KR20180002060A

KR20180002060A - 무선 통신 시스템에서의 신호 송신 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20180002060A
Application number: KR1020170081406A
Authority: KR
Inventors: 이정훈; 김민현; 김지형; 김철순; 문성현; 박주호; 이준환
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2016-06-28
Filing date: 2017-06-27
Publication date: 2018-01-05

Abstract

무선 통신 시스템에서 신호 송수신 방법 및 장치가 제공된다. 기지국은, 동기 신호를 송신하는 구간에서, 제1 주파수 대역을 통하여 동기 신호를 송신하며, 상기 동기 신호를 송신하는 구간에서 상기 제1 주파수 대역을 제외한 나머지 주파수 대역을 통하여 다른 신호나 채널을 송신한다.

Description

무선 통신 시스템에서의 신호 송신 방법 및 장치{Method and apparatus for transmitting/receiving signal in wireless communication system}

본 발명은 신호 송수신에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면, 무선 통신 시스템에서의 신호 송수신 방법 및 장치에 관한 것이다.

무선 통신 시스템은 규격에 따른 프레임 구조를 지원한다. 예를 들면, 3GPP LTE(Long Term Evolution) 시스템은 세 가지 타입의 프레임 구조를 지원한다. 첫째는 주파수 분할 듀플렉스(Frequency Division Duplex, FDD)에 적용 가능한 타입 1 프레임 구조이고, 둘째는 시간 분할 듀플렉스(Time Division Duplex, TDD)에 적용 가능한 타입 2 프레임 구조이고, 마지막은 비면허 주파수 대역의 송신을 위한 타입 3 프레임 구조이다.

타입 1 프레임 구조에서, 하나의 라디오 프레임은 10ms의 길이를 가지며, 10개의 서브프레임을 포함한다. 한 개의 서브프레임은 길이가 0.5ms인 2개의 슬롯(slot)을 포함한다. 한 개의 슬롯은 노멀(normal) 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix, CP)의 경우 7개의 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼을 포함하고, 확장(extended) CP의 경우 6개의 OFDM 심볼로 구성된다. 타입 2 프레임 구조의 라디오 프레임은 타입 1과 달리, 10개의 서브프레임이 하향링크 서브프레임, 상향링크 서브프레임 및 특별(special) 서브프레임으로 구성된다.

LTE 시스템과 같은 무선 통신 시스템에서, 부호화된 데이터 패킷이 물리 계층 신호를 통해 송신되는 기본 시간 단위로 송신 시간 간격(Transmission Time Interval, TTI)이 정의된다. 한편, 무선 통신 시스템은 진화됨에 따라 다양한 요구사항을 가지는 트래픽을 지원할 것이 요구되고 있다. 예를 들면, 무선 통신 시스템이 높은 송신 속도를 요구하는 eMBB(enhanced Mobile BroadBand) 트래픽과 짧은 송신 지연시간을 요구하는 URLLC(Ultra Reliable Low Latency Communication) 트래픽을 동시에 지원할 것이 요구될 수 있다. 이와 같이 서로 다른 요구사항을 만족하기 위한 TTI 길이는 서로 다른 값을 가질 수 있다. 예를 들면, URLLC의 짧은 송신 지연시간을 만족하기 위한 TTI는 eMMB 트래픽의 높은 송신 속도를 만족하기 위한 TTI보다 짧게 설정될 수 있다.

짧게 설정된 TTI와 구별하기 위해 기존의 TTI를 기본(Base) TTI(또는 정규(Regular) TTI)라고 하는 경우, 기본 TTI는 하나의 서브프레임으로 구성된다. 즉, 자원 할당의 최소 단위인 PRB(Physical Resource Block) 쌍(pair)의 시간 축 길이는 1ms이다. 1ms TTI 단위의 송신을 지원하기 위해, 물리 신호와 채널도 대부분 서브프레임 단위로 정의된다. 이러한 무선 통신 시스템에서, 무선 접속을 위한 파형(Waveform) 기술로서, CP 기반의 OFDM, Filtered OFDM, Spread Spectrum OFDM(예, DFT-spread OFDM) 등이 있다.

일반적으로 고주파수 대역에서는 전파의 회절 특성과 반사 특성이 좋지 않기 때문에, 전파 특성이 좋지 않고 경로 손실(path-loss) 및 반사 손실(reflection loss)과 같은 전파 손실(propagation loss)이, 저주파수 대역에 비해 상대적으로 큰 것으로 알려져 있다. 이에 따라, 고주파수 대역에서는 셀 커버리지(cell coverage)가 줄어들 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 고 주파수 대역에서는 다수개의 안테나를 이용한 빔포밍(beamforming)을 통해 셀 커버리지를 증가시키는 방식이 고려되고 있다.

빔포밍 방식은 디지털 빔포밍과 아날로그 빔포밍을 포함한다. 디지털 빔포밍은, MIMO(Multiple Input Multiple Output)와 디지털 프리코더(precoder) 또는 코드북(codebook)을 기반으로, 다수의 RF(Radio Frequency) 경로들을 이용하여 빔포밍 이득을 획득한다. 아날로그 빔포밍은 위상 시프터(phase shifter), 전력 증폭기(Power Amplifier, PA), 그리고 가변 이득 증폭기(Variable Gain Amplifier, VGA) 등과 같은 다수의 아날로그/RF 장치들과 안테나 배열을 통해서, 빔포밍 이득을 획득한다. 디지털 빔포밍은 비싼 DAC(Digital to Analog Converter, DAC) 또는 ADC(Analog to Digital Converter)가 필요하고, 안테나 엘레멘트와 동일한 개수의 송신 유닛(transceiver unit, TXRU)이 필요하기 때문에, 빔포밍 이득을 증가시키기 위해서 이에 비례하여 안테나 구현의 복잡도도 크게 증가한다. 아날로그 빔포밍은 하나의 TXRU에 다수의 안테나 엘레멘트가 위상 시프터를 통해 연결되기 때문에, 빔포밍 이득을 증가시키기 위해 안테나 엘레멘트를 증가시켜도, 그에 따른 구현 복잡도는 크게 증가되지 않는다. 그러나 빔포밍 성능이 디지털 빔포밍의 성능에 비해 떨어지며, 시간상으로 위상 시프터를 조절할 수 있기 때문에 주파수 자원의 효율적인 사용이 제한적이다. 따라서 아날로그 빔포밍과 디지털 빔포밍의 조합인 하이브리드 빔포밍을 사용할 수도 있다.

빔포밍을 통해 셀 커버리지를 증가시키는 경우, 셀 내의 각 단말들에게 송신되는 제어 채널과 데이터뿐만 아니라, 셀 내의 모든 단말들에 송신되는 공통 제어 채널(common control channel)과 신호들 또한 빔포밍을 적용해서 송신해야 한다. 빔포밍을 적용해서 셀 커버리지를 늘리면서 모든 단말에게 공통 제어 채널 및 신호를 송신할 경우, 한 번에 공통 제어 채널 및 신호를 전체 셀 영역에 송신할 수는 없으며, 일정 시간동안 여러 번에 걸쳐서 다수의 빔을 통해서 송신해야 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 무선 통신 시스템에서 효율적으로 신호를 송신하고 수신할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 빔포밍을 적용해서 셀 커버리지를 늘리면서 모든 단말에게 신호를 송신하는 경우, 효율적으로 신호를 송신하고 수신할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 한 실시 예에 따르면, 신호 송신 방법이 제공된다. 상기 신호 송신 방법은, 동기 신호를 송신하는 구간에서, 제1 주파수 대역을 통하여 동기 신호를 송신하는 단계; 및 상기 동기 신호를 송신하는 구간에서 상기 제1 주파수 대역을 제외한 나머지 주파수 대역을 통하여 다른 신호나 채널을 송신하는 단계를 포함하며, 상기 동기 신호를 송신하는 구간에서 심볼마다 하나 혹은 제한된 개수의 빔이 바꿔가며 송신된다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 무선 통신 시스템에서, 빔포밍을 적용해서 셀 커버리지를 늘리면서 모든 단말에게 공통 제어 채널 및 신호를 포함하는 신호를 송신할 경우, 보다 효율적으로 송신 및 수신이 이루어진다.

