KR20180040717A - 협대역 사물인터넷을 지원하는 무선 접속 시스템에서 하향링크 물리 방송 채널 수신 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 협대역 사물인터넷(NB-IoT)을 지원하는 무선 접속 시스템에서 대역 내 동작을 지원하는 경우에 하향링크/상향링크 물리 채널을 송수신하는 방법 및 장치들을 제공할 수 있다. 본 발명의 일 실시예로서 협대역 사물인터넷(NB-IoT) 시스템을 지원하는 무선 접속 시스템에서 단말이 물리 하향링크 방송 채널(M-PBCH)을 수신하는 방법은, 대역 내 배치 모드임을 지시하는 상위 계층 신호를 수신하는 단계와 NB-IoT 시스템을 위해 구성된 협대역 프라이머리 동기 신호(M-PSS) 및 협대역 세컨더리 동기 신호(M-SSS)를 수신하는 단계와 M-SSS로부터 NB-IoT 시스템의 셀 식별자(N-Cell ID)를 획득하는 단계와 대역 내 배치 모드에서 N-Cell ID를 이용하여 M-PBCH를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 대역 내 배치 모드는 NB-IoT 시스템이 레가시 LTE 시스템의 대역 내에 구성됨을 나타낼 수 있다.

Description

협대역 사물인터넷을 지원하는 무선 접속 시스템에서 하향링크 물리 방송 채널 수신 방법 및 장치

본 발명은 협대역 사물인터넷(NB-IoT: Narrow Band Internet of Things)을 지원하는 무선 접속 시스템에 관한 것으로, 특히 대역 내 동작을 지원하는 경우에 하향링크/상향링크 물리 채널을 송수신하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

무선 접속 시스템이 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 일반적으로 무선 접속 시스템은 가용한 시스템 자원(대역폭, 전송 파워 등)을 공유하여 다중 사용자와의 통신을 지원할 수 있는 다중 접속(multiple access) 시스템이다. 다중 접속 시스템의 예들로는 CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, TDMA(time division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다.

본 발명의 목적은 NB-IoT 단말을 위한 데이터 및/또는 제어 정보를 송수신하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 NB-IoT 시스템에서 하향링크 및/또는 상향링크 물리 채널을 송수신하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 NB-IoT 시스템에서 물리 하향링크 방송 채널을 송수신하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 M-CRS를 정의하고, 레가시 CRS와 물리 하향링크 방송 채널을 송수신하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 이러한 방법들을 지원하는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 목적들은 이상에서 언급한 사항들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하 설명할 본 발명의 실시예들로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 고려될 수 있다.

본 발명은 협대역 사물인터넷(NB-IoT)을 지원하는 무선 접속 시스템에서 대역 내 동작을 지원하는 경우에 하향링크/상향링크 물리 채널을 송수신하는 방법 및 장치들을 제공한다.

본 발명의 일 양태로서 협대역 사물인터넷(NB-IoT) 시스템을 지원하는 무선 접속 시스템에서 단말이 물리 하향링크 방송 채널(M-PBCH)을 수신하는 방법은, 대역 내 배치 모드임을 지시하는 상위 계층 신호를 수신하는 단계와 NB-IoT 시스템을 위해 구성된 협대역 프라이머리 동기 신호(M-PSS) 및 협대역 세컨더리 동기 신호(M-SSS)를 수신하는 단계와 M-PSS 및 M-SSS로부터 NB-IoT 시스템의 셀 식별자(N-Cell ID)를 획득하는 단계와 대역 내 배치 모드에서 N-Cell ID를 이용하여 M-PBCH를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 대역 내 배치 모드는 NB-IoT 시스템이 레가시 LTE 시스템의 대역 내에 구성됨을 나타낼 수 있다.

본 양태의 일 측면으로서 상기 M-PBCH를 수신하는 단계는, N-Cell ID를 이용하여 레가시 시스템의 셀 특정 참조 신호(CRS)에 대한 주파수 천이 값(v-shift)을 계산하는 단계와 주파수 천이값을 고려하여 CRS가 할당되는 자원 요소를 추정하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 주파수 천이 값은 단말이 레가시 시스템에서 지원 가능한 최대 CRS 안테나 포트 개수를 가정하여 주파수 천이값을 계산될 수 있다.

이때, 단말은 추정한 CRS가 할당되는 자원요소를 제외한 자원영역에서 M-PBCH를 수신할 수 있다.

본 양태의 다른 측면으로서 상기 M-PBCH를 수신하는 단계는, N-Cell ID를 이용하여 MB-IoT 시스템의 셀 특정 참조 신호(M-CRS)에 대한 주파수 천이 값을 계산하는 단계와 주파수 천이 값을 고려하여 M-CRS가 할당되는 자원 요소를 추정하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 주파수 천이 값은 단말이 M-CRS가 전송되는 안테나 포트의 개수를 특정값으로 가정하여 주파수 천이값을 계산할 수 있다.

단말은 추정한 M-CRS가 할당되는 자원요소를 제외한 자원영역에서 M-PBCH를 수신할 수 있다.

본 양태의 또 다른 측면으로서 상기 M-PBCH를 수신하는 단계는, N-Cell ID를 이용하여 MB-IoT 시스템의 셀 특정 참조 신호(M-CRS)에 대한 주파수 천이 값을 계산하는 단계와 주파수 천이 값을 고려하여 M-CRS가 할당되는 자원 요소를 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, M-PBCH는 CRS가 할당되는 자원 요소 및 M-CRS가 할당되는 자원 요소를 제외한 자원 영역에서 M-PBCH를 수신할 수 있다.

본 발명의 다른 양태로서 협대역 사물인터넷(NB-IoT) 시스템을 지원하는 무선 접속 시스템에서 물리 하향링크 방송 채널(M-PBCH)을 수신하는 단말은 수신기와 이러한 수신기를 제어하는 프로세서를 포함할 수 있다. 이때, 프로세서는 대역 내 배치 모드임을 지시하는 상위 계층 신호를 수신기를 제어하여 수신하고; NB-IoT 시스템을 위해 구성된 협대역 프라이머리 동기 신호(M-PSS) 및 협대역 세컨더리 동기 신호(M-SSS)를 수신기를 제어하여 수신하고; M-PSS 및 M-SSS로부터 NB-IoT 시스템의 셀 식별자(N-Cell ID)를 획득하고; 대역 내 배치 모드에서 N-Cell ID를 이용하여 M-PBCH를 수신기를 제어하여 수신하도록 구성될 수 있다. 이때, 대역 내 배치 모드는 NB-IoT 시스템이 레가시 LTE 시스템의 대역 내에 구성됨을 나타낼 수 있다.

상기 다른 양태의 일 측면으로서 프로세서는 M-PBCH를 수신하기 위해, N-Cell ID를 이용하여 레가시 시스템의 셀 특정 참조 신호(CRS)에 대한 주파수 천이 값(v-shift)을 계산하고; 주파수 천이값을 고려하여 CRS가 할당되는 자원 요소를 추정하도록 더 구성될 수 있다. 이때, 주파수 천이 값은, 프로세서가 레가시 시스템에서 지원 가능한 최대 CRS 안테나 포트 개수를 가정하여 주파수 천이값을 계산할 수 있다.

이때, 프로세서는 추정한 CRS가 할당되는 자원요소를 제외한 자원영역에서 수신기를 제어하여 M-PBCH를 수신하도록 구성될 수 있다.

