KR20160137347A - 커버리지 확장을 위한 사물 통신 방법, 이를 수행하는 장치 및 시스템 - Google Patents

Abstract

커버리지 확장을 위한 사물 통신 방법은 소정 크기의 시스템 대역폭을 전송을 위해 할당하는 단계와, 상기 소정 크기의 시스템 대역폭을 사용하여 MIB(Master Information Block)을 제외한 시스템 정보 및 데이터 중 적어도 하나를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 MIB(Master Information Block)을 제외한 시스템 정보 및 데이터 중 적어도 하나는 주기적인 호핑 패턴(hopping pattern)을 사용하여 주파수 호핑(Frequency hopping)을 수행하여 전송한다. 저전력을 유지하면서도 커버리지를 확대할 수 있다.

Description

커버리지 확장을 위한 사물 통신 방법, 이를 수행하는 장치 및 시스템{Methods for performing machine type communication for the purpose of coverage enhancement, apparatuses and systems for performing the same}

본 발명은 사물 통신 방법, 이를 수행하는 장치 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 커버리지 확장을 위한 사물 통신 방법, 이를 수행하는 장치 및 시스템에 관한 것이다.

사물통신 단말-예를 들어 MTC(Machine Type Communication) 단말들-은 매우 많은 개수로 배치되고 MTC 단말들과 같은 사물통신 단말의 가격을 저가로 낮추는 것은 IoT(Internet of Things)를 구현하는데 핵심적인 요소이다.

MTC 단말들은 다양한 응용분야에 사용될 수 있으며, 저전력 소모가 요구되며, 빈번하지 않은 소량 버스트 전송(infrequent small burst transmissions)을 위한 통신이 예상된다.

M2M 응용의 경우, MTC 단말들과 같은 사물통신 단말-예를 들어, 전기, 수도, 가스 미터-은 빌딩내 깊숙이 배치될 수 있으며 기존에 정의된 LTE 셀 커버리지에 비교하여 커버리지 개선(coverage improvements)이 요구될 수 있다.

일부 MTC(Machine Type Communication) 단말들은 금속박편으로 절연되거나 금속 창문 또는 얇은 벽으로 이루어진 빌딩에 의해 차폐된 장소 또는 빌딩의 지하층에 설치된다. 이러한 설치 상의 이유로 MTC 단말은 일반적인 LTE 단말보다도 무선 인터페이스상에서의 침투 손실(penetration losses)을 경험하게 된다.

극한 커버리지 시나리오에 존재하는 MTC 단말들은 매우 낮은 데이터 속도, 큰 지연 내성(delay tolerance), 비이동성(no-mobility)과 같은 특성을 가질 수 있으므로, MTC 단말을 이용한 통신을 할 경우 일부 메시지 및/또는 채널들은 필요하지 않을 수 있다.

이러한 MTC 단말의 커버리지를 개선시키기 위한 기술들은 커버리지, 전력 소모(power consumption), 셀 주파수 효율(cell frequency efficiency), 표준에의 영향, 제조 비용, 복잡도등이 고려되어야 한다.

현재 MTC(Machine Type Communication)의 경우, 1.4MHz 정도의 적은 주파수 밴드 폭으로도 기지국의 현재 밴드폭에 상관없이 기존 상용망에서 동작을 잘하도록 하는 기술이 요구된다. 특히 현재 MTC(Machine Type Communication)의 경우, 데이터 전송율이 대략 100kbps 정도이므로(대역폭을 1.4MHz로 고정) MTC 단말에서 저전력을 유지하면서도 커버리지를 대폭 확대할 수 있는 방법이 요구된다.

모든 단말들이 커버리지 개선(coverage improvement)을 요구하는 것은 아니며, 커버리지 개선이 필요한 정도도 단말마다 달라 질 수 있으며, 상기 커버리지 개선을 위한 기술들은 필요한 단말에 한해서만 인에이블(enable)되어야 한다.

최소 데이터 전송률을 갖는 일반 Category 1 LTE UE(User Equipment)에 비하여 MTC 단말의 커버리지를 20dB 향상시키기 위한 기술이 요구된다.

MTC 단말의 커버리지 개선의 양이 커질수록 사용되는 물리 채널들도 개선되어야 하며, MTC 단말의 커버리지를 상기 20dB 정도로 개선하기 위해서는 공유 채널(SCH: Schared Channel), 방송 채널(BCH: Broadcast Channel), 물리적 하향링크 제어 채널(예를 들어, PDCCH(Physical Downlink Control Channel))을 포함한 모든 상향 링크 물리채널 및 하향 링크 물리 채널이 개선되어야 한다.

MTC 단말들에 대해 단일 수신 RF(Radio Frequency) 및 상기와 같이 대역폭 감소 기술이 적용될 경우, 이러한 단일 수신 RF 및 대역폭 감소 기술은 하향링크 커버리지를 감소시킬 것이며, 이러한 커버리지 손실을 보충하기 위한 추가적인 커버리지 개선 기술이 요구된다.

구체적으로, MTC 단말에 단일 수신 RF 체인(single receive RF chain)을 적용할 경우 모든 하향 링크 채널들에 대하여 추가적인 커버리지 보충이 필요하며, 최대 대역폭이 감소될 경우 (E)PDCCH((Enhanced) Physical Downlink Control Channel) 및 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)에 대한 커버리지 보충이 필요하게 된다.

또한, 이와 같은 커버리지 보충 기술은 저가(low cost) MTC 기술들이 적용되어야 한다. Cost 감소 및 커버리지 확장을 동시에 허용할 경우 LTE(Long Term Evolution) 시스템의 성능 감소를 유발할 수 있다.

한편, MTC 단말들을 위해 20dB 이상의 커버리지 확장이 필요한 상황이지만 단 1.4MHz의 대역폭만을 사용하여야 하고 하나의 수신 RF 체인만을 사용하도록 제한되기 때문에 기존 일반 이동통신 단말에 비하여 오히려 데이터 수신 성능이 크게 떨어질 수 밖에 없다. 따라서 이러한 환경에서도 성능을 끌어올려 20dB 이상의 커버리지를 확보할 수 있는 다양한 진보된 기술들이 요구된다.

또한, 커버리지 확대 기술에서 가장 중요한 역할을 하는 것 중의 한 가지가 상향링크의 RACH(Random Access Channel) 동작이다. 단말의 기지국의 연결 및 데이터 송신을 위하여 단말이 임의의 시간에 기지국에 전송하는 일종의 데이터 요구신호인 RACH는 모든 단말에서 시작되는 통신의 시작 역할을 하게 되므로 20dB 이상의 커버리지가 확대된 매우 멀리 떨어진 MTC 단말에서 송신되는 RACH 신호를 기지국이 성공적으로 수신할 수 있고 이에 대한 응답신호를 역시 장거리의 해당 MTC 단말에 성공적으로 보낼 수 있는 방법이 요구된다.

이러한 전체적인 동작에 있어 기지국 및/또는 단말이 MTC 커버리지 확장 단말과 일반 이동통신 단말을 미리 구분할 수 있다면 MTC 커버리지 확장 통신에 있어 큰 효율성을 제고할 수 있다. 따라서 단말이 초기 접속을 시도하는 RACH 과정에서 MTC 커버리지 확장 단말과 일반 단말을 구분할 수 있는 기술 역시 요구된다.

본 발명의 목적은 저전력을 유지하면서도 커버리지를 확대할 수 있는 커버리지 확장을 위한 MTC 통신 방법, 이를 수행하는 장치 및 시스템을 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 사물 통신 방법은 기지국에서 소정 크기의 시스템 대역폭을 사용하여 MIB(Master Information Block)을 제외한 시스템 정보, 제어 정보 및 데이터 중 적어도 하나를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 MIB(Master Information Block)을 제외한 시스템 정보, 제어 정보 및 데이터 중 적어도 하나는 호핑 패턴(hopping pattern)을 사용하여 주파수 호핑(Frequency hopping)을 수행하여 상기 기지국에서 사물통신 단말로 전송한다. 상기 MIB(Master Information Block)을 제외한 시스템 정보, 제어 정보 및 데이터 중 적어도 하나는 호핑 패턴(hopping pattern)을 사용하여 주파수 호핑(Frequency hopping)을 수행하여 전송하는 것은 상기 MIB(Master Information Block)을 제외한 시스템 정보, 제어 정보 및 데이터 중 적어도 하나는 상기 시스템 대역폭 보다 작은 협대역간에 호핑 패턴(hopping pattern)을 사용하여 주파수 도약(Frequency hopping)을 시켜 데이터를 전송할 수 있다. 상기 주파수 호핑 패턴은 셀 ID(Identifier), 단말 ID(Identifier), 시스템 프레임 번호(SFN: System Frame Number) 및 서브 프레임 인덱스(Subframe index) 중 적어도 하나를 사용하여 발생시키거나 결정할 수 있다. 상기 주파수 호핑 패턴은 고정적 스케쥴링(persistent scheduling)을 사용하여 상기 사물통신 단말로 전송할 수 있다. 동기화에 사용되는 PSS(Primary Synchronization Signal)/SSS(Secondary Synchronization Signal)와 시스템 정보를 알려주는 PBCH는 상기 주파수 호핑을 수행하지 않을 수 있다. 상기 주파수 호핑은 특정 협대역 세트(narrowband set)내에서만 수행될 수 있다. TDD 전송방식의 경우에는, 상향 링크 전송과 상기 하향 링크 전송을 위하여 상기 특정 협대역 세트가 동일하게 설정될 수 있다. 한 개의 채널(channel)에 대한 상기 주파수 호핑 패턴의 그래눌러리티(granularity)는 공통값, 복수 값 및 가변값 중 하나로 결정될 수 있다. 상기 주파수 호핑 패턴의 그래눌러리티(granularity)를 복수값으로 할 경우 기지국의 커버리지 또는 반복 레벨에 따라 상기 주파수 호핑 패턴의 그래눌러리티(granularity)를 다르게 할 수 있다. 주파수 호핑 패턴의 그래눌러리티(granularity)를 가변값으로 할 경우, 상기 주파수 호핑 패턴의 그래눌러리티(granularity)는 주파수 호핑에 사용되는 협대역의 수와 반복 수를 기초로 결정될 수 있다. 사물통신 단말의 커버리지 확장의 지원 정도에 따라서 복수개의 등급(class)을 나누어 상기 주파수 호핑을 상기 등급별로 다르게 수행할 수 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 사물 통신 방법은 시스템 대역폭을 사용하여 시스템 정보-상기 시스템 정보는 MIB(Master Information Block) 및 SIB(System Information Block) 중 적어도 하나를 포함함-, 제어 정보 및 데이터 중 적어도 하나를 기지국에서 사물통신 단말로 전송하는 단계를 포함하되, 상기 시스템 정보, 제어 정보 및 데이터 중 적어도 하나를 반복(repetition) 패턴을 사용하여 상기 기지국에서 상기 사물통신 단말로 전송한다. 상기 MIB(Master Information Block)에 대한 반복 전송은, 동일한 신호를 전송하는 방법 및 동일한 데이터를 전송하지만 신호의 형태가 다른 형태로 전송하는 방법 중 하나를 사용하여 전송할 수 있다. 상기 반복 전송은 고정적 스케쥴링(persistent scheduling)을 사용하여 상기 사물 통신 단말로 전송하되, 상기 고정적 스케쥴링(persistent scheduling)은 상기 반복 전송 패턴을 고정시켜서 전송할 수 있다. 상기 사물통신 단말은 채널 상황에 따라 스몰(small) 커버리지 단말, 라지(large) 커버리지 단말로 나누어서 운영할 수 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 사물 통신 방법은 사물통신 단말과 기지국간에 랜덤 액세스 과정을 수행하는 단계를 포함하되, 커버리지 확장(coverage extension) 사물통신 단말과 일반 사물통신 단말을 구분하기 위하여 PRACH신호를 이용할 수 있다. 상기 커버리지 확장(coverage extension) 사물통신 단말과 일반 사물통신 단말을 구분하기 위하여 PRACH 프리엠블(preamble)을 가지고 구분할 수 있다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 사물 통신 방법은, 사물 통신을 위해 하향링크 주파수 호핑을 수행하는 경우, 협대역 사용 정보를 사물 통신 단말에서 전송한다. 시스템 정보 또는 하향링크 제어 채널을 이용하여 사용가능한 협대역 세트를 망내의 사물 통신 단말들에게 알려줄 수 있다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 사물 통신 방법은, 하향링크 주파수 호핑시, 멀티-서브 프레임 스케쥴링을 수행한다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 커버리지 확장을 위한 MTC(Machine Type Communication) 통신 방법은 커버리지의 차이에 따른 전송채널의 차이로 발생되는 변화에 효율적으로 대응하기 위하여 상기 시술된 방법을 적응적으로 운용하는 것이다. 단말이 처한 전송채널의 변화 또는 전송 채널 상태의 차이는 기지국에 상향링크로 수신하는 PRACH, PUSCH 내의 파일럿 신호 또는 사운딩(Sounding) 신호를 기반으로 하여 전송채널의 변화 또는 전송 채널 상태의 차이를 파악할수 있다. 단말이 처한 이러한 전송채널의 변화 또는 전송 채널 상태의 차이에 따라 적응적으로 반복 전송 횟수, 주파수 호핑 패턴 등등을 차등적으로 운용할 수 있다. 해당 단말의 커버리지 수준(level)에 따라 적응적으로 반복 전송 횟수, 주파수 호핑 패턴 등등을 차등적으로 적용할 수 있다. 예를 들어, 단말까지의 거리나 지하와 같은 장소에서 동작하여야 하는 단말들의 경우 일반적인 채널 환경보다 열악하므로 이러한 전송 채널 상태의 차이에 따라 반복 전송 횟수, 주파수 도약 패턴 등을 다르게 운용할 수 있다. 요구되는 커버리지 수준은 PRACH, PUSCH 내의 DMRS, 또는 사운딩(Souding) 신호들을 기반으로 추정된 채널 상태로부터 유추할 수 있다. 즉, 땅 위에 있는 IoT 단말과 지하에 있는 IoT 단말은 서로 요구되는 반복 전송 횟수 등이 크게 차이가 날 수 있으므로 이러한 IoT 단말이 처한 전송 채널 상태의 차이에 따라 반복 전송 횟수, 주파수 도약 패턴 등을 다르게 운용할 수 있다.

특징들 및 엘리먼트들이 특히 조합되어 위에서 기술되었지만, 당업자는 각각의 특징 또는 엘리먼트가 단독으로 또는 다른 특징들 및 엘리먼트들과의 임의의 조합으로 이용될 수 있다는 것을 인지할 것이다. 또한, 여기서 기술된 방법들은 컴퓨터 또는 프로세서에 의한 실행을 위해 컴퓨터-판독 가능한 매체에 포함되는 컴퓨터 프로그램, 소프트웨어, 펌웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있다. 컴퓨터-판독 가능한 매체들의 예들은 전자 신호들(유선 또는 무선 접속을 통해 송신됨) 및 컴퓨터-판독 가능한 저장 매체들을 포함한다. 컴퓨터-판독 가능한 저장 매체들의 예들은 판독 전용 메모리(read only memory; ROM), 랜덤 액세스 메모리(random access memory; RAM), 레지스터, 캐시 메모리, 반도체 메모리 디바이스들, 내부 하드 디스크들 및 제거 가능한 디스크들과 같은 자기 매체들, 자기-광학 매체들, CD-ROM 디스크들 및 디지털 다용도 디스크들(digital versatile disks; DVD들)과 같은 광학 매체들을 포함할 수 있지만, 이들로 제한되진 않는다. 소프트웨어와 연관되는 프로세서는 WTRU, UE, 단말, 기지국, RNC 또는 임의의 호스트 컴퓨터에서 이용하기 위한 라디오 주파수 트랜시버를 구현하도록 이용될 수 있다. 상기 프로세서는 디지털 신호 프로세서(digital signal processor; DSP), 마이크로프로세서, DSP 코어와 연관된 하나 이상의 마이크로프로세서들, 제어기, 마이크로제어기, 주문형 집적 회로(application specific integrated circuit; ASIC)들, 필드 프로그래밍 가능한 게이트 어레이(field programmable gate array; FPGA) 회로들, 집적 회로(integrated circuit; IC), 또는 상태 머신등으로 구현될 수 있다.

상술한 바와 같은 커버리지 확장을 위한 MTC 통신 방법, 이를 수행하는 장치 및 시스템에 따르면, 저전력을 유지하면서도 커버리지를 대폭 확대 할 수 있다.

상술한 바와 같은 사물 통신 단말의 주파수 호핑(Frequency Hopping)시 멀티-서브 프레임 스케쥴링 방법, 이를 수행하는 장치 및 시스템에 따르면, 데이터 레이트를 증가시키고 서브프레임의 스위칭 횟수를 줄이면서도 커버리지를 대폭 확대 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 MTC 단말의 개략적인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 MTC 통신 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 3은 LTE 시스템에서의 하나의 하향 링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)의 일 예를 나타낸 개념도이다.
도 4A는 LTE 시스템에서의 하향링크 서브프레임의 구조를 나타낸 개념도이다.
도 4B는 LTE 시스템에서의 상향링크 서브프레임의 구조를 나타낸다.
도 4C는 본 발명의 일실시예에 따른 하향링크 프레임 구조의 일예를 나타낸 개념도이다.
도 4D는 본 발명의 다른 실시예에 따른 주파수 호핑 패턴의 일예를 나타낸다.
도 5A는 본 발명의 일실시예에 따른 6PRB 크기를 가지는 협대역(narrow band)이 기존 legacy PRB mapping 과 일치(align)되도록 배치되는 경우를 나타낸 개념도이다.
도 5B는 본 발명의 다른 실시예에 따른 5PRB 크기를 가지는 협대역(narrow band)이 기존 legacy PRB mapping 과 일치(align)되도록 배치되는 경우를 나타낸 개념도이다.
도 5C는 본 발명의 일실시예에 따른 기존 광대역 시스템(wideband system)에서 하향링크 협대역(narrowband) 단말을 지원하기 위한 개념도이다.
도 5D는 본 발명의 일실시예에 따른 기존 광대역 시스템(wideband system)에서 상향링크 협대역(narrowband) 단말을 지원하기 위한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 1.4MHz 대역폭보다 큰 전체 시스템 대역폭을 사용하여 6PRB 크기를 가지는 협대역들(narrow bands)간에 주파수 호핑이 일어나는 패턴을 예시적으로 나타낸 개념도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 PUSCH 전송의 경우 멀티-서브 프레임 스케쥴링(Multi-subframe scheduling) 또는 크로스-서브 프레임 스케쥴링(Cross-subframe scheduling)을 예시적으로 나타낸 개념도이다.
도 9는 LTE MIB의 예약된 10-bit를 이용하여 전송되는 추가적인 정보를 예시적으로 도시한다.

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.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

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.

단말은 이동국(MS), 사용자 장비(UE; User Equipment), 사용자 터미널(UT; User Terminal), 무선 터미널, 액세스 터미널(AT), 터미널, 고정 또는 이동 가입자 유닛(Subscriber Unit), 가입자 스테이션(SS; Subscriber Station), 셀룰러 전화, 무선 기기(wireless device), 무선 통신 디바이스, 무선송수신유닛(WTRU; Wireless Transmit/Receive Unit), 이동 노드, 모바일, 모바일국, 개인 휴대 정보 단말(personal digital assistant; PDA), 스마트폰, 랩톱, 넷북, 개인용 컴퓨터, 무선 센서, 소비자 전자기기(CE) 또는 다른 용어들로서 지칭될 수 있다. 단말의 다양한 실시예들은 셀룰러 전화기, 무선 통신 기능을 가지는 스마트 폰, 무선 통신 기능을 가지는 개인 휴대용 단말기(PDA), 무선 모뎀, 무선 통신 기능을 가지는 휴대용 컴퓨터, 무선 통신 기능을 가지는 디지털 카메라와 같은 촬영장치, 무선 통신 기능을 가지는 웨어러블 디바이스, 무선 통신 기능을 가지는 게이밍 장치, 무선 통신 기능을 가지는 음악저장 및 재생 가전제품, 무선 인터넷 접속 및 브라우징이 가능한 인터넷 가전제품뿐만 아니라 그러한 기능들의 조합들을 통합하고 있는 휴대형 유닛 또는 단말기들을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

기지국은 일반적으로 단말과 통신하는 고정된 지점을 말하며, 베이스 스테이션(base station), 노드-B(Node-B), e노드-B(eNode-B), 어드밴스드 기지국(advanced base station; ABS), HR-BS, 사이트 제어기, BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(Access Point, AP) 또는 무선 환경에서 동작할 수 있는 임의의 다른 타입의 인터페이싱 디바이스를 포함할 수 있지만, 이들로 제한되진 않는다.

기지국은 기지국 제어기(base station controller; BSC), 라디오 네트워크 제어기(radio network controller; RNC), 중계 노드들 등과 같은 다른 기지국들 및/또는 네트워크 엘리먼트들(도시되지 않음)을 또한 포함할 수 있는 RAN의 일부일 수 있다. 기지국은 셀(도시되지 않음)로서 지칭될 수 있는 특정한 지리적인 영역 내에서 무선 신호들을 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수 있다.

셀은 또한 셀 섹터들로 분할될 수 있다. 예를 들어, 기지국과 연관된 셀은 3개의 섹터들로 분할될 수 있다. 따라서 일 실시예에서, 기지국은 3개의 트랜시버들, 즉 셀의 각 섹터마다 하나의 트랜시버를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 기지국은 다중-입력 다중 출력(multiple-input multiple output; MIMO) 기술을 이용할 수 있고, 그러므로 셀의 각 섹터에 대해 다수의 트랜시버들을 활용할 수 있다.

