. 송신 측에서 ACK 신호를 받았을 때에는 그 이후 프레임을 전송하지만, NACK 메시지를 받았을 때에는 프레임을 재전송하게 된다.

ARQ 방식과는 달리 HARQ 방식은 수신된 프레임을 복조할 수 없는 경우에, 수신단에서는 송신단으로 NACK 메세지를 전송하지만, 이미 수신한 프레임은 일정 시간 동안 버퍼에 저장하여, 그 프레임이 재전송되었을 때 기 수신한 프레임과 결합하여 수신 성공률을 높인다.

최근에는 ARQ 방식보다는 더 효율적인 HARQ 방식이 더 널리 사용되고 있다. 이러한 HARQ 방식에도 여러 가지 종류가 있는데, 크게는 재 전송하는 타이밍에 따라 동기화 HARQ(synchronous HARQ)와 비동기화(asynchronous HARQ)로 나눌 수 있고, 재 전송 시 사용하는 자원의 양에 대해 채널 상태를 반영하는 지의 여부에 따라 채널 적응적(channel-adaptive) 방식과 채널 비적응적(channel-non-adaptive) 방식으로 나눌 수 있다.

도 9는 동기화 HARQ를 예시한다.

동기화 HARQ방식은 초기 전송이 실패했을 경우, 이 후의 재전송이 시스템에 의해 정해진 타이밍에 이루어지는 방식이다. 즉, 재전송이 이루어지는 타이밍이 초기 전송 후 매 8번째 시간 단위(서브프레임)에 이루어 진다고 가정하면, 이는 기지국과 단말 사이에 이미 약속이 이루어져 있기 때문에 추가로 이 타이밍에 대해 알려줄 필요는 없다. 다만, 데이터 송신 측에서 NACK 메시지를 받았다면, ACK 메시지를 받기까지 매 8번째 시간 단위에 데이터를 재전송하게 된다.

반면, 비동기화 HARQ 방식은 재 전송 타이밍이 새로이 스케줄링 되거나 추가적인 시그널링을 통해 이루어 질 수 있다. 이전에 전송 실패했던 데이터에 대한 재전송이 이루어지는 타이밍은 채널 상태 등의 여러 요인에 의해 가변 된다.

채널 비적응적 HARQ 방식은 재 전송시 데이터의 변조, 자원 블록의 수, 코딩 방식 등이 초기 전송 시 정해진 대로 이루어지는 방식이고, 이와 달리 채널 적응적 HARQ 방식은 이들이 채널의 상태에 따라 가변 되는 방식이다.

예를 들어, 송신 측에서 초기 전송 시 6개의 자원 블록을 이용하여 데이터를 전송했고, 이후 재전송 시에도 동일하게 6개의 자원 블록을 이용하여 재전송하는 것이 채널 비적응적 HARQ 방식이다.

반면, 초기에는 6개의 자원 블록을 이용하여 데이터 전송이 이루어 졌다 하여도 이후에 채널 상태에 따라서는 6개보다 크거나 작은 수의 자원 블록을 이용하여 데이터를 재전송 하는 방식이 채널 적응적 HARQ 방식이다.

이러한 분류에 의해 각각 네 가지의 HARQ의 조합이 이루어 질 수 있으나, 주로 사용되는 HARQ 방식으로는 비동기화 및 채널 적응적 HARQ방식과 동기화 및 채널 비적응적 HARQ 방식이 있다. 비동기화 및 채널 적응적 HARQ방식은 재전송 타이밍과 사용하는 자원의 양을 채널의 상태에 따라 적응적으로 달리함으로써 재전송 효율을 극대화 시킬 수 있으나, 오버헤드가 커지는 단점이 있어서 상향링크를 위해서는 일반적으로 고려되지 않는다. 한편, 동기화 및 채널 비적응적 HARQ 방식은 재전송을 위한 타이밍과 자원할당이 시스템 내에서 약속되어 있기 때문에 이를 위한 오버헤드가 거의 없는 것이 장점이지만, 변화가 심한 채널 상태에서 사용될 경우 재전송 효율이 매우 낮아지는 단점이 있다.

현재 3GPP LTE에서 하향링크의 경우 비동기화 HARQ 방식이, 상향링크의 경우 동기화 HARQ 방식이 사용되고 있다.

한편, 하향링크를 예로, 스케줄링이 되어 데이터가 전송된 뒤 단말로부터의 ACK/NACK 신호가 수신되고 다시 다음 데이터가 전송될 때까지는 도 9에 도시한 바와 같이 시간 지연이 발생한다. 이는 채널의 전달 지연과 데이터 디코딩 및 데이터 인코딩에 걸리는 시간으로 인해 발생하는 지연이다. 이러한 지연 구간 동안의 공백없는 데이터 전송을 위하여 독립적인 HARQ 프로세스를 사용하여 전송하는 방법이 사용되고 있다.

예를 들어 다음 데이터 전송과 다음 데이터 전송까지의 최단 주기가 8 서브프레임이라면 8개의 독립적인 프로세스를 두어 공백 없이 데이터 전송을 할 수 있게 된다. LTE FDD에서는 MIMO로 동작하지 않을 경우 최대 8개의 HARQ 프로세스를 할당할 수 있도록 되어있다.

<반송파 집성(carrier aggregation: CA)>

이제 반송파 집성 시스템에 대해 설명한다.

도 10은 기존의 단일 반송파 시스템과 반송파 집성 시스템의 비교 예이다.

도 10을 참조하면, 단일 반송파 시스템에서는 상향링크와 하향링크에 하나의 반송파만을 단말에게 지원한다. 반송파의 대역폭은 다양할 수 있으나, 단말에게 할당되는 반송파는 하나이다. 반면, 반송파 집성(carrier aggregation, CA) 시스템에서는 단말에게 복수의 요소 반송파(DL CC A 내지 C, UL CC A 내지 C)가 할당될 수 있다. 요소 반송파(component carrier : CC)는 반송파 집성 시스템에서 사용되는 반송파를 의미하며 반송파로 약칭할 수 있다. 예를 들어, 단말에게 60MHz의 대역폭을 할당하기 위해 3개의 20MHz의 요소 반송파가 할당될 수 있다.