상기 다른 양태의 다른 측면으로서 프로세서는 N-Cell ID를 이용하여 MB-IoT 시스템의 셀 특정 참조 신호(M-CRS)에 대한 주파수 천이 값을 계산하고; 주파수 천이 값을 고려하여 M-CRS가 할당되는 자원 요소를 추정하도록 더 구성될 수 있다. 이때, 주파수 천이 값은 프로세서가 M-CRS가 전송되는 안테나 포트의 개수를 특정값으로 가정하여 주파수 천이값을 계산할 수 있다.

이때, 프로세서는 추정한 M-CRS가 할당되는 자원요소를 제외한 자원영역에서 수신기를 제어하여 M-PBCH를 수신할 수 있다.

상기 다른 양태의 또 다른 측면으로서, 프로세서는 M-PBCH를 수신하기 위해 N-Cell ID를 이용하여 MB-IoT 시스템의 셀 특정 참조 신호(M-CRS)에 대한 주파수 천이 값을 계산하고; 주파수 천이 값을 고려하여 M-CRS가 할당되는 자원 요소를 추정하도록 더 구성되되, 프로세서는 CRS가 할당되는 자원 요소 및 M-CRS가 할당되는 자원 요소를 제외한 자원 영역에서 수신기를 제어하여 M-PBCH를 수신하도록 구성될 수 있다.

상술한 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, NB-IoT 단말을 위한 데이터 및/또는 제어 정보를 효율적으로 송수신할 수 있다.

둘째, 대역 내 배치 모드의 단말에 대한 상향링크 및 하향링크 물리 채널을 송수신하는 방법들을 제공할 수 있다.

셋째, NB-IoT 단말을 위한 M-CRS가 정의되는 환경에서 M-PBCH가 할당되는 RE와 M-CRS가 할당되는 RE의 충돌을 방지할 수 있다.

넷째, NB-IoT 단말을 위한 M-CRS와 레가시 CRS가 혼재되는 환경에서도 M-PBCH를 정확하게 송수신할 수 있다.

본 발명의 실시예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 이하의 본 발명의 실시예들에 대한 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 발명을 실시함에 따른 의도하지 않은 효과들 역시 본 발명의 실시예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되고, 첨부된 도면들은 본 발명에 대한 다양한 실시예들을 제공한다. 또한, 첨부된 도면들은 상세한 설명과 함께 본 발명의 실시 형태들을 설명하기 위해 사용된다.
도 1은 물리 채널들 및 이들을 이용한 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 무선 프레임의 구조의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3는 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 예시한 도면이다.
도 4는 상향링크 서브 프레임의 구조의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 하향링크 서브 프레임의 구조의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 컴포넌트 캐리어(CC) 및 LTE_A 시스템에서 사용되는 캐리어 병합의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에서 사용되는 크로스 캐리어 스케줄링에 따른 LTE-A 시스템의 서브 프레임 구조를 나타낸다.
도 8은 CA 환경을 기반으로 동작하는 CoMP 시스템의 개념도이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 셀 특정 참조 신호(CRS: Cell specific Reference Signal)가 할당된 서브프레임의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 CSI-RS가 안테나 포트의 개수에 따라 할당된 서브프레임들의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11은 LTE/LTE-A 시스템에서 사용되는 레가시 PDCCH(Legacy PDCCH), PDSCH 및 E-PDCCH가 다중화되는 일례를 나타내는 도면이다.
도 12는 동기 신호가 전송되는 위치를 나타내는 프레임 구조의 일례를 나타내는 도면이다.
도 13은 부동기 신호를 생성하는 방법 중 하나를 나타내는 도면이다.
도 14는 시스템 대역폭의 PRB 개수에 따른 PSS/SSS, PBCH가 전송될 수 있는 PRB 집합을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 NB-IoT 시스템에서 사용되는 M-PSS 및 M-SSS 프레임 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 M-PSS를 생성하기 위한 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 M-SSS를 생성하기 위한 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 M-PBCH를 송수신하는 방법 중 하나를 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 M-PBCH를 송수신하는 방법 중 다른 하나를 설명하기 위한 도면이다.
도 20에서 설명하는 장치는 도 1 내지 도 19에서 설명한 방법들이 구현될 수 있는 수단이다.

이하에서 상세히 설명하는 본 발명의 실시예들은 단말의 위치를 측정하기 위해 이종망 신호를 이용하는 방법 및 장치들을 제공한다.

이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.

도면에 대한 설명에서, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 절차 또는 단계 등은 기술하지 않았으며, 당업자의 수준에서 이해할 수 있을 정도의 절차 또는 단계는 또한 기술하지 아니하였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.

본 명세서에서 본 발명의 실시예들은 기지국과 이동국 간의 데이터 송수신 관계를 중심으로 설명되었다. 여기서, 기지국은 이동국과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미가 있다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다.

즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 이동국과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있다. 이때, '기지국'은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 발전된 기지국(ABS: Advanced Base Station) 또는 억세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에서 단말(Terminal)은 사용자 기기(UE: User Equipment), 이동국(MS: Mobile Station), 가입자 단말(SS: Subscriber Station), 이동 가입자 단말(MSS: Mobile Subscriber Station), 이동 단말(Mobile Terminal) 또는 발전된 이동단말(AMS: Advanced Mobile Station) 등의 용어로 대체될 수 있다.

또한, 송신단은 데이터 서비스 또는 음성 서비스를 제공하는 고정 및/또는 이동 노드를 말하고, 수신단은 데이터 서비스 또는 음성 서비스를 수신하는 고정 및/또는 이동 노드를 의미한다. 따라서, 상향링크에서는 이동국이 송신단이 되고, 기지국이 수신단이 될 수 있다. 마찬가지로, 하향링크에서는 이동국이 수신단이 되고, 기지국이 송신단이 될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802.xx 시스템, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 시스템, 3GPP LTE 시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있으며, 특히, 본 발명의 실시예들은 3GPP TS 36.211, 3GPP TS 36.212, 3GPP TS 36.213, 3GPP TS 36.321 및 3GPP TS 36.331 문서들에 의해 뒷받침 될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 설명하지 않은 자명한 단계들 또는 부분들은 상기 문서들을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.

또한, 본 발명의 실시예들에서 사용되는 특정(特定) 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예들이 사용될 수 있는 무선 접속 시스템의 일례로 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 대해서 설명한다.

이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 적용될 수 있다.

CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다.

UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP LTE(Long Term Evolution)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(Advanced) 시스템은 3GPP LTE 시스템이 개량된 시스템이다. 본 발명의 기술적 특징에 대한 설명을 명확하게 하기 위해, 본 발명의 실시예들을 3GPP LTE/LTE-A 시스템을 위주로 기술하지만 IEEE 802.16e/m 시스템 등에도 적용될 수 있다.

1. 3GPP LTE/LTE_A 시스템

무선 접속 시스템에서 단말은 하향링크(DL: Downlink)를 통해 기지국으로부터 정보를 수신하고, 상향링크(UL: Uplink)를 통해 기지국으로 정보를 전송한다. 기지국과 단말이 송수신하는 정보는 일반 데이터 정보 및 다양한 제어 정보를 포함하고, 이들이 송수신 하는 정보의 종류/용도에 따라 다양한 물리 채널이 존재한다.

1.1 시스템 일반

도 1은 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 물리 채널들 및 이들을 이용한 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.

전원이 꺼진 상태에서 다시 전원이 켜지거나, 새로이 셀에 진입한 단말은 S11 단계에서 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색 (Initial cell search) 작업을 수행한다. 이를 위해 단말은 기지국으로부터 주동기 채널 (P-SCH: Primary Synchronization Channel) 및 부동기 채널 (S-SCH: Secondary Synchronization Channel)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득한다.

그 후, 단말은 기지국으로부터 물리방송채널 (PBCH: Physical Broadcast Channel) 신호를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다.

