KR20160037768A

KR20160037768A - 면허 대역의 이동통신 시스템에서 비면허 대역을 이용한 통신 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20160037768A
Application number: KR1020150133368A
Authority: KR
Inventors: 윤찬호; 김은경; 박재준; 백승권; 송평중; 장성철; 차재선
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2014-09-26
Filing date: 2015-09-21
Publication date: 2016-04-06

Abstract

면허 대역에서 운용되는 이동통신 시스템의 기기는 비면허 대역의 채널의 점유 상태를 확인하고, 상기 채널이 유휴 상태인 경우에, 설정된 임의 백오프 구간을 기다리며, 상기 임의 백오프 구간 이후 상기 채널을 점유하게 되면, 상기 채널의 점유를 알리기 위한 프리엠블을 전송하고, 그 이후 데이터를 전송한다.

Description

면허 대역의 이동통신 시스템에서 비면허 대역을 이용한 통신 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR COMMUNICATING USING UNLICENSE BANDS IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM OF LICENSE BAND}

본 발명은 면허 대역의 이동통신 시스템에서 비면허 대역을 이용한 통신 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 면허 대역에서 운용되고 있는 LTE(Long Term Evolution) 시스템에서 비면허 대역을 이용하기 위한 방법에 관한 것이다.

LTE 셀룰러 네트워크는 면허 대역(licensed band)에서만 운용이 되어 왔다. 고용량 및 고속의 데이터 서비스 수요가 늘어감에 따라 LTE 표준은 기존의 면허대역에 한정하지 않고 비면허 대역을 수용하여 용량을 증대하는 방안을 채택하였으며, 현재 표준화 시작 단계에 놓여있는 상황이다.

하지만 비면허 대역은 높은 자유도와 타 사업자 또는 타 기기의 방해를 받지 않는 면허대역과 달리, 다른 비면허 대역에서 운용되는 기기들과의 공존(coexistence) 문제를 해결해야 한다. 즉 LTE 셀룰러 네트워크에서 비면허 대역을 사용하기 위해서는 같은 비면허 채널상에 있는 타 기기들의 성능을 크게 낮추지 않으면서, 기회가 주어졌을 때 한시적으로 비면허 채널을 사용할 수 있는 형태의 채널 접근 및 점유 방식이 필요하다.

이러한 공존문제를 해결하기 위하여 LBT(Listen Before Talk) 메커니즘이 사용되고 있다. 채널 접근은 우선 채널 모니터링에 의해 이루어진다. 즉 비면허 채널을 공유하고 있는 기기들은 해당 비면허 채널의 점유 여부를 감지하여 비면허 채널이 점유되지 않을 때에 비면허 채널을 사용한다. 그리고 비면허 채널을 점유하여 전송을 하는 동안 다른 기기들은 비면허 채널이 점유되어 있는 것을 감지하고 전송을 보류한다.

하지만 현재 LTE 규격에서는 채널을 감지하는 기능이 없을 뿐만 아니라 동기화된 기존의 프레임 구조에서 작은 단위로 채널을 감지한 후 재빨리 채널을 점유하기 위한 무선 신호 전송 절차가 정의되어 있지 않다.

또한 기존의 무선 랜(IEEE 802.11a) 시스템의 경우, 비면허 대역에서 채널을 감지하는 시간은 4us(유럽의 경우, 20us) 정도로 LTE 규격의 시간 스케일에 비해 상대적으로 무척 짧은 시간이다. 따라서 LTE 셀룰러 네트워크는 이 짧은 시간 동안 채널의 점유 상태가 해제된 유휴(idle) 상태에 있는 것을 감지하고 타 기기들이 채널을 점유하지 못하도록 신속히 신호를 전송할 수 있어야 하지만, 이러한 기능이 LTE 규격에는 제공되어 있지 않다.

또한 비면허 대역의 LTE 프레임은 면허 대역에서 운용되는 LTE 프레임과 시간 동기가 맞아야 한다는 것을 원칙으로 하고 있으므로, LTE 셀룰러 네트워크에서 비면허 대역을 이용하기 위해서는 채널을 점유하는 것과 면허 대역의 LTE 프레임과의 동기화 기술이 필요하다.