반송파 집성 시스템은 집성되는 반송파들이 연속한 연속(contiguous) 반송파 집성 시스템과 집성되는 반송파들이 서로 떨어져 있는 불연속(non-contiguous) 반송파 집성 시스템으로 구분될 수 있다. 이하에서 단순히 반송파 집성 시스템이라 할 때, 이는 요소 반송파가 연속인 경우와 불연속인 경우를 모두 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

1개 이상의 요소 반송파를 집성할 때 대상이 되는 요소 반송파는 기존 시스템과의 하위 호환성(backward compatibility)을 위하여 기존 시스템에서 사용하는 대역폭을 그대로 사용할 수 있다. 예를 들어 3GPP LTE 시스템에서는 1.4MHz, 3MHz, 5MHz, 10MHz, 15MHz 및 20MHz의 대역폭을 지원하며, 3GPP LTE-A 시스템에서는 상기 3GPP LTE 시스템의 대역폭만을 이용하여 20MHz 이상의 광대역을 구성할 수 있다. 또는 기존 시스템의 대역폭을 그대로 사용하지 않고 새로운 대역폭을 정의하여 광대역을 구성할 수도 있다.

무선 통신 시스템의 시스템 주파수 대역은 복수의 반송파 주파수(Carrier-frequency)로 구분된다. 여기서, 반송파 주파수는 셀의 중심 주파수(Center frequency of a cell)를 의미한다. 이하에서 셀(cell)은 하향링크 주파수 자원과 상향링크 주파수 자원을 의미할 수 있다. 또는 셀은 하향링크 주파수 자원과 선택적인(optional) 상향링크 주파수 자원의 조합(combination)을 의미할 수 있다. 또한, 일반적으로 반송파 집성(CA)을 고려하지 않은 경우, 하나의 셀(cell)은 상향 및 하향링크 주파수 자원이 항상 쌍으로 존재할 수 있다.

특정 셀을 통하여 패킷(packet) 데이터의 송수신이 이루어지기 위해서는, 단말은 먼저 특정 셀에 대해 설정(configuration)을 완료해야 한다. 여기서, 설정(configuration)이란 해당 셀에 대한 데이터 송수신에 필요한 시스템 정보 수신을 완료한 상태를 의미한다. 예를 들어, 설정(configuration)은 데이터 송수신에 필요한 공통 물리계층 파라미터들, 또는 MAC(media access control) 계층 파라미터들, 또는 RRC 계층에서 특정 동작에 필요한 파라미터들을 수신하는 전반의 과정을 포함할 수 있다. 설정 완료된 셀은, 패킷 데이터가 전송될 수 있다는 정보만 수신하면, 즉시 패킷의 송수신이 가능해지는 상태이다.

설정완료 상태의 셀은 활성화(Activation) 혹은 비활성화(Deactivation) 상태로 존재할 수 있다. 여기서, 활성화는 데이터의 송신 또는 수신이 행해지거나 준비 상태(ready state)에 있는 것을 말한다. 단말은 자신에게 할당된 자원(주파수, 시간 등일 수 있음)을 확인하기 위하여 활성화된 셀의 제어채널(PDCCH) 및 데이터 채널(PDSCH)을 모니터링 혹은 수신할 수 있다.

비활성화는 트래픽 데이터의 송신 또는 수신이 불가능하고, 측정이나 최소 정보의 송신/수신이 가능한 것을 말한다. 단말은 비활성화 셀로부터 패킷 수신을 위해 필요한 시스템 정보(SI)를 수신할 수 있다. 반면, 단말은 자신에게 할당된 자원(주파수, 시간 등일 수도 있음)을 확인하기 위하여 비활성화된 셀의 제어채널(PDCCH) 및 데이터 채널(PDSCH)을 모니터링 혹은 수신하지 않는다.

셀은 프라이머리 셀(primary cell)과 세컨더리 셀(secondary cell), 서빙 셀(serving cell)로 구분될 수 있다.

프라이머리 셀은 프라이머리 주파수에서 동작하는 셀을 의미하며, 단말이 기지국과의 최초 연결 확립 과정(initial connection establishment procedure) 또는 연결 재확립 과정을 수행하는 셀, 또는 핸드오버 과정에서 프라이머리 셀로 지시된 셀을 의미한다.

세컨더리 셀은 세컨더리 주파수에서 동작하는 셀을 의미하며, 일단 RRC 연결이 확립되면 설정되고 추가적인 무선 자원을 제공하는데 사용된다.

서빙 셀은 반송파 집성이 설정되지 않거나 반송파 집성을 제공할 수 없는 단말인 경우에는 프라이머리 셀로 구성된다. 반송파 집성이 설정된 경우 서빙 셀이라는 용어는 단말에게 설정된 셀을 나타내며 복수로 구성될 수 있다. 하나의 서빙 셀은 하나의 하향링크 요소 반송파 또는 {하향링크 요소 반송파, 상향링크 요소 반송파}의 쌍으로 구성될 수 있다. 복수의 서빙 셀은 프라이머리 셀 및 모든 세컨더리 셀들 중 하나 또는 복수로 구성된 집합으로 구성될 수 있다.

PCC(primary component carrier)는 프라이머리 셀에 대응하는 요소 반송파(component carrier: CC)를 의미한다. PCC는 단말이 여러 CC 중에 초기에 기지국과 접속(Connection 혹은 RRC Connection)을 이루게 되는 CC이다. PCC는 다수의 CC에 관한 시그널링을 위한 연결(Connection 혹은 RRC Connection)을 담당하고, 단말과 관련된 연결정보인 단말문맥정보(UE Context)를 관리하는 특별한 CC이다. 또한, PCC는 단말과 접속을 이루게 되어 RRC 연결상태(RRC Connected Mode)일 경우에는 항상 활성화 상태로 존재한다. 프라이머리 셀에 대응하는 하향링크 요소 반송파를 하향링크 주요소 반송파(DownLink Primary Component Carrier, DL PCC)라 하고, 프라이머리 셀에 대응하는 상향링크 요소 반송파를 상향링크 주요소 반송파(UL PCC)라 한다.

SCC(secondary component carrier)는 세컨더리 셀에 대응하는 CC를 의미한다. 즉, SCC는 PCC 이외에 단말에 할당된 CC로서, SCC는 단말이 PCC 이외에 추가적인 자원할당 등을 위하여 확장된 반송파(Extended Carrier)이며 활성화 혹은 비활성화 상태로 나뉠 수 있다. 세컨더리 셀에 대응하는 하향링크 요소 반송파를 하향링크 부요소 반송파(DL Secondary CC, DL SCC)라 하고, 세컨더리 셀에 대응하는 상향링크 요소 반송파를 상향링크 부요소 반송파(UL SCC)라 한다.