사물통신 단말은 센서와 통신 기능을 내장해 사물 통신을 구현하기 위한 단말을 포함한다. 예를 들어 사물통신 단말은 머신타입통신(MTC; Machine Type Communication) 단말, 협대역 LTE(Narrow band LTE) 단말, CIoT(Cellular IoT) 단말을 포함할 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.

도 3은 LTE 시스템에서의 하나의 하향 링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)의 일 예를 나타낸 개념도이다.

도 3을 참조하면, 하향링크 슬롯(downlink slot)은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심벌(symbol)을 포함하고, 주파수 영역에서 N_RB개의 자원 블록(RB; Resource Block)을 포함한다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원 블록의 수 NRB은 셀에서 설정되는 하향링크 전송 대역폭(bandwidth)에 종속될 수 있다. 예를 들어, LTE 시스템에서 NRB는 대역폭에 따라 6에서 110 사이의 어느 하나의 값을 가질 수 있다. 하나의 자원 블록은 주파수 영역에서 복수의 부반송파(subcarrier)를 포함할 수 있다. 상향링크 슬롯의 구조도 상기 하향링크 슬롯의 구조와 동일할 수 있다.

자원 그리드 상의 각 요소(element)를 자원 요소(resource element)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 X 2-1)는 주파수 영역 내 부반송파 인덱스이고, l(l=0,...,6)은 시간 영역 내 OFDM 심벌 인덱스이다.

도 3에서는 하나의 자원 블록은 시간 영역에서 7 OFDM 심벌, 주파수 영역에서 12 부반송파로 구성되는 7 X 12 자원 요소를 포함하는 것을 예시적으로 도시하고 있으나, 하나의 자원 블록 내 OFDM 심벌의 수와 부반송파의 수는 이에 제한되는 것은 아니다. OFDM 심벌의 수와 부반송파의 수는 CP(cyclic prefix)의 길이, 주파수 간격(frequency spacing) 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 노멀(normal) CP의 경우 OFDM 심벌의 수는 7이고, 확장된(extended) CP의 경우 OFDM 심벌의 수는 6이다. 하나의 OFDM 심벌에서 부반송파의 수는 128, 256, 512, 1024, 1536 및 2048 중 하나를 선정하여 사용할 수 있다. 하나의 OFDM 심벌에서 부반송파의 수는 사물통신을 위해 현재보다 더 좁은 협대역을 사용할 경우 128 보다 작은 개수-예를 들어, 64, 32, 16, 8-를 사용할 수도 있으며, 사물통신을 위해 사용되는 대역폭에 따라 조정하여 사용할 수 있다.

LTE 시스템의 대역폭은 매우 유연하게 약 1Mhz에서 20MHz까지 다양한 값을 가질수 있다. 사물통신을 위해 현재보다 더 좁은 협대역을 사용할 경우 LTE 시스템의 대역폭은 1MHz이하도 사용이 가능하다.

도 4A는 LTE 시스템에서의 하향링크 서브프레임의 구조를 나타낸 개념도이다.

도 4A를 참조하면, 하나의 하향링크 서브프레임은 시간 영역에서 2개의 슬롯을 포함하고, 각 슬롯은 노멀 CP에서 7개의 OFDM 심벌을 포함할 수 있다. 서브프레임 내의 첫 번째 슬롯의 앞선 최대 3 OFDM 심벌들(1.4Mhz 대역폭에 대해서는 최대 4 OFDM 심벌들)이 제어 채널들이 할당되는 제어 영역(control region)이고, 나머지 OFDM 심벌들은 PDSCH(physical downlink shared channel)가 할당되는 데이터 영역이 될 수 있다.

PDCCH는 DL-SCH(downlink-shared channel)의 자원 할당 및 전송 포맷, UL-SCH(uplink shared channel)의 자원할당 정보, PCH 상의 페이징 정보, DL-SCH 상의 시스템 정보, PDSCH 상으로 전송되는 랜덤 액세스 응답과 같은 상위 계층 제어 메시지의 자원 할당, 임의의 UE 그룹 내 개별 UE들에 대한 전송 파워 제어 명령의 집합 및 VoIP(voice over internet protocol)의 활성화 등을 나를 수 있다. 복수의 PDCCH가 제어 영역 내에서 전송될 수 있으며, 단말은 복수의 PDCCH를 모니터링 할 수 있다. PDCCH는 하나 또는 몇몇 연속적인 CCE(control channel elements)의 집합(aggregation) 상으로 전송될 수 있다. CCE는 무선채널의 상태에 따른 부호화율을 PDCCH에게 제공하기 위해 사용되는 논리적 할당 단위이다. CCE는 복수의 자원 요소 그룹(resource element group)에 대응된다. CCE의 수와 CCE들에 의해 제공되는 부호화율의 연관 관계에 따라 PDCCH의 포맷 및 가능한 PDCCH의 비트 수가 결정될 수 있다.

기지국은 단말에게 보내려는 DCI에 따라 PDCCH 포맷을 결정하고, 제어 정보에 CRC(cyclic redundancy check)를 붙인다. CRC에는 PDCCH의 소유자(owner)나 용도에 따라 고유한 식별자(RNTI; radio network temporary identifier)가 마스킹된다. 특정 단말을 위한 PDCCH라면 단말의 고유 식별자, 예를 들어 C-RNTI(cell-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 또는, 페이징 메시지를 위한 PDCCH라면 페이징 지시 식별자, 예를 들어 PRNTI(paging-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 시스템 정보 블록(SIB; system information block)을 위한 PDCCH라면 시스템 정보 식별자, SI-RNTI(system information-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 단말의 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 대한 응답인 랜덤 액세스 응답을 지시하기 위해 RA-RNTI(random access-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다.

도 4B는 LTE 시스템에서의 상향링크 서브프레임의 구조를 나타낸다.

상향링크 서브프레임은 주파수 영역에서 제어 영역과 데이터 영역으로 나뉠 수 있다. 상기 제어 영역은 상향링크 제어 정보가 전송되기 위한 PUCCH(physical uplink control channel)이 할당될 수 있다. 상기 데이터 영역은 데이터가 전송되기 위한 PUSCH(physical uplink shared channel)가 할당될 수 있다. 상위 계층에서 지시되는 경우, 단말은 PUSCH와 PUCCH의 동시 전송을 지원할 수 있다.

하나의 단말에 대한 PUCCH는 서브프레임에서 자원 블록 쌍(RB pair)으로 할당될 수 있다. 자원 블록 쌍에 속하는 자원블록들은 제1 슬롯과 제2 슬롯 각각에서 서로 다른 부반송파를 차지한다. PUCCH에 할당되는 자원 블록 쌍에 속하는 자원 블록이 차지하는 주파수는 슬롯 경계(slot boundary)를 기준으로 변경될 수 있다. 이를 PUCCH에 할당되는 RB 쌍이 슬롯 경계에서 주파수가 홉핑(frequency-hopped)되었다고 한다. 단말이 상향링크 제어 정보를 시간에 따라 서로 다른 부반송파를 통해 전송함으로써, 주파수 다이버시티 이득을 얻을 수 있다. m은 서브프레임 내에서 PUCCH에 할당된 자원블록 쌍의 논리적인 주파수 영역 위치를 나타내는 위치 인덱스이다.

PUCCH 상으로 전송되는 상향링크 제어정보는 HARQ(hybrid automatic repeat request) ACK(acknowledgement)/NACK(non-acknowledgement), 하향링크 채널 상태를 나타내는 CQI(channel quality indicator), 상향링크 무선 자원 할당 요청인 SR(scheduling request) 등을 포함할 수 있다.

PUSCH는 전송 채널(transport channel)인 UL-SCH에 맵핑될 수 있다. PUSCH 상으로 전송되는 상향링크 데이터는 TTI 동안 전송되는 UL-SCH를 위한 데이터 블록인 전송 블록(transport block)일 수 있다. 상기 전송 블록은 사용자 정보일 수 있다. 또는, 상향링크 데이터는 다중화된(multiplexed) 데이터일 수 있다. 다중화된 데이터는 UL-SCH를 위한 전송 블록과 제어정보가 다중화된 것일 수 있다. 예를 들어, 데이터에 다중화되는 제어정보는 CQI,PMI(precoding matrix indicator), HARQ, RI(rank indicator) 등을 포함할 수 있다. 또는 상향링크 데이터는 제어정보만으로 구성될 수도 있다.

사물통신 단말의 일예로서 MTC 단말의 경우, 20dB 이상의 커버리지 확장이 필요한 상황이지만 단 1,4MHz의 대역폭만을 사용하여야 하고 하나의 수신 RF 체인만을 사용할 경우 기존 일반 이동통신 단말에 비하여 오히려 데이터 수신 성능이 크게 떨어질 수 밖에 없다.

따라서 이러한 환경에서도 성능을 끌어올려 20dB 이상의 커버리지를 확보할 수 있는 다양한 진보된 기술들이 필요하게 된다. 이러한 방법으로는 반복 전송을 통하여 SNR(Signal to Noise Ratio)을 대폭 개선할 수 있는 방법과 시스템 전체 대역을 대상으로 1.4MHz 대역을 주파수 도약시킴으로써 다이버시티 이득을 확보하는 방법이 있다.

MTC 주파수 호핑(Frequency Hopping) 기술

노멀(normal) LTE 단말에 의해 지원되는 단일 캐리어에 대한 최대 대역폭은 20MHz이다. MTC 단말의 비용(cost)를 줄일수 있는 기술 중 하나는 단말이 지원하는 최대 대역폭을 20MHz보다 작은 대역폭(예를 들어 5Mhz, 3Mhz, 1.4Mhz, 200Khz등)으로 줄이는 것이다. 이러한 단말이 지원가능한 최대 대역폭을 줄이는 기술은 하향링크 및/또는 상향링크, RF 컴포넌트 및/또는 베이스밴드 컴포넌트, 데이터 및/또는 제어 채널에 적용될 수 있다. 상기 20MHz보다 작은 감소된 대역폭(데이터 채널 및/또는 제어 채널)의 주파수 위치는 캐리어 대역(carrier bandwidth)의 중심(center)에 고정될 수도 있고, 캐리어 대역의 양 끝에 고정될수도 있고, 또는 캐리어 대역의 한 쪽 끝에만 고정될 수도 있으며, 또는 세미-스태틱(semi-statically), 동적(dynamically), 또는 소정의 패턴으로 각각의 MTC 단말마다 변할수도 있다. MTC 통신을 위하여, 데이터 채널 및/또는 제어 채널에 사용되는 20MHz보다 작은 감소된 대역폭(협대역)의 주파수 축상의 위치는 RB 단위에 배치(alignment)될 수 있다. MTC 통신을 위하여, 데이터 채널 및/또는 제어 채널에 사용되는 20MHz보다 작은 감소된 대역폭의 주파수 축상의 위치는 1.4MHz가 6-PRB이므로, 예를 들어, 10MHz 대역폭의 경우 총 PRB의 개수가 50개로서 6으로 나누어 떨어지지 않게 되어 여분의 PRB가 남게 되며, 이러한 MTC 통신을 위하여, 데이터 채널 및/또는 제어 채널에 사용되는 20MHz보다 작은 감소된 대역폭(협대역)의 여분의 PRB의 주파수 축상의 위치를 캐리어 대역(carrier bandwidth)의 중심(center)을 남길 수도 있고, 캐리어 대역의 양 끝을 남길수도 있고, 또는 캐리어 대역의 한 쪽 끝만 남길수도 있다

MTC(Machine Type Communication) 단말에서의 데이터 전송의 경우 감소된 1.4MHz 대역폭만을 사용하여 데이터를 전송하지만 실제 할당된 전체 시스템 대역폭은 1.4MHz 대역폭보다 더 작을 수 있다. 전체 시스템 대역폭은 예를 들어 20Mhz, 10Hhz, 5Mhz, 3Mhz가 될 수 있다. 상기 감소된 1.4MHz 대역폭은 예를 들어 6 PRB(Physical Resource Block)에 해당될 수 있다. 상기 감소된 200KHz 또는 180KHz 대역폭은 1 RB에 해당될 수 있다. 기지국에서의 단말로의 데이터 또는 제어신호의 하향링크 전송시 1PRB-예를 들어 180kHz-를 사용할 수 있다.

한편, 기존 LTE의 경우 데이터 전송시 하향링크에서는 FDS(frequency distributed scheduling) 스케쥴링을 통해 주파수 영역에서 리소스를 분산시켜 할당함으로써 주파수 도약과 같은 효과가 있으므로 별도로 주파수 도약을 적용하지 않고 있으며, 데이터 전송시 상향링크에서만 상향링크 물리계층 데이터 전송 채널(예를 들어, PUSCH(Physical Uplink Shared Channel))를 통한 주파수 도약을 적용하고 있다. 즉, 기존 LTE의 경우 하향링크 데이터 전송시 별도로 주파수 도약을 적용하지 않고 있으며, 상향링크 데이터 전송시에만 상향링크 물리계층 데이터 전송 채널(예를 들어, PUSCH(Physical Uplink Shared Channel))를 통한 주파수 도약을 제한적으로 적용하고 있다.

그러나, LTE 하향링크의 경우 FDS 스케쥴링은 전체 대역이 넓을때만 사용할 수 있은 방법이고, 대역폭이 1.4MHz 또는 200KHz로 제한되는 경우에는 전체(데이터 채널 및/또는 제어채널)를 주파수 도약(frequency hopping) 시키는 방법이 요구된다.

본 발명의 일실시예에 따른 MTC 통신시 LTE 하향링크 데이터 전송의 경우, 1.4MHz 대역폭보다 큰 전체 시스템 대역폭을 활용하여 호핑 패턴을 사용하여 1.4MHz 대역을 주파수 도약(Frequency hopping)을 시켜 데이터를 전송할 수 있다. 상기 호핑 패턴은 주기적 또는 비주기적일 수 있다. 즉, 상기 호핑 패턴은 주기가 반복되기 전에 데이터 전송이 마무리될 경우에는 주기적이지 않을 수도 있다.

먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 MTC(Machine Type Communication) 통신시 MTC 단말에서의 상향링크 데이터 전송 방법에 대해 설명한다.

MTC 단말은 1.4MHz 대역폭보다 큰 전체 시스템 대역폭을 사용하여 데이터를 전송하되, TSTD(Time Switched Transmit Diversity)처럼 주기적인 호핑 패턴(hopping pattern)을 사용하여 1.4MHz 대역을 주파수 도약(Frequency hopping)을 시켜 데이터를 전송할 수 있다. 상기 호핑 패턴은 주기적 또는 비주기적일 수 있다. 즉, 상기 호핑 패턴은 주기가 반복되기 전에 데이터 전송이 마무리될 경우에는 주기적이지 않을 수도 있다.

MTC 통신의 하향 링크 전송의 경우 상기 데이터는 기존 LTE시스템과는 달리 하향링크 물리계층 데이터 전송 채널PDSCH을 통하여 주파수 도약을 시켜 단말로 전송될 수 있다. 또한 MTC 통신의 상향 링크 전송의 경우 상기 데이터는 상향링크 물리계층 데이터 전송 채널(예를 들어, PUSCH( Physical Uplink Shared Channel))를 통하여 주파수 도약을 시켜 기지국으로 전송될 수 있다.

또한, MIB(Master Information Block)를 제외한 SIB(System Information Block)와 같은 시스템 정보, 페이징(paging) 신호등을 전송하는 경우에도1.4MHz 대역폭보다 큰 전체 시스템 대역폭을 사용하여 주파수 호핑을 수행할 수 있다.

구체적으로, MTC 통신시 LTE 하향링크 전송의 경우, 데이터외에도 시스템 정보-예를들어SIB(System Information Block)-, 제어 정보- 예를 들어 PDCCH, (E)PDCCH- 를 1.4MHz 대역폭보다 큰 전체 시스템 대역폭을 사용하여 주파수 도약을 시켜 전송할 수 있다.

구체적으로, MTC 통신시 LTE 상향링크 전송의 경우, 데이터외에도 제어 정보- 예를 들어 PUCCH-, 랜덤 액세스 신호(예를 들어, PRACH)를 1.4MHz 대역폭보다 큰 전체 시스템 대역폭을 사용하여 주파수 도약을 시켜 전송할 수 있다.

동기화에 사용되는 PSS(Primary Synchronization Signal)/SSS(Secondary Synchronization Signal)와 시스템 정보를 알려주는 PBCH 는 주파수 호핑을 수행하지 않도록 할 수 있다.

도 4C는 본 발명의 일실시예에 따른 하향링크 프레임 구조의 일예를 나타낸 개념도이다.

1 프레임은 1ms의 길이를 가진 서브 프레임 10개로 구성될 수 있다. 각 프레임은 SFN(system frame number)로 식별될 수 있다. SFN은 페이징 및 슬립-모드 주기나 채널 상태 보고 주기와 같이 한 프레임보다 긴 주기를 가질수 있는 여러가지 전송 주기들을 제어하는데 사용될 수 있다.

도 4C는 PBCH, PCFICH, PDCCH, PDSCH가 하향링크 프레임에 매핑되는 일 예를 나타낸다.

LTE 시스템에서는 단말을 제어하는 하향링크 제어 신호를 전송하기 위하여 PDCCH를 할당한다. 복수의 단말의 PDCCH들이 맵핑되는 영역을 PDCCH 영역 또는 제어 영역이라 할 수 있다.

PCFICH는 서브프레임 내에서 PDCCH의 할당을 위하여 사용되는 OFDM 심벌의 개수에 대한 정보를 실어 전송한다. PDCCH가 할당되는 OFDM 심벌의 개수에 대한 정보를 제어 포맷 지시자(CFI; control format indicator)라 한다. 셀 내의 모든 단말들은 PDCCH가 할당되는 영역을 탐색해야 하며, 이에 따라 CIF는 셀 특정(cell-specific)한 값으로 설정될 수 있다. 일반적으로 PDCCH가 할당되는 제어 영역은 하향링크 서브프레임의 가장 앞쪽의 OFDM 심벌들에 할당되며, PDCCH는 최대 3개의 OFDM 심벌들에 할당될 수 있다.

예를 들어, CIF가 3으로 설정되며, 이에 따라 PDCCH는 서브프레임 내에서 앞에서 3개의 OFDM 심벌들 내에 할당된다. 단말은 제어 영역 내에서 자신의 PDCCH를 검출하며, 해당 제어 영역에서 검출한 PDCCH를 통해서 자신의 PDSCH를 검출할 수 있다. MTC 시스템에서는 리소스 사용을 효율적으로 하기 위하여 PCFICH를 매 TTI 마다 전송하지 않고 CFI(control format indicator)를 고정하여 사용하거나 특정 TTI에서만 전송하는 방법을 사용할 수 있다.

고정된 CFI를 사용하는 경우 해당 값을 미리 약속하여 사용하거나 MIB 또는 SIB를 통하여 전송할 수 있다.

기존의 PDCCH 외에 새로운 제어 채널로서 e-PDCCH(enhanced PDCCH)가 도입될 수 있다. e-PDCCH는 PDCCH가 할당되는 기존의 제어 영역이 아닌 데이터 영역에 할당될 수 있다. e-PDCCH가 정의됨에 따라 각 단말 별로 제어 신호를 전송할 수 있고, 기존의 PDCCH 영역이 부족할 수 있는 문제를 해결할 수 있다.

도 4C를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 MTC 통신의 경우, 1.4MHz 대역폭보다 큰 전체 시스템 대역폭을 사용하여 호핑 패턴(FH1A, FH2A, FH3A, ... 또는 FH1B, FH2B, FH3B, ...)을 사용하여 1.4MHz 대역을 주파수 도약(Frequency hopping)을 시켜 데이터, 시스템 정보-예를 들어 SIB(System Information Block)-, 제어 정보- 예를 들어 PDCCH, e-PDCCH-를 하향링크를 통하여 MTC 단말로 전송할 수 있다. 이 때 SIB에 대한 도약 패턴은 MIB에 포함된 정보와 동기화 과정에서 얻어진 셀 식별자(Cell ID)를 활용하여 Implicit/Explicit하게 얻을 수 있다.

여기서, 본 발명의 일실시예에 따른 MTC 통신의 하향링크 전송의 경우 상기 데이터는 기존 LTE와는 달리 하향링크 물리계층 데이터 전송 채널 PDSCH을 통하여 주파수 도약을 시켜 전송될 수 있다. 또한 본 발명의 일실시예에 따른 MTC 통신의 상향 링크 전송의 경우 상기 데이터는 상향링크 물리계층 데이터 전송 채널(예를 들어, (PUSCH(: Physical Uplink Shared Channel))를 통하여 주파수 도약을 시켜 전송될 수 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 MTC 통신의 하향링크 전송의 경우, MIB(Master Information Block)를 제외한 SIB(System Information Block)와 같은 시스템 정보를 전송하는 경우에도 1.4MHz 대역폭보다 큰 전체 시스템 대역폭을 사용하여 주파수 호핑을 수행할 수 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 MTC 통신의 상향링크 전송의 경우, 제어 정보- 예를 들어 PUCCH-, 랜덤 액세스 신호(예를 들어, PRACH)-등을 전송하는 경우에도 1.4MHz 대역폭보다 큰 전체 시스템 대역폭을 사용하여 주파수 호핑을 수행할 수 있다.

MTC 단말은 협대역(narrow band)을 사용하여 기지국과 통신을 수행할 수 있다. 상기 협대역은 MTC 단말과 기지국간 정보, 신호, 데이터 전송을 위해 사용하는 최소의 대역으로 PRB 단위 또는 서브캐리어 단위로 사용할 수 있다.

MTC 통신시, 협대역(narrow band) 내에서의 서브캐리어 간 주파수 호핑을 수행할 수도 있고, 또는 협대역(narrow band) 단위로 협대역간 주파수 호핑을 수행할 수도 있다.