본 발명이 해결하려는 과제는 면허 대역에서 운용되는 이동통신 시스템에서 비면허 대역을 이용할 수 있도록 하는 통신 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 한 실시 예에 따르면, 면허 대역에서 운용되는 이동통신 시스템의 기기가 비면허 대역을 이용하여 통신하는 방법이 제공된다. 비면허 대역을 이용한 통신 방법은 상기 비면허 대역의 채널의 점유 상태를 확인하는 단계, 상기 채널이 유휴 상태인 경우에, 설정된 임의 백오프 구간을 기다리는 단계, 상기 임의 백오프 구간 이후 상기 채널을 점유하게 되면, 상기 채널의 점유를 알리기 위한 프리엠블을 전송하는 단계, 그리고 데이터를 전송하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 기존의 LTE 물리 계층의 규격을 크게 변경하지 않고 면허 대역과의 동기를 유지하면서 그대로 비면허 대역에서 LTE 물리 계층의 규격을 적용하여 LTE 시스템을 운용할 수 있다. 또한 일정한 패턴으로 생성된 시퀀스를 프리엠블로 전송하기 때문에 수신기는 이 프리엠블을 이용하여 반송파 주파수 오프셋을 용이하게 추정할 수 있으며, 추가로 프리엠블에 약속된 디지털 정보를 전송할 수 있는 기능까지도 확장이 가능하여 다양한 기능을 한번에 수행할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서 제안하는 프리엠블은 무엇보다 현재 진행 중인 비면허 대역에서의 LTE 운용 표준화 기술의 좋은 요소 기술이 될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 LTE 시스템에서 비면허 대역을 사용하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 프리엠블의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 프리엠블의 신호 파형을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 프리엠블의 전력 스펙트럼 밀도를 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7은 각각 본 발명의 실시 예에 따른 프리엠블 전송 방법의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 프리엠블 전송 방법을 나타낸 도면이다.
도 9 및 도 10은 각각 면허 대역의 슬롯과 동기를 맞추기 위해 설계되는 프리엠블의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 비면허 대역을 이용한 통신 장치를 나타낸 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

명세서 전체에서, 단말(terminal)은 이동 단말(mobile terminal, MT), 이동국(mobile station, MS), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 사용자 장비(user equipment, UE) 등을 지칭할 수도 있고, MT, MS, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

또한, 기지국(base station, BS)은 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 중계 노드(relay node, RN), 기지국 역할을 수행하는 진보된 중계기(advanced relay station, ARS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS), 소형 기지국[펨토 기지국(femoto BS), 홈 노드B(home node B, HNB), 홈 eNodeB(HeNB), 피코 기지국(pico BS), 메트로 기지국(metro BS), 마이크로 기지국(micro BS) 등] 등을 지칭할 수도 있고, ABS, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, RN, ARS, HR-RS, 소형 기지국 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 면허 대역의 이동통신 시스템에서 비면허 대역을 이용한 통신 방법 및 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 나타낸 도면이다.

도 1을 참고하면, 대표적인 이동통신시스템인 LTE(Long Term Evolution) 시스템에서, 하나의 프레임은 10ms의 길이를 가지며 시간 영역에서 10개의 서브프레임(subframe)(#0~#9)을 포함한다. 각각의 서브프레임(#0~#9)은 1ms의 길이를 가지며 2개의 슬롯(slot)(S1, S2)으로 구성되어 있다. 각각의 슬롯(S1, S2)은 0.5ms의 길이를 가진다. 슬롯(S1, S2)은 시간 영역에서 복수의 전송 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 복수의 자원블록(Resource Block, RB)을 포함한다. 자원블록은 주파수 영역에서 다수의 부반송파를 포함한다. 전송 심볼은 다중 접속 방식에 따라 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex) 심볼, OFDMA 심볼, SC-FDMA 심볼 등으로 불릴 수 있다. 하나의 슬롯에 포함되는 전송 심볼의 수는 채널 대역폭이나 CP의 길이에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, LTE 시스템에서 일반(normal) CP의 경우에는 하나의 슬롯이 7개의 전송 심볼을 포함하나, 확장(extended) CP의 경우에는 하나의 슬롯이 6개의 전송 심볼을 포함한다. 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 전송 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 LTE 시스템에서 비면허 대역을 사용하는 방법을 설명하는 도면이다.