프라이머리 셀과 세컨더리 셀은 다음과 같은 특징을 가진다.

첫째, 프라이머리 셀은 PUCCH의 전송을 위해 사용된다. 둘째, 프라이머리 셀은 항상 활성화되어 있는 반면, 세컨더리 셀은 특정 조건에 따라 활성화/비활성화되는 반송파이다. 셋째, 프라이머리 셀이 무선링크실패(Radio Link Failure; 이하 RLF)를 경험할 때, RRC 재연결이 트리거링(triggering)된다. 넷째, 프리이머리 셀은 보안키(security key) 변경이나 RACH(Random Access CHannel) 절차와 동반하는 핸드오버 절차에 의해서 변경될 수 있다. 다섯째, NAS(non-access stratum) 정보는 프라이머리 셀을 통해서 수신한다. 여섯째, FDD 시스템의 경우 언제나 프라이머리 셀은 DL PCC와 UL PCC가 쌍(pair)으로 구성된다. 일곱째, 각 단말마다 다른 요소 반송파(CC)가 프라이머리 셀로 설정될 수 있다. 여덟째, 프라이머리 셀은 핸드오버, 셀 선택/셀 재선택 과정을 통해서만 교체될 수 있다. 신규 세컨더리 셀의 추가에 있어서, 전용(dedicated) 세컨더리 셀의 시스템 정보를 전송하는데 RRC 시그널링이 사용될 수 있다.

서빙 셀을 구성하는 요소 반송파는, 하향링크 요소 반송파가 하나의 서빙 셀을 구성할 수도 있고, 하향링크 요소 반송파와 상향링크 요소 반송파가 연결 설정되어 하나의 서빙 셀을 구성할 수 있다. 그러나, 하나의 상향링크 요소 반송파만으로는 서빙 셀이 구성되지 않는다.

요소 반송파의 활성화/비활성화는 곧 서빙 셀의 활성화/비활성화의 개념과 동등하다. 예를 들어, 서빙 셀1이 DL CC1으로 구성되어 있다고 가정할 때, 서빙 셀1의 활성화는 DL CC1의 활성화를 의미한다. 만약, 서빙 셀2가 DL CC2와 UL CC2가 연결 설정되어 구성되어 있다고 가정할 때, 서빙 셀2의 활성화는 DL CC2와 UL CC2의 활성화를 의미한다. 이러한 의미에서, 각 요소 반송파는 서빙 셀(cell)에 대응될 수 있다.

하향링크와 상향링크 간에 집성되는 요소 반송파들의 수는 다르게 설정될 수 있다. 하향링크 CC 수와 상향링크 CC 수가 동일한 경우를 대칭적(symmetric) 집성이라고 하고, 그 수가 다른 경우를 비대칭적(asymmetric) 집성이라고 한다. 또한, CC들의 크기(즉 대역폭)는 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 70MHz 대역의 구성을 위해 5개의 CC들이 사용된다고 할 때, 5MHz CC(carrier #0) + 20MHz CC(carrier #1) + 20MHz CC(carrier #2) + 20MHz CC(carrier #3) + 5MHz CC(carrier #4)과 같이 구성될 수도 있다.

상술한 바와 같이 반송파 집성 시스템에서는 단일 반송파 시스템과 달리 복수의 요소 반송파(component carrier, CC), 즉, 복수의 서빙 셀을 지원할 수 있다.

이러한 반송파 집성 시스템은 교차 반송파 스케줄링(cross-carrier scheduling)을 지원할 수 있다. 교차 반송파 스케줄링은 특정 요소 반송파를 통해 전송되는 PDCCH를 통해 다른 요소 반송파를 통해 전송되는 PDSCH의 자원 할당 및/또는 상기 특정 요소 반송파와 기본적으로 링크되어 있는 요소 반송파 이외의 다른 요소 반송파를 통해 전송되는 PUSCH의 자원 할당을 할 수 있는 스케줄링 방법이다. 즉, PDCCH와 PDSCH가 서로 다른 DL CC를 통해 전송될 수 있고, UL 그랜트를 포함하는 PDCCH가 전송된 DL CC와 링크된 UL CC가 아닌 다른 UL CC를 통해 PUSCH가 전송될 수 있다. 이처럼 교차 반송파 스케줄링을 지원하는 시스템에서는 PDCCH가 제어정보를 제공하는 PDSCH/PUSCH가 어떤 DL CC/UL CC를 통하여 전송되는지를 알려주는 반송파 지시자가 필요하다. 이러한 반송파 지시자를 포함하는 필드를 이하에서 반송파 지시 필드(carrier indication field, CIF)라 칭한다.

교차 반송파 스케줄링을 지원하는 반송파 집성 시스템은 종래의 DCI(downlink control information) 포맷에 반송파 지시 필드(CIF)를 포함할 수 있다. 교차 반송파 스케줄링을 지원하는 시스템 예를 들어 LTE-A 시스템에서는 기존의 DCI 포맷(즉, LTE에서 사용하는 DCI 포맷)에 CIF가 추가되므로 3 비트가 확장될 수 있고, PDCCH 구조는 기존의 코딩 방법, 자원 할당 방법(즉, CCE 기반의 자원 맵핑)등을 재사용할 수 있다.

기지국은 PDCCH 모니터링 DL CC(모니터링 CC) 집합을 설정할 수 있다. PDCCH 모니터링 DL CC 집합은 집성된 전체 DL CC들 중 일부 DL CC로 구성되며, 교차 반송파 스케줄링이 설정되면 단말은 PDCCH 모니터링 DL CC 집합에 포함된 DL CC에 대해서만 PDCCH 모니터링/디코딩을 수행한다. 다시 말해, 기지국은 PDCCH 모니터링 DL CC 집합에 포함된 DL CC를 통해서만 스케줄링하려는 PDSCH/PUSCH에 대한 PDCCH를 전송한다. PDCCH 모니터링 DL CC 집합은 단말 특정적, 단말 그룹 특정적, 또는 셀 특정적으로 설정될 수 있다.

이제 ACK/NACK 전송에 대해 기술한다.