PSS(Primary Synchronization Signal), SSS(Secondary Synchronization Signal), PBCH(Physical Broadcasting Channel)는 1.4MHz 보다 더 작은 단위의 복수개의 협대역들내에 나누어 전송될 수 있으며, 그 결과, 1.4MHz 보다 더 작은 단위의 복수개의 협대역들내에 나누어 전송함으로써, 1.4MHz 대역폭 하나를 통해 전송하는 경우에 비하여 시간 영역에서 확장해서 전송될 수 있다. 이 경우, 기존 PSS, SSS, PBCH를 1.4MHz 보다 더 작은 단위의 여러 개의 협대역에 나누어 전송하면 여러 개로 나누지 않고 전체를 1.4MHz 대역폭으로 전송하는 것보다는 더 많은 시간이 걸릴 수 있다. 즉, 여러 개 PRB를 보낼 것을 1.4MHz의 대역폭으로 하나로 전송하거나, 또는 1.4MHz 보다 더 작은 단위의 협대역으로 나누어서 전송하는 대신에 시간이 길어질 수 있다. 예를 들어, 기존 6-PRB 데이터를 1-PRB로 나누어 전송하려면 6 TTI 동안 데이터를 전송해야한다.

본 발명의 일실시예에 따른 협대역(narrow band)은 PRB 단위로 정의할 수 있다. 예를 들어, 협대역은 PRB의 위치는 연속적으로 정의하되, 중앙 72 서브캐리어를 기준으로 인접한 대역을 사용할 수 있다. 중앙을 기준으로 대칭일수도 있고, 대칭이 아닐 수도 있다. 협대역으로 정의하지 않는 PRB 전 까지 중앙을 기준으로 대칭적 또는 대칭이 아니더라도 좌우로 확장하여 설정할 수 있다. 협대역의 순서는 낮은 주파수 부터 또는 높은 주파수 부터 부여할 수도 있으며, 중앙을 시작점으로하여 좌측 방향, 우측 방향으로 순서를 부여할 수도 있다. 또는 협대역의 순서는 중앙을 기준으로 좌측 또는 우측에서 시작하여 시계 방향 또는 반시계 방향으로 원형 루프 형태로 순서를 부여할 수도 있다.

중앙에 있는 DC를 제외한 72서브캐리어(subcarrier) 범위 이내에서 정의되는 협대역을 중앙 대역이라고 정의하고, 중압 대역을 기준으로 가장 좌측에 있는 협대역은 최하위 협대역, 중앙 협대역을 기준으로 가장 우측에 있는 협대역을 최상위 협대역으로 정의할 수 있다. 단말이 셀의 PSS/SSS/PBCH 모니터링이 필요한 경우, 중앙 72 서브캐리어들(시스템 DC는 제외)에 대해서 주파수를 맞출수(retune) 있다.

상향 링크 협대역의 위치를 기존(legacy) PUCCH 및/또는 PRACH와 정렬(align) 또는 연동되도록 오프셋(offset)이 설정될 수 있다. 구체적으로, 상향 링크 협대역의 위치는 기존(legacy) PUCCH 및/또는 PRACH + 오프셋(offset)으로 결정될 수 있다.

저가형 MTC 단말을 지원하기 위하여, MTC 단말과 기지국간의 통신을 위하여 시스템 대역폭 전체를 사용하는 것이 아니라 MTC 단말과 기지국간의 통신을 위한 시스템 대역폭의 일부를 설정할 수 있다. 이러한 시스템 대역폭의 일부, 즉 협대역(narrowband)을 설정할 경우, 상기 협대역은 연속적인(contiguous) PRB(Physical Resource Block)의 세트로 정의될 수 있다.

TDD 전송방식의 경우에는, 상향링크 전송과 하향링크 전송을 위하여 협대역들의 세트가 동일하게 설정되어야 한다. 즉 TDD 전송방식의 경우에는, 상향링크 전송과 하향링크 전송시 동일한 서브캐리어의 세트를 가지도록 설정되어야한다.

기지국에서 복수의 MTC 단말을 동시에 지원하기 위해서, 복수의 협대역을 설정할 수 있다. 상기와 같이 복수의 MTC 단말을 동시에 지원하기 위해서 복수의 협대역을 설정하는 경우, MTC 단말에서의 간섭을 커지는 것을 줄이기 위하여 각 협대역간에는 오버랩되지 않도록 설정할 수 있다. 상기와 같이 오버랩되지 않도록 협대역을 설정하기 위하여, 상기 협대역은 시스템 대역폭의 함수로서 설정할 수 있다. 현실적으로 많은 다수의 단말이 존재하는 상황에서 각 협대역간에 완벽하게 100% 오버랩 되지 않도록 협대역의 세트를 정하는 것이 어려울수 있으며, 보통 주파수 도약을 적용하면 약간의 오버랩이 존재하더라도 MTC 단말에서의 간섭 문제는 어느 정도 개선이 될 수 있다. 따라서 오버랩이 되는 협대역 세트가 정의되더라도 주파수 도약 패턴을 오버랩이 되지 않도록 결정할 수 있다.

하향링크 협대역(narrow band)와 관련하여, 중앙 72 서브캐리어(시스템 DC 제외) 범위내에서 완전히 오버랩되는 하향링크 협대역은 중앙 협대역(center narrowband)으로 정의 될 수 있다. 상기 중앙 협대역으로 모든 MTC 단말이 수신해야 하는 브로드캐스팅 신호가 전송될수 있다. 상기 중앙 협대역은 협대역들간의 주파수 호핑에 사용될 수 있다. 상기 중앙 협대역은 하향링크 또는 상향링크 데이터 전송시 주파수 호핑에 사용될 수 있다. 예를들어, 하향링크 PDSCH 및/또는 PDCCH 전송시 상기 중앙 협대역을 사용하여 주파수 호핑을 수행할 수 있다. 이하, 도 5C 및 도 5D를 참조하여 자세히 설명한다.

중앙 협대역외 이외에, 셀 당 시스템 대역폭이 3MHz 이상인 경우에는 다수의 비-오버랩(non-overlapped) 하향링크 협대역들을 시스템 대역폭에 대하여 특정하여 설정될 수 있다.

하나의 셀에 대하여 3MHz의 비-오버랩(non-overlapped) 하향링크 협대역이 정의 될 수 있다.

셀의 시스템 대역폭에 기초하여 사용가능한 협대역의 개수, 서브밴드의 개수를 정할 수 있다.

설정할 수 있는 협대역의 개수는 셀의 시스템 대역폭에 기초하여 정할 수 있다. 상기 협대역이 사용하는 총 대역폭(협대역의 개수 X 하나의 협대역의 대역폭)은 시스템 대역폭의 1/2 이하일 수 있다. 그 결과 시스템 내의 일부 PRB들은 설정된 어떤 협대역에도 포함되지 않을 수 있다. MTC 전용으로 사용하지 않는 대역 중 일부는 MTC의 협대역과 분리 운용할 수 있다. 시스템 대역폭의 에지(edge) 또는 중앙 협대역을 사용하여 특정한 하향링크 또는 상항링크의 메시지, 신호, 데이터를 전송할 수 있다.

적어도 시스템 대역폭에 대하여 다른 협대역들이 중앙 협대역과 오버랩될 수 있다. 예를 들어, 주파수 대역의 부족을 해결하기 위하여 시스템 대역폭이 3MHz인 경우 다른 협대역들이 중앙 협대역과 오버랩되도록 구현할 수 있다. 즉, 협대역 세트를 오버랩되게 운영할 수 있다. 상기 중앙 협대역과 인접하지 않는 협대역은 그 크기는 6PRB가 될 수 있다.

망에서 MTC 단말의 커버리지 확장을 지원하는 경우, MTC 단말의 SIB-1메시지는 시스템 대역폭이 5MHz 이상 또는 5MHz 초과인 경우에 대해 주파수 호핑이 항상 사용될 수 있다.

MTC 단말의 SIB-1메시지의 주파수 도약 패턴에 대한 정보는 서브프레임 인덱스(및/또는 SFN), 셀ID 및 시스템 대역폭에 기초하여 정해질 수 있다. MTC 단말은 해당 주파수 도약 패턴에 대한 정보를 이미 다 알고 있기 때문에 따로 주파수 도약 패턴에 대한 정보를 보내주지 않더라고 SIB-1를 복원할 수 있는 장점이 있다. 어느 한 채널(channel)에 대한 주파수 호핑 패턴의 그래눌러리티(granularity)는 공통값, 복수 값, 가변값의 3가지 옵션 중 하나로 결정될 수 있다.

주파수 호핑 그래눌러리티(granularity)를 공통 값으로 할 경우 공통값은 고정된 값이 될 수 있으며, 또는 상기 공통값은 MIB 또는 SIB1메시지를 통하여 수신하여 얻을 수 있다.

상기 공통값은 상수값이 될 수 도 있고, 또는 변수값이 될 수도 있다.

상기 공통된 값을 사용하고 그 값을 고정된 값을 사용하므로 모든 단말에 해당 주파수 호핑 그래눌러리티 값이 공통이 되도록 할 수 있다.

상기 공통값이 변수값인 경우 단말들에게 알려주기 위해서, 모든 단말에 공통인 값이므로 브로드캐스팅 정보로 알려줄수 있다. 예를 들어, 상기 공통값은 MIB나 SIB 메시지를통하여 단말로 전송할 수 있다.

상기 공통값을 사용함으로써 경우의 수가 하나가 되어 구현이 용이하고 시스템 운영이 간단해지는 장점이 있다.

주파수 도약 그래눌러리티 또는 주파수 호핑 그래눌러리티는 주파수 도약 해상도이다. 주파수 도약 해상도는 주파수 영역 해상도 또는 시간영역 해상도가 될 수 있다. 예를 들어, 주파수 영역 해상도의 경우 PRB 단위로 도약할 수 있다면 그래눌러리티는 1PRB-예를 들어 180kHz또는 200kHz-가 되고 서브 캐리어(subcarrier) 단위로 도약할 수 있다면 예를 들어 15kHz가 될 수 있다.

또는 시간 영역 해상도는 매 서브프레임(subframe) 마다 주파수 도약을 하느냐 아니면 몇 개의 서브프레임 단위로 주파수 도약을 하느냐, 또는 슬롯(slot) 단위로 주파수 도약을 하느냐를 의미한다.

주파수 호핑 패턴의 그래눌러리티(granularity)를 고정하지 않고 복수개의 값으로 할 경우 기지국의 커버리지 또는 반복 레벨별로 다르게 할 수 있다. 즉, 기지국의 커버리지 또는 반복레벨에 따라 주파수 호핑 그래눌러리티(granularity)가 바뀔 수 있다.

예를 들어, 채널 상태가 좋지 않은 경우인 커버리지 확장을 지원할 경우에는 커버리지 확장을 지원하지 않을 경우보다 주파수 호핑 이득을 더 많이 얻을 수 있도록 주파수 호핑을 더 많이 수행할 수 있다. 즉, 주파수 호핑 이득을 더 많이 얻기 위하여 주파수 호핑 주기를 더 짧게하거나 주파수 호핑 횟수를 많게 할 수 있다.

반대로, 채널 상태가 좋은 경우인 커버리지 확장을 지원하지 않는 경우에는 커버리지 확장을 지원하는 경우보다 주파수 호핑을 더 적게 수행할 수 있다. 즉, 주파수 호핑 주기를 더 길게하거나 주파수 호핑 횟수를 작게 할 수 있다.

예를 들어, 반복 레벨이 클수록 주파수 호핑을 더 적게 수행할 수 있다. 반대로 반복 레벨이 작을 수록 주파수 호핑을 더 많이 수행할 수 있다.

주파수 호핑 패턴의 그래눌러리티(granularity)를 가변값으로 할 경우, 주파수 호핑 패턴의 그래눌러리티(granularity)는 주파수 호핑에 사용되는 협대역의 수와 반복 수를 토대로 결정될 수 있다. 주파수 호핑시 협대역당 하나의 호핑으로 수행될 수 있으며, 이때 협대역 당 한번의 재튜닝(retuning)을 할 수 있다.

SIB-x(여기서, x는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 8)와 같은 채널 공통의 주파수 호핑 패턴은 cell-specific하게 수행할 수 있다.

주파수 호핑은 커버리지 확장을 지원하지 않는 낮은 복잡도(Low complexity) MTC 단말에도 사용할 수 있다. 또는 MTC 단말의 커버리지 확장의 지원 정도에 따라서 복수개의 등급(class)을 나누어 주파수 호핑을 등급별로 다르게 수행할 수도 있다. 예를 들어, 커버리지 확장을 지원하는 정도가 낮은 등급인 경우에는 커버리지 확장을 지원하는 정도가 높은 등급인 경우보다 주파수 호핑을 더 적게 수행할 수 있다. 즉, 주파수 호핑 주기를 더 길게하거나 주파수 호핑 횟수를 작게 할 수 있다.

채널과 주파수 호핑 패턴간의 매핑은 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예를들어, 채널 마다 동일한 주파수 호핑 패턴을 사용할 수도 있고, 채널 마다 주파수 호핑 패턴을 가변시켜 사용할 수도 있다. 또는 채널별 특성(채널 상태, 제어 채널인지 데이터 채널인지 여부와 같은 채널의 종류, 채널내 협대역의 개수등)에 따라 적응적으로 주파수 호핑 패턴을 가변시켜 사용할 수도 있다. 또는 상향링크의 기존 Legacy PUSCH 또는 PUCCH의 주파수 호핑 패턴을 그대로 사용하거나 이를 기초로 주파수 호핑 패턴을 설정하여 사용할 수도 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, MTC SIB-1메시지에 대하여 시스템 대역폭이 5MHz이상일 때만 주파수 도약을 수행할 수 있다.

MTC SIB-1메시지 주파수 도약은 협대역(Narrowband) (6-PRB) 단위로 도약할 수 있다. MTC SIB-1메시지 주파수 도약은 셀내의 2개의 협대역들(Narrowbands)간에 발생할 수 있다. MTC SIB-1메시지에 대해 주파수 도약 가능한 협대역(Narrowband) 개수는 MIB(Master Information Block)으로 알려줄 수 있다. 이때, 예를 들어 주파수 도약 가능한 협대역(Narrowband)의 개수는 2개 또는 4개를 사용할 수 있다. 즉, MTC SIB-1메시지 주파수 도약은 MIB내에서 지시되는 바에 따라서 2개 또는 4개의 협대역들(Narrowbands)간에 발생할 수 있다.

상기 협대역들은 cell ID 및/또는 시스템 대역폭에 기초하여 결정될 수 있다.

상기 이러한 협대역들간의 호핑 시퀀스는 cell ID 및 subframe index, 및/또는 SFN에 기초하여 결정될 수 있다. 주파수 도약 패턴 결정에 쓰이는 파라미터는 SFN, subframe index, 및/또는 cell ID를 포함할 수 있다. 주파수 도약을 특정 협대역 세트(narrowband set)으로 제한하여 상기 특정 협대역 세트(narrowband set) 내에서만 주파수 도약을 수행할 수 있다.

협대역 세트(narrowband set)에 대한 정보는 MIB, SIB로 알려주거나 MIB/SIB encoding을 특정 개수를 나타내는 코드로 encoding하여 보낼 수 있다.

노멀 커버리지의 Rel-13 low complexity MTC 단말들에 대하여, M-PDCCH/PDSCH 협대역(narrowband) 및/또는 협대역내의 ECCE/PRB 자원(resource)에 기초하여 PUCCH 자원(resource)은 내재적으로(implicitly) 결정될 수 있다.

커버리지 향상(coverage enhancement)로 동작하는 MTC 단말들에 대하여, PUCCH 자원(resource)은 내재적으로(implicitly) 결정될수도 있고, 명시적으로(explicitly) 결정될 수 있다.

예를들어, 내재적(implicit) 방식으로는 M-PDCCH/PDSCH 협대역(narrowband) 및/또는 협대역내의 ECCE/PRB 자원(resource)에 기초하여 PUCCH 자원(resource)이 내재적으로(implicitly) 결정될 수 있다.

예를들어, 명시적(explicit) 방식으로는 DCI/RRC/RAR/Msg4에 기초하여 PUCCH 자원(resource)이 명시적으로(explicitly) 결정될 수 있다.

커버리지 향상(coverage enhancement)로 동작하는 MTC 단말들에 대하여, 협대역을 통한 슬롯 레벨(slot-level) 호핑은 지원되지 않을 수 있다.

PUCCH 주파수 호핑에 대하여, 호핑 간격(interval)/갭(gap)은 두개의 인접 X-subframes PUCCH 반복(repetition)의 리튜닝 동작(retuning operation)에 사용될 수 있다.

구체적으로, PUCCH를 서브프레임(subframe) 단위로 X번 반복 전송을 하고 있는 상황에서 그 다음 X번 반복 전송할 때 반복 전송 관련 파라미터들을 다시 설정하거나 타임 얼라인먼트(time alignment)를 다시 맞추는데 사용될 수 있다.

SR(Scheduling Request) 반복(repetition)과 관련하여, SR 반복(repetition)은 SR 전송 인스턴스(transmission instances)내에서만 전송될수 있다.

SR 반복(repetition)은 시작 서브프레임으로부터 연속적인 상향링크 서브프레임들(continuous UL subframes)내에서 전송될수도 있다. 따라서, SR 신호가 최우선적으로 가장 먼저 전달될 수 있다.

SR 반복(repetition)은 SR configuration에 기초하여 Intermittent repetition으로 전송될 수 있다.

반복(Repetition)을 할 수 없는 서브프레임을 처리하는 방법에 대하여 설명한다.

TDD, MBSFN, PRS subframe으로 인해 반복(Repetition)을 할 수 없는 서브프레임이 cell-wide로 알려진 경우(cell-specific하게 반복(repetition)을 할 수 없는 경우)에는 반복(Repetition)을 다음 반복 가능한 서브프레임까지 반복을 연기할 수 있다.

MTC-SIB1을 수신하기 전에, 단말은 TDD configuration을 알 수 없으며, MTC-SIB1을 수신할 경우 최악의 경우 TDD configuration을 가정할 수 있다.

MTC-SIB2을 수신하기 전에, 단말은 MBSFN configuration을 알 수 없으며, MTC-SIB1/SIB2을 수신할 경우 최악의 경우 MBSFN configuration을 가정할 수 있다.

측정 갭(measurement gap)으로 인하여 UE-specific하게 반복(Repetition)을 할 수 없는 경우에는 반복을 drop할 수 있다.

기지국과 단말이 서로 알고 있는 상황이면 반복 repetition 전송을 연기하고 그렇지 않은 경우에는 더 이상 보내지 않고 포기할 수 있다.

반복(Repetition)을 할 수 없는 서브프레임이 기지국과 MTC 단말간에 정렬(aligned)된 경우, 반복(Repetition)을 다음 반복 가능한 서브프레임까지 반복을 연기할 수 있다.

반복(Repetition)을 할 수 없는 서브프레임에 대하여 기지국과 MTC 단말간에 미정렬(misalignment)된 경우(또는 반복(Repetition)을 할 수 없는 서브프레임에 대하여 기지국과 단말이 모를 경우), 반복을 drop할 수 있다.

또는, 반복(Repetition)을 할 수 없는 서브프레임에 대하여 기지국과 MTC 단말간에 미정렬(misalignment)된 경우(또는 반복(Repetition)을 할 수 없는 서브프레임에 대하여 기지국과 단말이 모를 경우), 기지국과 MTC 단말간에 강제로 정렬(alignment)를 시킬수 있다. 여기서, 기지국과 MTC 단말간에 강제로 정렬(alignment)를 시킨후에는 반복(Repetition)을 다음 반복 가능한 서브프레임까지 반복을 연기할 수 있다. (신규 아이디어) 또는 기지국과 MTC 단말간에 반복(Repetition) 전송시 다음 반복 가능한 서브프레임까지 반복을 연기할 수 있다.

MTC의 경우 repetition해서 보내는데 MTC용 PDCCH (M-PDCCH)를 언제 보낼지 모를경우, MTC단말이 매 subframe마다 PDCCH를 서치(search)해야하는데 실제로는 repetition 때문에 여러 subframe 중에 대부분은 M-PDCCH가 들어있지 않게 되는 문제가 발생하며 전력소모가 중요한 MTC 단말에게는 치명적인 문제가 될 수 있다. 이를 해결하기위한 방법으로 하기의 방법을 사용할 수 있다.

방법 1. M-PDCCH 의 전송이 시작되는 위치, 전송 주기, 전송 주기에서의 실제 전송 offset 등을 RRC가 signal로 알려주는 방법

방법 2. 상기 정보(M-PDCCH 의 전송이 시작되는 위치, 전송 주기, 전송 주기에서의 실제 전송 offset)를 단말(UE) ID, SFN, CELL ID, Subframe index 등을 가지고 단말 스스로 알 수 있도록 하는 방법

방법 3. 커버리지 확장(coverage extension) level에 따라 repetition level이 달라지므로 repetition level에 따라 전송 주기 및 전송 offset을 조절하는 방법. 즉, 커버리지 확장(coverage extension) level에 따라 변경되며 결정되도록 할 수 있다.

예를 들어, 커버리지 확장(coverage extension) level을 결정하는 방법을 합하여 LTE 초기에 RACH를 통하여 단말과의 거리를 대충 알 수 있고 거기에 추정된 채널 상태(SNR)을 추가로 하여 커버리지 확장(coverage extension) level을 결정할 수 있다. 즉, 단순히 떨어진 거리로만 결정하는 것이 아니고 채널 상태까지 고려하여 반복 레벨(repetition level)이 결정될 수 있다.

MTC용 PDCCH (M-PDCCH)를 언제 보낼지에 대하여 상기 시그널링 방식을 사용하는 방법 1을 적용하는 경우, UE-specific MPDCCH initialization에 대하여 가능한 방법들은 다음과 같다.