또한, 동기 신호 송신 구간의 전체 주파수 대역에서 실제 동기 신호 송신을 위한 주파수 대역을 제외한 주파수 대역을, 시스템의 필수 정보, 기준 신호 등의 송신을 위해 사용함으로써, 일반 데이터 송신이 어려운 동기 신호 송신 구간에서의 주파수 자원을 효율적으로 이용할 수 있다.

또한, 빔포밍을 적용해서 신호를 송신하는 경우, 효율적으로 빔 스위핑(sweeping)이 수행된다.

도 1은 송신 서브 프레임 구조를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 신호 송신을 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 신호 송신을 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 신호 송신을 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 신호 송신을 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 신호 송신을 나타낸 예시도이다.
도 7은 본 발명의 제6 실시 예에 따른 신호 송신을 나타낸 예시도이다.
도 8은 본 발명의 제7 실시 예에 따른 신호 송신을 나타낸 예시도이다.
도 9는 본 발명의 제8 실시 예에 따른 신호 송신을 나타낸 예시도이다.
도 10은 본 발명의 제9 실시 예에 따른 신호 송수신을 나타낸 도이다.
도 11은 본 발명의 제10 실시 예에 따른 신호 송수신을 나타낸 도이다.
도 12는 본 발명의 제11 실시 예에 따른 신호 송수신을 나타낸 도이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 신호 송신 장치의 구조도이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 신호 수신 장치의 구조도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

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

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

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

본 명세서에서 단수로 기재된 표현은 "하나" 또는 "단일" 등의 명시적인 표현을 사용하지 않은 이상, 단수 또는 복수로 해석될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템은 다양한 무선 통신 네트워크에 적용될 수 있다. 예를 들면, 무선 통신 시스템은 현재의 무선 접속 기술(radio access technology, RAT) 기반의 무선 통신 네트워크 또는 5G 및 그 이후의 무선 통신 네트워크에 적용될 수 있다. 3GPP에서는 IMT-2020 요구사항을 만족하는 새로운 RAT 기반의 5G 표준 규격을 개발하고 있으며, 이러한 새로운 RAT를 NR(New Radio)이라 한다. 본 발명의 실시 예에서는 설명의 편의상 NR 기반의 무선 통신 시스템을 예로 들어서 설명하지만, 본 발명의 실시 예는 이에 한정되지 않고 다양한 무선 통신 시스템에 적용될 수 있다.

NR이 기존의 3GPP 시스템인 CDMA(Code Division Multiple Access)나 LTE와 다른 특징 중 하나는 송신 용량 증대를 위해 넓은 범위의 주파수 대역을 활용한다는 점이다. NR을 위한 파형(waveform) 기술로는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing), 필터링된 OFDM(Filtered OFDM), GFDM(Generalized Frequency Division Multiplexing), FBMC(Filter Bank Multi-Carrier), UFMC(Universal Filtered Multi-Carrier) 등이 후보 기술로 논의되고 있다. 본 발명의 실시 예에서는 설명의 편의상 파형 기술로서 CP(Cyclic Prefix) 기반의 OFDM(CP-OFDM)을 예로 들어서 설명하지만, 본 발명의 실시 예는 이에 한정되지 않고 다양한 파형 기술을 사용할 수 있다. 한편, CP-OFDM 기술은 윈도잉(windowed) 그리고/또는 필터링(filtered)이 적용된 CP-OFDM 또는 확산 스펙트럼(spread spectrum) OFDM (예를 들면, DFT-spread OFDM) 기술을 포함할 수 있다.

NR 시스템의 주파수 대역, 예를 들면 700MHz~100GHz의 주파수 대역을 저주파 대역(예를 들면, ~6GHz), 고주파 대역(예를 들면, 3~40GHz) 및 초고주파 대역(예를 들면, 30~100GHz)의 3개 영역으로 구분하고, 각각의 주파수 대역에 서로 다른 OFDM 파라미터를 적용할 수 있다. OFDM 파라미터는 부반송파 간격, CP 길이 및 OFDM 심볼 길를 포함하며, 시스템 대역폭, 샘플링 속도, FFT(Fast Fourier Transform) 크기 등을 더 포함할 수 있다. 이때, OFDM의 부반송파 간격을 결정짓는 가장 큰 요인 중 하나는 수신단에서 겪는 반송파 주파수 오프셋(Carrier Frequency Offset, CFO)으로서, 이는 도플러 효과(Doppler effect)와 위상 표류(phase drift) 등에 의해 동작 주파수에 비례하여 증가하는 특징을 가진다. 따라서 반송파 주파수 오프셋에 의한 성능 열화를 막기 위해서는, 부반송파 간격이 동작 주파수에 비례하여 증가해야 한다. 반면, 부반송파 간격이 너무 크면 CP 오버헤드가 증가하는 단점이 있다. 따라서 부반송파 간격은 주파수 대역별로 채널과 RF 특성을 고려한 적절한 값으로 정의되어야 한다.

NR 시스템에서 주파수 대역에 따라 부반송파 간격을 서로 달리하되, 이들 간에는 정수배의 관계가 있도록 하는 것이 고려되고 있다. 예를 들어, 부반송파 간격이 각각 16.875kHz, 67.5kHz 및 270kHz로 설정되면서, 각 부반송파 간격이 목표 동작 주파수에 대략적으로 비례하여 서로 4배씩 차이가 나도록 구성된다. 다른 예로서, LTE 유니캐스트(unicast)의 뉴머롤로지(numerology), 즉 15kHz의 부반송파 간격을 기본 뉴머롤로지로 삼고 이를 기준으로 부반송파 간격을 2배, 4배, 8배, 16배, 및 32배 증가시켜 총 6개의 뉴머롤로지를 구성할 수 있다. 이종 뉴머롤로지들의 부반송파 간격 간에 2의 지수승배만큼 차이가 나도록 구성하는 것은, 이종 뉴머롤로지 기반의 캐리어 집성이나, 한 캐리어 내에서 이종 뉴머롤로지들을 다중화하는 경우 및 프레임 구조설계에 유리할 수 있다.

넓은 범위의 주파수 대역에서 사용될 NR 시스템이, 복수의 뉴머롤로지를 고려하여 설계될 경우, 둘 이상의 뉴머롤로지가 동일한 주파수 대역에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 특정 주파수 대역에서도 사용 환경에 따라 적합한 뉴머롤로지가 서로 다를 수 있으며, 서비스 타입에 따라서도 같은 주파수 대역이라도 서로 다른 뉴머롤로지를 적용할 수도 있다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 신호 송수신 방법 및 장치에 대하여 설명한다.

본 발명의 실시 예에서는 임의 정보를 송신하는 채널 및 신호를 송수신하는 방법을 제공한다. 특히, 공통 제어 채널(common control channel) 및 신호를 송수신하는 방법을 제공한다. 또한, 초기 동기화를 위한 동기 신호(synchronization signal, SS)가 빔 스위핑(beam sweeping) 동작을 통해 송신되고 이를 수신하는 방법을 제공한다. 또한, SS가 빔 스위핑 동작을 통해 송신되는 경우를 고려한 서브 프레임 구조를 제공한다.

본 발명의 실시 예에서 자원 할당의 논리적 기본 단위는 자원 요소(Resource Element, RE)이고, 1개의 자원 요소는 시간 축으로 1개의 OFDM 심볼과 주파수 축으로 1개의 부반송파에 대응된다. 1개의 서브프레임은 복수의 OFDM 심볼로 구성되고, 1개의 라디오 프레임은 동일한 길이를 갖는 복수의 서브프레임으로 구성된다. 본 발명의 실시 예에서 용어는 본 발명의 설명을 돕기 위한 하나의 예일뿐이며, 새로운 자원 정의 용어에 의해서도 설명이 가능하다. 하나의 예를 복수의 OFDM 심볼로 구성되는 서브프레임은 시간 구간(time interval X)로 대체되어 설명될 수도 있다.