1. FDD에서 단말의 ACK/NACK 피드백 과정

FDD가 사용되고, 채널 선택을 이용하는 PUCCH 포맷 1b 또는 PUCCH 포맷 3을 이용하여 ACK/NACK을 전송하는 단말의 경우, 단말은 설정된 서빙 셀의 개수 및 설정된 각 서빙 셀의 하향링크 전송 모드에 기반하여 ACK/NACK 비트 수를 결정한다. 예를 들어, 최대 2개의 전송 블록을 지원하는 하향링크 전송 모드인 서빙 셀에 대해서는 2 비트의 ACK/NACK, 그 이외의 경우에는 1비트의 ACK/NACK으로 하여 ACK/NACK 비트 수를 결정할 수 있다.

프레임 구조 타입 1(FDD)인 서빙 셀을 최대 2개까지 집성하는 것을 지원하는 단말에게 2개의 서빙 셀이 설정되면 상기 단말은 채널 선택을 이용하는 PUCCH 포맷 1b를 이용하여 ACK/NACK을 전송한다.

프레임 구조 타입 1(FDD)인 서빙 셀을 3개 이상 집성하는 것을 지원하는 단말에게 2 이상의 서빙 셀들이 설정된 경우, 채널 선택을 이용하는 PUCCH 포맷 1b 또는 PUCCH 포맷 3을 이용하여 ACK/NACK을 전송하며, 둘 중 어느 것을 이용하는지는 상위 계층에 의하여 설정된다. 채널 선택을 이용하는 PUCCH 포맷 1b에 대해서는 후술한다.

1.1. FDD에서 단말에게 하나의 서빙 셀이 설정된 경우 ACK/NACK 전송 과정.

PUCCH 포맷 1a/1b에 대하여 2개의 안테나 포트(이를 p0, p1)를 통한 ACK/NACK 전송이 지원될 수 있다. 즉, 전송 다이버시티가 지원될 수 있다. ACK/NACK을 전송하는 서브프레임을 서브프레임 n이라 하자.

1) 서브프레임 n-4에서, 대응되는 PDCCH를 검출하여 상기 PDCCH에 의하여 지시된 PDSCH 또는 하향링크 SPS 해제 PDCCH를 수신한 경우 단말은 안테나 포트 p0에 대하여 n_CCE + N⁽¹⁾ _PUCCH로 결정되는 PUCCH 자원을 이용하여 서브프레임 n에서 ACK/NACK을 전송한다. n_CCE는 대응하는 PDCCH의 DCI(즉, ACK/NACK 신호에 대응하는 하향링크 데이터의 수신에 사용된 하향링크 자원 할당)의 전송에 사용되는 첫번째 CCE(가장 낮은 인덱스를 가지는 CCE)의 인덱스이고, N⁽¹⁾ _PUCCH는 기지국이 단말에게 상위계층 메시지로 알려주는 파라미터이다. 2 안테나 포트 전송을 위해, 안테나 포트 p1에 대하여 n_CCE + 1 + N⁽¹⁾ _PUCCH로 결정되는 PUCCH 자원을 이용할 수 있다. 2개의 안테나 포트에 대하여 직교한 자원들이 이용된다는 측면에서 이러한 전송 다이버시티(TxD)를 SORTD라 칭할 수 있다.

2) 프라이머리 셀의 서브프레임 n-4에서 대응하는 PDCCH가 존재하지 않는 PDSCH를 수신한 경우, PUCCH 자원은 상위 계층 설정 및 다음 표에 의하여 결정된다.

2 안테나 포트 전송이 설정된 단말은 상기 표 7의 각 PUCCH 자원 값에 2개의 PUCCH 자원들이 맵핑된다. 그 이외의 경우에는 상기 표 7의 각 PUCCH 자원 값에 하나의 PUCCH 자원이 맵핑된다.

1. 2. FDD에서 2 이상의 서빙 셀들이 설정된 단말의 ACK/NACK 피드백 과정

2 이상의 서빙 셀들이 설정된 단말은 채널 선택을 이용하는 PUCCH 포맷 1b 또는 PUCCH 포맷 3을 이용하여 ACK/NACK을 피드백한다. PUCCH 포맷 3은 2 안테나 포트 전송을 지원한다. 종래 기술에서는 채널 선택을 이용하는 PUCCH 포맷 1b에 대해서는 2 안테나 포트 전송이 지원되지 않았다.

PUCCH 포맷 3이 설정된 경우 1) 대응하는 PDCCH의 검출에 의하여 지시된 PDSCH를 프라이머리 셀의 서브프레임 n-4에서 수신하거나 하향링크 SPS 해제 PDCCH를 서브프레임 n-4에서 수신한 경우에는 n_CCE + N⁽¹⁾ _PUCCH로 결정되는 PUCCH 자원을 이용하여 ACK/NACK을 전송한다. PUCCH 포맷 1a/1b에 대하여 2 안테나 포트 전송이 설정된 경우의 PUCCH 자원은 n_CCE + N⁽¹⁾ _PUCCH(안테나 포트 p0),n_CCE +1+ N⁽¹⁾ _PUCCH(안테나 포트 p1)로 결정되는 2개의 PUCCH 자원을 이용한다.

2) 대응하는 PDCCH가 존재하지 않는 PDSCH(예를 들어, SPS에 의하여 스케줄링된 PDSCH들 중 SPS 활성화 PDCCH와 동일한 서브프레임에 있는 PDSCH를 제외한 PDSCH)를 프라이머리 셀의 서브프레임 n-4에서 수신한 경우 단말은 PUCCH 포맷 1a/1b를 이용하며 ACK/NACK을 전송할 수 있으며 이 때 PUCCH 자원은 상위 계층 설정 및 상기 표 7에 의하여 결정된다. 또한, PUCCH 포맷 1a/1b에 대하여 2 안테나 포트 전송이 설정된 경우에는 상기 표 7의 각 값에 2개의 PUCCH 자원들이 맵핑되며 맵핑된 자원들이 사용된다.

3) 대응하는 PDCCH를 검출함으로써 지시되는 PDSCH를 세컨더리 셀의 서브프레임 n-4에서 수신한 경우, 단말은 PUCCH 포맷 3을 이용하여 ACK/NACK을 전송할 수 있다. 이 때, 사용되는 PUCCH 자원은 상위 계층에 의하여 설정된 4개의 자원들 중 상기 대응하는 PDCCH의 TPC 필드의 값에 의하여 결정되는 하나의 자원이다. TPC 필드의 값과 결정되는 자원은 다음 표와 같은 관계가 있다.