도 2를 참고하면, LTE 시스템은 데이터 요구량을 충족시키기 위해서 면허(license) 주파수 대역과 비면허(unlicensed) 주파수 대역을 통합하는 면허 지원 접속(License Assisted Access, LAA)을 지원한다. 즉, LTE 시스템은 사용 주파수를 면허대역에 한정하지 않고 5GHz 비면허 대역을 통해 부족한 주파수를 확보하여 추가적인 용량과 더욱 빠른 데이터 속도를 제공한다.

비면허(Unlicensed) 대역은 누구나 무료로 사용할 수 있도록 규정한 주파수 대역으로, 독점적 주파수 사용권이 보장되지 않는다. 비면허 대역은 일반적으로 WiFi라 불리는 WLAN(Wireless Local Area Network) 기기들이 사용한다. 따라서 LTE 시스템에서 비면허 대역을 사용하기 위해서는 동일 대역 내에서 서비스를 제공하는 WLAN 기기와의 간섭 문제를 효과적으로 회피할 방안이 필요하다.

LTE 시스템에서 비면허 대역을 사용하기 위한 방법을 설명하기 위해, 도 2에서는 2개의 WLAN 기기(110, 120)와 WLAN 기기(110, 120)와 동일한 비면허 대역을 사용하려는 LTE 기기(이하, "LTE LAA 기기"라 함)(200) 및 면허 대역을 사용하는 LTE 기기(300)를 도시하였다. 여기서, 기기는 기지국을 의미할 수도 있고, 단말을 의미할 수도 있다.

먼저, WLAN 시스템에서 MAC(Medium Access Control)의 기본 접속 메커니즘은 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 메커니즘이다. CSMA/CA 메커니즘은 기본적으로 LBT(listen before talk) 접속 메커니즘을 채용하고 있다. 따라서 WLAN 기기(110, 120)는 전송을 시작하기에 앞서, 무선 채널을 센싱(sensing)하는 CCA(Clear Channel Assessment)를 수행할 수 있다. WLAN 기기(110, 120)는 소정의 구간[예를 들어, DIFS(DCF Inter-Frame Space) 구간] 동안 무선 채널이 유휴 상태(idle status)인 것으로 판단되면, 충돌을 피하기 위해 채널 접속을 위한 지연 시간[예를 들어, WLAN 임의 백오프 구간(random backoff period)]을 설정하여 더 기다린 후 WLAN 프레임 전송을 시작한다. 반면, WLAN 기기(110, 120)는 CCA 센싱 결과, 무선 채널이 점유 상태(busy status)인 것으로 감지되면, WLAN 기기(110, 120)는 전송을 시작하지 않고 무선 채널이 유휴 상태가 될 때까지 대기한다.

이와 같이, WLAN 임의 백오프 구간의 적용으로, WLAN 기기(110, 120)는 서로 다른 시간 동안 대기한 후에 프레임 전송을 시도하므로, 충돌(collision)을 최소화시킬 수 있다.

LTE LAA 기기(200)는 비면허 대역을 사용하기 위해 접속 메커니즘으로 LBT(listen before talk) 메커니즘을 사용한다. LBT 메커니즘은 신호를 전송(talk)하기 전에 채널의 점유 상태(사용 여부)를 주기적으로 점검(Listen)하는 방법이다. WLAN 시스템과 마찬가지로, LTE LAA 기기(200)는 LBT 결과, 무선 채널이 유휴 상태인 것으로 판단되면, 채널 접속을 위한 지연 기간[예를 들어, LTE 임의 백오프 구간]을 설정하여 기다린 후, 해당 무선 채널을 통하여 서브프레임 전송을 시작한다. 반면, 무선 채널이 점유 상태인 것으로 감지되면, LTE LAA 기기(200)는 전송을 시작하지 않고 무선 채널이 유휴 상태가 될 때까지 대기한다.

LTE 기기(300)는 허가된 면허 대역을 사용하므로, 전송할 데이터가 발생하면, 도 1과 같은 구조의 LTE 프레임을 바로 전송할 수 있다.

그러면, WLAN 기기(110, 120), LTE LAA 기기(200) 및 LTE 기기(300)가 공존하는 환경에서 LTE LAA 기기(200)가 무선 채널을 사용하는 방법에 대해서 자세하게 설명한다.

먼저, 도 2에 도시한 바와 같이, WLAN 기기(110)가 WLAN 프레임을 전송하고 있고, LTE 기기(300)는 비면허 대역의 신호와 간섭이 일어나지 않기에 연속적으로 LTE 서브프레임을 전송하고 있다고 가정한다.