무선 통신 시스템에서 빔포밍(예를 들어, 아날로그 빔포밍 및 하이브리드 빔포밍)을 적용할 경우, 해당 빔이 송신되는 OFDM 심볼 내에서는 빔을 자유롭게 적용할 수 없다. 하나의 OFDM 심볼에 다수의 빔을 아날로그 방식에 따라 송신할 경우에는 셀 카버리지(coverage)의 증대 효과를 얻기 어려우므로, SS 송신을 위한 송신 구간에 아날로그 빔포밍을 적용하는 경우에는, OFDM 심볼 단위로 적용될 수 있는 빔의 개수가 한 개 또는 작은 개수의 빔들로 제한될 수밖에 없다. 이때, SS 송신을 위한 송신 구간에서 SS 송신에 사용되는 실제 주파수 대역이 전체 주파수 대역의 일부만을 사용할 경우, SS 송신에 사용되는 주파수 대역 이외의 주파수 대역을 활용할 수 있는 방법이 요구된다. 그런데 SS 송신 구간에는 매 OFDM 심볼마다 하나 혹은 제한된 개수의 빔만이 송신될 수 있으며, SS 송신 구간이 실제 동적으로 할당되는 사용자의 데이터 송신을 위해서 사용되기는 어렵다.

도 1은 송신 서브 프레임 구조를 나타낸 예시도이다. 도 1에서, 'SS'는 실제 SS를 송신하기 위한 송신 구간을 나타낸다.

첨부한 도 1에 예시된 바와 같이, 빔 스위핑을 이용하여 SS를 송신하는 구간에서, 실제 SS의 송신을 위해서 사용하는 일부 주파수 대역을 제외한 나머지 주파수 대역을, 동적으로 할당되는 사용자의 데이터 송신에 사용하기 어렵다. 구체적으로, 사용자의 데이터 송신은 일반적으로 서브프레임(또는 시간 구간 X) 단위로 이루어지나, 빔 스위핑을 통해 SS를 송신하는 경우 OFDM 심볼 단위로 빔의 패턴이 바뀌기 때문에, 전체 서브프레임(또는 시간 구간 X) 동안 특정 사용자에게 적합한 빔을 일정하게 유지하기 어렵다.

본 발명의 실시 예에서는 SS 송신 구간의 전체 주파수 대역에서 실제 SS 송신을 위한 주파수 대역을 제외한 주파수 대역에서, 매 OFDM 심볼마다 하나 혹은 제한된 개수의 빔을 바꾸면서 송신할 때, 해당 주파수 대역을 동적으로 할당되는 사용자의 데이터 송신이 아닌 다른 용도로 사용한다. 즉, 일반 사용자의 데이터 송신에 사용하기 어려운 SS 송신 구간(서브프레임 또는 시간 구간 X)을 다른 용도로 사용할 수 있는 방법을 제공한다.

먼저, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 신호 송수신 방법에 대하여 설명한다.

본 발명의 제1 실시 예에서는, SS 송신 구간의 전체 주파수 대역에서 실제 SS 송신을 위한 주파수 대역을 제외한 주파수 대역을, 시스템의 필수 정보(예: MIB(Master Information Block))의 송신을 위해 사용한다.

초기 시스템 접속을 위해서, 단말은 초기 동기화를 통해 시스템과의 동기를 맞춘 후 시스템으로부터 송신되는 MIB를 통해, 시스템의 실제 주파수 대역을 포함한 시스템의 필수 정보를 획득한다. 예를 들어, LTE의 경우에는 MIB가 송신되는 PBCH(Physical Broadcast Channel)와 SS가 송신되는 PSS(Primary Synchronization Signal)와 SSS(Secondary Synchronization Signal)는, TDM(Time Division Multiplexing) 방식으로 다중화(multiplexing)되어 송신된다. 빔 스위핑을 통해 SS가 송신되는 경우, SS와 PBCH가 동일한 빔 패턴을 이용하여 송신되어 빔포밍을 통한 이득을 획득하는 것이 바람직하다. SS와 PBCH가 TDM 방식으로 다중화되는 경우, 동일한 빔 패턴을 두 개의 OFDM 심볼에 거쳐서 사용해야 하므로, SS와 PBCH를 통해, 초기 동기와 초기 필수 정보를 획득하는데 필요한 시간이 상대적으로 길어지게 된다. 따라서 본 발명의 실시 예에서는 PBCH와 SS를 FDM(Frequency Division Multiplexing) 방식으로 다중화한다.

SS와 PBCH가 FDM 방식으로 다중화되는 경우, 초기 동기와 초기 필수 정보 획득에 필요한 시간이 상대적으로 줄어들게 되며, 도 1에 도시된 일반적인 데이터 송신에 사용하기 어려운 부분을 효율적으로 사용할 수 있다.

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 신호 송신을 나타낸 예시도이다. 구체적으로, 도 2에, 본 발명의 제1 실시 예에 따라, SS와, MIB를 송신하는 채널인 PBCH가 FDM 방식으로 다중화되어 송신되는 서브프레임 구조가 도시되어 있다.

첨부한 도 2에 도시된 바와 같이, SS 송신 구간의 전체 주파수 대역에서, SS는 제한된 주파수 대역에서만 송신되며, MIB를 송신하는 PBCH는 SS가 송신되는 주파수 대역(설명의 편의상, SS 송신 주파수 대역이라고도 명명함) 이외의 주파수 대역을 통해 송신되며, PBCH는 SS와 동일한 빔을 통해서 송신된다. 도 2에서, PBCH가 송신되는 주파수 대역이 SS 송신 주파수 대역 주위의 주파수 대역인 것은 단지 하나의 예일 뿐이며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. MIB를 포함하는 PBCH가 송신되는 주파수 대역을 설명의 편의상, MIB 송신 주파수 대역이라고 명명할 수 있다.

이와 같은 방법을 통해, 단말은 미리 약속된 주파수 대역을 통해 SS를 체크하여 동기화 작업을 수행하고, 시스템 동기가 획득된 경우에는 버퍼링(buffering)되어 있는 동일 OFDM 심볼의 다른 주파수 대역을 통해 PBCH를 수신한다.

이에 따라, SS와 PBCH를 서로 다른 OFDM 심볼에 송신하여 초기 접속을 위한 시간이 늘어나는 것을 방지하는 한편, 일반 데이터 송신이 어려운 SS 송신 구간에서의 주파수 자원을 효율적으로 이용할 수 있다.

한편, MIB의 복조(demodulation)를 위한 별도의 기준 신호(reference signal, RS)의 송신도 요구되는 경우, RS를 도 2에서와 같이, SS가 송신되는 주파수 대역을 제외한 동일 OFDM 심볼에서의 임의의 주파수 대역을 통해서 송신할 수 있다. 이때, RS는 SS 송신 구간의 전체 주파수 대역에서, SS 송신 주파수 대역과 MIB 송신 주파수 대역을 제외한 나머지 주파수 대역에서, RS를 송신할 수 있다.

SS가 PSS와 SSS처럼 여러 개의 OFDM 심볼에 걸쳐서 송신되는 경우에도, PBCH는 SS가 송신되는 OFDM 심볼들(즉, SS 송신 구간)에서 SS가 송신되는 주파수 대역을 제외한 임의의 주파수 대역에서 SS와 동일한 빔 패턴으로 송신될 수 있다. 또한, MIB 뿐만이 아닌 그 외의 SIB(System Information Block)도 MIB와 동일한 방식으로 송신될 수 있다.

한편, 하향링크 송신에서, 기존 LTE와 다르게 단일 반송파(single carrier) 특성을 가지는 파형(waveform)을 사용하는 경우에, 위에 기술된 바와 같이 SS와 필수 시스템 정보(예: MIB)를 송신하는 채널(예: PBCH)에 FDM 방식의 다중화를 적용하면, 하향링크 송신 신호의 단일 반송파 특성을 유지하기 어렵다.

따라서 본 발명의 실시 예에서는 SS와 PBCH를 FDM 방식으로 다중화를 하면서 송신 파형의 단일 반송파 특성을 유지할 수 있는 방법을 제공한다.

도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 신호 송신을 나타낸 예시도이다.