PUCCH 포맷 3에 대하여 2 안테나 포트 전송이 설정된 경우에는 상기 표 8의 각 PUCCH 자원 값에 2개의 PUCCH 자원이 맵핑되며 그 2개의 PUCCH 자원들이 2 안테나 포트 전송에 사용된다. 단말은 주어진 서브프레임에서 대응하는 세컨더리 셀 PDCCH 할당의 DCI 포맷들 각각은 동일한 PUCCH 자원 값을 전송한다고 가정한다.

2. TDD에서의 단말의 ACK/NACK 피드백 과정.

TDD에서는 FDD(Frequency Division Duplex)와 달리 하나의 무선 프레임에 DL 서브프레임과 UL 서브프레임이 공존한다. 일반적으로 UL 서브프레임의 개수가 DL 서브프레임의 개수보다 적다. 따라서, ACK/NACK 신호를 전송하기 위한 UL 서브프레임이 부족한 경우를 대비하여, 복수의 DL 전송 블록에 대한 복수의 ACK/NACK 신호를 하나의 UL 서브프레임에서 전송하는 것을 지원하고 있다.

TDD에서 2 이상의 서빙 셀의 집성을 지원하지 않는 단말은 상위 계층 설정에 따라 번들링(bundling)과 채널 선택(channel selection)의 2가지 ACK/NACK 모드가 지원된다.

첫째로, 번들링은 단말이 수신한 PDSCH(즉, 하향링크 전송블록들)의 디코딩에 모두 성공하면 ACK을 전송하고, 이외의 경우는 NACK을 전송하는 것이다. 이를 AND 동작이라 한다. 다만, 번들링은 AND 동작에 제한되는 것은 아니고, 복수의 전송 블록(또는 코드워드)에 대응하는 ACK/NACK 비트들을 압축하는 다양한 동작을 포함할 수 있다. 예를 들어, 번들링은 ACK (또는 NACK)의 개수를 카운팅한 값이나 연속적인 ACK의 개수를 나타내도록 할 수 있다.

두번째로, 채널 선택은 ACK/NACK 다중화(multiplexing)이라고도 한다. 단말은 복수의 PUCCH 자원들 중 하나의 PUCCH 자원을 선택하여 그 PUCCH 자원을 통해 비트들(또는 변조 심벌)을 전송함으로써 ACK/NACK을 전송한다. 즉, 채널 선택은 복수의 자원들 중 선택된 자원과 상기 선택된 자원에서 전송되는 비트들(변조 심벌)의 조합에 의하여 ACK/NACK의 실제 상태를 나타내는 전송 기법이다.

아래 표는 3GPP LTE에서 UL-DL 설정에 따른 UL 서브프레임 n과 연결된(associated) DL 서브프레임 n-k, 여기서, k∈K, M은 집합 K의 요소들의 개수를 나타낸다.

UL 서브프레임 n에 M개의 DL 서브프레임들이 연결되어 있다고 하고, M=3을 고려하자. 3개의 DL 서브프레임들로부터 3개의 PDCCH를 수신할 수 있으므로, 단말은 3개의 PUCCH 자원(n⁽¹⁾ _PUCCH,0, n⁽¹⁾ _PUCCH,1, n⁽¹⁾ _PUCCH,2)을 획득할 수 있다. TDD에서 채널 선택의 예는 다음 표와 같다.

HARQ-ACK(i)는 M개의 하향링크 서브프레임들 중 i번째 하향링크 서브프레임에 대한 ACK/NACK을 나타낸다. DTX(DTX(Discontinuous Transmission)는 해당되는 DL 서브프레임에서 PDSCH 상으로 DL 전송 블록을 수신하지 못함 또는 대응하는 PDCCH를 검출하지 못함을 의미한다. 상기 표 10에 의하면, 3개의 PUCCH 자원(n⁽¹⁾ _PUCCH,0, n⁽¹⁾ _PUCCH,1, n⁽¹⁾ _PUCCH,2)이 있고, b(0), b(1)은 선택된 PUCCH을 이용하여 전송되는 2개의 비트이다.

예를 들어, 단말이 3개의 DL 서브프레임에서 3개의 DL 전송블록들을 모두 성공적으로 수신하면, 단말은 n⁽¹⁾ _PUCCH,2을 이용하여 비트 (1,1)을 QPSK 변조하여, PUCCH 상으로 전송한다. 단말이 첫번째(i=0) DL 서브프레임에서 DL 전송 블록의 디코딩에 실패하고, 나머지는 디코딩에 성공하면, 단말은 n⁽¹⁾ _PUCCH,2을 이용하여 비트 (1,0)을 PUCCH 상으로 전송한다.

채널 선택에서, 적어도 하나의 ACK이 있으면, NACK과 DTX는 짝지워진다(couple). 이는 예약된(reserved) PUCCH 자원과 QPSK 심벌의 조합으로는 모든 ACK/NACK 상태를 나타낼 수 없기 때문이다. 하지만, ACK이 하나도 없으면, DTX는 NACK과 분리된다(decouple).

기존 PUCCH 포맷 1b는 2비트의 ACK/NACK 만을 전송할 수 있다. 하지만, 채널 선택을 이용한 PUCCH 포맷 1b은 할당된 PUCCH 자원들과 변조 심벌(2 비트)의 조합을 복수개의 ACK/NACK의 상태와 링크하여, 보다 많은 ACK/NACK 상태를 나타내는 것이다.

TDD에서, UL-DL 설정 5이고 단말이 2 이상의 서빙 셀 집성을 지원하지 않는 경우 번들링만 지원된다.

TDD에서 2 이상의 서빙 셀 집성을 지원하는 단말의 경우, 2 이상의 서빙 셀이 설정되면 채널 선택을 이용하는 PUCCH 포맷 1b(PUCCH format 1b with channel selection) 또는 PUCCH 포맷 3 중 하나를 상위 계층 설정에 따라 이용하여 ACK/NACK을 전송한다.

TDD에서 2 이상의 서빙 셀 집성을 지원하는 단말이 번들링을 사용하도록 상위 계층 신호에 의하여 설정되고 하나의 서빙 셀이 설정된 경우에도 PUCCH 포맷 1b(PUCCH format 1b with channel selection) 또는 PUCCH 포맷 3 중 하나를 상위 계층 설정에 따라 이용하여 ACK/NACK을 전송할 수 있다.

