KR20170123577A - 다양한 빔 관리 방법을 적용하는 이동통신 시스템의 신호 송수신 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 실시예들은 저지연 시스템이나 수십 GHz의 주파수 밴드를 사용하는 고주파 이동통신 시스템을 고려하는 경우에 주어진 시간-주파수 자원을 활용하여 데이터 송수신을 수행하도록 하는 자원 활용 구조 및 이에 대하여 빔포밍을 적용하는 경우와 그렇지 않은 경우를 모두 고려하여 동작하는 단말 및 기지국의 동기 신호 송수신 및 관련 정보 송수신 방법을 제공한다.

Description

다양한 빔 관리 방법을 적용하는 이동통신 시스템의 신호 송수신 방법 및 그 장치{METHODS FOR SIGNAL TRANSMISSION AND RECEPTION IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS WITH MULTIPLE BEAM MANAGEMENT MODES AND APPARATUSES THEREOF}

본 실시예들은 빔포밍 기술의 적용 여부를 고려하여 동작하는 단말 및 기지국의 동기 신호 송수신 방법 및 관련 정보 송수신 방법에 관한 것이다.

LTE/LTE-Advanced 시스템은 6GHz 이하의 주파수 밴드에서 단말의 데이터 수신 단위를 1ms로 가정하고 시간-주파수 자원 구조가 설계되었다. 하지만 저지연 이동통신을 지원하거나 28GHz 등의 높은 주파수 밴드에서 OFDM을 사용하는 이동통신 시스템의 경우에는 LTE 시스템보다 큰 서브캐리어 간격을 필요로 한다.

예컨대, 수십 GHz의 주파수 밴드에서는 서브캐리어 간 위상 노이즈 영향이 커져 큰 서브캐리어 간격을 필요로 한다. 또한, 수십 GHz의 주파수 밴드에서는 수백 MHz 단위의 가용 주파수가 있어 큰 서브캐리어 간격을 유지하는 것이 필요하다. 뿐만 아니라 낮은 주파수 대역에서도 기존 LTE 보다 저지연의 이동통신 서비스를 제공하기 위하여 큰 서브캐리어 간격을 필요로 한다.

또한, 높은 주파수에서는 거리에 따른 신호의 감쇄 정도가 커져 신호에 빔포밍(beam forming) 기술을 적용하여 특정 방향으로 보다 강한 신호를 전송하는 것이 가능하도록 시스템이 설계될 필요가 있다.

즉, 빔(beam)을 형성하여 신호에 전송하여 특정 방향으로 신호의 세기를 모아주고 해당 특정 방향에서 멀어지면 신호가 약하게 가도록 한다. 다시 말하면 고주파 이동통신 시스템에서는 기존 LTE/LTE-Advanced에서 셀 내 전 방향으로 퍼져 전송되는 것으로 가정했던 신호들에도 빔을 형성하여 전송할 필요가 있게 된다.

따라서, 기지국은 전송하는 신호에 적용해야 할 빔의 개수만큼 해당 신호를 운용해야 한다. 또한, 단말은 특정 신호를 수신하였을 때 해당 신호가 어떤 빔에 해당하는지도 확인할 수 있어야 한다.

본 실시예들의 목적은, 고주파 이동통신 시스템에서 빔포밍이 적용된 신호를 송수신하는 방법과 신호에 적용된 빔을 확인하는 방법을 제공하는 데 있다.

본 실시예들의 목적은, 빔포밍을 적용하는 이동통신 시스템의 신호 송수신 방식에서 빔포밍이 적용되지 않는 경우를 고려한 신호 송수신 방법을 제공하는 데 있다.

일 측면에서, 본 실시예들은, 이동 통신 시스템에서 단말이 신호를 송수신하는 방법에 있어서, 빔 획득 서브프레임에서 전송되는 동기 신호를 수신하는 단계와, 빔 획득 서브프레임을 통해 동기 신호의 빔 포밍 모드를 확인하는 단계와, 빔 포밍 모드에 따라 빔 획득 서브프레임의 일부 심볼을 통해 제어 신호 또는 데이터를 수신하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.

다른 측면에서, 본 실시예들은, 이동 통신 시스템에서 기지국이 신호를 송수신하는 방법에 있어서, 동기 신호의 빔 포밍 모드에 따라 빔 획득 서브프레임을 구성하는 단계와, 빔 획득 서브프레임을 통해 동기 신호를 전송하는 단계와, 빔 포밍 모드에 따라 빔 획득 서브프레임의 일부 심볼을 통해 제어 신호 또는 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.

다른 측면에서, 본 실시예들은, 이동 통신 시스템에서 신호를 송수신하는 단말에 있어서, 빔 획득 서브프레임에서 전송되는 동기 신호를 수신하는 수신부와, 빔 획득 서브프레임을 통해 동기 신호의 빔 포밍 모드를 확인하는 제어부를 포함하고, 수신부는, 빔 포밍 모드에 따라 빔 획득 서브프레임의 일부 심볼을 통해 제어 신호 또는 데이터를 수신하는 단말을 제공한다.

본 실시예들에 의하면, 고주파 이동통신 시스템에서 빔포밍이 적용된 동기 신호를 송수신하고 동기 신호에 적용된 빔을 확인하는 구체적인 방안을 제공한다.

본 실시예들에 의하면, 빔포밍이 적용된 동기 신호를 전송하는 서브프레임 구조에서 빔포밍이 적용되지 않는 경우에 제어 신호 및 데이터를 전송하는 구체적인 방안을 제공한다.

도 1은 LTE/LTE-Advanced 시스템에서 시간 및 주파수 자원을 도시한 도면이다.
도 2는 LTE에서 사용하는 시간-주파수 파라미터들을 자세히 나타낸 도면이다.
도 3은 TDD로 동작하는 LTE 시스템에서 사용하는 PSS/SSS의 위치를 나타낸 도면이다.
도 4는 LTE/LTE-Advanced 시스템에서 하향링크로 스케줄링을 할 수 있는 최소 단위인 1 subframe 및 1 RB의 무선자원을 도시한 도면이다.
도 5는 LTE/LTE-Advanced 시스템에서 하향링크로 스케줄링을 할 수 있는 최소 단위인 1 subframe 및 1 RB의 무선자원에서 각 영역 및 신호의 사용 방법을 나타낸 도면이다.
도 6은 특정 서브프레임에서 M개의 단말이 PDSCH 스케줄링을 확인한 경우의 예시를 나타낸 도면이다.
도 7은 각각 15kHz x N의 서브캐리어 간격에 대한 시간-주파수 자원 및 해당 시스템 파라미터들의 예시를 나타낸 도면이다.
도 8은 서로 다른 빔을 적용한 PSS/SSS가 하나의 서브프레임 내에서 서로 다른 OFDM 심볼에 분배되어 전송되는 상황의 예시를 나타낸 도면이다.
도 9는 BeamSweeping mode의 경우 TBA 서브프레임에서 전송되는 신호들의 기능과 관련 구조를 보다 자세히 나타낸 도면이다.
도 10은 BeamSweeping Mode에서 BRRS가 전송되는 예시를 나타낸 도면이다.
도 11은 Non-BeamSweeping Mode의 기본 구조를 나타낸 도면이다.
도 12는 Non-BeamSweeping Mode에서 TBA 서브프레임을 구성하는 첫 번째 방법을 자세히 나타낸 도면이다.
도 13은 Non-BeamSweeping Mode에서 TBA 서브프레임을 구성하는 두 번째 방법을 자세히 나타낸 도면이다.
도 14는 Non-BeamSweeping Mode에서 TBA 서브프레임을 구성하는 세 번째 방법을 자세히 나타낸 도면이다.
도 15는 본 실시예들에 따른 단말의 동작 순서도를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 실시예들에 따른 단말의 장치도를 나타낸 도면이다.
도 17은 본 실시예들에 따른 기지국의 장치도를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 명세서에서 MTC 단말은 low cost(또는 low complexity)를 지원하는 단말 또는 coverage enhancement를 지원하는 단말 등을 의미할 수 있다. 또는 본 명세서에서 MTC 단말은 low cost(또는 low complexity) 및/또는 coverage enhancement를 지원하기 위한 특정 카테고리로 정의된 단말을 의미할 수 있다.