구체적으로, 도 3에, 본 발명의 제2 실시 예에 따라, SS와, MIB를 송신하는 채널인 PBCH가 FDM 방식으로 다중화되어 송신되면서 단일 반송파 특성을 유지하는 서브프레임 구조가 도시되어 있다.

위에 기술된 제1 실시 예에서, 도 2에 예시된 바와 같이, MIB를 송신하는 PBCH의 주파수 대역이, SS 송신 주파수 대역을 기준으로 상측 및 하측에 분리될 수 있다. 이 경우, 단일 반송파 특성을 유지할 수 없다. 그러므로 본 발명의 제2 실시 예에서는, SS와 PBCH를 각각의 연속적인 주파수 축 송신대역으로 FDM 방식에 따라 다중화하여 송신한다.

구체적으로, 첨부한 도 3에 도시된 바와 같이, SS 송신 구간의 전체 주파수 대역에서, SS 송신 주파수 대역과 MIB 송신 주파수 대역을 주파수축 상에 연속적으로 배치하여 다중화한다. 예를 들어, 도 3의 (a)에서와 같이, SS 송신 구간의 전체 주파수 대역에서, SS 송신 주파수 대역에 연속하도록, MIB 송신 주파수 대역을 SS 송신 주파수 대역 상측에 배치한다. 또는 도 3의 (b)에서와 같이, SS 송신 구간의 전체 주파수 대역에서, SS 송신 주파수 대역에 연속하도록, MIB 송신 주파수 대역을 SS 송신 주파수 대역 하측에 배치한다.

이와 같이 SS와 PBCH를 FDM 방식으로 다중화하여 송신한다면, SS와 PBCH의 송신시에 각각의 단일 반송파 특성을 유지할 수 있다. SS가 LTE처럼 전체 시스템 주파수 대역의 중간에 위치하지 않으며, 실제 반송파 중심(center of carrier)과 SS를 송신을 위한 주파수 래스터(frequency raster)가 다를 수 있다.

한편, NR 시스템이 다양한 서비스 및 환경을 지원하기 위해 다양한 뉴머롤로지를 지원할 수 있는데, 초기 접속과 셀 탐색(cell search)를 위한 SS의 경우 다양한 뉴머롤로지의 사용으로 인한 복잡도 증가를 해결하기 위해, 뉴머롤로지에 상관없이 동일한 주파수 송신 대역을 설정해서 운용할 수 있다. 이때, 단말은 미리 정해진 뉴머롤로지에 상관없이 설정되는 주파수 송신 대역(모든 뉴머롤로지에 대하여 동일하게 설정되는 주파수 송신 대역)을 가정해서 초기 동기화 작업을 수행한 다음에, 필수 시스템 정보를 획득하기 위해 PBCH를 디코딩하는 작업을 수행해야 한다. 이때, PBCH가 송신되는 주파수 대역은 실제 시스템에서 사용되는 뉴머롤로지에 따라 달라질 수 있다. 이때, 초기 동기화 작업을 통해 초기 동기뿐만 아니라 실제 시스템에서 사용되는 뉴머롤로지의 정보도 획득할 수 있다면, 획득된 뉴머롤로지에 따라 PBCH의 주파수 송신 대역을 알아낼 수 있다.

그러나 LTE 시스템과 같이 NR 시스템에서 유연한 시스템 대역폭(flexible system bandwidth)을 지원한다면, 이를 위해 최소 시스템 대역폭(minimum system bandwidth)을 설정하는 것이 반드시 요구된다. NR 시스템에서, 최소 시스템 대역폭이 설정되어 있다면, SS의 송신 대역은 최소 시스템 대역폭 내에 위치되어야 한다. 또한. PBCH 역시, 각 단말의 지원 가능한 시스템 대역폭에 상관없이 모든 단말에 송신될 수 있어야 하기 때문에, PBCH도 최소 시스템 대역폭 내에서 송신되는 것이 바람직하다. 이때 SS와 PBCH가 FDM 방식으로 다중화되어 있다면, 뉴머롤로지에 따라 PBCH의 송신에 필요한 주파수 대역의 크기가 바뀔 수 있기 때문에 이를 고려한 송신 방법이 필요하다.

따라서 본 발명의 제3 실시 예에서는 최소 시스템 대역폭과 다양한 뉴머롤로지를 고려하여, SS와 PBCH를 다중화하여 송신하는 방법을 제공한다.

도 4는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 신호 송신을 나타낸 예시도이다.

구체적으로, 도 4에, 본 발명의 제3 실시 예에 따라, 최소 시스템 대역폭과 다양한 뉴머롤로지를 고려하여, SS와, MIB를 송신하는 채널인 PBCH가 FDM 방식으로 다중화되어 송신되는 서브프레임 구조가 도시되어 있다.

본 발명의 제3 실시 예에서는 도 4에서와 같이, 최소 송신 대역폭(여기서, 최소 송신 대역폭은 최소 시스템 대역폭과 동일하거나 작을 수 있음)를 정의하고, 최소 송신 대역폭 내에서 SS와 MIB를 송신하는 PBCH를 FDM 방식으로 다중화하여 송신한다.

이때, SS은 뉴머롤로지에 상관없이 동일한 대역으로 송신하여 초기 동기화를 위한 단말의 복잡도를 줄인다. 뉴머롤로지에 따라 PBCH를 실제 송신하는데 필요한 주파수 대역이 달라질 수 있다. 이때, 뉴머롤로지가 큰 경우(즉, 부반송파 간격(subcarrier spacing)이 큰 경우)에, PBCH를 최소 송신 대역폭 내에서 모두 송신하지 못하는 경우가 발생할 수도 있다. PBCH는 모든 단말에 대해 가장 필수적인 시스템 정보를 송신하는 채널이기 때문에, 강한 채널 코딩 등이 적용되어 여러 번에 걸쳐 송신된다. 이때, 단말은 여러 번 송신되는 PBCH의 송신 블록 하나만을 수신하더라도 채널의 상태와 신호의 세기가 좋을 경우에는 디코딩이 가능하고 이를 통해 시스템 정보를 획득할 수 있다. 채널 상태 및 신호의 세기가 좋지 않을 경우에는 여러 번에 걸쳐서 송신되는 PBCH의 송신 블록들을 받아서 컴바이닝(combining)하여 디코딩 성공 확률을 높여서 시스템 정보를 획득할 수도 있다.

본 발명의 제3 실시 예에서는, SS와 PBCH가 FDM 방식으로 다중화되고, 뉴머롤로지가 너무 커서 SS와 여러 개의 PBCH 송신 블록들을 최소 송신 대역폭 내에서 모두 송신할 수 없는 경우, 도 4에서와 같이, 최소한의 자기 디코딩이 가능한(self-decodable) PBCH의 송신블록만을 최소 송신 대역폭 내에서 송신한다. 이때, 추가적인 PBCH의 송신블록은 최소 송신 대역폭 이외의 주파수 대역을 통해 송신함으로써, 지원하는 시스템 대역폭이 큰 단말의 경우 최소 송신 대역폭 이외에서 송신되는 PBCH 송신블록들까지 같이 수신하여 디코딩 성능을 높일 수 있도록 한다.

도 5는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 신호 송신을 나타낸 예시도이다.

구체적으로, 도 5에, 본 발명의 제4 실시 예에 따라, 최소 시스템 대역폭과 다양한 뉴머롤로지를 고려하여, SS와, MIB를 송신하는 채널인 PBCH가 FDM 방식으로 다중화되어 송신되는 서브프레임의 다른 구조가 도시되어 있다.

본 발명의 제4 실시 예에서는, 제3 실시 예와 동일하게 임의 SS 송신 구간에서, SS와 MIB를 송신하는 PBCH를 최소 송신 대역폭 내에서 FDM 방식으로 다중화하여 송신하면서, 최소한의 자기 디코딩이 가능한 PBCH의 송신블록만을 최소 송신 대역폭 내에서 송신하고, 나머지 PBCH의 송신블록은 다른 SS 송신 구간을 통해서 송신한다.