한편, 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호 (DL RS: Downlink Reference Signal)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다.

초기 셀 탐색을 마친 단말은 S12 단계에서 물리하향링크제어채널 (PDCCH: Physical Downlink Control Channel) 및 물리하향링크제어채널 정보에 따른 물리하향링크공유 채널 (PDSCH: Physical Downlink Control Channel)을 수신하여 조금 더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다.

이후, 단말은 기지국에 접속을 완료하기 위해 이후 단계 S13 내지 단계 S16과 같은 임의 접속 과정 (Random Access Procedure)을 수행할 수 있다. 이를 위해 단말은 물리임의접속채널 (PRACH: Physical Random Access Channel)을 통해 프리앰블 (preamble)을 전송하고(S13), 물리하향링크제어채널 및 이에 대응하는 물리하향링크공유 채널을 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다(S14). 경쟁 기반 임의 접속의 경우, 단말은 추가적인 물리임의접속채널 신호의 전송(S15) 및 물리하향링크제어채널 신호 및 이에 대응하는 물리하향링크공유 채널 신호의 수신(S16)과 같은 충돌해결절차 (Contention Resolution Procedure)를 수행할 수 있다.

상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상/하향링크 신호 전송 절차로서 물리하향링크제어채널 신호 및/또는 물리하향링크공유채널 신호의 수신(S17) 및 물리상향링크공유채널 (PUSCH: Physical Uplink Shared Channel) 신호 및/또는 물리상향링크제어채널 (PUCCH: Physical Uplink Control Channel) 신호의 전송(S18)을 수행할 수 있다.

단말이 기지국으로 전송하는 제어정보를 통칭하여 상향링크 제어정보(UCI: Uplink Control Information)라고 지칭한다. UCI는 HARQ-ACK/NACK (Hybrid Automatic Repeat and reQuest Acknowledgement/Negative-ACK), SR (Scheduling Request), CQI (Channel Quality Indication), PMI (Precoding Matrix Indication), RI (Rank Indication) 정보 등을 포함한다.

LTE 시스템에서 UCI는 일반적으로 PUCCH를 통해 주기적으로 전송되지만, 제어정보와 트래픽 데이터가 동시에 전송되어야 할 경우 PUSCH를 통해 전송될 수 있다. 또한, 네트워크의 요청/지시에 의해 PUSCH를 통해 UCI를 비주기적으로 전송할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예들에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 나타낸다.

도 2(a)는 타입 1 프레임 구조(frame structure type 1)를 나타낸다. 타입 1 프레임 구조는 전이중(full duplex) FDD(Frequency Division Duplex) 시스템과 반이중(half duplex) FDD 시스템 모두에 적용될 수 있다.

하나의 무선 프레임(radio frame)은 T_f = 307200*T_s = 10ms의 길이를 가지고, T_slot = 15360*T_s = 0.5ms의 균등한 길이를 가지며 0부터 19의 인덱스가 부여된 20개의 슬롯으로 구성된다. 하나의 서브프레임은 2개의 연속된 슬롯으로 정의되며, i 번째 서브프레임은 2i 와 2i+1에 해당하는 슬롯으로 구성된다. 즉, 무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성된다. 하나의 서브프레임을 전송하는 데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)이라 한다. 여기서, T_s 는 샘플링 시간을 나타내고, T_s=1/(15kHz×2048)=3.2552×10^-8(약 33ns)로 표시된다. 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼 또는 SC-FDMA 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 복수의 자원블록(Resource Block)을 포함한다.

하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심볼을 포함한다. 3GPP LTE는 하향링크에서 OFDMA를 사용하므로 OFDM 심볼은 하나의 심볼 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것이다. OFDM 심볼은 하나의 SC-FDMA 심볼 또는 심볼 구간이라고 할 수 있다. 자원 블록(resource block)은 자원 할당 단위이고, 하나의 슬롯에서 복수의 연속적인 부반송파(subcarrier)를 포함한다.

전이중 FDD 시스템에서는 각 10ms 구간 동안 10개의 서브프레임은 하향링크 전송과 상향링크 전송을 위해 동시에 이용될 수 있다. 이때, 상향링크와 하향링크 전송은 주파수 영역에서 분리된다. 반면, 반이중 FDD 시스템의 경우 단말은 전송과 수신을 동시에 할 수 없다.

상술한 무선 프레임의 구조는 하나의 예시에 불과하며, 무선 프레임에 포함되는 서브 프레임의 수 또는 서브 프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.

도 2(b)는 타입 2 프레임 구조(frame structure type 2)를 나타낸다. 타입 2 프레임 구조는 TDD 시스템에 적용된다. 하나의 무선 프레임(radio frame)은 T_f = 307200*T_s = 10ms의 길이를 가지며, 153600*T_s = 5ms 길이를 가지는 2개의 하프프레임(half-frame)으로 구성된다. 각 하프프레임은 30720*T_s = 1ms의 길이를 가지는 5개의 서브프레임으로 구성된다. i 번째 서브프레임은 2_i 와 2_i+1에 해당하는 각 T_slot = 15360*T_s = 0.5ms의 길이를 가지는 2개의 슬롯으로 구성된다. 여기에서, T_s 는 샘플링 시간을 나타내고, T_s=1/(15kHz×2048)=3.2552×10^-8(약 33ns)로 표시된다.

타입 2 프레임에는 DwPTS(Downlink Pilot Time Slot), 보호구간(GP: Guard Period), UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)인 3가지의 필드로 구성되는 특별 서브프레임을 포함한다. 여기서, DwPTS는 단말에서의 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. 보호구간은 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간이다.

다음 표 1는 특별 프레임의 구성(DwPTS/GP/UpPTS의 길이)을 나타낸다.

도 3은 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 예시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 하나의 하향링크 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함한다. 여기서, 하나의 하향링크 슬롯은 7개의 OFDM 심볼을 포함하고, 하나의 자원 블록은 주파수 영역에서 12개의 부 반송파를 포함하는 것을 예시적으로 기술하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

자원 그리드 상에서 각 요소(element)를 자원 요소(resource element)하고, 하나의 자원 블록은 12 × 7 개의 자원 요소를 포함한다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원 블록들의 수 N^DL은 하향링크 전송 대역폭(bandwidth)에 종속한다. 상향링크 슬롯의 구조는 하향링크 슬롯의 구조와 동일할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 상향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.

도 4를 참조하면, 상향링크 서브 프레임은 주파수 영역에서 제어 영역과 데이터 영역으로 나눌 수 있다. 제어 영역에는 상향링크 제어 정보를 나르는 PUCCH가 할당된다. 데이터 영역은 사용자 데이터를 나르는 PUSCH가 할당된다. 단일 반송파 특성을 유지하기 위해 하나의 단말은 PUCCH와 PUSCH를 동시에 전송하지 않는다. 하나의 단말에 대한 PUCCH에는 서브 프레임 내에 RB 쌍이 할당된다. RB 쌍에 속하는 RB들은 2개의 슬롯들의 각각에서 서로 다른 부 반송파를 차지한다. 이러한 PUCCH에 할당된 RB 쌍은 슬롯 경계(slot boundary)에서 주파수 도약(frequency hopping)된다고 한다.

도 5는 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 하향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.

도 5를 참조하면, 서브 프레임내의 첫번째 슬롯에서 OFDM 심볼 인덱스 0부터 최대 3개의 OFDM 심볼들이 제어 채널들이 할당되는 제어 영역(control region)이고, 나머지 OFDM 심볼들은 PDSCH이 할당되는 데이터 영역(data region)이다. 3GPP LTE에서 사용되는 하향링크 제어 채널의 일례로 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PDCCH, PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 등이 있다.