WLAN 기기(110)가 WLAN 프레임을 전송하고 있을 때 WLAN 기기(120)와 LTE LAA 기기(200)는 각각 비면허 대역의 채널이 점유 상태인 것을 판단하고 전송을 보류한다. WLAN 기기(110)의 WLAN 프레임에 대한 전송이 끝나면, WLAN 기기(120)와 LTE LAA 기기(200)는 CCA를 통해서 채널이 유휴 상태에 있다는 것을 감지한다.

WLAN 기기(120)은 DIFS 시간 동안 채널이 유휴 상태인 것이 감지되면, WLAN 임의 백오프 구간을 더 기다린 후에 전송을 할 수 있다. 마찬가지로, LTE LAA 기기(200)도 LBT를 수행하여 채널이 유휴 상태인 것이 감지하면, LTE 임의 백오프 구간을 기다린 후에 전송을 할 수 있다.

이와 같이, WLAN 기기(120)와 LTE LAA 기기(200)는 비면허 대역을 사용하기 위하여 경쟁(contention)을 하게 되는데, 경쟁에서 승리하여 데이터를 전송하려면 임의의 지연 시간에 해당하는 q 구간을 먼저 통과한 기기가 전송할 수 있게 된다. 여기서, q는 시간적인 개념으로서 1us 단위의 카운터가 될 수 있다. WLAN 기기(120)의 경우 q는 DIFS 시간과 WLAN 임의 백오프 구간의 합이 되고, LTE LAA 기기(200)의 경우 q는 LBT 기능에 의한 지연 시간과 LTE 임의 백오프 구간의 합이 된다. 일반적으로 DIFS 시간은 34us로 설정되고, WLAN 임의 백오프 구간은 0을 포함한 9us의 배수로 설정된다. 그리고 LBT 기능에 의한 지연 시간과 LTE 임의 백오프 구간의 합은 N*20us로 설정되며, N은 기본적으로 임의적으로 설정된다.

도 2에 도시한 바와 같이, LTE LAA 기기(200)가 먼저 q 구간을 통과하면, LTE LAA 기기(200)는 프리엠블(preamble)을 전송한 후, 전송할 데이터를 포함하는 LTE 서브프레임을 전송한다. 이때 전송할 데이터가 발생한 WLAN 기기(110, 120)는 LTE LAA 기기(200)에서 전송한 프리엠블로 인해서 채널이 점유 상태인 것을 감지하게 되고, 전송을 보류한다.

이어서, LTE LAA 기기(200)가 전송할 데이터의 크기에 따라서 1개의 LTE 서브프레임의 전송을 완료하고 나면, WLAN 기기(110, 120)는 채널이 유휴 상태인 것을 감지하고, 채널을 점유하기 위한 경쟁을 시작한다.

그리고 WLAN 기기(110)가 먼저 q 구간을 통과하면, WLAN 프레임을 전송하게 된다.

WLAN 기기(110)의 전송이 끝난 후, WLAN 기기(120)와 LTE LAA 기기(200)는 채널이 유휴 상태인 것을 감지하고, 채널을 점유하기 위한 경쟁을 시작한다. 도 2에 도시한 바와 같이, LTE LAA 기기(200)가 q 구간을 먼저 통과하면, LTE LAA 기기(200)는 프리엠블을 전송한 후 전송할 데이터를 포함하는 LTE 서브프레임을 전송한다. 이때 전송할 데이터의 크기에 따라서 하나 이상의 LTE 서브프레임이 연속하여 전송될 수 있다.

이와 같은 방법으로, 전송할 데이터가 있는 WLAN 기기(110, 120) 및 LTE LAA 기기(200)들이 채널을 점유하기 위한 경쟁을 시작하고, 경쟁을 통해서 채널을 점유한 기기가 데이터를 전송하게 된다.

특히, LTE LAA 기기(200)는 LTE 서브프레임의 경계 지점(boundary)에 관계없이 채널을 점유하기 위한 경쟁을 시작하여 채널을 점유하며, 채널을 점유한 경우에 프리엠블을 전송한 후에 LTE 서브프레임을 전송한다. 이때 프리엠블은 우선적으로 비면허 대역의 채널을 즉시 타 기기의 관점에서 점유 상태로 인식시키기 위해 전송되며 또한 면허 대역의 LTE 서브프레임과 동기를 맞추는 보조 역할을 하기 위해 전송된다.