지원하는 시스템 대역폭이 작은 단말을 위해서, 도 5의 (a)에서와 같이, 첫번째 SS 송신 구간에서, SS와 최소한의 자기 디코딩이 가능한 PBCH의 송신블록만을 최소 송신 대역폭 내에서 송신하고, 도 5의 (b)에서와 같이, 다음 번 SS 송신 구간에서, 나머지 송신블록들을 최소 송신 대역폭 내에서 번갈아 가며 송신한다. 이에 따라, 단말은 여러 번에 걸쳐서 송신되는 PBCH 송신 블록들(및/또는 서로 다른 송신 구간을 통해 송신되는 PBCH 송신 블록들)을 컴바이닝하여 디코딩 성능을 높여 시스템 정보를 획득할 수 있다.

이러한 실시 예에서, 뉴머롤로지가 작아서(즉, 부반송파 간격이 작은 경우) PBCH의 모든 송신 블록들을 최소 송신 대역폭 내에서 한꺼번에 보낼 수 있는 경우에, 주기적으로 송신되는 SS 송신 구간에서 최소 송신 대역폭 내의 자기 디코딩이 가능한 PBCH 송신 블록들의 위치를 바꿔서, 추가적인 주파수 다이버시티(frequency diversity) 이득을 얻거나 추가적인 타이밍 정보(LTE의 SSS의 기능과 유사함)를 얻을 수 있도록 할 수 있다.

한편, 위에 기술된 본 발명의 제3 실시 예에 따른 송신 방법과 제4 실시 예에 따른 송신 방법을 동시에 적용하여 신호를 송수신할 수 있다. 이 경우, 단말이 지원하는 시스템 대역폭과 시스템의 뉴머롤로지에 따라 SS와 PBCH를 송신하여, 단말이 효율적으로 시스템 정보를 획득하도록 할 수 있다.

또한, 위의 실시 예들에서는 SS와 PBCH가 FDM 방식으로 다중화되어 송신되는 경우를 예로 들어 설명하였으나, SS와 PBCH가 TDM되어 서로 다른 OFDM 심볼을 통해서 송신되는 경우에도 본 발명의 실시 예를 적용할 수 있다. 구체적으로, SS와 PBCH가 TDM되어 서로 다른 OFDM 심볼을 통해서 송신되면서, SS는 뉴머롤로지에 상관없이 동일한 송신 대역폭을 유지하고 PBCH는 뉴머롤로지에 따라 실제 송신되는 송신 대역폭이 다를 경우에, 본 발명의 실시 예에 따른 송신 방법을 적용할 수 있다.

예를 들어, 제4 실시 예와 같이, 뉴머롤로지가 커서 모든 자기 디코딩이 가능한 PBCH의 송신블록들을 최소 송신 대역폭내에서 송신하기 어려운 경우에, 그 중 일부 PBCH의 송신블록만을 송신하고 나머지 PBCH의 송신블록들은 다음 번 SS 송신 구간에서 번갈아 가며 송신한다. 또한, 뉴머롤로지가 작아 모든 자기 디코딩이 가능한 PBCH의 송신블록들이 최소 송신 대역폭 내에서 송신이 가능할 경우, 다음 번 SS 송신 구간에서는 각 PBCH 송신블록들의 주파수 위치를 바꿔서 송신하여, 추가적인 주파수 다이버시티 이득을 얻을 수 있도록 하거나 추가적인 타이밍 정보 획득으로 이용될 수 있도록 할 수 있다.

또한, 제3 실시 예와 같이, 뉴머롤로지가 큰 경우, 모든 자기 디코딩이 가능한 PBCH의 송신블록들을 최소 송신 대역폭내에서 송신하기 어려운 경우에, 그 중 일부 PBCH의 송신블록만을 송신하고 나머지 PBCH의 송신블록들은 최소 송신 대역폭 이외의 대역을 통해 송신한다. 이에 따라, 최소 송신 대역폭보다 큰 시스템 대역폭을 지원하는 단말은, 보다 빨리 PBCH를 통한 정보 획득이 가능할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 신호 송신을 나타낸 예시도이다.

구체적으로, 도 6에, 본 발명의 제5 실시 예에 따라, SS 송신 구간에서 SS 송신을 위한 일부 주파수 대역 외의 다른 주파수 대역에 다른 뉴머롤로지를 적용한 SS를 송신하는 서브프레임 구조가 도시되어 있다.

복수의 뉴머롤로지가 동일한 주파수 대역에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 특정 주파수 대역에서도 사용 환경에 따라 적합한 뉴머롤로지가 서로 다를 수 있으며, 동일한 주파수 대역이라도 서비스 타입에 따라서 서로 다른 뉴머롤로지를 적용할 수 있다. 이와 같이, 동일 주파수 대역에서 복수의 뉴머롤로지가 사용될 경우, 단말은 NR 시스템으로의 초기 접속 및 동기를 위한 뉴머롤로지의 정보가 없기 때문에 복수의 후보 뉴머롤로지를 고려하여 접속 및 동기화 작업을 하며, 이 경우, 모든 후보 뉴머롤로지를 고려해야 할 필요가 있다.

본 발명의 제5 실시 예에서는 SS 송신 구간에서 서로 다른 뉴머롤로지 사용하는 SS를 FDM 방식으로 다중화 하여 송신한다.

구체적인 예를 들어, 도 6에서와 같이, 하나의 SS 송신 구간에서, 뉴머롤로지 1에 대응하는 SS, 뉴머롤로지 2에 대응하는 SS, 그리고 뉴머롤로지 3에 대응하는 SS를 FDM 방식으로 송신한다.

이와 같이, 기지국에서 서로 다른 뉴머롤로지를 사용하는 SS들을 FDM 방식으로 다중화하여 송신하고, 각 뉴머롤로지의 SS가 송신되는 주파수 대역이 미리 정해져 있다면, 서로 다른 뉴머롤로지를 지원하는 단말들이 해당 뉴머롤로지에 대해 미리 정해진 주파수 대역의 SS를 수신하여 동기화 작업을 수행할 수 있다. 또한, 여러 개의 뉴머롤로지를 동시에 지원하는 단말은, 동시에 여러 주파수 대역에서의 SS들을 수신하여 동기화 작업을 수행함으로써, 보다 빠르고 정확하게 동기화 작업을 수행할 수 있다.

한편, 도 6에서, 뉴머롤로지 1, 뉴머롤로지 2, 뉴머롤로지 3이 서로 다른 뉴머롤로지일 수 있으며, 또는 동일한 뉴머롤로지일 수도 있다. 동일한 뉴머롤로지를 사용하는 SS신호가 여러 주파수 대역에 나눠서 송신될 수 있으며, 이에 따라, 단말간의 지원 가능한 시스템 주파수 대역이 다를 때 서로 다른 주파수 대역에 해당하는 채널 래스터에 접속하여 해당하는 SS를 통해 동기화를 수행할 수 있다.

도 7은 본 발명의 제6 실시 예에 따른 신호 송신을 나타낸 예시도이다.

구체적으로, 도 7에, 본 발명의 제6 실시 예에 따라, SS 송신 구간에서 서로 다른 시스템 주파수 대역을 지원하는 단말을 위한 SS들을 FDM 방식으로 송신하는 서브프레임 구조가 도시되어 있다.

하나의 SS 송신 구간에서, 서로 다른 시스템 주파수 대역을 지원하는 단말을 위한 복수의 SS가 FDM 방식으로 다중화되어 송신되며, 도 7에서와 같이, 채널 래스터(channel raster) A를 통해 SS가 송신되고, 다른 채널 래스터 B를 통해서 SS가 송신된다. 여기서, 채널 래스터 A를 통해 송신되는 SS의 뉴머롤로지와 채널 래스터 B를 통해 송신되는 SS의 뉴머롤로지가 동일할 수 있으며, 또는 서로 다를 수 있다.

이와 같이 SS가 송신됨에 따라, 전체 시스템 주파수 대역을 지원하는 단말은 채널 래스터 A에 접속하여 SS를 통한 동기화 작업을 수행할 수 있고, 시스템 주파수 대역의 일부만을 지원하는 단말의 경우 채널 래스터 B를 통해 동기화 작업을 수행할 수 있다. 이러한 방법을 통해 지원하는 시스템 주파수 대역이 서로 다른 다양한 단말들을 보다 효율적으로 지원할 수 있다.