다시 말해 본 명세서에서 MTC 단말은 LTE 기반의 MTC 관련 동작을 수행하는 새롭게 정의된 3GPP Release-13 low cost(또는 low complexity) UE category/type을 의미할 수 있다. 또는 본 명세서에서 MTC 단말은 기존의 LTE coverage 대비 향상된 coverage를 지원하거나, 혹은 저전력 소모를 지원하는 기존의 3GPP Release-12 이하에서 정의된 UE category/type, 혹은 새롭게 정의된 Release-13 low cost(또는 low complexity) UE category/type을 의미할 수 있다.

본 발명에서의 무선통신시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다. 무선통신시스템은 사용자 단말(User Equipment, UE) 및 기지국(Base Station, BS, 또는 eNB)을 포함한다. 본 명세서에서의 사용자 단말은 무선 통신에서의 단말을 의미하는 포괄적 개념으로서, WCDMA 및 LTE, HSPA 등에서의 UE(User Equipment)는 물론, GSM에서의 MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등을 모두 포함하는 개념으로 해석되어야 할 것이다.

기지국 또는 셀(cell)은 일반적으로 사용자 단말과 통신하는 지점(station)을 말하며, 노드-B(Node-B), eNB(evolved Node-B), 섹터(Sector), 싸이트(Site), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point), 릴레이 노드(Relay Node), RRH(Remote Radio Head), RU(Radio Unit), small cell 등 다른 용어로 불릴 수 있다.

즉, 본 명세서에서 기지국 또는 셀(cell)은 CDMA에서의 BSC(Base Station Controller), WCDMA의 Node-B, LTE에서의 eNB 또는 섹터(싸이트) 등이 커버하는 일부 영역 또는 기능을 나타내는 포괄적인 의미로 해석되어야 하며, 메가셀, 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀, 펨토셀 및 릴레이 노드(relay node), RRH, RU, small cell 통신범위 등 다양한 커버리지 영역을 모두 포괄하는 의미이다.

상기 나열된 다양한 셀은 각 셀을 제어하는 기지국이 존재하므로 기지국은 두 가지 의미로 해석될 수 있다. i) 무선 영역과 관련하여 메가셀, 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀, 펨토셀, 스몰 셀을 제공하는 장치 그 자체이거나, ii) 상기 무선영역 그 자체를 지시할 수 있다. i)에서 소정의 무선 영역을 제공하는 장치들이 동일한 개체에 의해 제어되거나 상기 무선 영역을 협업으로 구성하도록 상호작용하는 모든 장치들을 모두 기지국으로 지시한다. 무선 영역의 구성 방식에 따라 eNB, RRH, 안테나, RU, LPN, 포인트, 송수신포인트, 송신 포인트, 수신 포인트 등은 기지국의 일 실시예가 된다. ii)에서 사용자 단말의 관점 또는 이웃하는 기지국의 입장에서 신호를 수신하거나 송신하게 되는 무선 영역 그 자체를 기지국으로 지시할 수 있다.

따라서, 메가셀, 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀, 펨토셀, 스몰 셀, RRH, 안테나, RU, LPN(Low Power Node), 포인트, eNB, 송수신포인트, 송신 포인트, 수신 포인트를 통칭하여 기지국으로 지칭한다.

본 명세서에서 사용자 단말과 기지국은 본 명세서에서 기술되는 기술 또는 기술적 사상을 구현하는데 사용되는 두 가지 송수신 주체로 포괄적인 의미로 사용되며 특정하게 지칭되는 용어 또는 단어에 의해 한정되지 않는다. 사용자 단말과 기지국은, 본 발명에서 기술되는 기술 또는 기술적 사상을 구현하는데 사용되는 두 가지(Uplink 또는 Downlink) 송수신 주체로 포괄적인 의미로 사용되며 특정하게 지칭되는 용어 또는 단어에 의해 한정되지 않는다. 여기서, 상향링크(Uplink, UL, 또는 업링크)는 사용자 단말에 의해 기지국으로 데이터를 송수신하는 방식을 의미하며, 하향링크(Downlink, DL, 또는 다운링크)는 기지국에 의해 사용자 단말로 데이터를 송수신하는 방식을 의미한다.

무선통신시스템에 적용되는 다중 접속 기법에는 제한이 없다. CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), OFDM-FDMA, OFDM-TDMA, OFDM-CDMA와 같은 다양한 다중 접속 기법을 사용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 GSM, WCDMA, HSPA를 거쳐 LTE 및 LTE-Advanced로 진화하는 비동기 무선통신과, CDMA, CDMA-2000 및 UMB로 진화하는 동기식 무선 통신 분야 등의 자원할당에 적용될 수 있다. 본 발명은 특정한 무선통신 분야에 한정되거나 제한되어 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상이 적용될 수 있는 모든 기술분야를 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

상향링크 전송 및 하향링크 전송은 서로 다른 시간을 사용하여 전송되는 TDD(Time Division Duplex) 방식이 사용될 수 있고, 또는 서로 다른 주파수를 사용하여 전송되는 FDD(Frequency Division Duplex) 방식이 사용될 수 있다.

또한, LTE, LTE-Advanced와 같은 시스템에서는 하나의 반송파 또는 반송파 쌍을 기준으로 상향링크와 하향링크를 구성하여 규격을 구성한다. 상향링크와 하향링크는, PDCCH(Physical Downlink Control CHannel), PCFICH(Physical Control Format Indicator CHannel), PHICH(Physical Hybrid ARQ Indicator CHannel), PUCCH(Physical Uplink Control CHannel), EPDCCH(Enhanced Physical Downlink Control CHannel) 등과 같은 제어채널을 통하여 제어정보를 전송하고, PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel), PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel) 등과 같은 데이터채널로 구성되어 데이터를 전송한다.

한편 EPDCCH(enhanced PDCCH 또는 extended PDCCH)를 이용해서도 제어 정보를 전송할 수 있다.

본 명세서에서 셀(cell)은 송수신 포인트로부터 전송되는 신호의 커버리지 또는 송수신 포인트(transmission point 또는 transmission/reception point)로부터 전송되는 신호의 커버리지를 가지는 요소 반송파(component carrier), 그 송수신 포인트 자체를 의미할 수 있다.

실시예들이 적용되는 무선통신 시스템은 둘 이상의 송수신 포인트들이 협력하여 신호를 전송하는 다중 포인트 협력형 송수신 시스템(coordinated multi-point transmission/reception System; CoMP 시스템) 또는 협력형 다중 안테나 전송방식(coordinated multi-antenna transmission system), 협력형 다중 셀 통신시스템일 수 있다. CoMP 시스템은 적어도 두 개의 다중 송수신 포인트와 단말들을 포함할 수 있다.

다중 송수신 포인트는 기지국 또는 매크로 셀(macro cell, 이하 'eNB'라 함)과, eNB에 광케이블 또는 광섬유로 연결되어 유선 제어되는, 높은 전송파워를 갖거나 매크로 셀 영역 내의 낮은 전송파워를 갖는 적어도 하나의 RRH일 수도 있다.

이하에서 하향링크(downlink)는 다중 송수신 포인트에서 단말로의 통신 또는 통신 경로를 의미하며, 상향링크(uplink)는 단말에서 다중 송수신 포인트로의 통신 또는 통신 경로를 의미한다. 하향링크에서 송신기는 다중 송수신 포인트의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부분일 수 있고, 수신기는 다중 송수신 포인트의 일부분일 수 있다.

이하에서는 PUCCH, PUSCH, PDCCH, EPDCCH 및 PDSCH 등과 같은 채널을 통해 신호가 송수신되는 상황을 'PUCCH, PUSCH, PDCCH, EPDCCH 및 PDSCH를 전송, 수신한다'는 형태로 표기하기도 한다.

또한 이하에서는 PDCCH를 전송 또는 수신하거나 PDCCH를 통해서 신호를 전송 또는 수신한다는 기재는 EPDCCH를 전송 또는 수신하거나 EPDCCH를 통해서 신호를 전송 또는 수신하는 것을 포함하는 의미로 사용될 수 있다.

즉, 이하에서 기재하는 물리 하향링크 제어채널은 PDCCH를 의미하거나, EPDCCH를 의미할 수 있으며, PDCCH 및 EPDCCH 모두를 포함하는 의미로도 사용된다.