PCFICH는 서브 프레임의 첫 번째 OFDM 심볼에서 전송되고, 서브 프레임 내에 제어 채널들의 전송을 위하여 사용되는 OFDM 심볼들의 수(즉, 제어 영역의 크기)에 관한 정보를 나른다. PHICH는 상향 링크에 대한 응답 채널이고, HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)에 대한 ACK(Acknowledgement)/NACK(Negative-Acknowledgement) 신호를 나른다. PDCCH를 통해 전송되는 제어 정보를 하향링크 제어정보(DCI: downlink control information)라고 한다. 하향링크 제어정보는 상향링크 자원 할당 정보, 하향링크 자원 할당 정보 또는 임의의 단말 그룹에 대한 상향링크 전송(Tx) 파워 제어 명령을 포함한다.

1.2 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)

1.2.1 PDCCH 일반

PDCCH는 DL-SCH(Downlink Shared Channel)의 자원 할당 및 전송 포맷(즉, 하향링크 그랜트(DL-Grant)), UL-SCH(Uplink Shared Channel)의 자원 할당 정보(즉, 상향링크 그랜트(UL-Grant)), PCH(Paging Channel)에서의 페이징(paging) 정보, DL-SCH에서의 시스템 정보, PDSCH에서 전송되는 랜덤 액세스 응답(random access response)과 같은 상위 레이어(upper-layer) 제어 메시지에 대한 자원 할당, 임의의 단말 그룹 내 개별 단말들에 대한 전송 파워 제어 명령들의 집합, VoIP(Voice over IP)의 활성화 여부에 관한 정보 등을 나를 수 있다.

복수의 PDCCH가 제어영역 내에서 전송될 수 있으며, 단말은 복수의 PDCCH를 모니터링할 수 있다. PDCCH는 하나 또는 몇몇 연속적인 CCE(control channel elements)의 집합(aggregation)으로 구성된다. 하나 또는 몇몇 연속적인 CCE의 집합으로 구성된 PDCCH는 서브블록 인터리빙(subblock interleaving)을 거친 후에 제어 영역을 통해 전송될 수 있다. CCE는 무선채널의 상태에 따른 부호화율을 PDCCH에게 제공하기 위해 사용되는 논리적 할당 단위이다. CCE는 복수의 자원 요소 그룹(REG: resource element group)에 대응된다. CCE의 수와 CCE들에 의해 제공되는 부호화율의 연관 관계에 따라 PDCCH의 포맷 및 가능한 PDCCH의 비트수가 결정된다.

1.2.2 PDCCH 구조

복수의 단말에 대한 다중화된 복수의 PDCCH가 제어영역 내에서 전송될 수 있다. PDCCH는 하나 또는 2 이상의 연속적인 CCE의 집합(CCE aggregation)으로 구성된다. CCE는 4개의 자원 요소로 구성된 REG의 9개의 세트에 대응하는 단위를 말한다. 각 REG에는 4개의 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 심볼이 매핑 된다. 참조 신호(RS: Reference Signal)에 의하여 점유된 자원 요소들은 REG에 포함되지 않는다. 즉, OFDM 심볼 내에서 REG의 총 개수는 셀 특정 참조 신호가 존재하는지 여부에 따라 달라질 수 있다. 4개의 자원 요소를 하나의 그룹에 매핑하는 REG의 개념은 다른 하향링크 제어 채널(예를 들어, PCFICH 또는 PHICH)에도 적용될 수 있다. PCFICH 또는 PHICH에 할당되지 않는 REG를 N_REG라 하면 시스템에서 이용 가능한 CCE의 개수는 N_CCE = floor(N_REG/9)이며, 각 CCE는 0부터 N_CCE-1 까지 인덱스를 가진다.

단말의 디코딩 프로세스를 단순화하기 위해서, n개의 CCE를 포함하는 PDCCH 포맷은 n의 배수와 동일한 인덱스를 가지는 CCE부터 시작될 수 있다. 즉, CCE 인덱스가 i인 경우 imod(n) = 0 을 만족하는 CCE부터 시작될 수 있다.

기지국은 하나의 PDCCH 신호를 구성하기 위해 {1, 2, 4, 8} 개의 CCE들을 사용할 수 있으며, 이때의 {1, 2, 4, 8}은 CCE 집합 레벨(aggregation level)이라고 부른다. 특정 PDCCH의 전송을 위해 사용되는 CCE의 개수는 채널 상태에서 따라 기지국에 의하여 결정된다. 예를 들어, 양호한 하향링크 채널 상태(기지국에 가까운 경우)를 가지는 단말을 위한 PDCCH는 하나의 CCE만으로 충분할 수 있다. 반면, 좋지 않은 채널 상태(셀 경계에 있는 경우)를 가지는 단말의 경우는 8개의 CCE들이 충분한 강인함(robustness)을 위하여 요구될 수 있다. 게다가, PDCCH의 파워 레벨도 채널 상태에 매칭되어 조절될 수 있다.

다음 표 2는 PDCCH 포맷을 나타내며, CCE 집합 레벨에 따라 표 2과 같이 4가지의 PDCCH 포맷이 지원된다.

PDCCH 포맷	CCE 개수 (n)	REG 개수	PDCCH 비트 수
0	1	9	72
1	2	18	144
2	4	36	288
3	8	72	576

단말마다 CCE 집합 레벨이 다른 이유는 PDCCH에 실리는 제어정보의 포맷 또는 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨이 다르기 때문이다. MCS 레벨은 데이터 코딩에 사용되는 코드 레이트(code rate)와 변조 차수(modulation order)를 의미한다. 적응적인 MCS 레벨은 링크 적응(link adaptation)을 위해 사용된다. 일반적으로 제어정보를 전송하는 제어채널에서는 3~4개 정도의 MCS 레벨을 고려할 수 있다.

제어정보의 포맷을 설명하면, PDCCH를 통해 전송되는 제어정보를 하향링크 제어정보(DCI)라고 한다. DCI 포맷에 따라 PDCCH 페이로드(payload)에 실리는 정보의 구성이 달라질 수 있다. PDCCH 페이로드는 정보 비트(information bit)를 의미한다. 다음 표 3은 DCI 포맷에 따른 DCI를 나타낸다.

DCI 포맷	내용
Format 0	Resource grants for PUSCH transmissions (uplink)
Format 1	Resource assignments for single codeword PDSCH transmission (transmission modes 1, 2 and 7)
Format 1A	Compact signaling of resource assignments for sigle codeword PDSCH (all modes)
Format 1B	Compact resource assignments for PDSCH using rank-1 closed loop precoding (mode 6)
Format 1C	Very compact resource assignments for PDSCH (e.g., paging/broadcast system information)
Format 1D	Compact resource assignments for PDSCH using multi-user MIMO(mode 5)
Format 2	Resource assignments for PDSCH for closed loop MIMO operation (mode 4)
Format 2A	resource assignments for PDSCH for open loop MIMO operation (mode 3)
Format 3/3A	Power control commands for PUCCH and PUSCH with 2-bit/1-bit power adjustment
Format 4	Scheduling of PUSCH in one UL cell with multi-antenna port transmission mode

표 3을 참조하면, DCI 포맷으로는 PUSCH 스케줄링을 위한 포맷 0, 하나의 PDSCH 코드워드의 스케줄링을 위한 포맷 1, 하나의 PDSCH 코드워드의 간단한(compact) 스케줄링을 위한 포맷 1A, DL-SCH의 매우 간단한 스케줄링을 위한 포맷 1C, 폐루프(Closed-loop) 공간 다중화(spatial multiplexing) 모드에서 PDSCH 스케줄링을 위한 포맷 2, 개루프(Openloop) 공간 다중화 모드에서 PDSCH 스케줄링을 위한 포맷 2A, 상향링크 채널을 위한 TPC(Transmission Power Control) 명령의 전송을 위한 포맷 3 및 3A가 있다. DCI 포맷 1A는 단말에 어떤 전송 모드가 설정되어도 PDSCH 스케줄링을 위해 사용될 수 있다.