또한, LTE 시스템의 PSS와 SSS처럼 다중 형태의 SS가 필요한 경우에, 위의 제6 실시 예에 따른 동일한 뉴머롤로지를 사용하는 복수의 SS가 적용될 수 있다. 이 경우, 하나의 SS 송신 구간 즉, 동일 OFDM 심볼에서 송신되는 2개의 SS는 서로 다른 시스템 주파수 대역을 지원하는 단말을 위한 복수의 SS가 아닌, LTE 시스템에서의 PSS와 SSS와 같이, 서로 다른 목적을 가진 SS 신호일 수 있다. 이 경우, SS 서브프레임의 자원을 보다 효율적으로 사용할 수 있으며, 시스템의 초기 동기화 작업을 위해 필요한 시간 자원의 오버헤드를 줄일 수 있다.

도 8은 본 발명의 제7 실시 예에 따른 신호 송신을 나타낸 예시도이다.

구체적으로, 도 8에 본 발명의 제7 실시 예에 따라, SS 송신 구간에서 SS의 송신에 사용되는 주파수 대역을 제외한 나머지 주파수 대역에서, 시간/주파수 오프셋 보정을 위한 광대역 기준 신호(RS)를 송신하는 서브프레임 구조가 도시되어 있다.

기존 LTE 시스템에서 전체 시스템 대역을 통해 송신되는 CRS(Cell-specific Reference Signal)는 데이터의 복조(Demodulation)뿐만이 아니라 보다 정교한 시간/주파수 오프셋 보정을 위해서 사용된다. 그러나 NR 시스템에서는 자원/에너지 효율성 및 순방향 호환성(forward compatibility)을 위해 LTE와 같은 CRS는 송신하지 않고, 데이터의 복조를 위해 오직 해당 단말의 데이터 송신 주파수 대역에만 송신되는 DMRS(Demodulation Reference Signal)만을 사용하는 방식이 고려되고 있다. 이 경우에, DMRS는 해당 단말의 데이터 송신에 필요한 주파수 대역에서만 송신되기 때문에, 기존 CRS에 비해 그 자원이 매우 적으므로 정교한 시간/주파수 오프셋의 보정으로 사용되기 충분하지 않을 수 있다.

따라서 본 발명의 제7 실시 예에서는 도 8에서와 같이, SS의 송신에 사용되는 주파수 대역을 제외한 나머지 주파수 대역에서, 보다 정교한 시간/주파수 오프셋 보정을 위한 광대역 기준 신호(RS)를 송신한다.

이때, 시스템의 필수 정보인 MIB가 FDM 형태로 송신될 경우, MIB의 복조를 위한 기준 신호(MIB 영역(region)의 RS)를 도 8에서와 같이, 광대역 기준 신호(RS)와 같이 송신할 수 있다. 두 기준 신호들은 상호협력적으로 구성될 수 있다.

도 9는 본 발명의 제8 실시 예에 따른 신호 송신을 나타낸 예시도이다.

구체적으로, 도 9에, 본 발명의 제8 실시 예에 따라, SS 송신 구간에서 SS의 송신에 사용되는 일부 주파수 대역을 제외하고 나머지 주파수 대역 중에 일부 영역을 비워 하향링크 송신을 위해 사용하는 서브프레임 구조가 도시되어 있다.

LTE와 같은 기존 시스템에서는 하향링크 SS를 통해 시스템의 하향링크 동기를 수행하며, 이후 상향링크 동기 형성, 무선링크 형성, 무선링크의 재형성, 핸드오버를 통한 새로운 셀과의 상향링크 동기 형성 등 다양한 목적을 위해 RACH (Random Access Channel)을 송신한다. 초기 상향링크 동기 형성을 위해 RACH를 송신할 경우, 기지국과 단말간의 최적화된 빔 쌍(beam pair)를 통해 RACH를 송신해야 한다. TDD 시스템의 경우, 채널 상호성(channel reciprocity)을 이용해 하향링크 동기 형성을 통해 최적화된 빔 쌍을 알 수 있다. 이때, 단말은 자신의 최적의 빔을 통해 RACH를 송신해야 하며, 기지국은 자신의 최적의 빔을 통해 RACH를 수신해야 한다. 따라서, 기지국은 상향링크 수신을 위한 빔 스위핑을 수행해야 한다. 이를 위해 별도의 서브프레임(또는 시간 구간 X)를 할당할 경우, 해당 송신 구간에서는 다양한 사용자에 대한 동적인 데이터 할당이 어렵게 되는 문제가 발생하므로 자원 효율성이 떨어진다. 따라서 본 발명의 제8 실시 예에서는, TDD 시스템에서의 채널 상호성을 이용하여, 기지국의 하향링크 송신을 위한 빔과 단말로부터의 상향링크 수신을 위한 빔이 동일하며, 기지국의 하향링크 송신을 위한 빔과 단말로부터의 상향링크 수신을 위한 빔이 하나의 OFDM 심볼에 적용된다.

본 발명의 제8 실시 예에서, 도 9에서와 같이, 동일한 OFDM 심볼에서 동일 빔 패턴으로 하향링크 송신과 상향링크 수신이 동시에 발생한다. 구체적으로, SS 송신 구간에서 SS의 송신에 사용되는 일부 주파수 대역을 제외하고 나머지 주파수 대역 중에 일부 영역을 하향링크 송신 및 상향링크 수신을 위해 사용한다.

기지국은 SS 송신 주파수 대역을 통해 SS를 송신하며, 도 9에서와 같이, SS를 송신한다. 단말은 SS를 통해 동기를 획득하고, 이 과정을 통해 기지국과 단말 사이의 최적의 빔을 알아낼 수 있다. TDD 시스템의 채널 상호성을 통해 단말과 기지국 사이의 최적의 빔을 알아낸 후, 단말은 SS의 송신 구간에서 기지국이 해당 빔 패턴을 사용하는 구간에서 RACH를 송신한다. 기지국은 SS의 송신 구간에서 SS 송신 주파수 대역을 제외한 나머지 주파수 대역 중 RACH 수신 주파수 대역을 통해 단말로부터 송신되는 RACH를 수신한다.

따라서, 기지국 측면에서 RACH의 수신 성능을 높일 수 있으며 보다 효율적으로 SS 송신 구간을 활용할 수 있다. 또한 기지국에서는 RACH 수신 빔을 모니터링 함으로써, 기지국과 단말 사이의 최적의 빔이 어떤 것인지 함축적(implicit)으로 알아낼 수도 있다.

다만, 본 발명의 제8 실시 예에서, 기지국 측면에서 보면, 송신과 수신이 동일 빔으로 동일한 OFDM 심볼 상에서 동시에 발생하기 때문에, OOB(Out of band) 방사(emission)로 인해 발생하는 상향링크와 하향링크간의 간섭을 줄이기 위해, SS 송신 주파수 대역과 RACH 수신 주파수 대역간에 충분한 보호대역(guard band)을 설정해야 하며, 그 외에 추가적으로 정교한 간섭제거 기술을 적용해야 할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 상향링크 RACH 송신을 예로 들어 설명하였으나 이는 본 발명의 보다 효율적인 설명을 위한 하나의 실시 예일 뿐이며, RACH 이외의 다른 상향링크 신호 송신에도 본 발명의 적용이 가능하다.

또한 본 발명의 제1 내지 제8 실시 예들을 토대로, SS 송신 구간에서 SS의 송신에 사용되는 일부의 주파수 대역을 제외하고 나머지 주파수 대역을 저지연(low latency)을 지원하는 단말을 위한 데이터 송신에 사용하는 송수신 방법을 제공할 수 있다.