채널 선택을 이용하는 PUCCH 포맷 1b에 있어서, FDD에서도 상기 표 10과 유사한 표가 정의되며 그에 따라 ACK/NACK을 전송할 수 있다.

서브프레임 i에서 전송되는 PUCCH의 전송 전력을 P_PUCCH(i)라 하면, P_PUCCH(i)는 다음 식과 같이 결정될 수 있다.

[식 3]

상기 식 3에서, P_CMAX,c(i)는 서빙셀 c의 서브프레임 i에서 단말에게 설정된 최대 전송 전력으로, 기지국으로부터 수신한 파라미터 및 단말 특정적 파라미터를 기반으로 단말이 결정한다.

P_{O_PUCCH}는 상위 계층에 의해 주어지는 값이며, PL_c는 경로 손실(Path Loss)에 대한 값이다. g(i)는 현재 PUCCH 전력 제어 조절 상태이다.

Δ_{F_PUCCH}(F)는 상위 계층에서 제공되며, Δ_{F_PUCCH}(F)의 값은 PUCCH 포맷 (F)에 대응된다.

h(n_CQI, n_HARQ, n_SR)은 PUCCH 포맷에 의존하는 값으로, n_CQI는 CQI 정보 비트의 개수에 대응하고, n_SR 는 서브프레임 i에서 SR이 설정되면 1 아니면 0이다. n_HARQ 는 단말에게 2 이상의 서빙 셀이 설정되거나, 하나의 서빙셀이 설정되고 PUCCH 포맷 3을 이용하여 전송하는 경우에는, FDD의 경우 설정된 각 셀의 서브프레임 n-4(ACK/NACK을 전송하는 서브프레임을 서브프레임 n이라 할 때)에서 수신한 전송 블록의 개수 또는 SPS 해제 PDCCH/EPDCCH의 총합이다. TDD의 경우에는 설정된 각 셀들에서, 서브프레임 n에 대응되는 서브프레임n-k에서 수신한 전송 블록의 개수 또는 DL SPS 해제 PDCCH의 총합에 기반하여 결정될 수 있다. 또는 TDD의 경우 설정된 각 셀들에서 서브프레임 n에 대응되는 서브프레임n-k에서 수신한 PDCCH/EPDCCH 또는 대응하는 PDCCH/EPDCCH 없는 PDSCH의 총 개수에 기반하여 결정될 수 있다. 그 이외의 경우, 서브프레임 i에서 전송되는 HARQ 비트의 개수를 나타낸다.

Δ_TxD(F')는 단말이 상위 계층에 의해 2개의 안테나 포트에서 PUCCH를 전송하도록 설정된 경우 상위 계층(예를 들어, RRC 메시지)에 의해 주어지는 값이다. Δ_TxD(F')는 PUCCH 전송에 TxD가 사용되는 경우 PUCCH 포맷 별로 전력 오프셋 값을 제공하는 역할을 한다.

전술한 종래의 PUCCH 전력 제어에서, Δ_TxD(F')는 PUCCH 포맷 별로 TxD를 위한 전력 오프셋의 적용 여부가 결정되었다. 각 PUCCH 포맷 별로 간섭 환경이 다르고, TxD 적용 시에 SINR 이득(gain)이 달라질 수 있기 때문에 TxD 적용 시의 전력 오프셋 값은 각 PUCCH 포맷 별로 설정되었다.

다음 표는 Δ_TxD(F')를 설정하는 종래 RRC 메시지의 일 예이다.

상기 표에서 dB0은 0 dB, dB-2는 -2 dB에 해당한다.

상기 표 11에 나타낸 바와 같이 Δ_TxD(F')는 각 PUCCH 포맷 별로 TxD가 사용되는지 여부에 따라 dB0, dB-2가 적용되었으며, 채널 선택에 대해서는 TxD의 적용을 고려하지 않았다. 따라서, 채널 선택에 대한 Δ_TxD(F')가 규정되지 않았다.

한편, 장래의 무선통신 시스템에서는 채널 선택을 이용하는 PUCCH 포맷 1b에 대해서도 TxD를 적용할 수 있다. 이 경우, 상기 표 11과 같은 Δ_TxD(F')값(dB0, dB-2)을 적용하는 것은 바람직하지 않다. 왜냐하면, PUCCH 포맷 1a/1b를 이용하여 ACK/NACK을 전송할 때와 채널 선택(예를 들어, 채널 선택을 이용하는 PUCCH 포맷 1b)을 이용하여 ACK/NACK을 전송할 때는 ACK/NACK을 검출하기 위한 가정(hypothesis)이 달라지기 때문에 ACK/NACK 검출에 필요한 SINR(signal to interference plus noise ratio)이 달라질 수 있기 때문이다.

따라서, 본 발명에서는 PUCCH 포맷 별로 TxD의 적용 여부에 따라 Δ_TxD(F')값을 설정하는 것에 더하여 ACK/NACK 전송의 전송 기법이 달라지는 경우에도 Δ_TxD(F')값을 달리 설정할 수 있다.

예를 들어, 채널 선택을 이용하는 PUCCH 포맷 1b를 사용하여 ACK/NACK을 전송할 때 TxD가 적용되는지 여부에 따라 결정되는 Δ_TxD(F')값을 별도로 단말에게 시그널링할 수 있다. 이 경우, RRC 메시지는 다음과 같은 파라미터들을 포함할 수 있다.

즉, 상기 표 11과 달리 표 12에서는 채널 선택을 이용하는 PUCCH 포맷에 대하여 TxD 적용 여부에 따른 Δ_TxD(F')값을 별도로 단말에게 시그널링한다. 이 때, Δ_TxD(F')값은 TxD를 적용하지 않는 경우 dB0(0 dB), TxD를 적용하는 경우 dB-1(-1 dB)일 수 있다.

다음 표 13은 채널 선택을 이용하는 PUCCH 포맷 1b가 설정된 경우 PUCCH TxD 설정을 지시하는 RRC 메시지의 일 예이다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 상향링크 제어 채널 전송 전력 결정 방법을 나타낸다.

도 11을 참조하면, 단말은 기지국으로부터 상향링크 전력 제어 정보를 수신한다(S110). 상향링크 전력 제어 정보는 RRC 메시지와 같은 상위 계층 신호를 통해 수신할 수 있으며 이러한 RRC 메시지는 시스템 정보의 일부일 수 있다.