또한, 설명의 편의를 위하여 PDCCH로 설명한 부분에도 본 발명의 일 실시예인 EPDCCH를 적용할 수 있으며, EPDCCH로 설명한 부분에도 본 발명의 일 실시예로 PDCCH를 적용할 수 있다.

한편, 이하에서 기재하는 상위계층 시그널링(High Layer Signaling)은 RRC 파라미터를 포함하는 RRC 정보를 전송하는 RRC 시그널링을 포함한다.

eNB은 단말들로 하향링크 전송을 수행한다. eNB은 유니캐스트 전송(unicast transmission)을 위한 주 물리 채널인 물리 하향링크 공유채널(Physical Downlink Shared Channel, PDSCH), 그리고 PDSCH의 수신에 필요한 스케줄링 등의 하향링크 제어 정보 및 상향링크 데이터 채널(예를 들면 물리 상향링크 공유채널(Physical Uplink Shared Channel, PUSCH))에서의 전송을 위한 스케줄링 승인 정보를 전송하기 위한 물리 하향링크 제어채널(Physical Downlink Control Channel, PDCCH)을 전송할 수 있다. 이하에서는, 각 채널을 통해 신호가 송수신 되는 것을 해당 채널이 송수신되는 형태로 기재하기로 한다.

이동통신 시스템은 초기 음성 위주의 서비스를 제공하던 것에서 벗어나 데이터 서비스 및 멀티미디어 서비스 제공을 위해 고속, 고품질의 무선 패킷 데이터 통신 시스템으로 발전하고 있다. 최근 3GPP의 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), 그리고 LTE-Advanced(Long Term Evolution Advanced) 등 다양한 이동 통신 표준이 고속, 고품질의 무선 패킷 데이터 전송 서비스를 지원하기 위해 개발되었다. 특히 LTE 시스템은 고속 무선 패킷 데이터 전송을 효율적으로 지원하기 위하여 개발된 시스템으로 다양한 무선접속 기술을 활용하여 무선시스템의 용량을 최대화한다. LTE-Advanced 시스템은 LTE 시스템의 진보된 무선시스템으로 LTE와 비교하여 향상된 데이터 전송능력을 가지고 있다.

상기 LTE는 일반적으로 3GPP 표준 단체의 Release 8 또는 Release 9에 해당하는 기지국 및 단말 장비를 의미하며 LTE-Advanced는 3GPP 표준단체의 Release 10에 해당하는 기지국 및 단말 장비를 의미한다. 3GPP 표준단체에서는 LTE-Advanced 시스템의 표준화 이후에도 이를 기반으로 하여 향상된 성능을 갖는 후속 Release에 대한 표준을 진행하고 있다.

LTE/LTE-Advanced 시스템은 MIMO(Multiple Input Multiple Output)와 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 기술을 적용하여 각 기술의 장점을 잘 활용하고 있다. 우선 복수 개의 송신안테나를 이용하여 무선신호를 전송하는 MIMO는 한 개의 단말에게 전송하는 SU-MIMO(Single User MIMO)와 동일한 시간/주파수 자원을 이용하여 복수의 단말에게 데이터를 전송하는 MU-MIMO(Multi-User MIMO)로 구분된다.

SU-MIMO의 경우 복수의 송신안테나가 한 개의 수신기에 대하여 무선신호를 복수 개의 공간 계층(spatial layer)로 전송한다. 이때 수신기는 복수 개의 수신 안테나를 보유하고 있어야 복수개의 spatial layer를 지원할 수 있다.

반면에 MU-MIMO의 경우 복수의 송신 안테나가 복수의 수신기에 대하여 무선신호를 복수개의 spatial layer로 전송한다. MU-MIMO의 경우 SU-MIMO와 비교할 때 수신기가 복수의 수신안테나를 필요로 하지 않는다는 장점을 가진다. 다만 단점은 동일한 주파수 및 시간 자원에 복수의 수신기에 대하여 무선신호를 전송하기 때문에 서로 다른 수신기를 위한 무선신호들 사이에 상호 간섭이 발생할 수 있다.

OFDMA 방식을 통하여 용량 증대를 얻을 수 있는 주요 요인 중의 하나는 주파수 축 상에서 서로 다른 단말의 스케줄링을 수행할 수 있다는 것이다. 즉, 채널이 시간에 따라 변하는 특성과 같이 채널이 주파수에 따라 변하는 특성을 추가로 이용하면 적절한 스케줄링 방법과 결합되어 많은 용량 이득을 얻을 수 있다.

도 1은 LTE/LTE-Advanced 시스템에서 시간 및 주파수 자원을 도시한 것이다.

도 1을 참조하면 기지국(evolved NodeB, eNB)이 단말(User Equipment, UE)로 전송하는 무선자원은 주파수 축 상에서는 자원 블록(Resource Block, RB, 110) 단위로 나누어지며 시간 축 상에서는 서브프레임(subframe, 120) 단위로 나누어진다. LTE/LTE-Advanced 시스템에서 상기 RB(110)는 일반적으로 12개의 부반송파로 이루어지며 부반송파 간격은 15kHz로 하나의 RB는 180kHz의 대역을 차지한다. 반면 subframe(120)은 LTE/LTE-Advanced 시스템에서 일반적으로 14개의 OFDM 심볼 구간으로 이루어지며 1msec의 시간구간을 차지한다. 여기서 각 OFDM 심볼 구간은 Cyclic Prefix(CP)를 포함하는데 첫 번째와 여덟 번째 OFDM 심볼은 160Ts 길이의 CP를 포함하고 나머지 OFDM 심볼들은 144Ts 길이의 CP를 포함한다. 여기서 Ts는 LTE/LTE-Advanced 시스템의 기본 시간 단위로 1/(15000x2048)초에 해당한다.

LTE/LTE-Advanced 시스템은 스케줄링을 수행함에 있어서 시간 축에서는 subframe(120) 단위로 자원을 할당할 수 있으며 주파수 축에서는 RB(110) 단위로 자원을 할당할 수 있다.

도 2는 LTE에서 사용하는 시간-주파수 파라미터들을 자세히 나타낸 것이다.

기존 LTE 시스템에서는 단말이 특정 셀로의 시간-주파수 동기를 획득하기 위하여, 기지국은 일정한 시간-주파수 위치에서 PSS(Primary Synchronization Signal)와 SSS(Secondary Synchronization Signal)를 전송하고 해당 신호를 단말이 수신하여 동기를 획득한다.

도 3은 TDD로 동작하는 LTE 시스템에서 사용하는 PSS/SSS의 위치를 나타낸다.

도 4는 LTE/LTE-Advanced 시스템에서 하향링크로 스케줄링을 할 수 있는 최소 단위인 1 subframe 및 1 RB의 무선자원을 도시한 것이다.

도 4를 참조하면, LTE/LTE-Advanced 시스템의 하향링크 스케줄링 단위는 시간 축 상에서 한 개의 subframe(210)으로 이루어지며 주파수 축 상에서 한 개의 RB(220)로 이루어진다. 이와 같은 무선자원은 주파수 영역에서 12개의 서브캐리어로 이루어지며 시간영역에서 14개의 OFDM 심볼로 이루어져서 총 168개의 고유 주파수 및 시간 위치를 갖도록 한다. LTE/LTE-Advanced에서는 상기 도 2의 각각 고유 주파수 및 시간 위치를 자원 단위(Resource Element, RE)라 한다. 또한 한 개의 subframe은 각각 7개의 OFDM 심볼로 이루어진 두 개의 slot으로 이루어진다.

도 4에 도시된 무선자원에는 다음과 같은 복수 개의 서로 다른 종류의 신호가 전송될 수 있다.