DCI 포맷에 따라 PDCCH 페이로드 길이가 달라질 수 있다. 또, PDCCH 페이로드의 종류와 그에 따른 길이는 간단한(compact) 스케줄링인지 여부 또는 단말에 설정된 전송 모드(transmission mode) 등에 의해 달라질 수 있다.

전송 모드는 단말이 PDSCH를 통한 하향링크 데이터를 수신하기 위해 설정(configuration)될 수 있다. 예를 들어, PDSCH를 통한 하향링크 데이터는 단말에 대한 스케줄된 데이터(scheduled data), 페이징, 랜덤 액세스 응답 또는 BCCH를 통한 브로드캐스트 정보 등이 있다. PDSCH를 통한 하향링크 데이터는 PDCCH를 통해 시그널되는 DCI 포맷과 관계가 있다. 전송 모드는 상위 계층 시그널링(예를 들어, RRC(Radio Resource Control) 시그널링)을 통해 단말에 반정적으로(semi-statically) 설정될 수 있다. 전송 모드는 싱글 안테나 전송(Single antenna transmission) 또는 멀티 안테나(Multi-antenna) 전송으로 구분할 수 있다.

단말은 상위 계층 시그널링을 통해 반정적(semi-static)으로 전송 모드가 설정된다. 예를 들어, 멀티 안테나 전송에는 전송 다이버시티(Transmit diversity), 개루프(Open-loop) 또는 폐루프(Closed-loop) 공간 다중화(Spatial multiplexing), MU-MIMO(Multi-user-Multiple Input Multiple Output) 또는 빔 형성(Beamforming) 등이 있다. 전송 다이버시티는 다중 송신 안테나에서 동일한 데이터를 전송하여 전송 신뢰도를 높이는 기술이다. 공간 다중화는 다중 송신 안테나에서 서로 다른 데이터를 동시에 전송하여 시스템의 대역폭을 증가시키지 않고 고속의 데이터를 전송할 수 있는 기술이다. 빔 형성은 다중 안테나에서 채널 상태에 따른 가중치를 가하여 신호의 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)을 증가시키는 기술이다.

DCI 포맷은 단말에 설정된 전송 모드에 종속된다(depend on). 단말은 자신에게 설정된 전송 모드에 따라 모니터링하는 참조(Reference) DCI 포맷이 있다. 단말에 설정되는 전송 모드는 다음과 같이 10개의 전송 모드를 가질 수 있다.

(1) 전송모드 1: 단일 안테나 포트; 포트 0

(2) 전송모드 2: 전송 다이버시티(Transmit Diversity)

(3) 전송모드 3: 개루프 공간 다중화 (Open-loop Spatial Multiplexing)

(4) 전송모드 4: 폐루프 공간 다중화 (Closed-loop Spatial Multiplexing)

(5) 전송모드 5: 다중 사용자 MIMO

(6) 전송모드 6: 폐루프, 랭크 = 1 프리코딩

(7) 전송모드 7: 코드북에 기반하지 않는, 단일 레이어 전송을 지원하는 프리코딩

(8) 전송모드 8: 코드북에 기반하지 않는, 두 개까지 레이어를 지원하는 프리코딩

(9) 전송모드 9: 코드북에 기반하지 않는, 여덟 개까지 레이어를 지원하는 프리코딩

(10) 전송모드 10: 코드북에 기반하지 않는, CoMP를 위해 사용되는, 여덟 개까지 레이어를 지원하는 프리코딩

1.2.3 PDCCH 전송

기지국은 단말에게 전송하려는 DCI에 따라 PDCCH 포맷을 결정하고, 제어 정보에 CRC(Cyclic Redundancy Check)를 붙인다. CRC에는 PDCCH의 소유자(owner)나 용도에 따라 고유한 식별자(예를 들어, RNTI(Radio Network Temporary Identifier))가 마스킹된다. 특정의 단말을 위한 PDCCH라면 단말의 고유한 식별자(예를 들어, C-RNTI(Cell-RNTI))가 CRC에 마스킹될 수 있다. 또는 페이징 메시지를 위한 PDCCH라면 페이징 지시 식별자(예를 들어, P-RNTI(Paging-RNTI))가 CRC에 마스킹될 수 있다. 시스템 정보, 더욱 구체적으로 시스템 정보 블록(SIB: System Information Block)를 위한 PDCCH라면 시스템 정보 식별자(예를 들어, SI-RNTI(System Information RNTI))가 CRC에 마스킹될 수 있다. 단말의 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 대한 응답인 랜덤 액세스 응답을 지시하기 위하여 RA-RNTI(random access-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다.

이어, 기지국은 CRC가 부가된 제어정보를 채널 코딩을 수행하여 부호화된 데이터(coded data)를 생성한다. 이때, MCS 레벨에 따른 코드 레이트로 채널 코딩을 수행할 수 있다. 기지국은 PDCCH 포맷에 할당된 CCE 집합 레벨에 따른 전송률 매칭(rate matching)을 수행하고, 부호화된 데이터를 변조하여 변조 심볼들을 생성한다. 이때, MCS 레벨에 따른 변조 서열을 사용할 수 있다. 하나의 PDCCH를 구성하는 변조 심볼들은 CCE 집합 레벨이 1, 2, 4, 8 중 하나일 수 있다. 이후, 기지국은 변조 심볼들을 물리적인 자원요소에 맵핑(CCE to RE mapping)한다.

1.2.4 블라인드 디코딩(BS: Blind Decoding)

하나의 서브프레임 내에서 복수의 PDCCH가 전송될 수 있다. 즉, 하나의 서브프레임의 제어영역은 인덱스 0 ~ N_CCE,k-1 을 가지는 복수의 CCE로 구성된다. 여기서, N_CCE,k는 k번째 서브프레임의 제어 영역 내의 총 CCE의 개수를 의미한다. 단말은 매 서브프레임마다 복수의 PDCCH들을 모니터링한다. 여기서, 모니터링이란 단말이 모니터링되는 PDCCH 포맷에 따라 PDCCH들의 각각의 디코딩을 시도하는 것을 말한다.

서브프레임 내에서 할당된 제어영역에서 기지국은 단말에게 해당하는 PDCCH가 어디에 있는지에 관한 정보를 제공하지 않는다. 단말은 기지국으로부터 전송된 제어채널을 수신하기 위해서 자신의 PDCCH가 어느 위치에서 어떤 CCE 집합 레벨이나 DCI 포맷으로 전송되는지 알 수 없으므로, 단말은 서브프레임 내에서 PDCCH 후보(candidate)들의 집합을 모니터링하여 자신의 PDCCH를 찾는다. 이를 블라인드 디코딩(BD)이라 한다. 블라인드 디코딩은 단말이 CRC 부분에 자신의 단말 식별자(UE ID)를 디 마스킹(De-Masking) 시킨 후, CRC 오류를 검토하여 해당 PDCCH가 자신의 제어채널인지 여부를 확인하는 방법을 말한다.

활성 모드(active mode)에서 단말은 자신에게 전송되는 데이터를 수신하기 위해 매 서브프레임의 PDCCH를 모니터링한다. DRX 모드에서 단말은 매 DRX 주기의 모니터링 구간에서 깨어나(wake up) 모니터링 구간에 해당하는 서브프레임에서 PDCCH를 모니터링한다. PDCCH의 모니터링이 수행되는 서브프레임을 non-DRX 서브프레임이라 한다.