저지연의 지원을 위해서는 시간상으로 빠른 데이터 송신이 필요하다. 이를 위해, 다수의 OFDM 심볼로 구성되어 있는 서브프레임(또는 시간 구간 X)의 일부 OFDM 심볼만으로 구성되어 실제 데이터의 송신에 소용되는 OFDM 심볼 개수를 줄임으로써 저지연을 지원할 수 있다. LTE에서와 같이 PSS와 SSS가 TDM으로 송신될 경우 두 개의 OFDM 심볼을 통해서 송신되며, 동일한 빔 패턴을 유지하는 SS 송신 구간에서, 실제 SS가 송신되는 주파수 대역을 제외한 나머지 주파수 대역을 활용하면 더 효율적으로 저지연 단말들을 지원할 수 있다. 예를 들어, 도 1과 같은 서브프레임 구조에서, SS 송신을 위한 일부 주파수 대역을 제외한 나머지 데이터 영역에 저지연을 위한 데이터를 OFDM 심볼 하나에 걸쳐서 송신하거나, 혹은 LTE의 PSS와 SSS와 같이, 2개의 SS가 두 개의 OFDM 심볼에 걸쳐서 송신될 경우, OFDM 심볼 두 개 단위로 묶어서 저지연을 위한 데이터를 할당할 수 있다.

한편, SS 송신 구간에서 SS의 송신에 사용되는 일부의 주파수 대역을 제외하고 나머지 주파수 대역에 대해, 위에서 언급한 다양한 실시 예 뿐만이 아니라, 일반적인 공통 신호 및 채널(Common signal and channel) 송신 및 수신을 위해 사용할 수 있다. 공통적인 신호 및 채널의 송신 및 수신에 해당 SS 송신 구간에서 SS 송신에 사용되는 일부의 주파수 대역을 제외한 나머지 주파수 대역을 사용한다면, 해당 구간에서 사용자들의 동적인 데이터 할당에 자유롭게 사용하지 못함으로써 발생하는 자원의 비효율성을 보완할 수 있다.

또한, 위 설명에서 SS, MIB, PBCH 등과 같은 LTE 시스템에서의 용어는 발명의 이해를 돕기 위한 하나의 예제일 뿐이며, 다른 시스템의 유사한 기능을 가진 신호 및 채널들의 다중화 및 송신에도 본 발명의 적용이 가능하다.

전술한 실시 예들에 따르면, 아날로그 방식의 빔포밍(아날로그 빔포밍 또는 하이브리드 빔포밍)을 적용하는 송신시, 하나의 OFDM 심볼에 대해 하나 혹은 제한된 개수의 빔만이 송신되어, 주파수 대역에 자유롭게 다양한 빔을 적용할 수 없는 SS의 송신 구간에서 실제 SS가 송신되는 일부 주파수 대역을 제외한 나머지 주파수 대역을 보다 효율적으로 사용할 수 있다.

한편, SS의 송신 구간에서 실제 SS가 송신되는 일부 주파수 대역을 제외한 나머지 주파수 대역을 효율적으로 사용할 수 있는 위에 기술된 본 발명의 실시 예들(제1 내지 제8 실시 예)에서, SS가 빔포밍 기법을 사용하여 송신/수신될 경우에, 초기 동기 및 송수신 빔 최적화를 위해, 기지국과 단말이 빔 스위핑을 수행할 수 있다.

아날로그 방식을 이용한 빔포밍(아날로그 빔포밍 또는 하이브리드 빔포밍) 방식을 사용할 경우, 아날로그 빔은 주어진 시간 동안 동일한 빔 패턴을 유지해야 하기 때문에, 다수의 빔을 여러 시간에 걸쳐 송신하는 빔 스위핑 동작이 필요하다. 단말에서도 빔포밍을 사용하는 경우, 빔을 여러 시간에 걸쳐 변경하면서 수신하는 빔 스위핑 동작이 필요하다. 기지국에서 사용하는 빔의 개수와 단말에서 사용하는 빔의 개수는 사전에 정해져 서로 공유하지 않는 한, 초기 동기를 위한 단계에서는 알 수 없다. 또한, 기지국과 단말의 구현 환경에 따라 빔의 개수가 달라질 수 있기 때문에, 이를 고려한 빔 스위핑 동작이 필요하다.

본 발명의 실시 예에서, SS 송신 구간을 통해 송신되는 SS를 통해 초기 동기가 이루어지고, 동시에 기지국과 단말이 최적의 빔 조합을 찾을 수 있는 빔 스위핑을 위한, 신호 송수신 방법을 제공한다.

도 10은 본 발명의 제9 실시 예에 따른 신호 송수신을 나타낸 도이다.

본 발명의 제9 실시 예에서, 기지국은 초기 동기를 위한 주기적인 SS 신호의 송신 구간 동안, 기지국의 빔 개수에 해당하는 여러 OFDM 심볼에 걸쳐 기지국의 빔 패턴을 변경하면서 빔을 송신하고, 단말은 한번의 SS의 송신 구간 동안에는 일정한 수신 빔 패턴을 유지하고, 다음 번 SS의 송신 구간에서 수신 빔 패턴을 변경하여 빔을 수신한다.

도 10에, 기지국에 N개의 빔이 사용되고, 단말에 M개의 빔이 사용되는 경우, SS 송신 구간을 통해 SS 송신 및 수신을 위한 예가 도시되어 있다.

SS 송신 구간은 시스템적으로 미리 정해진 주기에 따라 정해지며, 기지국은 이러한 주기적인 SS 송신 구간을 통해 SS를 송신한다. 특히, 본 발명의 제9 실시 예에서, 기지국은 도 10에서와 같이, 주기적인 SS 송신 구간 동안 0~N-1의 빔을 OFDM 심볼 별로 송신하고, 단말은 일정 주기에 따라 단말의 수신 빔을 바꿔가면서 기지국과 단말 사이의 최적의 빔을 찾는다. 구체적으로, 도 10에 예시된 바와 같이, 기지국(NR-NB)은 SS 송신 구간별로, OFDM 심볼 하나에 하나의 빔을 송신하면서 0~N-1의 빔(B#0, B#1, B#2, …, B#N-1)을 순차적으로 송신한다. 한편, 단말(NR-UE)은 SS 송신 구간마다 수신 빔을 변경하면서 최적의 빔을 찾는데, 예를 들어, 첫번째 SS 송신 구간에서는 B#0의 수신 빔을 사용하고, 두번째 SS 송신 구간에서는 B#1의 수신 빔을 사용하는 방법으로, 0~N-1까지 수신 빔을 일정 주기의 SS 송신 구간 마다 변경하면서, 기지국과 단말 사이의 최적의 빔을 찾는다.

위와 같은 송수신 방법으로 초기 동기를 수행함으로써, 기지국은 단말의 빔 개수에 상관없이 기지국의 빔 패턴만 고려하여 SS를 송신할 수 있고, 단말은 시스템적으로 미리 정해진 주기에 따라 수신 빔을 바꿔서 초기 동기를 수행할 수 있다.

또한, 기지국과 단말이 최적의 빔 조합을 찾을 수 있는 빔 스위핑을 위한, 신호 송수신 방법을 제공한다.

도 11은 본 발명의 제10 실시 예에 따른 신호 송수신을 나타낸 도이다.

본 발명의 제10 실시 예에서, 단말의 수신 빔의 개수의 최대값이 정해져 있는 경우, 기지국은 주기적인 초기 동기를 위한 SS 신호를 송신할 때, 단말의 수신 빔의 개수의 최대값을 고려하여 빔 스위핑 동작을 수행한다. 예를 들어, 단말의 수신 빔의 개수의 최대값이 M이라고 하면, 기지국은 동일한 SS의 송신 빔을 M개의 OFDM 심볼 동안 유지하고, 이 M개의 OFDM 심볼 동안 단말은 M개의 수신 빔의 패턴을 변화시켜가면서 초기 동기화를 진행하고, 이와 동시에 기지국과 단말의 최적의 송수신 빔의 조합을 찾는다.