이와 같이, LTE LAA 기기(200)는 LBT 기능과 프리엠블을 이용하여 기존의 면허 대역에서 사용하던 물리계층의 LTE 서브프레임을 변경(modification)하지 않고 그대로 활용하여 비면허 대역에서도 전송 할 수 있다. 또한 WLAN과 같은 타 기종의 기기와 공존하면서 간섭을 유발하거나 받지 않고 채널을 점유하여 일정기간 동안 사용 할 수 있다.

현재 LBT는 ETSI에서 정의되어 있으며, 본 발명의 실시 예에 따른 LTE LAA 기기(200)는 프리엠블을 비면허 대역에서 활용하여, 비면허 대역에서 데이터를 전송한다. 본 발명의 실시 예에 따른 프리엠블은 LTE 면허 대역과의 시간 동기화를 위해 LTE 면허 대역의 서브프레임 구간의 시작점 또는 끝나는 시점과 같이 서브프레임의 경계까지 전송될 수 있다. 또한 프리엠블은 서브프레임의 경계가 아닌 서브프레임 내 슬롯의 경계 또는 서브프레임 내 특정 심볼의 경계까지 전송될 수도 있다. 비면허 대역과 면허 대역의 서브프레임이 시간적인 동기를 갖추게 되면, 구현 측면이나 스케줄링 측면에서 유리한 점이 있기 때문에 현재 표준화 진행 단계에선 이러한 동기가 이루어져야 한다는 것을 기본 전제로 하고 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 프리엠블의 구조를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 프리엠블의 신호 파형을 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 프리엠블의 전력 스펙트럼 밀도를 나타낸 도면이다.

도 3을 참고하면, 프리엠블은 유연(flexible)하게 길이가 가변된다. 프리엠블은 적어도 하나의 기본 단위 시퀀스로 구성될 수 있다. 또한 프리엠블은 도 3에 도시한 바와 같이 면허 대역의 LTE 서브프레임과 동기를 효율적으로 맞추기 위해 적어도 하나의 기본 단위 시퀀스와 OFDM 심볼 타이밍을 위한 시퀀스의 조합으로 이루어질 수도 있다. 도 3에서는 프리엠블이 서브프레임의 경계가 아닌 서브프레임 내 특정 구간까지 전송되는 것으로 도시하였으며, 특정 구간은 슬롯이 될 수도 있고, 심볼이 될 수 있다.

기본 단위 시퀀스는 0.521us 정도의 길이로 이루어져 있으며, 실수 값과 허수 값을 가지는 파형을 가진다.

LTE의 디지털 샘플 레이트(digital sample rate)는 30.72Msps인데, 한 샘플을 전송하는 데 걸리는 시간은 0.326us[1/(30.72e6)]가 걸리며, 16개의 샘플을 전송하는 데 걸리는 시간은 0.521us[=16/(30.72e6)]이다. 즉 프리엠블의 기본 단위 시퀀스는 16개의 샘플 길이에 해당한다.

참고로, LTE OFDM 심볼의 전송 시간은 66.67us[=2048/(30.72e6)]이고, CP(cyclic prefix)의 전송 시간/길이는 4.69us[=144/(30.72e6)]이다. 1개의 LTE 서브프레임의 길이는 1ms[=30720/(30.72e6)]이다.

즉 프리엠블의 기본 단위 시퀀스가 1920개 연속으로 전송되면 1ms가 된다.

16개의 샘플 길이를 가지는 시간 도메인에서 기본 단위 시퀀스 s(n)은 수학식 1에 의해서 생성된다.

수학식 1에서, p는 신호를 정규화(normalize)하기 위한 상수이고, 주파수 도메인의 시퀀스 z(k)와 인덱스는 수학식 2와 같이 정의된다.

수학식 2는

을 의미한다.

수학식 2에서 a_-5부터 a₅는 복소수(complex number)이며 이진 비트(binary bit)에 의해서 수학식 3과 같이 정의된다.

이진 비트 b_-5부터 b₅는 수학식 4와 같이 LTE 규격에서 정의된 기지국의 물리적 셀 식별자(physical cell ID)인

과

에 의해 결정되어 맵핑이 된다.