단말은 자신에게 전송되는 PDCCH를 수신하기 위해서는 non-DRX 서브프레임의 제어영역에 존재하는 모든 CCE에 대해 블라인드 디코딩을 수행해야 한다. 단말은 어떤 PDCCH 포맷이 전송될지 모르므로, 매 non-DRX 서브프레임 내에서 PDCCH의 블라인드 디코딩이 성공할 때까지 가능한 CCE 집단 레벨로 PDCCH를 모두 디코딩해야 한다. 단말은 자신을 위한 PDCCH가 몇 개의 CCE를 사용하는지 모르기 때문에 PDCCH의 블라인드 디코딩이 성공할 때까지 가능한 모든 CCE 집단 레벨로 검출을 시도해야 한다.

LTE 시스템에서는 단말의 블라인드 디코딩을 위해서 서치 스페이스(SS: Search Space) 개념을 정의한다. 서치 스페이스는 단말이 모니터링하기 위한 PDCCH 후보 세트를 의미하며, 각 PDCCH 포맷에 따라 상이한 크기를 가질 수 있다. 서치 스페이스는 공용 서치 스페이스(CSS: Common Search Space)와 단말 특정 서치 스페이스(USS: UE-specific/Dedicated Search Space)로 구성될 수 있다.

공용 서치 스페이스의 경우, 모든 단말이 공용 서치 스페이스의 크기에 대하여 알 수 있으나, 단말 특정 서치 스페이스는 각 단말마다 개별적으로 설정될 수 있다. 따라서, 단말은 PDCCH를 디코딩하기 위해 단말 특정 서치 스페이스 및 공용 서치 스페이스를 모두 모니터링해야 하며, 따라서 하나의 서브프레임에서 최대 44번의 블라인드 디코딩(BD)을 수행하게 된다. 여기에는 상이한 CRC 값(예를 들어, C-RNTI, P-RNTI, SI-RNTI, RA-RNTI)에 따라 수행하는 블라인드 디코딩은 포함되지 않는다.

서치 스페이스의 제약으로 인하여, 기지국은 주어진 서브프레임 내에서 PDCCH를 전송하고자 하는 단말들 모두에게 PDCCH를 전송하기 위한 CCE 자원이 확보될 수 없는 경우가 발생할 수 있다. 왜냐하면, CCE 위치가 할당되고 남은 자원들은 특정 단말의 서치 스페이스 내에 포함되지 않을 수 있기 때문이다. 다음 서브프레임에도 계속될 수 있는 이러한 장벽을 최소화하기 위하여 단말 특정 도약(hopping) 시퀀스가 단말 특정 서치 스페이스의 시작 지점에 적용될 수 있다.

표 4는 공용 서치 스페이스와 단말 특정 서치 스페이스의 크기를 나타낸다.

PDCCH 포맷	CCE 개수 (n)	CSS에서 후보 개수	USS에서 후보 개수
0	1	-	6
1	2	-	6
2	4	4	2
3	8	2	2

블라인드 디코딩을 시도하는 횟수에 따른 단말의 부하를 경감하기 위해, 단말은 정의된 모든 DCI 포맷에 따른 서치를 동시에 수행하지 않는다. 구체적으로, 단말은 단말 특정 서치 스페이스(USS)에서 항상 DCI 포맷 0 과 1A에 대한 서치를 수행한다. 이때, DCI 포맷 0과 1A는 동일한 크기를 가지나, 단말은 PDCCH에 포함된 DCI 포맷 0과 1A를 구분하는데 사용되는 플래그(flag for format 0/format 1A differentiation)를 이용하여 DCI 포맷을 구분할 수 있다. 또한, 단말에 DCI 포맷 0과 DCI 포맷 1A외에 다른 DCI 포맷이 요구될 수 있는데, 그 일례로 DCI 포맷 1, 1B, 2가 있다.

공용 서치 스페이스(CSS)에서 단말은 DCI 포맷 1A와 1C를 서치할 수 있다. 또한 단말은 DCI 포맷 3 또는 3A를 서치하도록 설정될 수 있으며, DCI 포맷 3과 3A는 DCI 포맷 0과 1A와 동일한 크기를 가지나, 단말은 단말 특정 식별자가 아닌 다른 식별자에 의하여 스크램블된 CRC를 이용하여 DCI 포맷을 구별할 수 있다.

서치 스페이스 는 집합 레벨

에 따른 PDCCH 후보 세트를 의미한다. 서치 스페이스의 PDCCH 후보 세트 m에 따른 CCE는 다음과 같은 수학식 1에 의해 결정될 수 있다.

여기서, M^(L)은 서치 스페이스에서 모니터하기 위한 CCE 집합 레벨 L에 따른 PDCCH 후보들의 개수를 나타내며,

이다. i는 PDCCH 에서 각 PDCCH 후보에서 개별 CCE를 지정하는 인덱스로서 i = 0, ..., L-1이다.

이며, n_s는 무선 프레임 내에서 슬롯 인덱스를 나타낸다.

상술한 바와 같이, 단말은 PDCCH를 디코딩하기 위해 단말 특정 서치 스페이스 및 공용 서치 스페이스를 모두 모니터링한다. 여기서, 공용 서치 스페이스(CSS)는 {4, 8}의 집합 레벨을 갖는 PDCCH들을 지원하고, 단말 특정 서치 스페이스(USS)는 {1, 2, 4, 8}의 집합 레벨을 갖는 PDCCH들을 지원한다. 표 5는 단말에 의하여 모니터링되는 PDCCH 후보를 나타낸다.

수학식 1을 참조하면, 공용 서치 스페이스의 경우 2개의 집합 레벨, L=4 및 L=8에 대해 Y_k는 0으로 설정된다. 반면, 집합 레벨 L에 대해 단말 특정 서치 스페이스의 경우 Y_k는 수학식 2와 같이 정의된다.

여기서,

이며, n_RNTI는 RNTI 값을 나타낸다. 또한, A = 39827이고, D = 65537이다.

1.3 캐리어 병합(CA: Carrier Aggregation) 환경

1.3.1 CA 일반

3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution; Rel-8 또는 Rel-9) 시스템(이하, LTE 시스템)은 단일 컴포넌트 캐리어(CC: Component Carrier)를 여러 대역으로 분할하여 사용하는 다중 반송파 변조(MCM: Multi-Carrier Modulation) 방식을 사용한다. 그러나, 3GPP LTE-Advanced 시스템(이하, LTE-A 시스템) 에서는 LTE 시스템보다 광대역의 시스템 대역폭을 지원하기 위해서 하나 이상의 컴포넌트 캐리어를 결합하여 사용하는 캐리어 병합(CA: Carrier Aggregation)과 같은 방법을 사용할 수 있다. 캐리어 병합은 반송파 집성, 반송파 정합, 멀티 컴포넌트 캐리어 환경(Multi-CC) 또는 멀티캐리어 환경이라는 말로 대체될 수 있다.

본 발명에서 멀티 캐리어는 캐리어의 병합(또는, 반송파 집성)을 의미하며, 이때 캐리어의 병합은 인접한(contiguous) 캐리어 간의 병합뿐 아니라 비 인접한(non-contiguous) 캐리어 간의 병합을 모두 의미한다. 또한, 하향링크와 상향링크 간에 집성되는 컴포넌트 캐리어들의 수는 다르게 설정될 수 있다. 하향링크 컴포넌트 캐리어(이하, 'DL CC'라 한다) 수와 상향링크 컴포넌트 캐리어(이하, 'UL CC'라 한다) 수가 동일한 경우를 대칭적(symmetric) 병합이라고 하고, 그 수가 다른 경우를 비대칭적(asymmetric) 병합이라고 한다. 이와 같은 캐리어 병합은 반송파 집성, 대역폭 집성(bandwidth aggregation), 스펙트럼 집성(spectrum aggregation) 등과 같은 용어와 혼용되어 사용될 수 있다.