1. CRS(Cell-specific Reference Signal, 230): 특정 셀에 속한 모든 단말들의 채널 측정을 위하여 전송되는 기준 신호

2. DMRS(DeModulation Reference Signal, 240, 241): 특정 단말의 데이터 복호를 위하여 전송되는 기준 신호

3. CSI-RS(Channel Status Information Reference Signal, 270): 특정 신호 전송지점에 속한 단말로 전송되는 기준신호로 채널 상태를 측정하기 위하여 사용됨. 한 개의 셀 내에는 복수 개의 전송지점이 포함될 수 있어 한 개의 셀에서는 복수 개의 CSI-RS가 전송될 수 있음

4. PDSCH(Physical Downlink Shared Channel, 250): 하향링크로 전송되는 데이터 채널, 기지국이 단말로 데이터를 전송하기 위하여 이용하며 상기 도 4의 데이터 영역에서 기준신호가 전송되지 않는 RE들을 이용하여 전송됨

5. 제어채널(PDCCH, PCFICH, PHICH, 260): 단말이 PDSCH를 수신하는데 필요한 제어 정보나 상향링크 HARQ 운용을 위한 ACK/NACK 전송. 제어 채널은 각 subframe 별로 하나에서 세 개의 OFDM 심볼을 차지할 수 있으며 해당 제어 채널을 위한 OFDM 심볼의 개수는 PCFICH를 통해서 단말로 통보된다.

상기 신호 외에도 LTE-Advanced 시스템에서는 다른 기지국이 전송하는 CSI-RS(270)가 해당 셀의 단말들에 간섭 없이 수신될 수 있도록 muting을 설정할 수 있다. 상기 muting은 CSI-RS(270)가 전송될 수 있는 위치에서 적용될 수 있으며 일반적으로 단말은 해당 무선 자원을 건너 뛰어 데이터 신호를 수신한다. LTE-Advanced 시스템에서 muting은 또 다른 용어로 zero-power CSI-RS라고 불리기도 한다. Muting은 CSI-RS(270)의 위치에 적용되며 전송전력이 영으로 아무런 신호가 전송되지 않기 때문이다.

CSI-RS(270)는 CSI-RS(270)를 전송하는 안테나 수에 따라 A, B, C, D, E, F, G, H, I, J로 표시된 위치의 일부를 이용하여 전송될 수 있다. 또한 muting도 A, B, C, D, E, F, G, H, I, J로 표시된 위치의 일부를 이용에 적용될 수 있다. LTE-Advanced 시스템에서 지원하는 안테나 포트의 개수는 2개, 4개 8개로 각각에 대하여 CSI-RS는 2개, 4개, 8개의 RE를 사용하여 전송될 수 있다. 안테나포트 수가 2개일 경우에는 상기 도 4에서 특정 패턴의 절반에 CSI-RS(270)가 전송되며 안테나포트 수가 4개일 경우 특정 패턴의 전체에 CSI-RS가 전송되고 안테나포트 수가 8개일 경우 두 개의 연속된 패턴을 이용하여 CSI-RS가 전송된다. 반면에 muting은 한 개의 패턴 단위로 이루어진다.

상기 설명한 바와 같이 LTE/LTE-Advanced 시스템은 데이터 전송률 및 시스템 용량 증대를 위하여 복수의 송수신 안테나를 이용하여 데이터를 전송하는 MIMO 기술을 활용한다. 현재까지 LTE-Advanced 시스템은 단말 별로 8개까지의 안테나 포트를 지원하고 한번에 최대 8개의 spatial layer의 전송이 지원된다.

특정 기지국이 상기 주어진 시간/주파수 자원에 대한 단말 스케줄링을 수행하고 상기 다수의 안테나에 적용할 프리코딩 방법을 결정하기 위하여 해당 특정 기지국에 접속한 단말은 상기 CSI-RS를 사용하여 하향링크 채널을 측정하고 이에 대한 채널 정보를 기지국으로 보고한다.

LTE/LTE-Advanced 시스템에서는 다음의 세 가지 채널 피드백 정보(Channel Status Information, CSI)를 사용한다:

- RI(Rank Indicator): 단말이 선호하는 spatial layer의 개수 정보

- PMI(Precoding Matrix Indicator): 가장 최근에 보고한 RI가 주어진 상황에서 단말이 선호하는 precoding matrix의 인덱스 정보

- CQI(Channel Quality Indicator): 가장 최근에 보고한 RI/PMI가 주어진 상황에서 BLER(BLock Error Rate) 0.1을 만족하는 최대의 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨 정보

세부적인 RI/PMI/CQI에 대한 정의 및 보고 주기는 3GPP 표준 문서 [3GPP TS 36.213]을 참조한다.

도 5는 LTE/LTE-Advanced 시스템에서 하향링크로 스케줄링을 할 수 있는 최소 단위인 1 subframe 및 1 RB의 무선자원에서 각 영역 및 신호의 사용 방법을 나타낸 것이다.

LTE/LTE-Advanced 시스템에서 단말은 매 서브프레임마다 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)를 확인하여 해당 서브프레임에서 데이터(PDSCH)가 전송되는지 여부를 확인한다. 여기서 PDCCH는 상기 설명한 바와 같이 매 서브프레임에서 하나부터 세 개까지의 OFDM 심볼 영역을 차지할 수 있으며 단말들은 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel)를 수신하여 몇 개의 OFDM 심볼이 PDCCH로 사용되는지를 확인할 수 있다.

즉, 기지국은 특정 서브프레임에서 필요한 제어 채널의 크기에 따라 PCFICH를 1, 2, 또는 3 중 하나로 설정하여 셀 내의 단말들로 전송하고 설정 값만큼의 영역에서 PDCCH를 전송한다. 또한 PDCCH는 전 시스템 대역에 걸쳐 전송되고 특정 단말로의 스케줄링 정보는 전 시스템 대역에 고루 퍼져 전송된다. 상기 PDCCH에 포함된 스케줄링 정보는 해당 서브프레임에서 데이터를 수신할 단말들에 대한 다음의 정보들 중 일부 또는 전체를 포함한다:

- PDSCH 자원 할당 정보

- 변조 방식 및 부호율 정보

- HARQ 정보

- 재전송/초기전송 구분 정보

도 6을 참조하여 보다 자세히 설명하면, 단말은 특정 서브프레임에서 한 개부터 세 개 OFDM 심볼까지 가능한 PDCCH 영역을 확인하여 자신에게 전송되는 PDSCH의 스케줄링 여부를 확인한다. 여기서 스케줄링이 발생한 경우는 해당 PDSCH가 주파수 상에서 어떤 RB들에 위치하는지를 확인 한 후 해당 서브프레임 내 해당 RB들에 대하여 제어 영역 외 나머지 OFDM 심볼들에서 PDSCH를 수신하여 복호를 수행한다.

도 6에서는 특정 서브프레임에서 M개의 단말이 PDSCH 스케줄링을 확인한 경우를 나타내며 각 단말이 수신할 PDSCH의 위치는 해당 셀의 모든 단말 공통으로 전 대역에 존재하는 PDCCH 내의 정보로 확인을 하게 된다. 또한 기존 LTE/LTE-Advanced 시스템에서 단말은 특정 서브프레임의 앞쪽 OFDM 심볼들에서 PDCCH를 확인하고 나머지 뒤쪽 모든 OFDM 심볼들에서 PDSCH를 수신하여야 전체 하나의 데이터 단위를 복호하는 것이 가능하다. 즉, LTE/LTE-Advanced 시스템에서 단말의 데이터 수신 단위는 하나의 서브프레임으로 1ms가 된다.

LTE/LTE-Advanced 시스템은 6GHz 이하의 주파수 밴드에서 단말의 데이터 수신 단위를 1ms로 가정하고 설계되었기 때문에 상기 설명한 바와 같은 시간-주파수 자원 구조 및 해당 자원을 활용하기 위한 신호들이 설계되었다. 하지만 저지연 이동통신을 지원하거나 28GHz 등의 높은 주파수 밴드에서 OFDM을 사용하는 이동통신 시스템의 경우에는 LTE 시스템보다 큰 서브캐리어 간격을 필요로 한다. 특히 높은 주파수에서는 거리에 따른 신호의 감쇄 정도가 커져 신호에 빔포밍(beam forming) 기술을 적용하여 특정 방향으로 보다 강한 신호를 전송하는 것이 가능하도록 시스템이 설계될 필요가 있다.