구체적으로, 도 11에 예시되어 있듯이, 기지국의 빔의 개수가 N이고, 단말의수신 빔의 개수가 최대 M개로 정해져 있는 경우, 기지국(NR-NB)은 실제 단말의 빔의 개수에 상관없이 미리 정해진 단말의 수신 빔의 최대값인 M을 고려하여, 동일한 빔을 M개의 OFDM 심볼에 걸쳐서 송신하고 그동안 단말(NR-UE)은 단말의 수신 빔의 패턴을 바꿔가면서 초기 동기화 작업 및 기지국과 단말의 최적의 빔의 조합을 찾는 동작을 수행한다. 예를 들어, 기지국(NR-NB)은 빔(B#0)을 M개의 OFDM 심볼에 걸쳐서 송신하고, 이후 빔(B#1)을 M개의 OFDM 심볼에 걸쳐서 송신하는 방법으로, 0~N-1의 빔(B#0, B#1, B#2, …, B#N-1)을 각각 M개의 OFDM 심볼에 걸쳐서 순차적으로 송신한다. 이때, 단말(NR-UE)은 M개의 OFDM 심볼 구간 동안에 0~N-1까지 수신 빔을 바꿔가면서 초기 동기화 작업을 수행하고 동시에 기지국과 단말의 최적의 빔의 조합을 찾는다. 단말의 빔의 개수가 최대값 M보다 작을 경우에도, 단말은 동일 빔을 반복하는 방법 등을 사용하여 M개의 OFDM 심볼 구간을 맞출 수 있다.

한편, 위의 제10 실시 예와 같은 방법으로 송수신을 수행하는 경우, 기지국에 N개의 빔의 있고, 단말의 빔의 개수의 최대값이 M이면, 도 11과 같이, N×M개의 OFDM 심볼 구간 동안 SS를 송신해야 한다. 이 경우, SS 송신을 위한 주기적인 송신 구간 자체가 너무 길게 될 수도 있으므로, 본 발명의 제11 실시 예에서는 송신 구간의 길이를 줄이기 위해, 주기적인 SS의 송신 구간마다 기지국의 빔을 나눠서 송신한다.

도 12는 본 발명의 제11 실시 예에 따른 신호 송수신을 나타낸 도이다.

본 발명의 제11 실시 예에서, 단말의 수신 빔의 개수의 최대값이 정해져 있는 경우, 기지국은 주기적인 초기 동기를 위한 SS 신호를 송신할 때, 단말의 수신 빔의 개수의 최대값을 고려하여 위의 제10 실시 예와 같이 빔 스위핑 동작을 수행하면서, 주기적인 송신 구간 자체의 길이가 감소되도록, SS의 송신을 위한 주기적인 송신 구간마다 기지국의 빔의 일부만을 송신한다.

구체적으로, 기지국이 0~N-1의 빔을 가지고 있는 경우, 제10 실시 예와 같이, 하나의 송신 구간에서 0~N-1의 빔을 각각 M개의 OFDM 심볼에 걸쳐서 송신하는 것이 아니라, 송신 구간마다 기지국의 빔의 일부만을 송신한다. 즉, 첫 번째 송신 구간에서는 0~N-1의 빔 중에서 0~N/2-1의 빔만을 송신하고, 두 번째 송신 구간에서 나머지 N/2~N-1의 빔을 송신한다. 도 12에 예시된 바와 같이, 기지국(NR-NB)은 첫번째 송신 구간에서 빔(B#0)을 M개의 OFDM 심볼에 걸쳐서 송신하고, 이후 빔(B#1)을 M개의 OFDM 심볼에 걸쳐서 송신하는 방법으로, 0~N/2-1의 빔(B#0 …, B#N/2-1)을 송신하고, 두번째 송신 구간에서, 빔(B#N/2)을 M개의 OFDM 심볼에 걸쳐서 송신하고, 이후 빔(B#N/2+1)을 M개의 OFDM 심볼에 걸쳐서 송신하는 방법으로, N/2~N-1의 빔을 송신한다. 여기서, 기지국의 0~N-1의 N개의 빔 모두를 송신하기 위해서는 두 번의 SS의 송신 구간이 필요하다.

이러한 본 발명의 제11 실시 예에서, N개의 빔을 두 번에 나눠서 송신하는 경우, 위와 같이 두 번의 송신 구간에 나눠서 송신하는 것 이외에도, 임의의 횟수에 따라 나눠서 송신하는 방법도 가능하다.

한편, 위의 제9 내지 제11 실시 예에서, N과 M 이외의 숫자로 변경 가능하며, 이 경우에도 본 발명의 적용이 가능하다.

또한, 본 발명의 실시 예들에서, 기지국과 단말의 빔이 하나의 OFDM 심볼에서 하나씩만 송신이 되는 것을 예로 들었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 기지국과 단말의 구현에 따라 하나의 OFDM 심볼에서 여러 개의 빔이 동시에 적용되는 경우도 본 발명의 적용이 가능하다. 여러 개의 빔이 하나의 OFDM 심볼에서 동시에 송신되는 경우, 빔 스위핑을 위한 시간을 줄일 수 있다. 그러나 동시에 너무 많은 빔이 송신되면, 셀 카버리지의 증대 효과를 얻기 힘들므로 바람직하지는 않다.

또한, OFDM 심볼의 구간을 나눠서 여러 개의 빔이 송신되는 경우도 가능하다. 이 경우, OFDM 심볼의 뉴머롤러지를 변경하여 보다 짧은 시간 동안 빔이 송신되도록 하여 전체적인 빔 스위핑 구간을 줄일 수 있다.

힌편, 본 발명의 실시 예들에서는 SS가 하나만 송신되는 경우를 가정하였으나, LTE와 마찬가지로 PSS와 SSS가 두 개의 OFDM 심볼에 걸쳐서 송신되는 경우에도 본 발명의 적용이 가능하다. 또한, SS가 보다 세분화되어 다수의 OFDM 심볼에 걸쳐서 송신되는 경우에도 본 발명의 적용이 가능하다. 또한, 본 발명은 각 발명의 실시 예가 개별적으로 하나씩 적용되는 것도 가능하며 여러 개의 발명의 실시 예들이 동시에 적용되는 것 역시 가능하다.

도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 신호 송신 장치의 구조도이다.

첨부한 도 13에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 신호 송신 장치(1)는, 프로세서(110), 메모리(120) 및 송수신부(130)를 포함한다. 프로세서(110)는 위의 도 2 내지 도 12를 토대로 설명한 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다.

메모리(120)는 프로세서(110)와 연결되고 프로세서(110)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(120)는 프로세서(110)에서 수행하기 위한 명령어(instructions)를 저장하고 있거나 저장 장치(도시하지 않음)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장할 수 있다. 프로세서(110)는 메모리(120)에 저장되어 있거나 로드된 명령어를 실행할 수 있다. 프로세서(110)와 메모리(120)는 버스(도시하지 않음)를 통해 서로 연결되어 있으며, 버스에는 입출력 인터페이스(도시하지 않음)도 연결되어 있을 수 있다.

송수신부(130)는 위에 기술된 바와 같은 구조로 이루어지는 동기 신호를 송신한다.

도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 신호 수신 장치의 구조도이다.

첨부한 도 14에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 신호 수신 장치(2)는, 프로세서(210), 메모리(220) 및 송수신부(230)를 포함한다.

프로세서(210)는 위의 도 2 내지 도 12를 토대로 설명한 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다.

메모리(220)는 프로세서(210)와 연결되고 프로세서(210)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(220)는 프로세서(210)에서 수행하기 위한 명령어를 저장하고 있거나 저장 장치(도시하지 않음)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장할 수 있다.

프로세서(210)는 메모리(220)에 저장되어 있거나 로드된 명령어를 실행할 수 있다. 프로세서(210)와 메모리(220)는 버스(도시하지 않음)를 통해 서로 연결되어 있으며, 버스에는 입출력 인터페이스(도시하지 않음)도 연결되어 있을 수 있다.

송수신부(230)는 위에 기술된 바와 같은 구조로 이루어져 송신되는 동기 신호를 수신한다.

본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

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

Claims

기지국의 신호 송신 방법으로서,
동기 신호를 송신하는 구간에서, 제1 주파수 대역을 통하여 동기 신호를 송신하는 단계; 및
상기 동기 신호를 송신하는 구간에서 상기 제1 주파수 대역을 제외한 나머지 주파수 대역을 통하여 다른 신호나 채널을 송신하는 단계
를 포함하며,
상기 동기 신호를 송신하는 구간에서 심볼마다 하나 혹은 제한된 개수의 빔이 바꿔가며 송신되는, 신호 송신 방법.