두 개 이상의 컴포넌트 캐리어가 결합되어 구성되는 캐리어 병합은 LTE-A 시스템에서는 100MHz 대역폭까지 지원하는 것을 목표로 한다. 목표 대역보다 작은 대역폭을 가지는 1개 이상의 캐리어를 결합할 때, 결합하는 캐리어의 대역폭은 기존 IMT 시스템과의 호환성(backward compatibility) 유지를 위해서 기존 시스템에서 사용하는 대역폭으로 제한할 수 있다.

예를 들어서 기존의 3GPP LTE 시스템에서는 {1.4, 3, 5, 10, 15, 20}MHz 대역폭을 지원하며, 3GPP LTE-advanced 시스템(즉, LTE-A)에서는 기존 시스템과의 호환을 위해 상기의 대역폭들만을 이용하여 20MHz보다 큰 대역폭을 지원하도록 할 수 있다. 또한, 본 발명에서 사용되는 캐리어 병합 시스템은 기존 시스템에서 사용하는 대역폭과 상관없이 새로운 대역폭을 정의하여 캐리어 병합을 지원하도록 할 수도 있다.

또한, 위와 같은 캐리어 병합은 인트라-밴드 CA(Intra-band CA) 및 인터-밴드 CA(Inter-band CA)로 구분될 수 있다. 인트라-밴드 캐리어 병합이란, 다수의 DL CC 및/또는 UL CC들이 주파수상에서 인접하거나 근접하여 위치하는 것을 의미한다. 다시 말해, DL CC 및/또는 UL CC들의 캐리어 주파수가 동일한 밴드 내에 위치하는 것을 의미할 수 있다. 반면, 주파수 영역에서 멀리 떨어져 있는 환경을 인터-밴드 CA(Inter-Band CA)라고 부를 수 있다. 다시 말해, 다수의 DL CC 및/또는 UL CC들의 캐리어 주파수가 서로 다른 밴드들에 위치하는 것을 의미할 수 있다. 이와 같은 경우, 단말은 캐리어 병합 환경에서의 통신을 수행하기 위해서 복수의 RF(radio frequency)단을 사용할 수도 있다.

LTE-A 시스템은 무선 자원을 관리하기 위해 셀(cell)의 개념을 사용한다. 상술한 캐리어 병합 환경은 다중 셀(multiple cells) 환경으로 일컬을 수 있다. 셀은 하향링크 자원(DL CC)과 상향링크 자원(UL CC) 한 쌍의 조합으로 정의되나, 상향링크 자원은 필수 요소는 아니다. 따라서, 셀은 하향링크 자원 단독, 또는 하향링크 자원과 상향링크 자원으로 구성될 수 있다.

예를 들어, 특정 단말이 단 하나의 설정된 서빙 셀(configured serving cell)을 가지는 경우 1개의 DL CC와 1개의 UL CC를 가질 수 있다. 그러나, 특정 단말이 2개 이상의 설정된 서빙 셀을 가지는 경우에는 셀의 수만큼의 DL CC를 가지며 UL CC의 수는 그와 같거나 그보다 작을 수 있다. 또는, 그 반대로 DL CC와 UL CC가 구성될 수도 있다. 즉, 특정 단말이 다수의 설정된 서빙 셀을 가지는 경우 DL CC의 수보다 UL CC가 더 많은 캐리어 병합 환경도 지원될 수 있다.

또한, 캐리어 결합(CA)은 각각 캐리어 주파수(셀의 중심 주파수)가 서로 다른 둘 이상의 셀들의 병합으로 이해될 수 있다. 캐리어 결합에서 말하는 '셀(Cell)'은 주파수 관점에서 설명되는 것으로, 일반적으로 사용되는 기지국이 커버하는 지리적 영역으로서의 '셀'과는 구분되어야 한다. 이하, 상술한 인트라-밴드 캐리어 병합을 인트라-밴드 다중 셀이라고 지칭하며, 인터-밴드 캐리어 병합을 인터-밴드 다중 셀이라고 지칭한다.

LTE-A 시스템에서 사용되는 셀은 프라이머리 셀(P셀: Primary Cell) 및 세컨더리 셀(S셀: Secondary Cell)을 포함한다. P셀(PCell)과 S셀(SCell)은 서빙 셀(Serving Cell)로 사용될 수 있다. RRC_CONNECTED 상태에 있지만 캐리어 병합이 설정되지 않았거나 캐리어 병합을 지원하지 않는 단말의 경우, P셀로만 구성된 서빙 셀이 단 하나 존재한다. 반면, RRC_CONNECTED 상태에 있고 캐리어 병합이 설정된 단말의 경우 하나 이상의 서빙 셀이 존재할 수 있으며, 전체 서빙 셀에는 P셀과 하나 이상의 S셀이 포함된다.

서빙 셀(P셀과 S셀)은 RRC 파라미터를 통해 설정될 수 있다. PhyS셀 Id는 셀의 물리 계층 식별자로 0부터 503까지의 정수값을 가진다. S셀 Index는 S셀을 식별하기 위하여 사용되는 간략한(short) 식별자로 1부터 7까지의 정수값을 가진다. ServCellIndex는 서빙 셀(P셀 또는 S셀)을 식별하기 위하여 사용되는 간략한(short) 식별자로 0부터 7까지의 정수값을 가진다. 0값은 P셀에 적용되며, S셀Index는 S셀에 적용하기 위하여 미리 부여된다. 즉, ServCellIndex에서 가장 작은 셀 ID (또는 셀 인덱스)을 가지는 셀이 P셀이 된다.

P셀은 프라이머리 주파수(또는, primary CC) 상에서 동작하는 셀을 의미한다. 단말이 초기 연결 설정(initial connection establishment) 과정을 수행하거나 연결 재-설정 과정을 수행하는데 사용될 수 있으며, 핸드오버 과정에서 지시된 셀을 지칭할 수도 있다. 또한, P셀은 캐리어 병합 환경에서 설정된 서빙 셀 중 제어관련 통신의 중심이 되는 셀을 의미한다. 즉, 단말은 자신의 P셀에서만 PUCCH를 할당 받아 전송할 수 있으며, 시스템 정보를 획득하거나 모니터링 절차를 변경하는데 P셀만을 이용할 수 있다. E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access)은 캐리어 병합 환경을 지원하는 단말에게 이동성 제어 정보(mobilityControlInfo)를 포함하는 상위 계층의 RRC 연결 재설정(RRCConnectionReconfigutaion) 메시지를 이용하여 핸드오버 절차를 위해 P셀만을 변경할 수도 있다.

S셀은 세컨더리 주파수(또는, Secondary CC) 상에서 동작하는 셀을 의미할 수 있다. 특정 단말에 P셀은 하나만 할당되며, S셀은 하나 이상 할당될 수 있다. S셀은 RRC 연결 설정이 이루어진 이후에 구성 가능하고 추가적인 무선 자원을 제공하는데 사용될 수 있다. 캐리어 병합 환경에서 설정된 서빙 셀 중에서 P셀을 제외한 나머지 셀들, 즉 S셀에는 PUCCH가 존재하지 않는다.