즉, 높은 주파수에서는 신호의 감쇄 정도가 커져 다수의 antenna element를 가지는 안테나 배열을 사용하여 빔포밍(beam forming) 기술을 적용해야 한다. 빔포밍 기술은 특정 방향으로 신호를 집중 전송하여 해당 방향에서 보다 강한 신호를 수신할 수 있도록 하기 때문이다. 하지만 큰 셀 반경이 필요하지 않고 보다 간단한 구조로 시스템이 동작할 필요가 있는 경우에는 빔포밍이 적용되지 않는 모드로 시스템이 동작할 필요도 있을 것이다. 뿐만 아니라 단말이 빔포밍을 적용하는 높은 주파수에서 동작하는 경우와 빔포밍을 적용하지 않는 낮은 주파수에서 동작하는 경우에 최대한 많은 공통 부분을 가지고 동작을 취할 수 있도록 시스템을 설계하면 단말 구현 관점에서도 유리할 수 있다.

이에 따라 본 발명에서는 저지연 이동통신 시스템이나 고주파 이동통신 시스템에서도 사용할 수 있는 새로운 시간-주파수 자원 활용 구조를 알아보고 이에 대하여 빔포밍을 적용하는 경우와 빔포밍을 지원하지 않는 경우 모두를 고려하여 동작하는 단말 및 기지국의 동기 신호 송수신 및 관련 정보 송수신 방법을 발명한다.

상기 설명한 바와 같이 수십 GHz의 주파수 밴드에서는 서브캐리어 간 위상 노이즈 영향이 커져 큰 서브캐리어 간격을 필요로 한다. 또한 수십 GHz의 주파수 밴드에서는 수백 MHz 단위의 가용 주파수가 있어 큰 서브캐리어 간격을 유지하는 것이 필요하다. 뿐만 아니라 낮은 주파수 대역에서도 기존 LTE 보다 저지연의 이동통신 서비스를 제공하기 위하여 큰 서브캐리어 간격을 필요로 한다.

본 발명에서는 새로운 고주파 이동통신 시스템 또는 저지연 시스템에서 기존 LTE와 비슷한 시간-주파수 구조를 가지고 큰 서브캐리어 간격을 유지할 수 있도록 하기 위하여 LTE의 서브캐리어 간격인 15kHz의 배수에 해당하는 값으로 설정하도록 한다.

예를 들면, 대략 30GHz 주변의 주파수 밴드에서의 채널 환경을 고려하면 대략 5배 또는 10배의 서브캐리어 간격을 가지는 것이 효율적인 것으로 알려져 있어 75kHz의 서브캐리어 간격이나 150kHz의 서브캐리어 간격의 시스템을 사용할 수 있다. 또한 서브캐리어 간격을 LTE의 5배 또는 10배로 크게 하면 각 OFDM 심볼의 길이가 짧아지게 되어 저지연 이동통신 서비스를 제공하기에 유리해 진다.

도 7은 각각 15kHz x N의 서브캐리어 간격에 대한 시간-주파수 자원 및 해당 시스템 파라미터들의 예시를 나타낸 것이다.

도 7을 참조하면, 2048 FFT를 사용하는 OFDM 시스템을 가정하는 경우 전체 시스템 대역은 각각 20 x N MHz로 구성되며, 하나의 서브프레임은 각각 1/N ms로 구성될 수 있다. 그러면 해당 서브캐리어 간격을 가지는 시스템에서도 기본적으로 LTE/LTE-Advanced와 같은 형태의 RB 및 subframe 구조를 가져갈 수 있다. 즉, RB는 12개의 서브캐리어로 구성되고, 서브프레임은 14개의 OFDM 심볼들로 구성된다.

고주파 이동통신 시스템에서는 거리에 따른 신호의 감쇄가 심하기 때문에 이를 보상하기 위하여 모든 전송 신호에 지향성을 부여하는 빔포밍을 적용할 필요가 있다. 즉, 빔(beam)을 형성하여 신호에 전송하여 특정 방향으로 신호의 세기를 모아주고 해당 특정 방향에서 멀어지면 신호가 약하게 가도록 한다. 다시 말하면 고주파 이동통신 시스템에서는 기존 LTE/LTE-Advanced에서 셀 내 전 방향으로 퍼져 전송되는 것으로 가정했던 신호들에도 빔을 형성하여 전송할 필요가 있게 된다.

LTE/LTE-Advanced에서 상기 셀 내 전 방향으로 퍼져 전송되는 것으로 가정했던 신호들 중 하나가 동기신호들(PSS/SSS)이다. 즉, 고주파 이동통신 시스템에서 기존과 다른 형태의 설계가 필요한 부분이 PSS/SSS이다. 기존 LTE/LTE-Advanced에서는 PSS/SSS는 특정 셀 전 영역에서 고루 신호를 검출할 수 있도록 전송되었기 때문에 셀 별로 하나의 PSS/SSS만 존재하면 되지만, 이제 고주파 이동통신 시스템에서는 PSS/SSS도 방향성을 가지게 되고 셀 전 영역의 단말이 PSS/SSS를 검출할 수 있도록 하기 위해서는 셀 별로 다수의 PSS/SSS가 운용될 수 있어야 한다. 본 발명에서는 이렇게 PSS/SSS에 빔이 적용되어 셀 별로 다양한 빔들에 대한 다수의 PSS/SSS가 운용되는 경우를 빔스위핑 모드(BeamSweeping Mode)라고 칭한다.

BeamSweeping Mode에서 PSS/SSS에 적용해야 할 빔의 개수가 M이라고 가정하면 특정 셀은 M 개의 PSS/SSS를 운용해야 한다. 또한 단말은 특정 PSS/SSS를 수신하였을 때 해당 PSS/SSS가 어떤 빔에 해당하는지도 확인할 수 있어야 해당 셀의 시간-주파수 동기를 정확히 획득할 수 있다.

도 8은 특정 기지국에서 K 서브프레임 마다 한번씩 발생하는 각 Timing and Beam Acquisition(TBA) 서브프레임 내에서 14개의 서로 다른 빔을 PSS/SSS에 적용하고 서로 다른 빔을 적용한 PSS/SSS가 하나의 서브프레임 내에서 서로 다른 OFDM 심볼에 분배되어 전송되는 상황을 도시하고 있다.

즉, 하나의 PSS/SSS에는 특정 빔이 적용되어 있고 해당 PSS/SSS에는 셀 식별자 정보가 포함되어 있어 단말은 PSS/SSS를 확인하여 OFDM 심볼 타이밍 및 셀 식별자를 확인할 수 있다. 추가로 기지국은 같은 OFDM 심볼 내에서 PSS/SSS와 같은 빔을 적용한 ESS를 전송하여 단말이 서브프레임 타이밍도 획득할 수 있게 한다. 이에 더하여 해당 PSS/SSS/ESS와 같은 OFDM 심볼 타이밍에는 Beam RS(BRS)가 전송되어 단말이 안테나 포트(Antenna Port, AP) 별 beam 정보도 확인할 수 있게 된다.

도 8은 상기 설명한 상황을 나타내고 구체적으로 5ms의 주기를 가지고 TBA 서브프레임이 전송되는 경우를 그림으로 나타낸 것이다.

도 9는 보다 구체적으로 BeamSweeping mode의 경우 TBA 서브프레임에서 전송되는 신호들의 기능과 관련 구조를 보다 자세히 나타낸 것이다.

PSS는 시스템 대역 내 가운데 6 RB에 전송되어 단말의 OFDM 심볼 타이밍 획득을 위해 사용된다. SSS는 PSS에 인접한 6 RB에 전송되며 단말의 셀 식별자 (Cell ID) 획득을 위해 사용된다. 또한 ESS도 PSS에 인접한 6 RB에 전송되며 상기 설명한 바와 같이 단말의 서브프레임 타이밍(또는 OFDM 심볼 인덱스) 획득을 위해 사용된다.

그리고 BRS는 단말이 특정 TBA 서브프레임에 적용된 빔을 각 AP 별로 확인할 수 있도록 전송되며 PSS/SSS/ESS가 전송되는 위치 외의 RB들에서 셀 전 시스템 대역에 걸쳐 전송된다. PSS/SSS/ESS/BRS가 전송되는 위치 외의 자원에는 PBCH(Physical Broadcasting CHannel)이 전송되며 System Frame Number(SFN) 등 특정 시스템의 중요한 정보(Master Information Block, MIB)가 전송된다.