여기서, B(.)는 이진수로 변환시키는 이항 연산자(binary operator) 함수이다. 예를 들어,

=2이고

=97이라고 가정하면, 이진수 b_-5b_-4b_-3b_-2b_- ₁b₁b₂b₃b₄b₅는 110000110으로 결정된다. 따라서 z(k)는 [0 0 0 -1-j -1-j 1+j 1+j 1+j 0 1+j 1+j -1-j -1-j 1+j 0 0]이 된다.

P가 4인 경우, z(k)를 수학식 1을 이용하여 시간 영역으로 변환하게 되면, 기본 단위 시퀀스 s(n)는 수학식 5와 같다.

기본 단위 시퀀스 s(n)을 10개 연속하여 전송하게 되면, 도 4와 같은 파형을 가진다.

도 4에서, 점선은 실수(real) 값이고, 실선은 허수(imaginary) 값을 의미한다.

기본 단위 시퀀스 s(n)은 주파수 영역에서 도 5와 같은 전력 스펙트럼 밀도(power spectral density) 특징을 가진다.

LTE LAA 기기(200)는 채널을 점유한 후, 적어도 하나의 기본 단위 시퀀스를 서브프레임의 경계까지 전송한 후에, 이어서 OFDM 심볼 타이밍을 위한 시퀀스를 전송할 수 있다. OFDM 심볼 타이밍을 위한 시퀀스가 전송되는 구간이 FTSF(fine OFDM symbol timing synchronization field) 구간이 되며, FTSF 구간의 시작점은 채널 점유가 이루어진 서브프레임의 후속 서브프레임의 시작점이 될 수 있다. FTSF 구간에서 전송되는 시퀀스는 면허 대역의 서브프레임과 동기 획득에 효율적인 골레이 시퀀스(Golay sequence)로 이루어져 있으며, 그 길이는 2192 또는 2208 샘플 길이를 가질 수 있다. 채널 점유가 서브프레임의 경계에서 이루어진 경우, LTE LAA 기기(200)는 바로 OFDM 심볼 타이밍을 위한 시퀀스를 전송할 수 있다.

LTE LAA 기기(200)는 OFDM 심볼 타이밍을 위한 시퀀스에 이어서 적어도 하나의 기본 단위 시퀀스를 추가적으로 전송할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 길이의 프리엠블은 적어도 하나의 기본 단위 시퀀스와 OFDM 심볼 타이밍을 위한 시퀀스의 조합으로 이루어져 있으며, 기본 단위 시퀀스가 대략 0.5us 정도의 단위(granularity)를 가지기 때문에 높은 자유도를 가지고 어떠한 상황에서도 공존 채널을 점유하고 면허 대역과의 시간 동기를 맞추는 게 가능하다.

도 6 및 도 7은 각각 본 발명의 실시 예에 따른 프리엠블 전송 방법의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 6에 도시한 바와 같이, LTE LAA 기기(200)가 q 구간을 거치면서 면허 대역의 LTE 서브프레임 말단 근처에서 채널을 점유한 경우, LTE LAA 기기(200)는 LTE 면허 대역의 서브프레임이 끝나는 시점까지 프리엠블을 전송한다. 즉, 길이가 짧은 프리엠블이 전송된다.

다음, LTE LAA 기기(200)는 LTE 서브프레임을 전송한다.

반면, 도 7에 도시한 바와 같이, LTE LAA 기기(200)가 q 구간을 거치면서 면허 대역의 LTE 서브프레임의 초단 근처에서 채널을 점유한 경우, LTE LAA 기기(200)는 LTE 면허 대역의 서브프레임이 끝나는 시점까지 프리엠블을 전송한다. 즉, 길이가 긴 프리엠블이 전송된다.

다음, LTE LAA 기기(200)는 LTE 서브프레임을 전송한다.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 프리엠블은 필요에 따라 가변적으로 길이가 조정되어 채널을 점유 또는 예약(reserve) 할 때 사용된다. 또한 프리엠블은 수신단에서 자동 이득 조절(automatic gain control, AGC) 기능을 수행하기 위하여 사용될 수 있다. 즉 프리엠블은 기본 단위 시퀀스가 반복되어 생성되므로, 반송파 주파수 오프셋(carrier frequency offset)과 같이 아날로그에서 발생하는 오차를 보상하는 기능을 제공할 수 있다.