즉, 하기의 방법을 사용하여 M-PDCCH 의 전송이 시작되는 위치, 전송 주기, 전송 주기에서의 실제 전송 offset등의 정보를 알려줘서 MTC용PDCCH (M-PDCCH)를 언제 보낼지 알려줄 수 있다.

M-PDCCH 커먼 서치 공간(common search space)는 적어도 페이징 및/또는 RAR(Random Access Response)에 대하여 필요하다.

1) Alt. 1A: 만약 M-PDCCH CSS(common search space)가 지원된다면, M-PDCCH CSS(common search space)내에서 MPDCCH에 의해 스케쥴링된 Dedicated RRC signaling을 이용하여 알려 줄 수 있다. 이때, UE-specific EPDCCH set initialization을 위한 파라미터(들)는 M-PDCCH CSS(common search space)내에서 MPDCCH에 의해 스케쥴링된 Dedicated RRC signaling내에 포함될 수 있다. M-PDCCH CSS(common search space)의 설계 및 구성(configuration)은 다양한 방법으로 구현이 가능하다.

만약 M-PDCCH CSS(common search space)가 필요하다면, 서로 다른 단말들은 다른 서브 프레임들 및 다른 협대역들내의 M-PDCCH CSS(common search space)을 모니터 할 수 있다. 커버리지 향상(coverage enhancement) 단말에 대한 M-PDCCH CSS(common search space)와 관련하여, 서로 다른 반복 횟수(number of repetitions) R을 가진 M-PDCCH 후보들(candidates)이 지원될 수 있다.

협대역내의 M-PDCCH CSS(common search space)의 하나 이상의 디코딩 후보를 지원할수 있다. 협대역내의 M-PDCCH CSS(common search space)의 하나 이상의 디코딩 후보를 지원할 경우, 단말에서 상기 협대역내의 M-PDCCH CSS(common search space)의 서로 다른 디코딩 후보들을 모니터할수도 있다.

2) Alt. 3A : 랜덤 액세스 과정에서의 메시지 RACH : RAR(random access response) 메시지를 이용하여 알려 줄 수 있다.

이때, UE-specific MPDCCH set initialization을 위한 파라미터(들)은 RAR(random access response) 메시지내에 포함될 수 있다.

RAR(random access response) 메시지의 스케쥴링은 다양한 방법으로 구현이 가능하다.

3) Alt. 3B: 랜덤 액세스 과정에서의 메시지 RACH : Message 4를 이용하여 알려 줄 수 있다.

이때, UE-specific MPDCCH set initialization을 위한 파라미터(들)은 Message 4내에 포함될 수 있다.

만약 M-PDCCH CSS(common search space)가 지원된다면, M-PDCCH CSS(common search space)내에서 MPDCCH에 의해 스케쥴링된 Message 4를 이용하여 알려줄 수 있다. M-PDCCH CSS(common search space)의 설계 및 구성(configuration)은 다양한 방법으로 구현이 가능하다.

커버리지 향상(coverage enhancement)를 위해, M-PDCCH 후보(candidate)는 연속적이고 유효한 서브프레임에 의해 구성될 수 있다.

적어도 정상 커버리지/스몰 커버리지 향상(coverage enhancement) MTC 단말에 대한 M-PDCCH UE-specific 서치 영역(search space)과 관련하여, 서로 다른 L aggregated level을 가지는 M-PDCCH 후보(candidate)가 지원될 수 있다.

한편, 주파수 도약 패턴에 프리코딩 다이버시티(precoding diversity)를 적용함으로써 다이버시티(diversity) 이득을 얻을 수 있다.

구체적으로, 각 반복(repetition)되는 블럭에 다른 코드(code)들로 이루어진 패턴을 적용함으로써 다이버시티(diversity) 이득을 얻을 수 있다. 즉, 각 반복(repetition) 되는 블럭마다 다른 인코딩(encoding) 방식을 사용할 수 있다.

MTC를 위한 PUCCH 자원 할당(resource allocation)시 커버리지 향상(CE) level을 나누어 관리할 수 있다

PUCCH PRB 위치는 MTC SIB 메시지에 의해 지시될 수 있으며, 커버리지 향상(CE) level별로 개별적으로 구성될 수 있다. PUCCH는 PUSCH가 전송될 때에는 전송이 이루어지지 않으며, PUSCH에 PUCCH에 전송할 데이터를 포함하여 같이 전송된다. 이 경우, PUSCH에 PUCCH에 전송할 데이터를 전송하지 않더라도 CQI/CSI 같은 중요한 현재 채널 상태에 대한 측정 값들을 보내야만 하는 경우가, 예를 들어 폐루프(closed loop) 동작을 위해서, 생길 수 있다. 이 때 전송할 데이터가 없으므로 PUSCH를 설정하지 않고 PUCCH를 독립적으로 설정하여 보내게 된다. 따라서 상기 PUCCH가 할당되는 리소스(resource) 정보가 있어야 한다. 상기 리소스 위치의 후보군을 모든 단말에 공통으로 알려주고 해당 후보군에서 단말은 자신의 C-RNTI 등에 기반하여 선택적으로 사용함으로써 PUCCH의 리소스 위치를 알려주기 위하여 필요한 제어 정보를 줄일 수 있다. 상기 리소스 위치의 후보군을 SIB를 통하여 모든 단말에 공통으로 알려줄 수 있다.

PUCCH PRB 위치는 오버랩되도록 네트워크에 의해 구성될 수 있다.

상기 리소스 위치의 후보군을 모두 사용하는 것이 아니기 때문에 PUCCH가 할당되는 리소스 위치를 오버랩 되도록 설정할 경우 효율성을 높일 수 있다.

MTC SIB 메시지에서 특정 커버리지 향상(CE) level에 대해 PUCCH PRB 위치가 시그널되지 않는다면, 동일한 PUCCH PRB 위치가 다음의 낮은 커버리지 향상(CE) level에 대하여 디폴트값(Default values)으로 사용될 수 있다.

레거시 단말(legacy UEs), 저가 단말(low cost UEs) 및 커버리지 향상 단말(CE UEs)간의 PUCCH 전송의 다중화(multiplexing)을 위해 CDM 및/또는 FDM이 지원될 수 있다.

정상 커버리지(normal coverage)

"반복없음(no repetition)", "낮은 반복(small repetition)", "보통 반복(medium repetition)", "높은 반복(large repetitions)"은 각각 [0,5, 10, 15] dB 커버리지 확장(coverage extension)에 대응될 수 있다.

"반복(Repetition)"은 전송블록(transport block)이 적어도 하나의 또는 다수의 서브프레임(several subframes)을 통하여 전송되는 것을 의미한다.

정상 커버리지(normal coverage)는 "반복없음(no repetition)" 또는 "낮은 반복(small repetition)"의 경우에 대응될 수 있다. 또는 정상 커버리지(normal coverage)는 "반복없음(no repetition)" 또는 "낮은 반복(small repetition)" 또는 "보통 반복(medium repetition)"의 경우에 대응될 수 있다.

"큰 커버리지(large coverage)"는 "보통 반복(medium repetition)", "높은 반복(large repetitions)"에 해당될 수 있다.

"작은 커버리지(small coverage)"는 "보통 반복(medium repetition)"에 해당될 수 있다.

서치 영역(search region)내에서의 서로다른 MPDCCH 반복(repetitions)을 구분하는 방법

다중 반복(multiple repetitions)을 가진 서치 영역(search region)에 대하여, 저가(LC)-MTC 단말이 적은 반복(less repetition)을 가진 MPDCCH를 디코딩하도록 할 수 있다.

MPDCCH에 의해 사용되는 반복 횟수(repetition number)는 단말에 의해 구분(또는 결정) 될 수 있다. 예를들어, PDSCH/PUSCH의 시작 서브프레임(starting subframe)을 결정할때, MPDCCH에 의해 사용되는 반복 횟수(repetition number)는 단말에 의해 구분(또는 결정)될 수 있다.

반복 횟수(repetiton number) R로 전송되는 MPDCCH에 대하여, 단말은 R을 결정할 수 있다. 상기 반복횟수를 예를 들어 2-bit 정보로 전송할 수 있다.

컨벌루션 인코딩 전에 서로 다른 스크램블링 코드가 서로 다른 반복(repetitons)의 MPDCCH 후보들에 적용될 수 있다.

단말에서는 디스크램블링(descrambling)이 (컨벌루션널) 채널 디코딩이후에 수행될수 있다. 이러한 스크램블링 코드들은 표준 규격에 명시될 수 있다.

Paging for MTC

페이징 레코드(paging record(s))를 전송하는 M-PDCCH scheduled PDSCH를 사용할 수 있다.

적어도 하나의 협대역은 페이징을 위해 기지국에 의해서 구성될 수 있다.

단말은 적어도 페이징 레코드(들)을 위한 적어도 단말 ID에 기초하여 기 서브프레임내에 상기 구성된 협대역들 중 하나에서 페이징 발생을 모니터링 할 수 있다.

시스템 정보 업데이트(system information update)를 위한 지시자(indicators)

시스템 정보 업데이트(system information update)를 위한 지시자(indicators)는 M-PDCCH에 포함되어 전송될 수 있다.

또는, 시스템 정보 업데이트(system information update)를 위한 지시자(indicators)는 PDSCH에 포함되어 전송될 수 있다.

시스템 정보 업데이트(system information update)를 위한 페이징이 발생한 경우, ETWS 및/또는 CMAS는 셀 공통(cell common)이거나 또는 셀 공통이 아닐 수 있다.

추가적인 정보(예를들어, CFI, TDD configuration)가 관련된 DCI 또는 페이징 메시지(paging message)에 포함될 수 있다.

페이징을 위한 M-PDCCH 서치 영역은 셀내에 구성된 가장 높은 커버리지 향상(CE) 레벨을 가진 M-PDCCH 후보들(candidate(s))을 포함할 수 있다.

물리 채널 타이밍 관계: M-PDCCH 및 PDSCH간의 타이밍 관계

cross-subframe scheduling을 가진 FDD 및 HD-FDD내에서, PDSCH는 서브프레임 n+k에서 시작할수 있으며, 여기서 n은 디코딩된 M-PDCCH 메시지(message)의 반복(repetitions)이 끝나는 서브프레임이 될 수 있다.

물리 채널 타이밍 관계: M-PDCCH 및 PUSCH간의 타이밍 관계

FDD 및 HD-FDD내에서, PUSCH는 서브프레임 n+k에서 시작할수 있으며, 여기서 n은 디코딩된 M-PDCCH 메시지(message)의 반복(repetitions)이 끝나는 서브프레임이 될 수 있다.

HD-FDD에 대해서, 다중 하향링크 ACK/NACK 응답(multiple DL ACK/NACK responses)은 PUSCH를 통해 번들링(bundled) 될수 있다.

물리 채널 타이밍 관계: PDSCH 및 PUCCH간의 타이밍 관계

FDD 및 HD-FDD내에서, PDSCH 전송은 대응되는 M-PDCCH에 의해 지시되는 바와 같이 서브프레임 n에서 끝날수 있으며, HARQ-ACK를 전송하는PUCCH는 서브프레임 n+k에서 시작할 수 있다.

HD-FDD에 대해서, 다중 하향링크 ACK/NACK 응답(multiple DL ACK/NACK responses)은 PUCCH를 통해 번들링(bundled) 될수있다.

협대역 넘버링(Narrowband numbering) 및 잔여 PRBs의 위치(location of the remaining PRBs)

MTC는 6PRB 기준으로 동작하므로 6의 배수가 아닌 경우 잔여 PRB(the remaining PRBs)가 남게 된다. 상기 잔여 PRBs(the remaining PRBs)는 시스템 대역의 양단에서 균등하게 분할 될 수 있으며, 시스템 대역(system BW) (예를 들어 3, 5, 및 15 MHz)에 대한 남은 홀수 PRB(extra odd PRB)는 시스템 대역의 중앙에 위치할 수 있다.

협대역은 PRB 번호가 증가하는 순서로 넘버링될 수 있다.

커버리지 향상(CE) 레벨에 따라 다른 DCI 포맷 사용

유니캐스트에 대하여, 반복없음(no repetition) 레벨 및/또는 낮은 반복(small repetition) 레벨을 위한 DCI 포맷은 동일할 수 있다(예를 들어, DCI format M1)

유니캐스트에 대하여, 보통 반복(medium repetition) 레벨, 높은 반복(large repetitions) 레벨을 위한 DCI 포맷은 동일할 수 있다(예를 들어, DCI format M2)

여기서, DCI format M1 크기와 DCI format M2 크기는 다를수 있다.

단말은 오직 DCI format M1 또는 오직 DCI format M2를 모니터할 수 있다.

scheduling PDSCH 및 PUSCH에 대한 DCI 포맷 크기(format size)는 동일할수도 있고 동일하지 않을수도 있다.

DCI format M1 크기 및/또는 DCI format M2 크기는 기존의 DCI 포맷 크기(들)에서 구해질수도 있다.

DCI는 주파수 도약에 사용되는 협대력(narrowband)에 따라 독립적으로 인코딩(encoding) 할 수 있다.

랜덤 액세스 응답(RAR)

저가(low complexity) 단말 및 커버리지 향상(CE) 동작 단말을 위한 RAR 및 페이징에 대한 옵션은 다음과 같다.

옵션 1: M-PDCCH-scheduled PDSCH는 상기 RAR 및 페이징를 전송함

옵션 2; M-PDCCH DCI는 상기 RAR 및 페이징를 전송함

옵션 3: M-PDCCH-less PDSCH는 RAR 및 페이징를 전송함

랜덤 액세스 응답(RAR)과 관련하여,

협대역내의 single MAC RAR의 경우에 대해서는 옵션 2가 사용될 수 있으며, 협대역내의 multiple MAC RAR의 경우에 대해서는 옵션 1이 사용될 수 있다.

작은 개수(small number)의 MAC RARs의 경우, MAC RARs의 일부분은 DCI메시지에 포함될 수 있고, MAC RARs의 나머지 일부는 PDSCH에 포함될 수 있다.

기지국이 옵션 1 및/또는 옵션 2를 지원하는지를 SIB 메시지내에서 지시할 수 있다. 기지국이 단지 옵션 1만을 지원한다고 지시한 경우에는 single MAC RAR에 대하여 또한 옵션 1이 사용될 수 있다.

MTC SIBx는 랜덤 액세스 응답(RAR)을 위해 옵션 1이 사용되는지 또는 옵션 2가 사용되는지를 알려줄 수 있다.

Alt1 : Option1만 사용

Alt2 : Option2를 큰 커버리지 향상(large coverage enhancement)에만 사용하고, 나머지 커버리지 향상(CE) 경우들에 대해서는 Option 1을 사용.

즉, Alt2의 경우, 커버리지 향상 레벨(CE level)에 따라 적응적으로 운영할 수 있다. 커버리지가 커질수록 통신은 불안정하게 되므로 PDSCH 보다는 M-PDCCH로 전송하는 것이 보다 안정정인 통신을 가능하게 하며, 따라서 RAR같은 중요 정보를 커버리가 큰 경우 옵션 2도 보낼수 있다.

MTC-SIB1 반복(repetitions)

시스템 정보(SI) 전송(transmission)시, 하기 사항은 미리 결정되거나 또는 MIB에서 유도될 수 있다.

(i) MTC-SIB1 전송 주기

(ii) MTC-SIB1 전송 주기내 반복 횟수

즉, MIB에 TBS 크기(size)와 반복 횟수를 포함할 수 있으며, 5-bit 사용할 수 있다. SIB도 디코딩(decoding)을 위하여는 리소스 위치 정보와 전송되는 포맷 (변조방식, 반복전송횟수)를 알아야만 한다. 상기 방법으로 SIB-X에 대한 정보는 SIB-1으로 알려준다. 이 경우 필요한 SIB-1에 대한 정보는 기존 LTE는 미리 정해 놓는다. 그러나. 본 발명의 일실시예에 따른 MTC에서는 여기에 반복 전송이 추가되기 때문에 반복 전송에 대한 정보를 미리 정해야 하지만 이럴 경우 한 가지 값만을 사용하여야 하는 제한이 생길 수 있다. 그래서 반복 전송 파라미터를 몇 가지로 사용할 수 있게 하고 이것을 가장 먼저 단말이 디코딩 하는 MIB로 전송하도록 할 수 있다. MIB의 리소스 정보 등은 고정되어 있을 수 있다.

PBCH 반복(Repetition)

PBCH 반복(Repetition)을 가진 서브프레임에 대하여, CSI-RS는PBCH 반복(repetition) REs(Resource elements)를 펑쳐링(punctures)할 수 있다. PBCH 반복(Repetition)을 가진 서브프레임에 대하여, PBCH 반복 톤(Repetition tones)을 매핑하여 효과적인 주파수 트래킹 루프를 허용할 수 있다. PBCH 반복(Repetition)을 가진 서브프레임에 대하여,기지국이 단말(R13 or later regular UEs)에 대하여 PBCH 반복(Repetition)을 사용중이라면 이를 시그널링할 수 있다. 즉, 기지국이 RS와 충돌이 나는 경우엔 펑쳐링(punctures) 또는 드랍(drop)할 수 있다.

저가 MTC 단말에 대한 PDSCH 및 PUSCH에 대한 자원할당(Resouce allocation, RA)

정상 커버리지(normal coverage) 및 작은 커버리지(small coverage)내의 저가 MTC 단말에 대한 PDSCH 및 PUSCH에 대한 자원할당(Resouce allocation, RA)은 협대역 인덱스(narrowband index 및 지시된 협대역내의 자원할당(Resouce allocation, RA)에 기초하여 이루어질수 있다.

정상 커버리지(normal coverage) 및 작은 커버리지(small coverage)내의 PDSCH 및 PUSCH에 대한 자원할당(Resouce allocation, RA)시에는 오버헤드, 스케쥴링 유연성(scheduling flexibility) 및/또는 기타 측면을 고려하여 이루어질 수 있다.

즉, 커버리지 향상 레벨(CE level)에 따라 적응적으로 운영할 수 있다. 상기와 같이 함으로써 제어정보의 오버헤드를 줄일 수 있다.

또한. 주파수 도약 패턴 결정에 쓰이는 파라미터는 SFN, subframe index, cell ID, 및/또는 협대역 인덱스(narrowband index)를 포함할 수 있다.

PUSCH에 대한 자원 할당

PUSCH 자원할당과 관련하여, 협대역 지시(Narrowband indication) 또는 협대역내의 자원을 지시하는 것에 대한 오버헤드가 존재할 수 있다.

PUSCH 자원할당과 관련하여, 현재 표준 문서의 상향 링크 자원할당 타입 0에 대한 오버헤드가 존재할 수 있다.

PUSCH 자원할당시 기존의(legacy) 상향링크 자원 할당 타입 0을 사용하여 스케쥴링 유연성을 개선할 수도 있다.

LTE에서 리소스 할당 방법과 관련하여, 예를 들어, 자원할당 Type 0은 RB를 몇 개 묶어서 그룹(group) RBG을 만들 수 있다. 상기 RBG 그룹의 크기는 대역폭 마다 다를 수 있다. 1,4MHz의 경우 RBG는 RB와 크기가 같다. 그 후 리소스 할당을 비트맵으로 줄 수 있다. 예를 들어, 총 5개의 RBG가 있으면 5비트로 01100을 표시한다면 두 번째와 세 번째 RBG를 사용하는 것이다.

적어도 정상 커버리지(normal coverage)내의 저복잡도(low complexity) 단말에 대하여, 현재 표준 문서의 상향링크 자원 할당 타입 0이 PUSCH에 대한 자원 할당에 사용될 수 있다.

RIV formula는 하기와 같다.

(LCRBs = 6)

RIV를 사용하는 상기 방식은 자원할당 Type 2로써 RBG가 아닌 RB 단위로 리소스를 할당하기 때문에 Type 0이나 Type 1보다 훨씬 유연한 장점이 있다.

채널의 주파수 호핑시 주파수 호핑 그래눌리티(frequency hopping granularity) YCH 결정

주파수 호핑 그래눌리티 YCH는 아래와 같이 결정될 수 있다.

옵션 1: 주파수 호핑 그래눌리티 YCH는 공통값이 사용될 수 있다. 이때, 주파수 호핑 그래눌리티 YCH는 MIB/SIB1를 통해 전송될수도 있고 또는 규격에서 미리 특정값으로 정해질수도 있다.

여기서 상기 YCH는 시간 영역 주파수 도약 해상도로써 서브프레임 단위의 주파수 도약 가능 시간 단위를 의미한다.

옵션 2: 주파수 호핑 그래눌리티 YCH는 다중 값들(multiple values)이 사용될 수 있으며, 예를 들어 커버리지/반복레벨별로 단일값(single value)이 사용될 수 있다.

옵션 3: 주파수 호핑 그래눌리티 YCH는 변하는 값이 사용될 수 있다. 이때, 주파수 호핑 그래눌리티 YCH는 주파수 호핑에 사용되는 협대역들의 개수 및 반복 횟수에 기초하여 결정될 수 있다. 협대역당 한개의 홉(hop)(협대역당 한개의 리튜닝(one retuning per narrowband))이 사용될 수 있다. SIBx와 같은 공통 채널(common channels)의 호핑 패턴은 cell-specific하게 될 수 있다.

주파수 호핑은 비 커버리지 향상(non-CE) 저가(low cost) 단말에 사용될수도 있다.

호팽 패턴과 채널들간의 매핑은 다양하게 구현될 수 있다.

서로 다른 커버리지 레벨에 대하여, 또는 서로 다른 채널들에 대하여, 단일값의 주파수 호핑 그래눌리티 YCH 또는 다중 값의 주파수 호핑 그래눌리티 YCH가 지원될 수 있다.

주파수 호핑 그래눌리티 YCH는 semi-statistically하게(dynamically indicated되지 않도록) 구성되거나 미리 정해질수 있다.