상향링크 전력 제어 정보는 PUCCH 전송 전력 결정을 위해 필요한 여러가지 파라미터 값들을 포함할 수 있다. 또한, 상향링크 전력 제어 정보는 전술한 표 12와 같이 채널 선택을 이용하는 PUCCH 포맷 1b를 사용하여 ACK/NACK을 전송할 때 TxD가 적용되는지 여부에 따라 결정되는 Δ_TxD(F')값을 포함할 수 있다. 표 12를 참조하여 설명한 바와 같이 채널 선택에 TxD가 적용될 때의 Δ_TxD(F')값은 채널 선택이 사용되지 않는 각 PUCCH 포맷에 TxD가 적용되는지 여부에 따라 결정되는 Δ_TxD(F')값과 다르게 설정될 수 있다.

단말은 상향링크 전력 제어 정보에 기반하여 PUCCH의 전송 전력을 결정하고(S120), 결정된 전송 전력으로 PUCCH를 전송한다(S130).

채널 선택을 이용하는 PUCCH 포맷 1b가 설정되더라고, TDD에서 하나의 서빙 셀만이 설정되고 UL 서브프레임에 대응되는 DL 서브프레임의 개수(M)가 1인 경우 PUCCH 포맷 1a/1b가 사용될 수 있으며 또한, TDD에서 서로 다른 UL-DL 설정을 사용하는 셀들간의 집성에서 UL 서브프레임의 ACK/NACK 타이밍에 대응되는 DL 서브프레임의 개수(Mc)가 특정 셀은 1이고 다른 셀은 0인 경우 PUCCH 포맷 1a/1b가 사용될 수 있다.

만약, 채널 선택을 이용하는 PUCCH 포맷 1b에 대해서는 TxD가 설정되고, PUCCH 포맷 1a/1b에 대해서는 TxD가 설정되지 않았다면 PUCCH 전력 제어에 차이가 생기게 된다.

이를 해결하기 위한 한가지 방법은 채널 선택을 이용하는 PUCCH 포맷에 대하여 TxD 적용 여부에 따른 Δ_TxD(F')값을 독립적으로 설정하는 것이다.

또는 채널 선택을 이용하는 PUCCH 포맷 1b에 TxD가 설정되면, PUCCH 포맷 1a/1b도 TxD가 설정되도록 서로 연동시킬 수도 있다.

한편, 반송파 집성 상황에 한정하여, 채널 선택을 이용하는 PUCCH 포맷 1b에 TxD 설정이 가능하게 할 수도 있다. 반송파 집성의 대상이 되는 각 반송파의 UL-DL 설정이 다를 수 있으며 UL 서브프레임의 ACK/NACK 타이밍에 대응되는 DL 서브프레임의 개수(Mc)가 하나의 셀에서 0이며 다른 셀에서는 0이 아닐 수 있다. 이 경우에는 상기 다른 셀에서의 Mc 값을 적용하여 채널 선택을 이용하는 PUCCH 포맷 1b를 사용할 수 있다. 그리고, 채널 선택을 이용하는 PUCCH 포맷 1b에 대한 TxD 설정은 PUCCH 포맷 1a/1b의 TxD 설정과 동일하게 제한할 수 있다. 서로 다른 UL-DL 설정을 사용하는 2개의 셀이 집성되고 각 셀의 Mc가 모두 0이 아니라면 채널 선택을 이용하는 PUCCH 포맷 1b에 대한 TxD 설정을 따르고 Mc가 0인 셀이 있다면 PUCCH 포맷 1a/1b에 대한 TxD 설정을 따를 수 있다.

<채널 선택을 이용하는 PUCCH 포맷 1b가 설정되었을 때 단말의 반송파 집성 능력에 따른 PUCCH TxD 설정>

채널 선택을 이용하는 PUCCH 포맷 1b에 대한 TxD(SORTD)는 2 이상의 셀 집성을 지원하는 단말에게 주로 필요할 수 있다. 2 이상의 셀을 집성하는 경우에는 PUCCH 전력 제어가 실제 발생할 수 있는 ACK/NACK의 상태를 기반으로 수행된다. 예를 들어, 식 3에 의하면 PUCCH 전송 전력 제어는 n_HARQ에 기반하여 결정될 수 있는데 2 이상의 셀을 집성하는 경우 n_HARQ는 ACK/NACK의 실제 발생 가능한 상태를 반영한다. SORTD 사용을 위해 복수의 PUCCH 자원을 유보하더라도 전송의 신뢰성을 위해 SORTD를 사용하는 것이 효율적일 수 있다.

반면, 하나의 셀만이 설정된 경우에는 n_HARQ는 해당 UL 서브프레임에서 실제 발생 가능한 ACK/NACK 상태가 아니라 전송되는 ACK/NACK 비트 수이며 이러한 n_HARQ를 기반으로 PUCCH 전력 제어가 수행된다. 따라서, 실제로 스케줄링이 적게 되어 ACK/NACK의 발생 가능한 상태의 개수가 적더라도 이와 관계없이 항상 ACK/NACK의 최대 상태 개수를 기반으로 PUCCH 전력을 할당하게 된다. TxD로 인한 전송 전력 이득과 TxD로 인한 PUCCH 자원의 소모를 비교할 때 하나의 셀만이 설정된 경우에는 TxD를 사용의 효용성이 떨어질 수 있다.

이러한 점을 고려하여, 본 발명에서는 채널 선택을 이용하는 PUCCH 포맷 1b에서 TxD(SORTD)기능은 2(또는 그 이상의) 셀들을 집성할 수 있는 능력을 가진 단말에게만 허용할 수 있다.

한편, TxD(SORTD)기능을 지원하는 단말이 하나의 셀만 설정받았을 때에 TxD를 쓰지 못하도록 제약할 필요는 없다. 최대 ACK/NACK 상태 개수가 빈번하게 발생하게 DL 서브프레임들이 스케줄링 되거나, 반송파 집성이 가능한 단말의 경우 하나의 셀만 설정받은 상황에서도 n_HARQ에 따른 전력 제어를 수행하도록 할 가능성이 있기 때문이다.