BeamSweeping Mode의 경우에는 단말이 TBA 서브프레임에서 전송되는 BRS를 통하여 서로 다른 OFDM 심볼 별 포트 별로 전송되는 빔들에 대한 채널 정보를 확인하면 단말은 선호하는 빔들의 인덱스를 선택할 수 있고 선호하는 빔들에 대한 quality 정보를 계산할 수 있다. 이후 단말은 주어진 상향링크 채널을 통하여 선호하는 빔들에 대한 인덱스 정보 및 관련 quality 정보를 보고할 수 있다. 즉, BeamSweeping Mode에서 단말은 BRS로부터 다양한 빔에 대한 채널을 측정한 후 다음과 같은 Beam State Information(BSI) 중 적어도 하나를 생성한 후 기지국으로 보고한다:

- BI(Beam Index): 선호하는 Y개의 빔 인덱스들. 해당 인덱스는 별도의 빔에 대한 인덱스로 매핑되어 있을 수도 있고 특정 빔이 전송되는 OFDM 심볼 정보와 포트 정보에 매핑되어 있을 수도 있다.

- BQI(Beam Quality Information): 단말이 선택한 빔을 사용하였을 때 얻을 수 있는 수신 감도 또는 SINR(Signal to Interference/noise Ratio)를 지수로 표현한 정보

- RI: BRS를 통하여 측정된 단말이 선호하는 spatial layer의 개수 정보로 상기 설명한 LTE에서와 같은 정의를 가진다.

- PMI: BRS를 통하여 측정된 가장 최근에 보고한 RI가 주어진 상황에서 단말이 선호하는 precoding matrix의 인덱스 정보

- CQI: BRS를 통하여 측정된 가장 최근에 보고한 RI/PMI가 주어진 상황에서 BLER(BLock Error Rate) 0.1을 만족하는 최대의 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨 정보

- RSRP: BRS 수신 전력 정보

- RSRQ: BRS 수신 전력 정보를 특정 자원에서 측정되는 신호의 세기로 나눈 값

그리고 BeamSweeping Mode의 경우에는 기지국이 특정 단말로 전송하는 전송 빔(Tx Beam)을 조정하거나 단말이 수신하는 수신 빔(Rx Beam)을 조정하도록 하기 위하여 BRS 외에 Beam Refinement Reference Signal(BRRS)를 추가로 전송할 수 있다.

도 10은 BeamSweeping Mode에서 BRRS가 전송되는 예시를 나타낸 것으로서, 도 10에 도시된 바와 같이, BRRS 신호가 서브프레임 n에서 스케줄되면 BRRS는 이후 r번째 서브프레임에서 전송될 수 있고 이후 k'번째 서브프레임에서 단말은 수신한 BRRS에 대한 피드백 정보를 단말로 보고할 수 있다.

여기서 r은 0 또는 1과 같은 값으로 고정되어 있을 수도 있고 스케줄된 서브프레임의 인덱스에서 따라 다른 값으로 결정될 수 있다. 또한 k'은 고정된 값을 가지도록 설계될 수 있다. 여기서 스케줄링 이후 k'번째 서브프레임에서 전송되는 BRRS에 대한 피드백 정보는 상기 BRS에서와 같이 선호하는 Tx beam index 정보와 해당 Tx beam에 대한 선호하는 안테나 배열 인덱스 정보 및 관련 BSI 또는 CSI가 보고될 수도 있다. 또 다른 방법으로 선호하는 Tx beam index 정보와 Q-port CSI가 보고될 수 있다. 여기서 Q는 상기 PBCH 또는 RRC를 통해 확인되는 값일 수 있다.

지금까지는 PSS/SSS에 빔이 적용되어 셀 별로 다양한 빔들에 대한 다수의 PSS/SSS가 운용되는 BeamSweeping Mode에서의 기지국과 단말의 빔 관리 및 빔 조정 동작에 대하여 알아보았다. 상기 알아본 바와 같이 BeamSweeping Mode에서는 초고주파에서 동작하는 상황에서도 큰 셀 반경을 확보하기 위하여 셀 별로 다수의 PSS/SSS뿐만 아니라 단말의 빔 별 채널 측정을 위한 BRS도 별도로 전송되며 빔 조정을 위한 BRRS도 전송되어야 한다. 즉, BeamSweeping Mode에서는 셀 별로 다수의 송수신 빔을 운용하기 위하여 많은 오버헤드를 가져야 한다. 또한 BeamSweeping Mode에서는 단말이 다수의 빔에 대한 채널을 측정하고 이에 대한 빔 정보를 기지국으로 보고해야 하기 때문에 단말의 복잡도도 증가하고 피드백 오버헤드도 증가하게 된다. 따라서 큰 셀 반경이 필요하지 않는 Hotspot 지역이나 건물 내 지역에서는 상기 BeamSweeping Mode에서의 오버헤드나 복잡도를 가져가지 않고 간단하게 작은 셀 반경으로 기지국과 단말이 동작할 수 있도록 하는 것이 필요할 것이다. 또한 저주파에서 저지연 시스템으로의 동작을 위하여 큰 서브캐리어 간격을 가지고 도 7에서의 서브프레임 구조를 사용하는 경우에도 셀 별로 다수의 빔을 사용할 필요가 없어 상기 BeamSweeping Mode에서의 오버헤드나 복잡도를 가져가지 않고 보다 간단하게 기지국과 단말이 동작할 수 있도록 하는 것이 필요할 것이다.

본 발명에서는 상기 BeamSweeping Mode 뿐만 아니라 셀 별로 다수의 빔을 운용하지 않는 Non-BeamSweeping Mode도 고려한다. Non-BeamSweeping Mode의 경우에도 기지국과 단말이 BeamSweeping Mode와 가능한 많은 공통점을 가지고 동작할 수 있도록 시스템을 설계하면 비슷한 기지국과 단말 구현으로 상기 두 가지 Mode 모두를 운용할 수 있기 때문에 구현 복잡도 관점에서 아주 큰 장점을 가질 수 있다.

도 11은 본 발명에 따른 Non-BeamSweeping Mode의 기본 구조를 나타낸 것이다.

도 11을 참조하면, 상기 BeamSweeping Mode와 가능한 비슷한 구조를 가져가기 위하여 K 서브프레임 마다 PSS/SSS를 포함하는 TBA 서브프레임이 발생한다. 하지만 Non-BeamSweeping Mode의 TBA 서브프레임에서는 하나의 OFDM 심볼만을 사용하여 PSS/SSS가 전송되고 그 외의 심볼들에는 상/하향링크 제어 채널 및 하향링크 데이터 채널이 전송될 수 있도록 한다.

보다 자세히 설명하면, Non-BeamSweeping Mode에서는 K 서브프레임마다 TBA 서브프레임이 발생하고 특정 TBA 서브프레임에는 하나의 OFDM 심볼 내에서 PSS/SSS가 전송되며 해당 PSS/SSS는 BeamSweeping Mode의 PSS/SSS와 같은 구조를 가져 단말의 동기 획득 동작을 두 Mode에서 공통으로 가져갈 수 있도록 할 것이다. 또한 Non-BeamSweeping Mode에서도 BeamSweeping Mode와 같이 ESS를 별도로 전송/수신할 수 있고 하나 또는 그 이상의 OFDM 심볼들을 사용하여 BRS 및 PBCH도 전송/수신될 수 있을 것이다.

TBA 서브프레임 내 PSS/SSS/ESS/BRS/PBCH가 전송되는 자원 외의 영역에서, 첫 번째 또는 두 번째 OFDM 심볼을 통하여 하향링크 제어 채널이 전송될 수 있고, 마지막 두 심볼을 통하여 상향링크 제어 채널 및 상/하향링크 스위치를 위한 Guard Period(GP)가 확보될 수 있다. 그 외의 나머지 영역에서는 하향링크 데이터 채널이 전송될 수 있을 것이다.

도 12는 Non-BeamSweeping Mode에서 TBA 서브프레임을 구성하는 첫 번째 방법을 자세히 나타낸 것이다.

도 12를 참조하면, 해당 첫 번째 방법에서는 가능한 많은 부분에서 Non-BeamSweeping Mode와 BeamSweeping Mode가 공통으로 설계될 수 있도록 하였으며 단말이 두 모드 중에서 어떤 경우에 해당하도록 동작하는지는 PBCH를 통하여 전송되는 MIB에서 확인할 수 있도록 한다.