적어도 페이징 및 랜덤액세스 응답(RAR)에 대하여, 반복 횟수가 주파수 호핑 그래눌리티 YCH보다 큰 경우에는 주파수 호핑 그래눌리티 YCH는 셀 공통 값(cell common value)이 사용될 수 있다.

또는 반복 횟수가 주파수 호핑 그래눌리티 YCH보다 큰 경우에는 적어도 페이징 및 랜덤액세스 응답(RAR) 동작에 대해서 주파수 호핑 그래눌리티 YCH는 cell specific value이 사용될 수 있다.

또는 반복 횟수가 주파수 호핑 그래눌리티 YCH보다 작거나 같은 경우에는 적어도 페이징 및 랜덤액세스 응답(RAR) 동작에 대해서 주파수 호핑 그래눌리티 YCH는 cell specific value이 사용될 수 있다.

페이징 및 랜덤액세스 응답(RAR)에 대하여, 반복 횟수가 주파수 호핑 그래눌리티 YCH보다 작거나 같은 경우에는 주파수 호핑 그래눌리티 YCH는 주파수 호핑이 사용되지 않을수도 있고 또는 주파수 호핑 그래눌리티 YCH보다 작은 다른 주파수 호핑 그래눌리티 YCH1이 사용되거나 또는 불연속 호핑(discontinuous hopping) 이 사용될 수있다. 여기서 불연속 호핑(discontinuous hopping)은 예를 들어 주파수 호핑 그래눌리티 YCH가 4인 경우, 각각의 1개 패킷 전송내에 3개의 서브프레임들이 스킵될 수 있다.

주파수 호핑 함수는 PUSCH 형태의 호핑에 기초하여 얻을 수 있거나 고정된 오프셋을 가진 호핑으로 구해질수도 있다.

PDSCH에 대한 크로스 서브프레임 채널 추정(Cross-subframe Channel Estimation)

DMRS-기반 전송(DMRS-based transmission)을 가진 PDSCH에 대하여 주파수 호핑이 구성될 수 있다.

동일한 프리코딩 행렬(precoding matrix)이 적어도 X개의 연속 서브프레임에 대한 적어도 동일한 PRB에 대해서 각각의 안테나 포트별로 사용될 수 있다. 여기서 X는 PDSCH이 동일한 협대역(리튜닝 시간(retuning time)을 제외) 내에서 전송될 경우 연속적인 서브프레임들의 개수이다

프리코딩 행렬(precoding matrix)은 X개의 서브프레임들의 일 세트로부터 X개의 서브프레임들의 다른 세트간에 변할 수 있다.

PDSCH에 대하여 주파수 호핑이 구성되지 않을 수도 있다.

유니캐스트(unicast) M-PDCCH/PDSCH, 페이징 및 랜덤액세스 응답(RAR)의 반복(repetition)

하향링크 전송에 사용되는 서브프레임들의 세트는 기지국에 의해 MTC-SIB1에 의해서 explicitly 및/또는 cell-specifically하게 시그널링 될수 있다. 만약, explicit 시거널링(signalling)이 존재하지 않을 경우 디폴트 동작이 수행될 수 있다. 상기 디폴트 동작은 RAN1에 의해 정의된 디폴트 동작이 될수 있다.

상향링크 전송에 사용되는 서브프레임들의 세트는 기지국에 의해 MTC-SIB1에 의해서 explicitly, 또는 implicitly 또는 cell-specifically하게 시그널링 될수 있다.

MTC 통신을 위하여는 리소스 할당 정보 (주파수 및 시간)와 변조 방식, 반복 횟수, 도약 패턴 등의 신호에 대한 정보를 알아야만 디코딩 할 수 있으므로 상기 정보들을 기지국과 MTC 단말간에 어떤 방법으로든 서로 주고 받아야 하며, 이 때문에 오버헤드가 발생하게 되고 이를 줄일 필요가 있다. 모든 단말에 공통으로 사용할 수 있는 정보를 기준으로 상기 해당 정보들을 단말에 알려줄 수 있다면 오버헤드를 줄일 수 있다. 즉, 상기 해당 정보는 모든 단말에 공통이기 때문에 MIB나 SIB를 통하여 단말로 전송할 수 있다. 이러한 정보를 기반으로 단말은 implicit하게 다른 정보를 유추할 수 있고 단말 자신의 ID와 연관시켜 단말 자신에게만 적용되는 정보를 공통 정보에서 추출할 수도 있다.

도 4D는 본 발명의 다른 실시예에 따른 주파수 호핑 패턴의 일예를 나타낸다.

도 4D에서 가로축은 시간축이고, 세로축은 주파수 축이며, ■는 MTC 통신을 위한 데이터 또는 시스템 정보, 페이징등이 될 수 있다. 도 4D에서, □는 6 PRB(즉, 1.4MHz)가 될 수 있으며, 또는 1 PRB가 될 수도 있다.

주파수 도약시 1.4MHz 단위로 호핑을 할수도 있고, 또는 200Khz 단위로 호핑을 할수도 있고, 1.4MHz의 대역폭을 분할하여 전체 1.4MHz 내에서 호핑을 할 수도 있다.

도 4D는 기지국과 MTC 단말간에 하향링크 또는 상향 링크를 통해 데이터 및/또는 시스템 정보, 페이징 신호등을 전송하는 경우의 주파수 호핑 패턴에 대한 일 예를 나타낸 것으로, 주파수 호핑 패턴이 도 4D에 도시한 바에 한정되는 것은 아니며, 다양한 호핑 패턴이 사용될 수 있다.

MTC 통신을 위한 데이터 및/또는 시스템 정보, 페이징등의 주파수 호핑시, 도 4D의 주파수 호핑 패턴에 한정되지 않고 다양한 호핑 패턴이 가능하다.

도 4D와 같이, 주파수 호핑을 수행하여1.4MHz 대역폭보다 큰 전체 시스템 대역폭을 사용하여 데이터 및/또는 시스템 정보, 페이징등을 전송할 수 있으며, 이 경우 전송 다이버시티(Transmit Diversity) 효과를 얻을 수 있어 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 5A는 본 발명의 일실시예에 따른 6PRB 크기를 가지는 협대역(narrow band)이 기존 legacy PRB mapping 과 일치(align)되도록 배치되는 경우를 나타낸 개념도이다. 도 5A를 참조하면, 협대역(narrow band)의 크기는 6 PRB만큼의 크기를 가지는 예를 나타낸다. 협대역(narrow band)의 중심 주파수는 시스템 대역(system bandwidth)의 중심 주파수와 일치하고, 협대역(narrow band)이 기존 legacy PRB mapping 과 일치(align)되도록 배치될 수 있다. 또는 협대역(narrow band)의 중심 주파수는 시스템 대역(system bandwidth)의 중심 주파수와 도 5와 같이 일치하지 않고, 협대역(narrow band)이 기존 legacy PRB mapping 과 일치(align)되도록 배치될 수도 있다.

도 5B는 본 발명의 다른 실시예에 따른 5PRB 크기를 가지는 협대역(narrow band)이 기존 legacy PRB mapping 과 일치(align)되도록 배치되는 경우를 나타낸 개념도이다.

도 5B를 참조하면, 협대역(narrow band)의 크기는 5 PRB만큼의 크기를 가지는 예를 나타내며, 협대역(narrow band)의 중심 주파수는 시스템 대역(system bandwidth)의 중심 주파수와 일치하고, 협대역(narrow band)이 기존 legacy PRB mapping 과 일치(align)되도록 배치될수 있다. 협대역(narrow band)의 중심 주파수는 시스템 대역(system bandwidth)의 중심 주파수와 일치하지 않고, 협대역(narrow band)이 기존 legacy PRB mapping 과 일치(align)되도록 배치될 수도 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 협대역(narrow band)의 크기는 6 PRB 보다 작은 크기-예를 들어, 5 PRB, 4 PRB, 3 PRB-를 가질 수도 있고, 6 PRB보다 큰 크기-예를 들어 7 PRB, 8 PRB, 9 PRB 또는 2배 크기인 12 PRB, 3배 크기인 18 PRB-를 가질 수도 있다. 협대역(narrow band)의 크기는 복수의 크기 중에서 선택적으로 한 개의 크기를 고정적으로 사용할 수도 있고, 상황에 따라 적응적으로 사용할수도 있다. 예를 들어, 협대역 크기를 더 작게 하면 협대역 개수가 많아 지므로 다수의 MTC 단말을 지원하거나 주파수 도약에 있어 좀 더 많은 도약 가능 대역을 제공할 수 있다. 협대역 크기를 크게 하면 전송 데이터 전송률을 높힐 수 있다.

도 5C는 본 발명의 일실시예에 따른 기존 광대역 시스템(wideband system)에서 하향링크 협대역(narrowband) 단말을 지원하기 위한 개념도이다. 도 5C는 기존의 레거시 단말의 하향링크 주파수의 하나의 서브프레임-예를 들어 1ms-을 도시한 것이다. 상기와 같은 리튜닝(re-tuning) 방식으로 운용함으로써, 주파수 다이버서티 이득을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 시스템 대역 전체를 효율적으로 활용할 수 있으며 다수의 MTC 단말을 운용할 수 있다.

각각의 셀(cell)은 기존의 레거시(legacy) 단말과 본 발명의 일실시예에 따른 MTC 단말을 지원할 수 있도록 구현될 수 있다.

도 5C를 참조하면, 기존의 레거시(legacy) 단말의 하향링크 주파수의 경우 PSS/SSS, MIB, SIB는 센터 6PRB내에 위치하며, 본 발명의 일실시예에 따른 MTC 단말의 경우 협대역(narrow band)은 기존의 레거시 단말의 하향링크 주파수의 센터 6PRB(PSS/SSS, MIB, SIB 포함)와 정렬(align)되도록 설정되거나 또는 연동되도록 리튜닝(re-tuning)되어 오프셋(offset)이 설정될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 MTC 단말의 경우, 상기 하향링크 협대역(narrow band)은 센터 6PRB주파수 위치와 다른 새로운 주파수로 리튜닝(re-tuning)될 수 있다. 구체적으로, 상기 새로운 하향 링크 협대역 영역의 위치는 기존(legacy) 단말의 하향링크 센터 주파수 + 오프셋(offset)으로 설정될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 MTC 단말의 경우, 상기 하향링크 협대역(narrow band) 영역에는 E-PDCCH를 기초로하여 협대역 제어 채널을 포함할 수 있으며, 예를 들어 상기 하향링크 협대역(narrow band) 영역에는 E-PDCCH, PDSCH가 포함될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 MTC 단말의 경우, 상기 하향링크 협대역(narrow band) 영역은 도 5C에서는 하나의 협대역 영역으로 도시되었지만 복수의 협대역 영역으로 설정될 수도 있다.

도 5D는 본 발명의 일실시예에 따른 기존 광대역 시스템(wideband system)에서 상향링크 협대역(narrowband) 단말을 지원하기 위한 개념도이다.

도 5D는 기존의 레거시 단말의 상향링크 주파수의 하나의 서브프레임-예를 들어 1ms-을 도시한 것이다. 상기와 같은 리튜닝(re-tuning) 방식으로 운용함으로써, 주파수 다이버서티 이득을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 시스템 대역 전체를 효율적으로 활용할 수 있으며 다수의 MTC 단말을 운용할 수 있다.

각각의 셀(cell)은 기존의 레거시(legacy) 단말과 본 발명의 일실시예에 따른 MTC 단말을 지원할 수 있도록 구현될 수 있다.

도 5D를 참조하면, 기존의 레거시(legacy) 단말의 상향링크 주파수의 경우 PUSCH는 센터 6PRB내에 위치하며, 본 발명의 일실시예에 따른 MTC 단말의 경우 협대역(narrow band)은 기존의 레거시 단말의 상향링크 주파수의 센터 6PRB(PUSCH포함)와 정렬(align)되도록 설정되거나 또는 연동되도록 리튜닝(re-tuning)되어 오프셋(offset)이 설정될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 MTC 단말의 경우, 상기 상향링크 협대역(narrow band)은 센터 6PRB주파수 위치와 다른 새로운 주파수로 리튜닝(re-tuning)될 수 있다. 구체적으로, 상기 새로운 상향링크 협대역 영역의 위치는 기존(legacy) 단말의 상향링크 센터 주파수 + 오프셋(offset)으로 설정될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 MTC 단말의 경우, 상기 상향링크 협대역(narrow band) 영역에는 예를 들어 PUSCH, PUCCH 포함될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 MTC 단말의 경우, 상기 상향링크 협대역(narrow band) 영역은 하나의 협대역 영역으로 설정될수도 있고, 복수의 협대역 영역으로 설정될 수도 있다. 상향 링크 협대역 영역은 1-RB 단위 또는 부반송파(sub-carrier) 단위로 설정될수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 1.4MHz 대역폭보다 큰 전체 시스템 대역폭을 사용하여 6PRB 크기를 가지는 협대역들(narrow bands)간에 주파수 호핑이 일어나는 패턴을 예시적으로 나타낸 개념도이다.

사용할 복수개의 협대역을 미리 설정하고, 각 협대역에 PRB 인덱스를 할당하고, PRB 인덱스를 사용하여 MTC 단말이 사용할 협대역의 위치를 알려줄 수 있다.

도 6을 참조하면, 협대역(narrow band) NB1, NB2, ..., NB8의 크기는 각각 6 PRB만큼의 크기를 가지며, 8개의 협대역(narrow band) NB1, NB2, ..., NB8 각각에 대하여 PRB index 0-5, 6-11, ..., 42-47을 가진다. 예를 들어, 8개의 협대역(narrow band) NB1, NB2, NB3, NB4, NB5, NB6, NB7, NB8은 주파수 호핑시, 도 3의 맨 우측 그림과 같이 NB6, NB5, NB8, NB7, NB1, NB2, NB4, NB3호핑 패턴을 가진다.

이러한, 주파수 호핑을 위한 정보로는, 상향링크에서 주파수 호핑을 위해서는 사용자 정보를 사용할 수 있으며, 하향링크에서 주파수 호핑을 위해서는 시스템 정보를 사용할 수 있다.

기지국이 주파수 호핑 방식으로 데이터 및/또는 시스템 정보를 전송할 경우 충돌을 방지하기 위한 기술이 요구된다. 구체적으로, 기지국별로 그리고 단말별로 데이터 및/또는 시스템 정보, 페이징등의 충돌이 발생하는 것을 방지하기 위해 상기와 같은 주파수 호핑 패턴은 기지국 ID(Identifier) 및/또는 단말 ID(Identifier)를 직간접적으로 사용하여 발생시키거나 결정할 수 있으며, 제어 정보 또는 리소스(resource)를 기지국 ID(또는 셀 ID) 및/또는 단말 ID를 직간접적으로 사용하여 할당할 수 있다.

각 기지국간 호핑 패턴의 충돌을 방지하기 위하여 각 호핑 패턴은 기지국 ID의 함수로 생성하며 추가적으로 같은 기지국 내 여러 MTC 단말들 사이의 호핑 패턴의 충돌을 방지하기 위하여 단말 ID를 직간접적으로 활용하여 호핑 패턴을 생성한다. 호핑 패턴이라 함은 시간과 주파수의 2차원적인 패턴으로 호핑을 수행하는 시간 단위 마다 어떤 주파수 대역 (PRB 단위이거나 협대역 단위)을 사용하여 신호를 전송할 것이냐는 결정하는 패턴이다. 따라서 상호 다른 기지국의 호핑 패턴의 출동을 방지하기 위하여 기지국 ID에 따라 동시간에 사용하는 호핑 주파수 대역이 달라야 하므로 기지국 ID에 따라 호핑이 가능한 주파수 대역의 집합을 서로 다르게 하거나, 기지국 ID를 함수로 하는 특정 시퀀스를 생성하여 호핑을 수행하는 시간 단위 마다 호핑 주파수 대역을 지칭하도록 하는 방법을 사용한다. 이 시퀀스는 직교 시퀀스이거나 준직교시퀀스를 사용하여 호핑 패턴의 충돌 가능성을 최소로 한다. 같은 방법으로 단말 ID를 사용하여 같은 기지국 내 단말 사이의 호핑 패턴의 충돌 가능성을 최소화 한다. 호핑 패턴의 충돌이 일부 발생하더라도 반복 전송으로 인한 이득으로 데이터의 복원이 가능할 수 있으므로 상호 직교하는 호핑 패턴만을 사용하지는 않는다.

하향 링크의 경우, 기지국 ID(또는 셀 ID) 및/또는 SFN을 가지고 주파수 호핑 패턴을 결정하거나 발생시킬 수 있다. SFN는 기지국과 단말이 시간 동기를 위하여 주고 받는 중요한 파라미터로써 기지국은 SFN을 이용하여 사용할 또는 사용하고 있는 호핑 패턴의 시작, 중단, 종료 및 주기, 도약 주파수 대역 집합, 호핑 시간 단위 등을 변경할 수 있다. 호핑을 수행하는 시간 단위는 Slot이나 Subframe단위로써 Frame 단위 보다 작게 운용할 수 있다.

기지국 ID는 Cell ID 를 포함할 수 있다. 단말 ID로는 예를 들어 IMSI(International Mobile Subscriber Identity), TMSI(Temporary Mobile Subscriber Identity), GURI(Globally Unique Temporary Identifier), 또는 RNTI(Radio Network Temporary Identifier) 등을 포함할 수 있다.

기지국 ID및/또는 단말 ID를 간접적으로 사용하여 호핑 패턴을 발생시키는 방법은 상기 설명한 방법으로 우선 해당 기지국 ID 및/또는 단말ID들을 가지고서 1차 특정 시퀀스를 생성한 후, 생성된 1차 특정 시퀀스를 이용하여 2차적인 변형을 통하여 최종 호핑 패턴을 정의하여 사용한다. 2차적인 변형 방법으로는 다른 호핑 패턴과의 조합, 주파수나 시간에 따라 다른 프리코딩(precoding) 적용, 스크램블링(scrambling)이나 사이클릭 쉬프트(Cyclic Shift)를 사용하는 방법을 포함할 수 있다.

또한, IMSI의 경우 보안상 매우 중요한 정보이므로 IMSI를 사용할 경우 직접 IMSI를 주고 받지 않고 단말이 스스로 호핑 패턴을 결정할 수 있도록 하여 호핑 패턴을 발생하는 방법도 간접적인 방법으로 호핑 패턴을 발생하기 위한 방법에 속한다.

도약 패턴을 실제 생성하여 신호를 전송하는 주체는 하향링크인 경우는 기지국이고 상향링크는 단말이 될수 있다.

도약 패턴에 대한 정보는 기지국과 단말간에 제어 정보 (signaling)로 주고 받을 수도 있다.

또는, 단지 주파수 도약 패턴에 대한 정보를 기지국과 단말간에 주고 받음으로써 발생하는 오버헤드를 줄이기 위하여 상호 서로 ID를 알고 있기 때문에 도약 패턴 자체에 대한 정보를 주고 받지 않도록 구현할 수도 있다. 따라서 MIB, SIB, 또는 PDCCH/EPDCCH를 통하여 주파수 도약 여부 정보를 추가함으로써 주파수 도약 여부만 알려주어 주파수 도약 패턴에 대한 정보를 주고 받음으로써 발생하는 오버헤드를 줄이도록 구현할 수 있다.

MTC 시스템 정보(MIB) 전송 기술

현재 MTC(Machine Type Communication)의 경우 MTC-MIB(MTC-Master Information Block)/MTC-SIB(MTC-System Information Block)와 같은 MTC 통신만을 위한 시스템 정보를 따로 전송한다.

MIB(Master Information Block)은 PBCH를 통하여 매 40ms마다 TTI(transmission time interval)로 전송되며, PBCH는 각각의 해당 프레임내에서 72개의 한가운데 서브 캐리어(center subcarriers) 상에 존재하는 4개의 OFDM 심볼들로 매핑된다.

일반 LTE MIB에는 예약(reserve)된 10-bit의 사용하지 않는 비트가 있으며, 상기 10-bit를 이용하여 MTC 통신을 위한 추가적인 정보(또는 파라미터)를 보낼 수 있다. MIB는 제한된 양으로 몇 비트 밖에는 전송할 수 없으므로 매우 중요한 파라미터가 포함되어야 한다.

도 9는 LTE MIB의 예약된 10-bit를 이용하여 전송되는 추가적인 정보를 예시적으로 도시한다.

도 9를 참조하면, 상기 예약된 10-bit를 이용하여 전송되는 추가적인 정보는 예를 들어,

- 기지국의 MTC 단말 지원여부(1 비트) (1001)

- CE(Coverage extension) device 지원 여부(1 비트) (1003)

- MTC-SIB1의 시간 주파수 위치(2~3비트) (1005)

- MTC-SIB1의 반복 레벨(repetition level)이 포함될 지 여부(1007)

- MTC-SIB1의 전송블록 사이즈(Transport block size)(2비트) (1009)

- CFI (Control Format Indicator)(2 비트) (1011)

- 성능을 위한 반복 송신 횟수 (1013)

- MTC PDCCH의 시작점 위치 또는 PCFICH 위치 정보(1015)

를 포함할 수 있다.

여기서, CFI 는 각각의 서브프레임에서 컨트롤 채널(PDCCH, PHICH)을 전송하는데 사용되는 OFDM 심볼들의 개수를 지시하며, PCFICH는 제어 영역의 크기를 OFDM 심볼의 개수로 알려주며, 서브 프레임내에서 언제 데이터 영역이 시작하는지 직간접적으로 알려준다.

또한, MTC 통신을 위하여 MIB의 상기 예약된 10-bit를 이용하여 전송되는 추가적인 정보는

- 주파수 도약의 사용 여부(frequency hopping on/off 여부) (1021)

- 반복(repetition) 패턴에 대한 정보(1023)

-리소스(resource)의 위치를 고정적으로 보내는 고정적 스케쥴링(persistent scheduling) 사용 여부(1025)

- 고정적 스케쥴링(persistent scheduling)에 대한 리소스 위치 정보(1027)

등을 포함할 수 있다.