요약하면, 채널 선택을 이용하는 PUCCH 포맷 1b에서 TxD(SORTD)는 2 또는 그 이상의 셀들을 집성할 수 있는 능력을 가진 단말에게만 허용되며, 상기 능력을 가진 단말이 하나의 셀만 설정받은 경우에는 TxD를 허용할 수 있다. 반면, 1개의 셀만 설정받을 수 있는 단말(즉, 2개 이상의 셀 집성을 지원하지 않는 단말)에게는 채널 선택을 이용하는 PUCCH 포맷 1b에서 TxD(SORTD)를 허용하지 않을 수 있다.

도 12는 ACK/NACK 비트수에 따라 요구되는 PUCCH 전송 전력의 예를 나타낸다.

도 12를 참조하면, 최적의 성능을 나타내는 것은 TxD와 함께 실제 ACK/NACK 상태 개수를 반영한 n_HARQ 를 적용하는 하는 경우(141)이다.

단일 안테나 포트(single antenna port:SAP)인 경우 2 dB 정도의 전력 오프셋 값이 필요하다(142). 그리고 TxD(SORTD)인 경우 1 dB 정도의 전력 오프셋 값이 필요하다(143).

n_HARQ에 따라서 PUCCH 전력 제어를 수행하는 경우, 복수의 자원을 이용하는 채널 선택 방식에 TxD를 사용하지 않더라도 실제 ACK/NACK 상태 개수를 반영한 n_HARQ에 의한 전력 제어를 적용할 경우(144) 또는 TxD를 적용한 경우(143)보다 전송전력 이득이 있거나 같다. 따라서, 실제 ACK/NACK 상태 개수를 반영한 n_HARQ 에 따라 전력 제어를 수행하는 것이 TxD 보다 간단한 성능향상 기법이 될 수 있다.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 기지국 및 단말의 구성을 나타낸다.

기지국(100)은 프로세서(processor, 110), 메모리(memory, 120) 및 RF부(RF(radio frequency) unit, 130)를 포함한다. 프로세서(110)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 예를 들어, 프로세서(110)는 메모리(120)는 프로세서(110)와 연결되어, 프로세서(110)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(130)는 프로세서(110)와 연결되어, 무선 신호를 전송 및/또는 수신한다.

단말(200)은 프로세서(210), 메모리(220) 및 RF부(230)를 포함한다. 프로세서(210)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 예를 들어, 프로세서(210)는 메모리(220)는 프로세서(210)와 연결되어, 프로세서(210)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(230)는 프로세서(210)와 연결되어, 무선 신호를 전송 및/또는 수신한다.

프로세서(110,210)는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 데이터 처리 장치 및/또는 베이스밴드 신호 및 무선 신호를 상호 변환하는 변환기를 포함할 수 있다. 메모리(120,220)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부(130,230)는 무선 신호를 전송 및/또는 수신하는 하나 이상의 안테나를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(120,220)에 저장되고, 프로세서(110,210)에 의해 실행될 수 있다. 메모리(120,220)는 프로세서(110,210) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(110,210)와 연결될 수 있다.

Claims

무선통신 시스템에서 단말에 의해 수행되는 상향링크 제어 채널의 전송 전력 제어 방법에 있어서,
상향링크 전력 제어 정보를 수신하고, 및
상기 상향링크 전력 제어 정보에 기반하여 상향링크 제어 채널의 전송 전력을 결정하되,
상기 상향링크 전력 제어 정보는 상기 상향링크 제어 채널이 채널 선택 기법으로 전송될 때 전송 다이버시티(transmit diversity)가 적용되는지 여부에 따라 결정되는 전력 오프셋 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1 항에 있어서, 상기 채널 선택 기법은 복수의 PUCCH(physcial uplink control channel) 자원들 중에서 선택된 하나의 PUCCH 자원에서 전송되는 2비트에 의하여 복수의 ACK/NACK(acknowledgement/not-acknowledgement) 조합들 중 하나를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
제 2 항에 있어서, 상기 단말은 2 이상의 셀들의 집성을 지원하는 단말인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 전송 다이버시티가 적용되는 경우 상기 상향링크 제어 채널은 2개의 안테나 포트들을 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 4 항에 있어서, 상기 2개의 안테나 포트들 각각에는 서로 직교하는 2개의 PUCCH(physical uplink control channel) 자원들 중 하나의 PUCCH 자원이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 상향링크 전력 제어 신호는 RRC(radio resource control) 메시지를 통해 수신되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 상향링크 제어 채널이 채널 선택 기법으로 전송될 때 전송 다이버시티가 적용되는 경우 상기 전력 오프셋 값은 -1 dB(decibel)이고,
상기 상향링크 제어 채널이 채널 선택 기법으로 전송될 때 전송 다이버시티가 적용되지 않는 경우 상기 전력 오프셋 값은 0 dB인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 결정된 전송 전력으로 상기 상향링크 제어 채널을 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
무선 신호를 송신 및 수신하는 RF(radio frequency)부; 및
상기 RF부와 연결되는 프로세서를 포함하되,
상기 프로세서는 상향링크 전력 제어 정보를 수신하고, 및
상기 상향링크 전력 제어 정보에 기반하여 상향링크 제어 채널의 전송 전력을 결정하되,
상기 상향링크 전력 제어 정보는 상기 상향링크 제어 채널이 채널 선택 기법으로 전송될 때 전송 다이버시티가 적용되는지 여부에 따라 결정되는 전력 오프셋 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
무선통신 시스템에서 단말에 의해 수행되는 상향링크 제어 채널 전송 방법에 있어서,
상향링크 전력 제어 정보를 수신하고,
상기 상향링크 전력 제어 정보에 기반하여 상향링크 제어 채널의 전송 전력을 결정하고, 및
상기 결정된 전송 전력으로 상기 상향링크 제어 채널에서 ACK/NACK(acknowledgement/not-acknowledgement)을 전송하되,
상기 단말이 2 이상의 셀들의 집성을 지원하는 단말일 때만,
상기 ACK/NACK 전송에 있어서, 채널 선택 기법에 전송 다이버시티(transmit diversity)를 적용하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 채널 선택 기법은 복수의 PUCCH(physcial uplink control channel) 자원들 중에서 선택된 하나의 PUCCH 자원에서 전송되는 2비트에 의하여 복수의 ACK/NACK(acknowledgement/not-acknowledgement) 조합들 중 하나를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 전송 다이버시티는 2개의 안테나 포트에서 서로 직교하는 자원을 이용하여 상기 ACK/NACK을 전송하는 기법인 것을 특징으로 하는 방법.