보다 자세히 설명하면, 해당 Non-BeamSweeping Mode에서 TBA 서브프레임을 구성하는 첫 번째 방법에서는 PSS/SSS/ESS/BRS/xPBCH가 단 하나의 OFDM 심볼에 포함되어 전송되며 해당 OFDM 심볼은 3 번째부터 12 번째 중 어느 심볼이든 될 수 있다. 어떤 심볼에서 PSS/SSS/ESS/BRS/xPBCH가 전송되는지는 셀 별로 다르게 정해져서 운용될 수 있다.

해당 OFDM 심볼은 상기 설명한 BeamSweeping Mode에서 TBA 서브프레임에 포함되는 OFDM 심볼과 같은 구조를 가지게 된다. 하지만 Non-BeamSweeping Mode에서 BRS의 용도는 PBCH 복호 및 RSRP나 RSRQ와 같은 RRM(Radio Resource Measurement) 정보를 획득하기 위해 사용되며 빔 획득 용도로는 사용되지 않는다.

또한 해당 Mode에서 PBCH에 포함되어 있는 Mode 식별자는 Non-BeamSweeping Mode로 설정될 것이다. 해당 첫 번째 방법에서 상기 PSS/SSS/ESS/BRS/PBCH를 포함하는 OFDM 심볼 외의 OFDM 심볼들은 상기 도 11에서 설명한 것과 같은 방법으로 상/하향링크 제어 채널 및 하향링크 데이터 채널을 위해 사용될 수 있다.

도 13은 Non-BeamSweeping Mode에서 TBA 서브프레임을 구성하는 두 번째 방법을 자세히 나타낸 것이다.

도 13을 참조하면, 해당 두 번째 방법에서는 첫 번째 방법과 달리 단말이 두 모드 중에서 어떤 경우에 해당하도록 동작하는지를 ESS 수신을 통하여 확인할 수 있도록 한다.

보다 자세히 설명하면, 해당 Non-BeamSweeping Mode에서 TBA 서브프레임을 구성하는 두 번째 방법에서는 PSS/SSS/ESS/BRS/xPBCH가 단 하나의 OFDM 심볼에 포함되어 전송되며 해당 OFDM 심볼은 단말이 알고 있는 미리 정해진 OFDM 심볼 인덱스에서 전송된다.

예를 들면 Non-BeamSweeping Mode에서 PSS/SSS/ESS/BRS/xPBCH는 TBA 서브프레임의 8 번째 OFDM 심볼에서 전송된다는 내용이 미리 결정되어 있거나 또 다른 예시로 Cell-ID에 따라 미리 결정된 특정 OFDM 심볼에서 전송된다고 미리 결정되어 있는 것이다.

해당 OFDM 심볼은 상기 설명한 BeamSweeping Mode에서의 PSS/SSS와 같은 구조를 가지게 되지만 ESS가 BeamSweeping Mode와 다른 수열을 사용하거나 기지국이 해당 ESS 위치에서 아무런 신호를 전송하지 않도록 하여 단말이 Non-BeamSweeping Mode로 동작함을 확인할 수 있도록 한다. 이 경우에 단말은 PSS/SSS/ESS/BRS/xPBCH가 전송되는 OFDM 심볼 인덱스를 미리 알고 있기 때문에 Non-BeamSweeping Mode를 확인하는 순간 서브프레임 타이밍(OFDM 심볼 인덱스)도 정확히 확인할 수 있게 된다.

상기 도 12의 경우와 같이 해당 두 번째 방법에서도 BRS의 용도는 PBCH 복호 및 RSRP나 RSRQ와 같은 RRM(Radio Resource Measurement) 정보를 획득하기 위해 사용되며 빔 획득 용도로는 사용되지 않는다. 해당 두 번째 방법에서는 PBCH에 Mode 식별자가 별도로 필요하지 않을 것이다. 해당 두 번째 방법에서도 상기 PSS/SSS/ESS/BRS/PBCH를 포함하는 OFDM 심볼 외의 OFDM 심볼들은 상기 도 11에서 설명한 것과 같은 방법으로 상/하향링크 제어 채널 및 하향링크 데이터 채널을 위해 사용될 수 있다.

도 14는 Non-BeamSweeping Mode에서 TBA 서브프레임을 구성하는 세 번째 방법을 자세히 나타낸 것이다.

도 14를 참조하면, 해당 세 번째 방법은 두 번째 방법과 같이 단말이 두 모드 중에서 어떤 경우에 해당하도록 동작하는지를 ESS 수신을 통하여 확인할 수 있도록 하고 두 번째 방법과 같은 PSS/SSS/ESS 구조를 가지도록 한다.

하지만 단말이 ESS를 통하여 기지국이 Non-BeamSweeping Mode로 동작함을 동기화 과정에서 이미 확인할 수 있기 때문에 PBCH나 BRS를 기존 BeamSweeping Mode와 같은 구조로 설계할 필요가 없다.

즉, Non-BeamSweeping Mode에서 TBA 서브프레임을 구성하는 세 번째 방법에서는 PSS/SSS/ESS가 상기 도 13에 해당하는 두 번째 방법과 같이 설계되고 PBCH와 BRS가 특정 하나의 OFDM 심볼이 아닌 다수의 OFDM 심볼을 통해 전송되며 전 주파수 영역에 퍼져 전송되지 않고 특정 정해진 주파수 영역에서만 전송될 수 있도록 한다.

해당 세 번째 방법에서도 상기 PSS/SSS/ESS/BRS/PBCH를 포함하는 자원 영역 외의 시간/주파수 자원들은 상기 도 11에서 설명한 것과 같은 방법으로 상/하향링크 제어 채널 및 하향링크 데이터 채널을 위해 사용될 수 있다.

도 12, 13 및 14에 해당하는 TBA 서브프레임 구조를 수신하면 단말은 접속한 셀이 Non-BeamSweeping Mode로 동작하는 것을 확인할 수 있기 때문에 동기 빔 획득 동작 이후로 단말은 BI와 같은 빔 선택 정보가 생성/보고될 필요가 없음을 알 수 있다. 따라서 Non-BeamSweeping Mode에서는 단말의 일부 빔 관련 정보 보고 동작이 비활성화될 수 있다. 또한 Non-BeamSweeping Mode에서는 별도의 수신 빔 조정이 필요하지 않기 때문에 BRRS의 전송 및 관련 단말 동작도 비활성화될 수 있다. 빔 조정이 필요하지 않은 경우에 단말은 하향링크 제어 정보 내에서 BRRS의 triggering 비트들이 포함되어 있지 않는다고 가정하게 된다.

도 15는 본 실시예들에 따른 단말의 동작 순서도를 나타낸다.

도 15를 참조하면, 단말은 1500 단계에서 TBA 서브프레임을 수신하고 해당 서브프레임의 형태를 파악한다.

1510 단계에서 단말이 TBA 서브프레임의 형태에 따라 BeamSweeping Mode로 확인하면 단말은 1520 단계로 진행하여 상기 설명한 빔 선택 동작 및 이에 대한 정보 보고 동작을 수행한다.

또한, 하향링크 제어 정보 내 BRRS triggering 비트들이 포함되어 있는 것으로 가정하고 동작한 후 BRRS의 전송 상황에서 빔 조정 동작도 수행하게 된다. 또한, 단말은 BeamSweeping Mode로 확인하면 TBA 서브프레임에서 데이터 수신이 발생하지 않는다는 가정으로 동작하게 된다.

반면에 1510 단계에서 단말이 TBA 서브프레임 형태에 따라 Non-BeamSweeping Mode로 확인하면 단말은 1530 단계로 진행하여 상기 설명한 빔 선택 및 빔 조정 동작을 비활성화하게 되고 앞으로 TBA 서브프레임에서 데이터 수신이 가능하다는 가정으로 데이터 수신 동작을 수행하게 된다.

상기 1510 단계에서 두 가지 모드를 구분하는 동작은 상기 설명한 다양한 방법들에 따라 PBCH 내에 포함된 MIB를 통하여 구분할 수도 있고, 또 다른 방법으로 ESS의 형태에 따라 구분할 수도 있다. 또 다른 방법으로 단말이 접속한 앵커(Anchor) 셀의 RRC(Radio Resource Control) 정보를 통하여 확인할 수도 있다.