여기서 고정적 스케쥴링(persistent scheduling)은 예를 들어, 특정 패턴(반복 패턴 또는 주파수 도약 패턴)을 전송시 스케쥴링을 위한 제어신호를 최소화하여 운용함으로써(또는 리소스를 할당함으로써) 오버헤드를 줄여 성능을 개선할 수 있는 효과가 있다. 여기서, 고정적 스케쥴링(persistent scheduling)은 예를 들어, 상기 특정 패턴을 고정시켜서 주기적 또는 비주기적으로 전송하는 방법, 최초 1번 상기 패턴을 알려주고 계속 상기 알려준 패턴으로 전송하는 방법, 몇 개의 패턴의 세트(set)를 미리 만들어두고 상기 패턴의 세트 중에서 선택된 패턴을 주기적 또는 비주기적으로 전송하는 방법을 포함할 수 있다. 상기 주파수 도약의 사용 여부(frequency hopping on/off 여부)(1021), 반복(repetition) 패턴에 대한 정보(1023)는 MIB또는 SIB를 이용하여 해당 기지국이 사용할 특정 주파수 호핑 패턴 그룹이나 특정 반복 패턴 그룹을 보낼 수도 있다.

MIB에 보내지는 정보들은 SIB에서도 보낼 수 있다. 따라서, 고정적 스케쥴링(persistent scheduling)과 관련된 비트의 전송은 SIB에서도 이루어 질 수 있다. 다만, 우선 순위가 높은 중요한 정보들을 MIB를 통해 전송할 수 있다. 또는 SIB를 디코딩 하기 위하여 필요한 정보를 MIB를 통해 전송할 수 있다.

상기 고정적 스케쥴링(persistent scheduling) 사용 여부(1025)에 대한 정보는 MIB, SIB 또는 특정 채널로 전송하지 않을 수 있다. 즉, 상기 고정적 스케쥴링(persistent scheduling) 사용 여부(1025)에 대한 정보를 MIB, SIB 또는 특정 채널로 전송하는 것이 아니라, 단순히 리소스(resource)의 위치를 고정적으로 보내는 고정적 스케쥴링(persistent scheduling)을 사용함으로써 시그널링 오버헤드(signaling overhead)를 줄이고 안정적인 통신이 가능하게 할 수 있으며, 이 때 주파수 도약 패턴, 반복 전송 패턴 등 역시 고정적(persistent)으로 사용할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따르면, MTC에서 고정적 스케쥴링(persistent scheduling)을 반복 전송 패턴, 주파수 도약 패턴에도 적용하여 기존 LTE처럼 자원(resource)의 위치가 고정되는 것뿐만 아니라 반복 전송 패턴, 주파수 도약 패턴과 같은 전송 패턴 자체도 고정하여 오버헤드를 줄일 수 있다.

여기서, 기존의 MIB는 시스템 정보이므로 모든 MTC 단말에 공통이 되는 정보만 포함한다. 하지만 본 발명의 일 실시예에서는 MTC 단말이 이러한 시스템 정보를 수신하여 MTC 단말의 RNTI, GUTI, IMSI, TMSI와 같은 단말 ID를 추가로 입력으로 받는 특정 함수를 표준에 정의해 둠으로써 시스템 정보를 가지고서도 각 단말마다 서로 다른 파라미터를 설정해 줄 수 있다. 즉, 기지국이 시스템 정보(MIB 또는 SIB)에 특정 MTC 단말의 직접적인 ID 정보를 포함시켜 전송할 수 있다. 예를 들어, DRX(Discontinuous Reception) Cycle 파라미터에 대해서 상기와 같은 방식으로 시스템 정보에 단말의 RNTI, GUTI, IMSI, TMSI와 같은 단말 ID를 추가하여 MIB의 상기 예약된 10-bit를 이용하여 전송함으로써 각 단말마다 서로 다른 파라미터를 설정해 줄 수 있다. 구체적으로, 기지국에서 MIB와 SIB1로 전송되는 SFN(System Frame Number)에 MTC 단말 자신의 IMSI 값을 대입하면 DRX cycle이 정해질 수 있다.

다른 예로는, MTC 단말은 기지국으로부터 MIB와 SIB1의 수신을 통해 시스템 프레임 번호(SFN: System Frame Number)를 인지하고, SFN에 MTC 단말 자신의 IMSI 값을 적용하여 DRX cycle 파라미터를 설정하도록 구성될 수 있다.

상기와 같이 DRX cycle이 결정되므로, 자신의 주파수 호핑 패턴이나 반복 전송 패턴도 상기와 같은 방식으로 결정할 수 있다.

MTC 시스템 정보(MIB) 반복 전송 기술

현재 MTC(Machine Type Communication)의 경우 MTC-MIB/MTC-SIB와 같은 MTC 통신만을 위한 시스템 정보를 따로 전송한다.

MTC 단말의 경우, 상기 MIB시스템 정보는 성능 향상을 위해 반복해서 전송하는 것이 바람직하다.

MTC 단말의 경우, 20dB 이상의 커버리지 확장이 필요한 상황이지만 단 1,4MHz의 대역폭만을 사용하여야 하고 하나의 수신 RF 체인을 사용할 경우 기존 일반 이동통신 단말에 비하여 오히려 데이터 수신 성능이 크게 떨어질 수 밖에 없다. 따라서 이러한 환경에서도 성능을 끌어올려 20dB 이상의 커버리지를 확보할 수 있는 다양한 진보된 기술들이 필요하게 된다. 이러한 방법으로는 반복 전송을 통하여 SNR을 대폭 개선할 수 있는 방법과 시스템 전체 대역을 대상으로1.4MHz 대역을 주파수 도약시킴으로써 다이버시티 이득을 확보하는 방법이 있다.

하지만 이러한 반복 전송은 전력소모를 증가시키는 문제가 있으므로 가급적 반복 전송 횟수를 최소화하여야 한다. 따라서 주파수 도약, 빔포밍 등의 부가적인 성능 개선 기법들과 같이 사용되어야 한다.

하지만 MIB의 경우 1,4MHz의 대역이 상술한 바와 같이 각 프레임의 중심 주파수로 고정되어 있어 주파수 도약 기법의 사용이 불가능하다. 따라서 반복 전송에 의존할 수 밖에 없다.

MIB의 경우 반복 전송을 하는 방법으로는 동일한 신호를 보내는 방법과 동일한 데이터를 전송하지만 신호의 형태가 다른 형태-예를 들어 코딩을 다르게-로 보내는 방법이 있다. MIB, 데이터, 제어 정보를 반복 전송을 하는 경우, 동일한 정보를 전송하지만 신호의 형태가 다르게, 예를들어 코딩을 다르게하여 보낼 수 있으며, 그 결과 프리코딩 다이버시티(precoding diversity) 효과를 얻을수 있다. 예를 들어, MIB, 데이터, 제어 정보를 반복 전송을 하는 경우, 동일한 정보를 전송하지만 코딩을 다르게하여 한번은 1, 1, 1, 1, ..로 전송하고, 반복 전송시에는 1, -1, 1, -1, ...의 형태로 보낼 수 있다.

이 반복 전송에 HARQ 기법을 같이 적용하면 역시 성능을 끌어올리는 것이 가능하지만 MIB는 양방향 통신이 아닌 일방의 하향 통신이므로 HARQ 적용이 역시 불가능하다.

MIB에 대해서 반복(repetition) 전송하는 방법은 아래 세 가지 반복 방법 중에서 하나를 선택할 수 있다.

첫 번째 방법으로는, 기지국이 항상 미리 설정된 주기(예를 들면, 40m)로 MIB를 반복 전송하는 방법이다.

두 번째 방법으로는, 기지국이 미리 설정된 주기(예를 들면, 40ms)마다 MIB의 반복 전송 여부를 동적으로 결정하는 방법이다.

세 번째 방법으로는, 기지국이 패턴에 따라 MIB를 반복 전송하는 방법이다. 여기서 상기 패턴은 미리 정의된 주기들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 패턴은 복수의 40ms 또는 미리 정의된 시간 구간들로 구성될 수 있다.

MIB이외의 시스템 정보 또는 데이터의의 반복 전송 기술

MIB 이외의 시스템 정보 또는 데이터에 대하여 반복 전송을 하는 방법으로는 동일한 신호를 보내는 방법과 동일한 데이터를 전송하지만 신호의 형태가 다른 형태로 보내는 방법이 있다.

MIB 이외의 시스템 정보 또는 데이터에 대해서 반복(repetition) 전송하는 방법은 아래 세 가지 반복 방법 중에서 하나를 선택할 수 있다.

첫 번째 방법으로는, 기지국이 항상 미리 설정된 주기(예를 들면, 40m)로 MIB 이외의 시스템 정보 또는 데이터를 반복 전송하는 방법이다.

두 번째 방법으로는, 기지국이 미리 설정된 주기(예를 들면, 40ms)마다 MIB 이외의 시스템 정보 또는 데이터의 반복 전송 여부를 동적으로 결정하는 방법이다.

세 번째 방법으로는, 기지국이 패턴에 따라 MIB 이외의 시스템 정보 또는 데이터를 반복 전송하는 방법이다. 여기서 상기 패턴은 미리 정의된 주기들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 패턴은 복수의 40ms 또는 미리 정의된 시간 구간들로 구성될 수 있다.

추가로 MTC 통신은 MIB를 반복 전송할 뿐만 아니라 사실상 모든 데이터 또는 시스템 정보-예를 들어, SIB(System Information Block)-를 포함하는 제어 정보를 반복(repetition)하거나 모아서 전송하는 bundling을 수행할 수 있다.

TTI bundling 역시 일종의 repetition 기법이다. 단지 차이점은 TTI bundling의 경우 연속된 서브프레임(subframe)에 대하여 반복하여 전송하는 것이다. 모든 데이터 또는 시스템 정보에 대해서 TTI bundling기법을 사용함으로써 커버리지 확장 효과를 가져올 수 있다. Bundling은 일종의 반복 전송이기는 하지만 일반 반복전송과는 일부 상이하다. HARQ를 적용함에 있어 원래는 ACK가 수신되어야 다음 TTI의 데이터를 보낼 수 있게 되어 있지만, NACK가 수신될 경우 제대로 수신할 때 까지 새로운 데이터를 보내지 못하고 계속해서 기존 보낸 데이터를 다시 보내야 하기 때문에 MTC와 같은 대역폭이 좁아 많은 데이터를 보내기 어려고 반복 전송까지 해야 하는 상황에서는 이렇게 운영하면 데이터를 보내는데 너무 많은 시간이 걸릴 수 있으며 이는 내부 버퍼 제어(buffer control)에도 영향을 줄 수 있다. 따라서 앞으로 보낼 여러 개의 TTI에 해당하는 데이터를 한 번에 묶어서 (bundling) 연속적으로 보내버리는 것이 bundling 기술이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 MTC 반복 전송 기술

본 발명의 다른 실시예에 따른 MTC 반복 전송 기술은 하향링크에서 반복전송을 할 수 있다. 이하, 하향링크를 예로 들어 설명한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 MTC 반복 전송 기술은 채널 상태 및/또는 데이터 특성/성격에 따라 주파수 호핑시 제한 조건을 적응적으로 조절할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 MTC 반복 전송 기술은 채널 상태 및/또는 데이터 특성/성격에 따라 주파수 호핑시 호핑 대역폭, 금지 대역, 금지시간/휴지시간, 호핑 주기 패턴을 적응적(adaptive)으로 조절 또는 가변할 수 있다. 즉, 채널 상황에 따라 주파수 호핑 패턴을 다르게 할 수 있으며, (표준회의에서 확정) 구체적으로 채널 상황에 따라 커버리지 확장을 위하여 MTC 단말을 스몰(small) 커버리지 단말, 라지(large) 커버리지 단말로 나누어서 운영할 수 있다.

기지국에서 거리가 멀어질수록 신호의 세기가 약해져서 통신이 어려워진다. MTC통신의 목적 중의 하나가 통신 가능 거리를 20dB 연장하는 것으로서, 전파의 세기가 기존 LTE보다 20dB 더 작은 장소에서도 MTC통신이 가능하도록 하는 것이다. 전파의 세기가 작아지면 SNR이 낮아지게 되어 통신 가능한 SNR을 만족하지 못해 통신이 불가능해질 수 있다. 그런데 이러한 전파의 세기는 기지국에서 멀리 있어야만 떨어지는 것이 아니고, 센서로 사용되는 IoT 단말의 경우와 같이, 지하, 철문과 같은 금속으로 폐쇄된 공간, 수중 등등의 곳에서는 기지국으로부터의 거리는 가깝더라도 전파의 세기가 크게 떨어지게 된다.

전파의 세기가 약한 경우에는 기지국이 MTC단말이 전송한 RACH를 성공적으로 수신하기 어렵게 된다. 기본적으로 RACH가 성공적으로 수신되어야 MTC단말은 원하는 기지국에 등록이 가능하다. 따라서 이러한 20dB 전파 세기 손실에 대응하기 위하여는 역으로 20dB 이상의 SNR을 향상 시킬 수 있는 방법이 요구되며, 그 방법의 하나가 전술한 반복(repetition) 전송 기법이다. 그런데 반복(repetition) 전송을 많이 하게 되면 데이터 레이트(data rate)가 떨어지고 전송 시간도 오래 걸려서 전력 소모에도 좋지 못하고 자원(resource)도 계속 점유하기 때문에 효율도 떨어지는 등등 가급적 반복(repetition) 전송 횟수를 줄일 필요가 있다.

기지국에서 가까운 거리에 있거나 전파 세기의 손실이 20dB 처럼 큰 값이 되지 않는 경우에는 굳이 이렇게 반복(repetition) 전송 기법을 운영할 필요가 없다. 따라서 MTC 단말을 소정의 전파 세기의 손실 크기-예를 들어 10dB, 12dB, 13dB, 14dB, 15dB등-에 따라 (또는 SNR에 따라) 크게 스몰(small) 커버리지 단말과 라아저(larger) 커버리지 단말 2가지로 구분하고 각 경우에 최적화된 파라미터로 운영함으로써, 전파의 세기가 크게 떨어지지 않거나 전파 세기의 손실이 20dB 처럼 큰 값이 되지 않는 경우, 반복(repetition) 전송 횟수를 줄여 데이터 레이트(data rate) 감소, 전송 시간 증가, 전력 소모 증가 및 전송 효율 감소로 인한 부정적인 영향을 줄일 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 MTC 반복 전송 기술은 채널 상태 및/또는 데이터 특성/성격에 따라 주파수 호핑 패턴을 적응적으로 조절할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 MTC 반복 전송 기술은 채널 상태 및/또는 데이터 특성/성격에 따라 주파수 호핑 범위를 적응적으로 조절하거나 또는 가변시킬 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 MTC 반복 전송 기술은 채널 상태 및/또는 데이터 특성/성격에 따라 주파수 호핑 대역폭을 적응적으로 조절할 수 있다. 채널 상태 및/또는 데이터 특성/성격에 따라 특정 대역을 선택적으로 골라서 주파수 호핑 패턴을 사용할 수 있다. 특정한 주파수 대역의 채널 상태가 좋지 않은 경우에는 해당 주파수 대역은 사용하지 않도록 구현할 수 있다. 특정한 주파수 대역의 채널 상태가 좋은 경우에는 해당 주파수 대역만을 사용하여 주파수 호핑이 이루어지도록 구현할 수 있다.

채널 상태 및/또는 데이터 특성/성격에 따라 금지 대역(guard band) 또는 금지 기간(또는 휴지 기간)을 적응적으로 조절할 수 있다. 즉, 채널 상태에 따라 특정 대역을 금지 대역으로 지정하거나, 또는 채널 상태에 따라 특정 시간을 금지 시간으로 지정하여 주파수 호핑 패턴을 사용할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 MTC 반복 전송 기술은 채널 상태 및/또는 데이터 특성/성격에 따라 주파수 호핑 주기를 적응적으로 조절할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 MTC 반복 전송 기술은 채널 상태 및/또는 데이터 특성/성격에 따라 주파수 호핑 패턴의 길이를 적응적으로 조절할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 MTC 반복 전송 기술은 채널 상태 및/또는 데이터 특성/성격에 따라 주파수 호핑 패턴 반복 횟수를 적응적으로 조절할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 MTC 반복 전송 기술은 채널 상태 및/또는 데이터 특성/성격에 따라 주파수 호핑 패턴 반복 횟수를 적응적으로 조절할 수 있다.

채널 상태가 우수한 경우에는, 주파수 호핑을 수행하지 않을 수도 있고, 이 경우, 주파수 호핑 사용 또는 미사용 여부에 대한 정보를 기지국에서 MTC 단말로 전송할 수있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 MTC 반복 전송 기술은 데이터의 중요도, 데이터의 특성/성격에 따라 호핑 패턴을 적응적으로 가변시킬 수 있다. 예를들어, MIB, SIB, 제어정보, 119 응급 데이터와 같은 중요한 데이터는 일반 데이터보다 중요하며, 이 경우 호핑 패턴 반복 횟수(또는 빈도)를 증가시켜서 다이버시티 이득이 증가되도록 하여 수신 예러를 감소시켜 성능을 향상시킬 수 있다. 또는, 이러한 중요한 데이터에 대해서는 호핑 패턴을 알려주기 어려운 경우가 있을수 있으므르 주파수 호핑을 하지 않도록 구현할 수도 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 MTC 반복 전송 기술은 데이터의 량에 따라 호핑 패턴을 적응적으로 가변시킬 수 있다. 전송 데이터가 많을 경우 주파수 호핑을 느리게 수행할 수도 있다.

주파수 호핑 대역폭은 전송 데이터의 양에 따라 6PRB, 5PRB, 4PRB, 3PRB, 2PRB, 또는 1PRB가 될 수 있다.

전술한, 금지 시간, 금지 대역, 금지 대역폭, 주파수 호핑 시작 시간, 주파수 호핑 종료시간,등은 기지국에서 MTC 단말로 알려줄 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 MTC 반복 전송 기술은 페이징, SIB, RAR에 적용할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 MTC 반복 전송 기술은 MTC 단말이 가장 먼저 수신하는PSS, SSS 또는 PBCH에는 주파수 호핑을 사용하지 않고 미리 정의된 주파수 대역을 사용하도록 구현할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 MTC 반복 전송 기술은 MTC 단말의 종류에 따라 주파수 호핑이 시작되는 위치를 적응적으로 조절할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 MTC 반복 전송 기술은 MTC 단말 마다 주파수 호핑이 시작되는 위치를 다르게 조절할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 MTC 반복 전송 기술은 상향링크에서도 적용될 수도 있다.

주파수 호핑(Frequency Hopping)시 협대역 정보 알려주는 방법

MTC 통신을 위한 주파수 도약에 있어 특정 협대역 세트(narrowband set)로 제한하여 상기 특정한 협대역 세트내에서만 주파수 도약을 수행할 수 있다.

MTC 통신을 위한 LTE 하향링크 주파수 호핑시, 상기 특정 협대역세트(Narrow band set)과 같은 협대역 사용 정보는 다음과 같은 방식으로 알려줄 수 있다.

첫째, 기지국에서, 망에서 반복적으로 망내의 모든 MTC 단말에 공통적으로 브로드캐스팅되는 MIB나 SIB와 같은 시스템 정보를 이용하여 사용가능한 협대역 세트(available narrowband set)을 MTC 단말에 알려주고 이를 망내의 모든 MTC 단말이 공통으로 사용하도록 할 수 있다. 또는 MIB및/또는 SIB 인코딩(encoding)을 특정 개수를 나타내는 코드로 인코딩하여 사용가능한 협대역 세트(available narrowband set) 사용 정보를 MTC 단말에 알려줄 수 있다. MIB및/또는 SIB 데이터를 각각의 협대역 세트를 나타내는 특정 코드와 곱하여 인코딩하여 전송함으로써, 사용가능한 협대역 세트(available narrowband set) 사용 정보를 MTC 단말에 알려줄 수 있다.

MIB및/또는 SIB 데이터를 각각의 협대역 세트를 나타내는 특정 코드와 곱하여 인코딩하여 전송한다는 의미는, 총 10가지의 협대역 세트의 경우의 수를 기지국이 운영하는 경우를 예로 들면, 10가지 협대역 세트를 굳이 비트로 전송하지 않고 MIB및/또는 SIB 데이터를 각각의 협대역 세트를 나타내는 특정 코드와 곱해서 전송하는 것이다. 구체적으로, MIB 및/또는 SIB 데이터를 특정 협대역 세트를 나타내는 코드와 곱하고, MTC 단말에서는 10가지 코드를 바꾸어 가면서 수신한 MIB 및/또는 SIB 데이터와 곱하여 이 중 CRC 에러가 나지 않고 성공적으로 디코딩되는 경우의 코드가 무엇인지 파악함으로써 어떤 협대역 세트가 설정되었는지 알 수 있다.