그리고 이진수 b_-5b_-4b_-3b_-2b_- ₁b₁b₂b₃b₄b₅는 기지국의 물리적 셀 식별자로 맵핑하는 것이 아니라 8비트 메시지를 알릴 수 있는 시스템 방송 정보를 전송하는 용도로 사용될 수 있다.

이상의 설명에서는 LTE LAA 기기(200)가 채널을 점유한 경우, 면허 대역의 LTE 서브프레임과의 동기 시점을 LTE 서브프레임의 경계에 맞추는 것으로 설명하였으나, LTE 서브프레임의 시작점이 아니라 슬롯 단위의 경계에 맞추는 것도 가능하다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 프리엠블 전송 방법을 나타낸 도면이고, 도 9 및 도 10은 각각 면허 대역의 슬롯과 동기를 맞추기 위해 설계되는 프리엠블의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 8을 참고하면, LTE LAA 기기(200)가 q 구간을 거치면서 면허 대역의 LTE 서브프레임의 첫 번째 슬롯 근처에서 채널을 점유한 경우, LTE LAA 기기(200)는 LTE 면허 대역의 서브프레임의 첫 번째 슬롯이 끝나는 시점까지 프리엠블을 전송한다. 다음, LTE LAA 기기(200)는 LTE 슬롯을 전송하며, 전송하고자 하는 데이터의 크기에 따라서 LTE 슬롯을 연속하여 전송할 수 있다.

이와 같이 LTE LAA 기기(200)는 면허 대역의 슬롯과 동기를 맞추게 되면, 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 채널을 점유하는 시점에 따라서 프리엠블의 길이가 결정되며, 이때 결정되는 프리엠블의 길이는 서브프레임과 동기를 맞추는 경우에 비해 평균적으로 짧게 설계될 수 있다.

이와 달리, LTE LAA 기기(200)는 면허 대역의 특정 OFDM 심볼과 동기를 맞출 수도 있다.

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 비면허 대역을 이용한 통신 장치를 나타낸 도면이다.

도 11을 참고하면, 비면허 대역을 이용한 통신 장치(1100)는 프로세서(1110), 송수신기(1120) 및 메모리(1130)를 포함한다. 비면허 대역을 이용한 통신 장치(1100)는 LTE LAA 기기(200) 내에 구현될 수 있다.

프로세서(1110)는 데이터를 전송하기 전에 비면허 대역을 점유하기 위해 WLAN 기기들과 경쟁한다. 프로세서(1110)는 LBT를 수행하여 채널이 점유 상태를 확인하고, 채널이 유휴 상태인 것으로 판단되면, LTE 임의 백오프 구간을 기다린 후, 해당 채널을 점유하면, 해당 채널에 대해 타 기기가 점유 상태로 인식되도록 하고 면허 대역의 서브프레임과 동기를 맞추기 위해 프리엠블을 생성하여 송수신기(1120)를 통해 프리엠블을 전송한다. 다음, 프로세서(1110)는 데이터 전송을 위한 LTE 서브프레임을 생성하고, LTE 서브프레임을 송수신기(1120)를 통해 전송한다.

송수신기(1120)는 프리엠블 및 LTE 서브프레임을 전송한다.

메모리(1130)는 프로세서(1110)에서 수행하기 위한 명령어(instructions)을 저장하고 있거나 저장 장치(도시하지 않음)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장하며, 프로세서(1110)는 메모리(1130)에 저장되어 있거나 로드된 명령어를 실행한다.

프로세서(1110)와 메모리(1130)는 버스(도시하지 않음)를 통해 서로 연결되어 있으며, 버스에는 입출력 인터페이스(도시하지 않음)도 연결되어 있을 수 있다. 이때 입출력 인터페이스에 송수신기(1120)가 연결되며, 입력 장치, 디스플레이, 스피커, 저장 장치 등의 주변 장치가 연결되어 있을 수 있다.

본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims

면허 대역에서 운용되는 이동통신 시스템의 기기가 비면허 대역을 이용하여 통신하는 방법으로서,
상기 비면허 대역의 채널의 점유 상태를 확인하는 단계,
상기 채널이 유휴 상태인 경우에, 설정된 임의 백오프 구간을 기다리는 단계,
상기 임의 백오프 구간 이후 상기 채널을 점유하게 되면, 상기 채널의 점유를 알리기 위한 프리엠블을 전송하는 단계, 그리고
데이터를 전송하는 단계
를 포함하는 비면허 대역을 이용한 통신 방법.