본 발명의 실시예에 따른 기지국은 해당 기지국의 설정 모드에 따라 상기 BeamSweeping Mode 또는 Non-BeamSweeping Mode에 해당하는 TBA 서브프레임을 전송하고 해당 단말의 빔 선택 및 조정 동작을 가정하고 이후 동작을 수행한다.

도 16은 본 실시예들에 따른 단말(1600)의 장치도를 나타낸 것이다.

단말(1600)의 통신부(1610)는 기지국이 전송하는 PSS/SSS/ESS, 기준신호(RS), 및 데이터 등의 신호를 수신하여 제어부(1620)로 전달한다.

제어부(1620)는 통신부(1610)에서 전달받은 수신 신호들로부터 동기를 획득하고 동작 모드를 판단하며 빔 정보도 확인하고 RS의 용도별로 RS를 수신한다. 또한, RS에 따른 채널 추정 및 피드백 정보를 생성할 수 있으며 또 다른 RS 활용해 데이터 복호를 수행할 수 있다. 상기 피드백 정보는 통신부(1610)를 통해 기지국으로 보고될 수 있다.

시스템 동기화부(1621), 채널 추정부(1622) 및, 데이터 복호부(1623)는 제어부(1620)의 일부 기능일 수도 있고 별도로 존재할 수도 있다.

도 17은 본 실시예들에 따른 기지국(1700)의 장치도를 나타낸 것이다.

기지국(1700)의 통신부(1720)는 단말로 PSS/SSS/ESS, 기준신호(RS), 및 데이터 등의 신호를 전송하고 단말로부터의 데이터 및 채널 피드백 정보 등을 수신한다.

제어부(1710)는 종류별로 정해진 신호를 생성하고 자원에 매핑하는 역할을 하고 피드백 정보를 활용하여 단말의 데이터를 특정 자원에 매핑하는 역할을 한다. 이를 위하여 제어부(1710)는 별도의 자원할당부(1711)를 가지고 있을 수도 있고 해당 기능을 제어부(1710)의 일부 기능으로 수행할 수도 있다.

전술한 실시예에서 언급한 표준내용 또는 표준문서들은 명세서의 설명을 간략하게 하기 위해 생략한 것으로 본 명세서의 일부를 구성한다. 따라서, 위 표준내용 및 표준문서들의 일부의 내용을 본 명세서에 추가하거나 청구범위에 기재하는 것은 본 발명의 범위에 해당하는 것으로 해석되어야 한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (20)

1. 이동 통신 시스템에서 단말이 신호를 송수신하는 방법에 있어서,
   빔 획득 서브프레임에서 전송되는 동기 신호를 수신하는 단계;
   상기 빔 획득 서브프레임을 통해 상기 동기 신호의 빔 포밍 모드를 확인하는 단계; 및
   상기 빔 포밍 모드에 따라 상기 빔 획득 서브프레임의 일부 심볼을 통해 제어 신호 또는 데이터를 수신하는 단계를 포함하는 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 빔 포밍 모드가 제1 빔 포밍 모드이면 빔 선택 또는 빔 조정을 위한 동작을 수행하고, 상기 빔 포밍 모드가 제2 빔 포밍 모드이면 상기 빔 획득 서브프레임의 하나의 심볼을 통해 상기 동기 신호를 수신하고 나머지 심볼을 통해 상기 제어 신호 또는 상기 데이터를 수신하는 방법.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 빔 획득 서브프레임에서 전송되는 상기 동기 신호는 상기 제1 빔 포밍 모드와 상기 제2 빔 포밍 모드에서 동일한 구조를 갖는 방법.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 빔 획득 서브프레임에서 전송되는 시스템 정보를 통해 상기 빔 포밍 모드를 확인하는 방법.
   
5. 제2항에 있어서,
   상기 빔 획득 서브프레임에서 전송되는 동기 신호 중 서브프레임 타이밍 획득을 위해 사용되는 동기 신호를 이용하여 상기 빔 포밍 모드를 확인하는 방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 서브프레임 타이밍 획득을 위해 사용되는 동기 신호는 상기 제1 빔 포밍 모드와 상기 제2 빔 포밍 모드에서 다른 시퀀스를 갖는 방법.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 서브프레임 타이밍 획득을 위해 사용되는 동기 신호는 상기 제2 빔 포밍 모드에서 블랭크인 방법.
   
8. 이동 통신 시스템에서 기지국이 신호를 송수신하는 방법에 있어서,
   동기 신호의 빔 포밍 모드에 따라 빔 획득 서브프레임을 구성하는 단계;
   상기 빔 획득 서브프레임을 통해 상기 동기 신호를 전송하는 단계; 및
   상기 빔 포밍 모드에 따라 상기 빔 획득 서브프레임의 일부 심볼을 통해 제어 신호 또는 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 방법.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 빔 포밍 모드가 제1 빔 포밍 모드이면 다수의 빔이 적용된 상기 동기 신호를 전송하고, 상기 빔 포밍 모드가 제2 빔 포밍 모드이면 상기 빔 획득 서브프레임의 하나의 심볼을 통해 상기 동기 신호를 전송하고 나머지 심볼을 통해 상기 제어 신호 또는 상기 데이터를 전송하는 방법.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 빔 획득 서브프레임에서 전송되는 상기 동기 신호는 상기 제1 빔 포밍 모드와 상기 제2 빔 포밍 모드에서 동일한 구조를 갖는 방법.
    
11. 제9항에 있어서,
    상기 빔 획득 서브프레임에서 전송되는 시스템 정보를 통해 상기 빔 포밍 모드에 관한 정보를 전송하는 방법.
    
12. 제9항에 있어서,
    상기 빔 획득 서브프레임에서 전송되는 동기 신호 중 서브프레임 타이밍 획득을 위해 사용되는 동기 신호를 이용하여 상기 빔 포밍 모드에 관한 정보를 전송하는 방법.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 서브프레임 타이밍 획득을 위해 사용되는 동기 신호는 상기 제1 빔 포밍 모드와 상기 제2 빔 포밍 모드에서 다른 시퀀스를 갖는 방법.
    
14. 제12항에 있어서,
    상기 서브프레임 타이밍 획득을 위해 사용되는 동기 신호는 상기 제2 빔 포밍 모드에서 블랭크인 방법.
    
15. 이동 통신 시스템에서 신호를 송수신하는 단말에 있어서,
    빔 획득 서브프레임에서 전송되는 동기 신호를 수신하는 수신부; 및
    상기 빔 획득 서브프레임을 통해 상기 동기 신호의 빔 포밍 모드를 확인하는 제어부를 포함하고,
    상기 수신부는,
    상기 빔 포밍 모드에 따라 상기 빔 획득 서브프레임의 일부 심볼을 통해 제어 신호 또는 데이터를 수신하는 단말.
    
16. 제15항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 빔 포밍 모드가 제1 빔 포밍 모드이면 빔 선택 또는 빔 조정을 위한 동작을 수행하고, 상기 빔 포밍 모드가 제2 빔 포밍 모드이면 상기 수신부가 상기 빔 획득 서브프레임의 하나의 심볼을 통해 상기 동기 신호를 수신하고 나머지 심볼을 통해 상기 제어 신호 또는 상기 데이터를 수신하도록 제어하는 단말.
    
17. 제16항에 있어서,
    상기 빔 획득 서브프레임에서 전송되는 상기 동기 신호는 상기 제1 빔 포밍 모드와 상기 제2 빔 포밍 모드에서 동일한 구조를 갖는 단말.
    
18. 제16항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 빔 획득 서브프레임에서 전송되는 시스템 정보를 통해 상기 빔 포밍 모드를 확인하는 단말.
    
19. 제16항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 빔 획득 서브프레임에서 전송되는 동기 신호 중 서브프레임 타이밍 획득을 위해 사용되는 동기 신호를 이용하여 상기 빔 포밍 모드를 확인하는 단말.
    
20. 제19항에 있어서,
    상기 서브프레임 타이밍 획득을 위해 사용되는 동기 신호는 상기 제1 빔 포밍 모드와 상기 제2 빔 포밍 모드에서 다른 시퀀스를 갖거나, 상기 제2 빔 포밍 모드에서 블랭크인 단말.
    

Images