총 10가지의 협대역 세트의 경우의 수를 기지국이 운영하는 경우를 예로 들면, 이 중에 어떤 협대역 세트를 사용할 것인지 직접적으로 MIB 및/또는 SIB를 통하여 MTC 단말에 알려줄 수도 있고, 또는 미리 10가지의 협대역 세트를 정하지 않고 직접적으로 몇 번 RB, 몇 번 RB를 협대역 세트로 사용하겠다고 MTC 단말에 알려줄 수도 있다. SIB를 전송하는 PDSCH의 리소스 위치를 PDCCH로 알려줄 수 있으며. 사용하는 협대역 세트를 정하여 사용하는 경우 어떤 협대역 세트를 사용하는지 알아야 PDCCH 또는 PDSCH든지 수신이 가능하다. 따라서, SIB는 어떤 협대역으로 보내겠다고 미리 정해져 있거나 아니면 SIB는 어떤 협대역으로 보내는지 MIB를 통해서 알려줘야한다. SIB를 전송하는 PDSCH는 주파수 도약을 하므로 이러한 협대력 세트의 정보를 SIB에 넣게 되면 SIB를 전송하는 PDSCH의 협대역 세트를 모르기 때문에 MTC 단말에서의 디코딩이 불가능하므로 SIB를 전송하는 PDSCH의 경우 특정 협대역 세트로 고정되어 있을 필요가 있다. 또는 MIB에서는 SIB에 대한 PDSCH의 협대역 세트만을 알려주고 실제 데이터 전송에 사용될 협대역 세트는 SIB를 통하여 알려줄 수도 있다. 또는 MTC 단말마다 다르게 협대역 세트를 설정하기 위해서는 PDCCH를 이용하여 협대역 세트 정보를 전송할 수도 있으며, 이런 경우, MTC 단말 전체가 공통으로 사용하는 PDCCH는 협대역 세트를 미리 정해 놓아야 한다.

또한, 추가로 여기에 RNTI나 IMSI, GUTI등의 단말 ID를 사용하여 미리 정해진 식에 대입하여 MTC 단말 자신에게 할당된 협대역 세트(narrowband set) 또는 주파수 도약 패턴을 정하도록 할 수 있다. 즉, 시스템 정보와 단말 ID를 함께 사용하여 망내의 각 MTC 단말마다 자신에게 할당된 협대역 세트 또는 주파수 도약 패턴을 정하도록 할 수 있다.

둘째, 특정 그룹의 사용자에게 전달되는 하향링크 제어 채널-예를 들어 PDCCH-을 활용하여 특정 그룹의 사용자에게 공통인 사용가능한 협대역 세트를 알려주고 이를 특정 그룹의 사용자 단말이 공통으로 사용할 수 있다.

또한, 추가로, 여기에 RNTI, IMSI, TMSI, 또는 GUTI등의 단말 ID를 사용하여 미리 정해진 식에 대입하여 MTC 단말 자신에게 할당된 협대역 세트 또는 주파수 도약 패턴을 정하도록 할 수 있다. 즉, 특정 그룹의 사용자에게 전달되는 하향링크 제어 채널과 단말 ID를 함께 사용하여 망내의 각 MTC 단말마다 자신에게 할당된 협대역 세트 또는 주파수 도약 패턴을 정하도록 할 수 있다.

셋째, 특정 사용자에게 전달되는 하향링크 제어 채널-예를 들어, UE-specific EPDCCH-를 사용하여 특정 유저에게 사용가능한 협대역 세트를 알려주고, 이를 특정 사용자 단말이 사용하도록 할 수 있다.

넷째, 전술한 세가지 방법으로 사용 가능한 협대역 세트를 결정하는 단계에 RNTI, IMSI, TMSI, 또는 GUTI등의 단말 ID 뿐만 아니라 셀 ID, 시스템 프레임 번호(SFN: System Frame Number), 서브 프레임 인덱스(Subframe index), 슬롯 인덱스(Slot index)도 추가로 활용하여 사용 가능한 협대역 세트나 주파수 도약 패턴을 결정할 수 있다.

구체적으로, 기지국에서 MIB와 SIB1와 같은 시스템 정보로 전송되는 SFN(System Frame Number)과 MTC 단말 자신의 IMSI 값을 미리 정해진 식에 대입하여 망내의 각 MTC 단말마다 독립적인 자신에게 할당된 협대역 세트 또는 주파수 도약 패턴을 정하도록 할 수 있다. 같은 방법으로 SFN 및 단말 ID 뿐만 아니라 추가적으로 서브 프레임 인덱스(Subframe index), 슬롯 인덱스(Slot index)도 추가로 활용하여 각 subfrane/slot multi-subframe scheduling 정보를 조절할 수 있도록 하여 각 MTC 단말마다 독립적인 스케쥴링 정보가 결정될 수 있도록 한다.

같은 방법으로 SFN 및 단말 ID 뿐만 아니라 추가적으로 서브 프레임 인덱스(Subframe index), 슬롯 인덱스(Slot index)도 해당 슬롯이나 해당 서브프레임에 대한 각 subfrane/slot multi-subframe scheduling 정보를 조절할 수 있도록 활용하여 각 MTC 단말마다 독립적인 스케쥴링 정보가 결정될 수 있도록 한다.

이렇게 함으로써 전체 유저나 특정 그룹에 공통적인 정보만을 실제 통신으로 전달하고 나머지 단계를 실제 통신의 단계 없이 스스로 결정하게 함으로써 오버헤드를 최소로 하여 시스템 효율성을 극대화 할 수 있다.

다섯째, 주파수 도약 주기를 MTC 단말에게 알려주고 주파수 도약 주기가 끝나면 제어 정보(MIB, SIB, PDCCH 또는 EPDCCH)에서 사용가능한 협대역 세트를 알려주고 다음 주파수 도약 주기까지는 상기 협대역 세트를 사용하도록 할 수 있다.

커버리지 확장(Coverage Enhanced) 확장 정도 차이에 따른 운용 방법

커버리지 확장(Coverage Enhanced) level을 복수개의 단계로 나누어 운용할 수 있다. 예를들어, 커버리지를 확장할 정도를 두 단계로 구분하여 운용할 수 있다.

MTC 단말내의 모든 채널에 대하여 같은 수준의 커버리지 확장(Coverage Enhanced) level로 설정할 수 있다. 단일의 커버리지 확장(Coverage Enhanced) 레벨은 MTC 단말내의 모든 채널들에 대해 구성된다(A single CE level is configured for all channels in a UE). 하나의 커버리지 확장(Coverage Enhanced) 레벨은 적어도 PDSCH, PUSCH 및/또는 MPDCCH에 대한 반복 횟수들의 집합으로 구성될 수 있다(One CE level can be configured with a set of repetition numbers at least for PDSCH, PUSCH & MPDCCH).

모드 1 및 모드 2중 어느 모드가 사용될지는 MTC 단말내 모든 채널에 대하여 알려질 수 있다(Which modes is used is known for all channels in a UE).

여기서, 모드 1은 반복이 전연 없는것(no repetitions) 및 반복 횟수가 적은것에 대해 동의하는 경우를 기술하며(Mode 1 describes behaviours agreed for no repetitions and small number of repetitions), 모드 2는 반복횟수가 큰 것에 대해 동의하는 경우에 대해 기술한다(Mode 2 describes behaviours agreed for large number of repetitions). 여기서, 여기서 반복 전송되는 정보는 시스템 정보(MIB), MIB 이외의 시스템 정보 또는 데이터가 될수 있다.

각 커버리지 확장(Coverage Enhanced) level을 모드에 매핑하는 것은 RRC 또는 신호로 알려줄 수 있다.

추가로 각 커버리지 확장(Coverage Enhanced) level에 따라 HARQ process number를 적응적(adaptive)으로 조절할 수 있다. 예를 들어, 커버리지가 더 멀어질수록(또는 더 멀리 cover할 수록) HARQ process number가 작아지도록 조절할 수 있다. HARQ process number는 최대 2개, 또는 3개, 또는 4개로 할수도 있다.

MTC 단말에서의 수신 기술

MTC 단말은 여러 개의 정보가 동시에 수신될 때 하나만 받을 수 있다.

그런데 동시 수신하는 데이터 중에 페이징 (데이터 도착 알림 신호), 시스템 정보 등등 중요한 정보들이 있는 경우, 우선순위를 정해서 수신을 하도록 구현할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 MTC 단말에서 여러 정보들을 동시에 수신할 경우 우선순위를 정하는 방법은 MIB->SIB->Paging->Data 순으로 우선순위를 정하여 수신하여 디코딩하도록 구현할 수 있다.

MTC 단말 상향링크 랜덤 액세스(Uplink Random Access) 기술

커버리지 확장(Coverage improvement) 관련하여 MTC 단말에서의 RACH 과정이 중요하다.

현재 MTC(Machine Type Communication)의 경우, 데이터 전송율이 대략 100kbps 정도이므로(대역폭을 1.4MHz로 고정) MTC 단말에서 저전력을 유지하면서도 커버리지를 대폭 확대할 수 있는 방법이 요구된다.

커버리지 확장(Coverage improvement)을 위한 MTC 단말에서의 RACH 과정 관련하여, 성능 향상을 위해 단말에서 기지국으로 보내는 신호(예: PRACH preamble)에 대해서 반복(repetition) 전송할 경우,

1) 주기적 반복(repetition) 전송,

2) 동적 반복(repetition) 전송 또는

3) 고정적으로 반복(repetition) 전송하는 것이 가능하다.

주기적 반복의 경우 미리 정의된 주기에 따라 MTC 단말에서 신호(예: PRACH preamble)를 반복 전송할 수 있다.

동적 반복 전송의 경우, MTC 단말에서 신호(예: PRACH preamble)를 반복 주기마다 전송 여부를 동적으로 결정하도록 구성할 수 있다. 여기서, 반복 여부 및/또는 반복 주기 등과 같은 반복 전송과 관련된 파라미터는 기지국 또는 네트워크에서 정할 수도 있고, 또는 MTC 단말에서 정하거나 미리 설정된 값을 사용할수도 있다.

연속된 특정 개수의 주기들로 구성된 반복 패턴에 따라 신호(예: PRACH preamble)를 반복하여 전송하도록 구성할 수 있다.

기지국은 MTC 단말이 보낸 PRACH preamble을 가지고 MTC 단말(또는 MTC 커버리지 확장 단말)의 존재 여부를 판단한다. 즉, MTC 단말용으로 PRACH preamble set를 따로 만들어 두고, 기지국은 PRACH preamble의 차이로 인하여 MTC 단말(또는 MTC 커버리지 확장 단말)과 일반 단말을 구분할 수 있다.

기존 LTE의 PRACH preamble을 그대로 사용하되 MTC-SIB로 사용할 코드 셋과 리소스 정보를 알려줄 수 있다. PRACH 코드 세트를 여러 개로 나누어 관리 할 수 있게 되어 있다. 따라서 결국 기지국은 상기 세트와 리소스로 PRACH를 송신하는 단말이 MTC 단말인지 그리고 반복 전송 횟숫나 리소스 정보를 기반으로 CE level도 구분할 수 있다.

상기 PRACH preamble은 일종의 코드로서, Zadoff chu code를 사용할 수 있다. 또는, PRACH preamble은 바이너리 코드는 아니지만 바이너리 코드를 곱하여 새로운 코드를 만들 수도 있다.

특히, 커버리지 확장(Coverage improvement)을 위한 MTC 단말에서의 RACH 과정 관련하여, PRACH 신호를 이용한 MTC coverage extension 단말과 일반 단말을 구분하는 방법이 요구된다.

MTC coverage improvement 단말과 일반 단말을 별도의 제어 시그널(signal)을 주고 받지 않고 서로 구분하기 위한 방법은 다음과 같다.

기지국은 MTC 단말과 일반 LTE/LTE-A 단말 (Legacy 단말)을 구분하고, MTC 단말 내에서도 스몰 커버리지(small coverage) 단말과 라아저 커버리지(larger coverage) 단말을 구분하여 운용함으로써 효율성을 극대화할 수 있다.

1) PRACH preamble을 가지고 구분 (즉, code로 구분: CDM) 하는 방법으로써 기지국이 별도의 MTC 단말을 위한 전용 PRACH preamble의 집합을 정의하여 운용하는 방법이다.

2) Time과 frequency 리소스 위치로 구분 (FDM, TDM) 하는 방법

3)　MTC 단말을 지칭하는 특정 하나의 패턴과 기존 PRACH preamble을 결합 및 조합하여 생성된 패턴을 가지고 구분하는 방법 (CDM과 비슷하지만 차이점은 기존 code에 한 번의 code를 더 입히는 것임)

특히, 3)의 MTC 단말을 지칭하는 특정 하나의 패턴을 가지고 구분하는 방법의 경우, 기존에 존재하는 PRACH preamble code코드에 새로운 패턴을 추가하는 방식으로 구현할 수 있다.

예를 들어, 3)의 MTC 단말을 지칭하는 특정 하나의 패턴을 가지고 구분하는 방법의 경우, 기존 PRACH preamble을 그대로 사용하지만 기존 PRACH preamble를 반복(repetition) 할 때 그대로 반복해서 보내지 않고 TDM이나 FDM 패턴이나 CDM의 코드 값을 바꾸어 보내도록 구현하여 MTC coverage improvement 단말과 일반 단말을 구분할 수 있다. 구체적으로, 100110을 반복해서 보내는데 반복 패턴(repetition pattern)의 index(예를 들어 반복 패턴의 종류에 따라 0번 내지 5번을 할당 가능)에 따라서 한번은 그대로 100110을 보내고 그 다음은 반전해서 011001을 보냄으로써 MTC coverage improvement 단말과 일반 단말을 구분할 수 있다. 이를 일반화를 하면 c_i_code(기존 PRACH preamble 코드)+ new_code 또는 c_i_code(기존 PRACH preamble 코드) x new_code 형태가 된다(CDM의 경우). CDM의 경우엔 기존의 PRACH preamble에 새로운 코드를 가지고 여러 가지 방법으로 조합하여 새로운 PRACH preamble code를 만들거나 전혀 새로운 MTC 전용 preamble 집합을 만드는 것이다. 결국 최종 결과물은 CDM에서는 하나의 또 다른 PRACH preamble이 된다.

또는, 이러한 new_code 를 기반으로 TDM/FDM 같은 리소스 allocation 패턴을 바꿀 수도 있다. TDM, FDM은 코드 자체를 주기적으로 변경하여 보낼 수도 있고 TDM, FDM패턴 자체로 구분할 수도 있다. 결국 반복전송 패턴에 따라 코드가 다르게 변경되는 효과를 갖게 된다. 대신 그 변경 패턴이 MTC CE 단말을 나타내는 독특한 특정 패턴을 가진다. 구체적으로, MTC 단말을 지칭하는 특정 하나의 패턴은 현재 downlink control channel에서 사용되고 있는 CRC pattern을 포함한 것으로써 downlink control channel에서는 CRC 출력을 C-RNTI와 XOR하여 사용할 수 있다. 따라서 이는 C-RNTI와 같은 ID를 기반으로 한 코드 변경으로 볼 수 있다. 이러한 ID 뿐만 아니라 새로운 코드 하나를 정의하고 상기 새로운 코드와 기존 코드를 XOR하거나 곱하거나 더하거나 할 수도 있다. 어차피 여러 번 반복(repetition)이 되기 때문에 같은 코드가 여러 번 반복될 때 짝수번째나 홀수번째에 전송될 때에는 코드의 부호를 반대로 바꾸어 보내는 등의 반복(repetition)에서의 매번 반복 전송되는 같은 코드를 어떤 특정 방식으로 주기적으로 바꿀수 있다. 리소스 allocation 패턴이라는 것은 여러 번 반복 전송되는 코드를 매번 반복하여 전송할 때 전송되는 리소스의 시간과 주파수 위치가 어떤 패턴을 가지고 주기적으로 변하게 하는 방법이다. 또한 PRACH 코드가 특정 시간과 주파수 위치에 할당되면 MTC CE 단말로 인식하는 방법도 있다.

위의 예는 CDM과 반복 전송 패턴을 결합하여 MTC coverage improvement 단말과 일반 단말을 구분하기 위한 방법이다. 즉, 기존 LTE에서 사용되는 PRACH code를 재활용하는 방법의 하나로써 MTC 단말은 PRACH가 여러 번 반복 전송되어야 하기 때문에 상기 반복 전송 패턴을 기존 PRACH code와 결합할 수 있다. 즉, 반복 전송할 때 마다 특정 패턴으로 기존 PRACH preamble code를 간단하게 변형하여 사용함으로써 MTC coverage improvement 단말과 일반 단말을 구분할 수 있다. MTC coverage improvement 단말과 일반 단말을 구분하기 위하여 상기 예처럼 변형하면 기존 어떤 코드와도 충돌이 생기지 않고 쉽게 변경이 가능하다.

또 다른 방법은 위의 3)의 MTC 단말을 나타내는 특정 코드와 기존 PRACH preamble code 를 결합하여 사용하는 방법이다. 현재 LTE는 PDCCH의 경우 블라인드 디코딩을 통하여 자신의 PDCCH가 무엇인지 알아낸다. 이때 사용되는 방법이 자신의 ID (LTE의 경우 C-RNTI)를 CRC와 XOR하여 생성한 새로운 CRC를 DPCCH에 붙여 송신하는 방법이다. 따라서 수신단에서 CRC check를 통하여 간단하게 블라인드로 자신의 PDCCH인지 아닌지 구분할 수 있다. 이런 방법은 근본적으로 어떤 코드이든지 특정 다른 코드와 적당한 방법으로 (예: XOR) 변형하여 사용할 경우 쉽게 변형이 된 코드인지 안된 코드인지 확인할 수 있게 된다. 이러한 개념을 이용하는 것이 3)번 방법이다. 즉 MTC 단말을 나타내는 특정 코드 하나를 정하고 그 특정 코드와 기존 PRACH code를 결합/변형하여 사용하는 것이다. LTE의 경우 기존 PRACH code가 이진 코드(binary code)가 아니므로 간단하게 XOR하여 변형시킬 수는 없으며, 곱하기 등등의 다른 방법으로 변형하여야 한다.

RAR 메시지와 페이징 메시지는 낮은 복잡도의 MTC 단말 및 셀확장 모드로 동작하는 MTC 단말에 대하여 다음과 같이 3가지 수신모드로 적용될 수 있다.

1) 옵션 1

RAR 메시지와 페이징 메시지를 M-PDCCH에 의해 스케쥴링된 PDSCH -즉 M-PDCCH에 의하여 스케쥴 정보가 전달된 PDSCH-로 수신한다.

2) 옵션 2

RAR 메시지와 페이징 메시지를 M-PDCCH의 DCI로 수신한다.

3) 옵션 3

RAR 메시지와 페이징 메시지를 M-PDCCH-less PDCSH로 수신한다.

협대역 내에서 단일 MAC RAR를 수신하는 경우는 옵션 2의 M-PDCCH의 DCI를 사용하는 것을 지원할 수 있다.

협대역 내에서 다중(multiple) MAC RAR를 수신하는 경우는 옵션 1의 M-PDCCH에 의해 스케쥴링된 PDSCH를 사용하는 것을 지원할 수 있다.

MAC RAR의 개수가 특정 기준치 보다 작은 경우 또는 MAC RAR의 크기가 특정 기준치 보다 작은 경우 MAC RAR의 일부는 M-PDCCH의 DCI로 수신되고 MAC RAR의 나머지 부분은 PDSCH에 포함되어 수신될 수도 있다.

반대로, MAC RAR의 개수가 특정 기준치 보다 큰 경우 또는 MAC RAR의 크기가 특정 기준치 보다 큰 경우, M-PDCCH의 DCI를 사용하지 않고, M-PDCCH로 스케줄링된 PDSCH 또는 PDSCH를 사용하여 MTC 단말에서 수신할 수도 있다.

기지국이 SIB내에 RAR 또는 페이징 메시지의 수신모드 지원 여부를 지시(indicate)할 수 있다. 예를들어, 기지국이 오직 옵션1을 지원한다고 지시할 경우에, 단일 MAC RAR에 대해서도 또한 M-PDCCH에 의해 스줄링된 PDSCH로 수신하는 옵션 1이 사용될 수 있다.

본 발명의 MTC 단말들은 다양한 응용분야에 사용될 수 있으며, 저전력 소모가 요구되며, 빈번하지 않은 소량 버스트 전송(infrequent small burst transmissions)을 위한 통신이 사용되는 경우에 적용될 수 있다. 예를 들어, MTC 단말들은 전력 검침을 위한 스마트 미터링, 건강 관련 애플리케이션의 구현등을 위한 웨어러블 디바이스에 적용할 수 있다.

도 1는 본 발명의 일실시예에 따른 MTC 단말의 개략적인 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 MTC 통신 시스템의 개략적인 블록도이다.

도 1및 도 2를 참조하면, MTC 단말(100)은 트랜시버(120), 프로세서(110), 안테나(130)로 구성되어, 기지국(120)과 전술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따른 MTC 주파수 호핑, MTC 시스템 정보(MIB) 전송, MTC 단말 상향링크 랜덤 액세스를 포함하는 MTC 통신을 수행한다.

트랜시버(120)는 안테나(130)를 통하여 기지국(120)으로부터 하향링크(downlink, 152)를 통하여 데이터 및 제어 신호(하향 링크 데이터 존재 여부 메시지등)를 수신하고, 기지국(120)으로 상향링크(uplink, 154)를 통하여 데이터 및 제어 신호(하향 링크 데이터 전송 요구 메시지등)를 전송한다.

프로세서(110)는 트랜시버(100)를 제어하여 제어 신호(하향 링크 데이터 전송 요구 메시지등)를 전송할 시점을 결정할 수 있다.

프로세서(110)는 범용 프로세서, 특수 목적 프로세서, 종래의 프로세서, 디지털 신호 프로세서(digital signal processor; DSP), 마이크로프로세서, DSP 코어와 연관된 하나 이상의 마이크로프로세서들, 제어기, 마이크로제어기, 주문형 집적 회로(application specific integrated circuit; ASIC)들, 필드 프로그래밍 가능한 게이트 어레이(field programmable gate array; FPGA) 회로들, 집적 회로(integrated circuit; IC), 상태 머신 등일 수 있다. 프로세서(110)는 신호 코딩, 데이터 프로세싱, 전력 제어, 입력/출력 프로세싱, 및/또는 단말이 무선 환경에서 동작하는 것을 가능하게 하는 임의의 다른 기능을 수행할 수 있다. 프로세서(110)는 트랜시버(120)에 결합될 수 있다.

도 2에서는 프로세서(110) 및 트랜시버(120)를 별개의 컴포넌트들로서 도시하지만, 프로세서(110) 및 트랜시버(120)는 전자 패키지 또는 칩에 함께 통합될 수 있다.

예를 들어, 일 실시예에서, 안테나(130)는 RF 신호들을 송신 및/또는 수신하도록 구성되는 안테나일 수 있다. 다른 실시예에서, 안테나(130)는 예를 들어, IR, UV, 또는 가시광 신호들을 송신 및/또는 수신하도록 구성되는 방사체/검출기일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 안테나(130)는 RF 및 광 신호들 둘 다를 송신 및 수신하도록 구성될 수 있다. 안테나(130)는 무선 신호들의 임의의 조합을 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수 있다. 트랜시버(120)는 안테나(130)에 의해 송신될 신호들을 변조하고 안테나(130)에 의해 수신되는 신호들을 복조하도록 구성될 수 있다.

기지국은 임의의 적합한 무선 통신 링크(예를 들어, 라디오 주파수(radio frequency; RF), 마이크로파, 적외선(infrared; IR), 자외선(ultraviolet; UV), 가시광 등)일 수 있는 공중 인터페이스를 통해 하나 이상의 단말과 통신할 수 있다.

MTC 통신 시스템은 다중 접속 시스템이 될 수 있고, CDMA, TDMA, FDMA,OFDMA, SC-FDMA 등과 같은 채널 액세스 방식들을 채용할 수 있다. 예를 들어, RAN의 기지국 및 MTC 단말은 광대역 CDMA(WCDMA)를 이용하여 공중 인터페이스를 설정할 수 있는 유니버셜 모바일 원격통신 시스템(Universal Mobile Telecommunications System; UMTS) 지상 라디오 액세스(Terrestrial Radio Access; UTRA)와 같은 라디오 기술을 구현할 수 있다. WCDMA는 고속 패킷 액세스(High-Speed Packet Access; HSPA) 및/또는 이볼브드 HSPA(HSPA+)와 같은 통신 프로토콜들을 포함할 수 있다. HSPA는 고속 다운링크(DL) 패킷 액세스(High-Speed Downlink Packet Access; HSDPA) 및/또는 고속 업링크(UL) 패킷 액세스(High-Speed Uplink Packet Access; HSUPA)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 기지국 및 MTC 단말들은 롱텀 에볼루션(Long Term Evolution; LTE) 및/또는 LTE-어드밴스드(LTE- Advanced; LTE-A)를 이용하여 공중 인터페이스를 설정할 수 있는 이볼브드 UTRA(Evolved UTRA; E-UTRA)와 같은 라디오 기술을 구현할 수 있다.

다른 실시예들에서, 기지국 및 MTC 단말은 IEEE 802.16(즉, WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)), CDMA2000, CDMA2000 1X, CDMA 2000 에볼루션-데이터 옵티마이즈드(EV-DO), 잠정적인 표준 2000(IS-2000), 잠정적인 표준 95(IS-95), 잠정적인 표준 856(IS-856), 모바일 통신을 위한 글로벌 시스템(Global System for Mobile communications; GSM), GSM 에볼루션을 위한 강화된 데이터 레이트(Enhanced Data rates for GSM Evolution; EDGE), GSM/EDGE RAN(GERAN) 등과 같은 라디오 기술들을 구현할 수 있다.

도 2의 기지국은 예를 들어, 무선 라우터, HNB, HeNB, 또는 AP일 수 있으며 비즈니스, 가정, 차량, 캠퍼스 등의 장소와 같이 로컬화된 영역에서 무선 접속을 용이하게 하는 임의의 적합한 RAT를 활용할 수 있다. 일실시예에서, 기지국 및 MTC 단말들은 무선 로컬 영역 네트워크(wireless local area network;WLAN)를 설정하기 위해 IEEE 802.11과 같은 라디오 기술을 구현할 수 있다. 다른 실시예에서, 기지국 및 단말들은 무선 개인 영역 네트워크(wireless personal area network; WPAN)을 설정하기 위해 IEEE 802.15와 같은 라디오 기술을 구현할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 기지국 및 MTC 단말들은 피코셀 또는 펨토셀을 설정하기 위해 셀룰러-기반 RAT(예를 들어, WCDMA, CDMA2000, GSM, LTE, LTE-A 등)를 활용할 수 있다. 기지국은 인터넷에 직접 접속할 수 있다. 따라서 기지국은 코어 네트워크를 통해 인터넷에 액세스하도록 요구되지 않을 수 있다.

주파수 호핑(Frequency Hopping)시 멀티-서브 프레임 스케쥴링 방법

멀티-서브 프레임(Multi-subframe) 채널 추정을 사용하기 위한 필요한 정보를 추가할 수 있다. 멀티-서브 프레임 채널 추정이 가능하려면 연속되는 멀티-서브 프레임 사이의 일종의 파일럿 신호인 RS(Reference signal) 신호들의 파워 레벨 또는 코딩 방식은 변하면 않되며, CRS(Cell-specific Reference signal)는 파워 레벨 또는 코딩 방식은 변할 수 없지만 URS(UE-specific Reference signal)/DMRS(Demodulation Reference signal)와 같은 단말 별로 보내는 RS(Reference signal) 신호는 기존 LTE/LTE-A 표준에서는 서브프레임(subfrmae) 마다 파워 레벨 또는 코딩 방식이 변할 수 있다. 따라서 멀티-서브 프레임 스케쥴링(multi-subframe scheduling)이 이루어지는 경우에는 해당 멀티-서브 프레임(multi-subframe) 내에서는 URS(UE spedicific RS)들의 파워 레벨 또는 코딩 방식을 변경하지 않도록 한다.

Enhanced coverage를 지원하는 LTE Rel 13 UE에 대하여, unicast PDSCH 전송이 EPDCCH(MTC 통신을 위한 PDCCH)에 의해 스케쥴링될 때 멀티-서브 프레임 스케쥴링(Multi-subframe scheduling)이 지원될 수 있다.

또한, normal coverage를 지원하는 LTE Rel 13 Low complexity MTC UE에 대하여, unicast PDSCH 전송이 EPDCCH(MTC 통신을 위한 PDCCH)에 의해 스케쥴링될 때 멀티-서브 프레임 스케쥴링(Multi-subframe scheduling)이 지원될 수 있다.

멀티-서브 프레임 스케쥴링(Multi-subframe scheduling) 또는 크로스-서브 프레임 스케쥴링(Cross-subframe scheduling)는 기존의 하나의 subframe 내에서는 하나의 PDSCH(또는 PUSCH) UE burst가 스케쥴링될 수 있으며 해당 UE burst에 대한 스케쥴링 정보는 여기에 대응되는 하나의 PDCCH/EPDCCH 제어정보에 의하여 결정되는 방식에서 탈피한 스케쥴링 방식으로서, 하나의 PDCCH/EPDCCH 제어정보에 의하여 특정 UE burst가 여러 subframe에 걸쳐서 스케쥴링 될 수 있다. 즉, 특정 subframe 내의 특정 UE에 대한 하나의 PDCCH/EPDCCH 제어정보로 해당 subframe 내의 해당 UE에 대한 PDSCH burst의 스케쥴링 정보가 결정되는 기존의 방법에서 특정 subframe 내의 특정 UE에 대한 하나의 PDCCH/EPDCCH 제어정보로 여러 subframe에 거쳐서 특정 UE에 대한 PDSCH burst가 할당될 수 있다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 PUSCH 전송의 경우 멀티-서브 프레임 스케쥴링(Multi-subframe scheduling) 또는 크로스-서브 프레임 스케쥴링(Cross-subframe scheduling)을 예시적으로 나타낸 개념도이다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 멀티-서브 프레임 스케쥴링 또는 크로스-서브 프레임 스케쥴링을 사용함으로써, 단일의 DCI(downlink control information) 포맷으로 다중 PUSCH 전송(multiple PUSCH transmissions) (또는 multiple PDSCH transmissions)을 스케쥴링할 수 있으므로 하향링크 제어 오버헤드(control overhead)를 크게 줄일 수 있다

또한, 도 8의 PUSCH 전송의 경우 도 7의 PUSCH 전송의 경우에 비하여 상향링크 데이터 레이트가 2.33배로 증가함을 알 수 있다. 이러한 멀티-서브 프레임 스케쥴링 또는 크로스-서브 프레임 스케쥴링은 하향링크 PDSCH 전송에도 적용할 수 있다.

멀티-서브 프레임 스케쥴링(Multi-subframe scheduling) 또는 크로스-서브 프레임 스케쥴링(Cross-subframe scheduling)은 커버리지 향상(CE; Coverage Enhancement) 목적으로 R12 MTC 통신을 위해 사용이 가능하며, 커버리지 향상을 위해 EPDCCH를 반복(repetition) 전송할 경우, 단말측에서 다량의 제어 정보의 디코딩 시간이 증가하기 때문에 관련된 PDSCH를 시작하는데 지연을 겪게되며, 커버리지 향상을 지원하는 MTC 단말에서 EPDCCH 반복 전송을 사용할 경우, 멀티-서브 프레임 스케쥴링(Multi-subframe scheduling) 또는 크로스-서브 프레임 스케쥴링(Cross-subframe scheduling)이 요구된다.

멀티-서브 프레임 스케쥴링(Multi-subframe scheduling) 또는 크로스-서브 프레임 스케쥴링(Cross-subframe scheduling)의 경우 하향링크 제어 오버헤드(control overhead)를 크게 줄일 수 있고, 데이터 레이트를 증가시킬 수 있으며, 전력 소모를 줄일 수 있고, 서브프레임 스위징 횟수를 줄일 수 있다.

이하, 주파수 호핑(Frequency Hopping)시 멀티-서브 프레임 스케쥴링 방법에 대해 설명한다.

1) 망에서 반복적으로 망내의 모든 MTC 단말에 공통적으로 브로드캐스팅되는 MIB나 SIB와 같은 시스템 정보를 이용하여 공통된 multi-subframe scheduling 정보를 알려주고 이를 망내의 모든 MTC 단말이 공통으로 사용하도록 할 수 있다.

또한, 추가로 여기에 RNTI나 IMSI, GUTI등의 단말 ID를 사용하여 미리 정해진 식에 대입하여 MTC 단말 자신에게 할당된 multi-subframe scheduling정보를 Unique하게 결정하도록 할 수 있다. 즉, 시스템 정보와 단말 ID를 함께 사용하여 망내의 각 MTC 단말마다 자신에게 할당된 multi-subframe scheduling 정보를 정하도록 할 수 있다.

2) 특정 그룹의 사용자에게 전달되는 하향링크 제어 채널-예를 들어 PDCCH-을 활용하여 특정 그룹의 사용자에게 공통인 사용 가능한 multi-subframe scheduling 정보를 알려주고 이를 특정 그룹의 사용자 단말이 공통으로 사용할 수 있다.

또한, 추가로, 여기에 RNTI, IMSI, TMSI, 또는 GUTI등의 단말 ID를 사용하여 미리 정해진 식에 대입하여 MTC 단말 자신에게 할당된 multi-subframe scheduling 정보를 Unique하게 결정하도록 할 수 있다. 즉, 특정 그룹의 사용자에게 전달되는 공통된 하향링크 multi-subframe 스케쥴링 정보와 단말 ID를 함께 사용하여 망내의 각 MTC 단말마다 자신에게 할당된 multi-subframe scheduling 정보를 정하도록 할 수 있다.

3) 특정 사용자에게 전달되는 하향링크 제어 채널-예를 들어, UE-specific EPDCCH-를 사용하여 특정 유저에게 multi-subframe scheduling 정보를 알려주고, 이를 특정 사용자 단말이 사용하도록 할 수 있다.

4) 전술한 세가지 방법으로 multi-subframe scheduling 정보를 결정하는 단계에 추가적으로 시스템 프레임 번호(SFN: System Frame Number), 서브 프레임 인덱스(Subframe index), 슬롯 인덱스(Slot index)도 추가로 활용하여 multi-subframe scheduling을 결정할 수 있다.

구체적으로, 기지국에서 MIB와 SIB1와 같은 시스템 정보로 전송되는 SFN(System Frame Number)과 MTC 단말 자신의 ID 값을 미리 정해진 multi-subframe scheduling 정보를 결정하는 식에 대입하여 망내의 각 MTC 단말마다 독립적인 자신에게 할당된 multi-subframe scheduling을 정하도록 할 수 있다. 같은 방법으로 SFN 및 단말 ID 뿐만 아니라 추가적으로 서브 프레임 인덱스(Subframe index), 슬롯 인덱스(Slot index)도 추가로 활용하여 각 subfrane/slot multi-subframe scheduling 정보를 조절할 수 있도록 하여 각 MTC 단말마다 독립적인 스케쥴링 정보가 결정될 수 있도록 한다. 이렇게 함으로써 전체 유저나 특정 그룹에 공통적인 정보만을 실제 통신으로 전달하고 나머지 단계를 실제 통신의 단계 없이, 즉 별도의 시그널링을 전송하여 주파수 자원을 낭비하지 않고, MTC 단말 스스로 결정하게 함으로써 오버헤드, 주파수 자원 낭비를 최소로 하여 시스템 효율성을 극대화 할 수 있다.

둘째, 주파수 도약 주기와 multi-subframe scheduling을 일치시켜서 운용함으로써 scheduling 정보만 MTC 단말로 보내도록 할 수 있다.

셋째, Semi-static scheduling을 이용하여 제어 정보(예를 들어 PDCCH)로 동일한 scheduling을 사용하는 subframe의 시작점과 끝점 또는 multi-subframe 개수를 알려 줄 수 있다.

넷째, Repetition 주기, multi-subframe scheduling 주기, 주파수 도약 패턴 주기의 2개 이상을 일치하도록 운용할 수 있다.

다섯 째, 주파수 도약 패턴 및 주기, Repetition 주기 및 횟수, multi-subframe scheduling 정보를 따로 따로 PBCH, PDCCCH, EPDCCH 등을 통하여 전달하는 것보다 세 가지 중 하나의 패턴 및 주기에 다른 두 가지 패턴, 주기들 사이에 미리 정해진 관계식을 정하여 사용함으로써 전달하여야 하는 제어 정보를 줄여 시스템 효율성을 극대화할 수 있다. 가장 간단한 형태가 상기 넷째 방법과 같이 일치하도록 사용하는 방법이다.

위의 방법들은 공통적으로 전달하여야 하는 제어 정보의 크기를 줄일 수 있다. 여러 가지 패턴 사이에 서로 공유될 수 있는 정보가 있다면 따로 따로 보내는 것에 비하여 보내야 할 정보량이 줄어 오버헤드가 작아질 수 있다. 특히 상기 셋째 방법의 경우 persistent scheduling이라는 것은 현재 LTE VoIP에 사용되는 방법으로 음성의 경우 real time 성격이 있어 항상 데이터가 매 subframe 마다 일정하게 전송되어야 한다. 이를 위하여 매번 각각의 subframe에 스케쥴링 정보를 PDCCH/EPDCCH에 실어서 보내는 것이 번잡하므로 한번만 PDCCH/EPDCCH에서 스케쥴링 해 주면 그 다음 subframe 부터는 계속 같은 스케쥴링 정보로 동작하게 되는 원리이다. 이것을 재활용하는 기법으로 MTC 단말의 경우 음성이 아니라 데이터이지만 데이터 양이 작으므로 결국 persistent scheduling을 수행하는 duration만 정하여 알려주면 된다.

PRACH preamble의 경우 서브캐리어 영역(subcarrier space)보다 더 작은 대역폭을 사용하여 전송할 수 있다. 대역폭을 줄이면 SNR이 증가되는 효과가 있다. 대역폭을 줄이는 경우 데이터 레이트(data rate)는 감소되지만, preamble이므로 데이터를 보내지 않으므로 데이터 레이트 감소로 인한 부작용은 없다.

MTC에서는 PUCCH를 사용하지 않는 대신 PUCCH가 보내야 하는 UCI 정보를 PUSCH가 스케쥴링 되었을 때에는 PUCCH가 아닌 PUSCH로 전송할 수 있다. 또는 MTC에서는 PUCCH를 사용하지 않는 대신 PUCCH가 보내야 하는 UCI 정보를 PRACH preamble을 통하여 전송할 수 있다. 또는 MTC에서는 PUCCH를 사용하지 않는 대신 PUCCH가 보내야 하는 UCI 정보 중 일부를 보내지 않고 동작하도록 할 수도 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.

Claims (17)

1. 사물 통신 방법에 있어서,
   기지국에서 소정 크기의 시스템 대역폭을 사용하여 MIB(Master Information Block)을 제외한 시스템 정보, 제어 정보 및 데이터 중 적어도 하나를 전송하는 단계를 포함하되,
   상기 MIB(Master Information Block)을 제외한 시스템 정보, 제어 정보 및 데이터 중 적어도 하나는 호핑 패턴(hopping pattern)을 사용하여 주파수 호핑(Frequency hopping)을 수행하여 상기 기지국에서 사물통신 단말로 전송하는 것을 특징으로 하는 사물 통신 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 MIB(Master Information Block)을 제외한 시스템 정보, 제어 정보 및 데이터 중 적어도 하나는 호핑 패턴(hopping pattern)을 사용하여 주파수 호핑(Frequency hopping)을 수행하여 전송하는 것은
   상기 MIB(Master Information Block)을 제외한 시스템 정보, 제어 정보 및 데이터 중 적어도 하나는 상기 시스템 대역폭 보다 작은 협대역간에 호핑 패턴(hopping pattern)을 사용하여 주파수 도약(Frequency hopping)을 시켜 데이터를 전송 하는 것을 특징으로 하는 사물 통신 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 주파수 호핑 패턴은 셀 ID(Identifier), 단말 ID(Identifier), 시스템 프레임 번호(SFN: System Frame Number) 및 서브 프레임 인덱스(Subframe index) 중 적어도 하나를 사용하여 발생시키거나 결정하는 것을 특징으로 하는 사물 통신 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 주파수 호핑 패턴은 고정적 스케쥴링(persistent scheduling)을 사용하여 상기 사물통신 단말로 전송하는 것을 특징으로 하는 사물 통신 방법.
5. 제1항에 있어서, 동기화에 사용되는 PSS(Primary Synchronization Signal)/SSS(Secondary Synchronization Signal)와 시스템 정보를 알려주는 PBCH는 상기 주파수 호핑을 수행하지 않는 것을 특징으로 하는 사물 통신 방법.
6. 상기 주파수 호핑은 특정 협대역 세트(narrowband set)내에서만 수행되는 것을 특징으로 하는 사물 통신 방법.
7. 제6항에 있어서, TDD 전송방식의 경우에는, 상향 링크 전송과 상기 하향 링크 전송을 위하여 상기 특정 협대역 세트가 동일하게 설정되는 것을 특징으로 하는 사물 통신 방법.
8. 제1항에 있어서, 한 개의 채널(channel)에 대한 상기 주파수 호핑 패턴의 그래눌러리티(granularity)는 공통값, 복수 값 및 가변값 중 하나로 결정되는 것을 특징으로 하는 사물 통신 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 주파수 호핑 패턴의 그래눌러리티(granularity)를 복수값으로 할 경우 기지국의 커버리지 또는 반복 레벨에 따라 상기 주파수 호핑 패턴의 그래눌러리티(granularity)를 다르게 하는 것을 특징으로 하는 사물 통신 방법.
10. 제1항에 있어서, 주파수 호핑 패턴의 그래눌러리티(granularity)를 가변값으로 할 경우, 상기 주파수 호핑 패턴의 그래눌러리티(granularity)는 주파수 호핑에 사용되는 협대역의 수와 반복 수를 기초로 결정되는 것을 특징으로 하는 사물 통신 방법.
11. 제1항에 있어서, 사물통신 단말의 커버리지 확장의 지원 정도에 따라서 복수개의 등급(class)을 나누어 상기 주파수 호핑을 상기 등급별로 다르게 수행하는 것을 특징으로 하는 사물 통신 방법.
12. 사물 통신 방법에 있어서,
    시스템 대역폭을 사용하여 시스템 정보-상기 시스템 정보는 MIB(Master Information Block) 및 SIB(System Information Block) 중 적어도 하나를 포함함-, 제어 정보 및 데이터 중 적어도 하나를 기지국에서 사물통신 단말로 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 시스템 정보, 제어 정보 및 데이터 중 적어도 하나를 반복(repetition) 패턴을 사용하여 상기 기지국에서 상기 사물통신 단말로 전송하는 것을 특징으로 하는 사물 통신 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 MIB(Master Information Block)에 대한 반복 전송은, 동일한 신호를 전송하는 방법 및 동일한 데이터를 전송하지만 신호의 형태가 다른 형태로 전송하는 방법 중 하나를 사용하여 전송하는 것을 특징으로 하는 사물 통신 방법.
14. 제12항에 있어서, 상기 반복 전송은 고정적 스케쥴링(persistent scheduling)을 사용하여 상기 사물 통신 단말로 전송하되, 상기 고정적 스케쥴링(persistent scheduling)은 상기 반복 전송 패턴을 고정시켜서 전송하는 것을 특징으로 하는 사물 통신 방법.
15. 제12항에 있어서, 상기 사물통신 단말은 채널 상황에 따라 스몰(small) 커버리지 단말, 라지(large) 커버리지 단말로 나누어서 운영하는 것을 특징으로 하는 사물 통신 방법.
16. 사물 통신 방법에 있어서,
    사물통신 단말과 기지국간에 랜덤 액세스 과정을 수행하는 단계를 포함하되,
    커버리지 확장(coverage extension) 사물통신 단말과 일반 사물통신 단말을 구분하기 위하여 PRACH신호를 이용하는 것을 특징으로 하는 사물 통신 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 커버리지 확장(coverage extension) 사물통신 단말과 일반 사물통신 단말을 구분하기 위하여 PRACH 프리엠블(preamble)을 가지고 구분하는 것을 특징으로 하는 사물 통신 방법.
    

Images