E-UTRAN은 S셀을 캐리어 병합 환경을 지원하는 단말에게 추가할 때, RRC_CONNECTED 상태에 있는 관련된 셀의 동작과 관련된 모든 시스템 정보를 특정 시그널(dedicated signal)을 통해 제공할 수 있다. 시스템 정보의 변경은 관련된 S셀의 해제 및 추가에 의하여 제어될 수 있으며, 이 때 상위 계층의 RRC 연결 재설정 (RRCConnectionReconfigutaion) 메시지를 이용할 수 있다. E-UTRAN은 관련된 S셀 안에서 브로드캐스트하기 보다는 단말 별로 상이한 파라미터를 가지는 특정 시그널링(dedicated signaling)을 전송할 수 있다.

초기 보안 활성화 과정이 시작된 이후에, E-UTRAN은 연결 설정 과정에서 초기에 구성되는 P셀에 부가하여 하나 이상의 S셀을 포함하는 네트워크를 구성할 수 있다. 캐리어 병합 환경에서 P셀 및 S셀은 각각의 컴포넌트 캐리어로서 동작할 수 있다. 이하의 실시예에서는 프라이머리 컴포넌트 캐리어(PCC)는 P셀과 동일한 의미로 사용될 수 있으며, 세컨더리 컴포넌트 캐리어(SCC)는 S셀과 동일한 의미로 사용될 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예들에서 사용되는 컴포넌트 캐리어(CC) 및 LTE_A 시스템에서 사용되는 캐리어 병합의 일례를 나타내는 도면이다.

도 6(a)는 LTE 시스템에서 사용되는 단일 캐리어 구조를 나타낸다. 컴포넌트 캐리어에는 DL CC와 UL CC가 있다. 하나의 컴포넌트 캐리어는 20MHz의 주파수 범위를 가질 수 있다.

도 6(b)는 LTE_A 시스템에서 사용되는 캐리어 병합 구조를 나타낸다. 도 6(b)의 경우에 20MHz의 주파수 크기를 갖는 3 개의 컴포넌트 캐리어가 결합된 경우를 나타낸다. DL CC와 UL CC가 각각 3 개씩 있으나, DL CC와 UL CC의 개수에 제한이 있는 것은 아니다. 캐리어 병합의 경우 단말은 3개의 CC를 동시에 모니터링할 수 있고, 하향링크 신호/데이터를 수신할 수 있고 상향링크 신호/데이터를 송신할 수 있다.

만약, 특정 셀에서 N개의 DL CC가 관리되는 경우에는, 네트워크는 단말에 M (M≤N)개의 DL CC를 할당할 수 있다. 이때, 단말은 M 개의 제한된 DL CC 만을 모니터링하고 DL 신호를 수신할 수 있다. 또한, 네트워크는 L (L≤M≤N)개의 DL CC에 우선순위를 주어 주된 DL CC를 단말에 할당할 수 있으며, 이러한 경우 UE는 L 개의 DL CC는 반드시 모니터링해야 한다. 이러한 방식은 상향링크 전송에도 똑같이 적용될 수 있다.

하향링크 자원의 반송파 주파수(또는 DL CC)와 상향링크 자원의 반송파 주파수(또는, UL CC) 사이의 링키지(linkage)는 RRC 메시지와 같은 상위계층 메시지나 시스템 정보에 의해 지시될 수 있다. 예를 들어, SIB2(System Information Block Type2)에 의해서 정의되는 링키지에 의해서 DL 자원과 UL 자원의 조합이 구성될 수 있다. 구체적으로, 링키지는 UL 그랜트를 나르는 PDCCH가 전송되는 DL CC와 상기 UL 그랜트를 사용하는 UL CC간의 맵핑 관계를 의미할 수 있으며, HARQ를 위한 데이터가 전송되는 DL CC(또는 UL CC)와 HARQ ACK/NACK 신호가 전송되는 UL CC(또는 DL CC)간의 맵핑 관계를 의미할 수도 있다.

1.3.2 크로스 캐리어 스케줄링(Cross Carrier Scheduling)

캐리어 병합 시스템에서는 캐리어(또는 반송파) 또는 서빙 셀(Serving Cell)에 대한 스케줄링 관점에서 자가 스케줄링(Self-Scheduling) 방법 및 크로스 캐리어 스케줄링(Cross Carrier Scheduling) 방법의 두 가지가 있다. 크로스 캐리어 스케줄링은 크로스 컴포넌트 캐리어 스케줄링(Cross Component Carrier Scheduling) 또는 크로스 셀 스케줄링(Cross Cell Scheduling)으로 일컬을 수 있다.

자가 스케줄링은 PDCCH(DL Grant)와 PDSCH가 동일한 DL CC로 전송되거나, DL CC에서 전송된 PDCCH(UL Grant)에 따라 전송되는 PUSCH가 UL Grant를 수신한 DL CC와 링크되어 있는 UL CC를 통해 전송되는 것을 의미한다.

크로스 캐리어 스케줄링은 PDCCH(DL Grant)와 PDSCH가 각각 다른 DL CC로 전송되거나, DL CC에서 전송된 PDCCH(UL Grant)에 따라 전송되는 PUSCH가 UL 그랜트를 수신한 DL CC와 링크되어 있는 UL CC가 아닌 다른 UL CC를 통해 전송되는 것을 의미한다.

크로스 캐리어 스케줄링 여부는 단말 특정(UE-specific)하게 활성화 또는 비활성화될 수 있으며, 상위계층 시그널링(예를 들어, RRC 시그널링)을 통해서 반정적(semi-static)으로 각 단말 별로 알려질 수 있다.

크로스 캐리어 스케줄링이 활성화된 경우, PDCCH에 해당 PDCCH가 지시하는 PDSCH/PUSCH가 어느 DL/UL CC를 통해서 전송되는지를 알려주는 캐리어 지시자 필드(CIF: Carrier Indicator Field)가 필요하다. 예를 들어, PDCCH는 PDSCH 자원 또는 PUSCH 자원을 CIF를 이용하여 다수의 컴포넌트 캐리어들 중 하나에 할당할 수 있다. 즉, DL CC 상에서의 PDCCH가 다중 집성된 DL/UL CC 중 하나에 PDSCH 또는 PUSCH 자원을 할당하는 경우 CIF가 설정된다. 이 경우, LTE Release-8의 DCI 포맷은 CIF에 따라 확장될 수 있다. 이때 설정된 CIF는 3bit 필드로 고정되거나, 설정된 CIF의 위치는 DCI 포맷 크기와 무관하게 고정될 수 있다. 또한, LTE Release-8의 PDCCH 구조(동일 코딩 및 동일한 CCE 기반의 자원 매핑)를 재사용할 수도 있다.

반면, DL CC 상에서의 PDCCH가 동일한 DL CC 상에서의 PDSCH 자원을 할당하거나 단일 링크된 UL CC 상에서의 PUSCH 자원을 할당하는 경우에는 CIF가 설정되지 않는다. 이 경우, LTE Release-8과 동일한 PDCCH 구조(동일 코딩 및 동일한 CCE 기반의 자원 매핑)와 DCI 포맷이 사용될 수 있다.

크로스 캐리어 스케줄링이 가능할 때, 단말은 CC별 전송 모드 및/또는 대역폭에 따라 모니터링 CC의 제어영역에서 복수의 DCI에 대한 PDCCH를 모니터링하는 것이 필요하다. 따라서, 이를 지원할 수 있는 검색 공간의 구성과 PDCCH 모니터링이 필요하다.

캐리어 병합 시스템에서, 단말 DL CC 집합은 단말이 PDSCH를 수신하도록 스케줄링된 DL CC의 집합을 나타내고, 단말 UL CC 집합은 단말이 PUSCH를 전송하도록 스케줄링된 UL CC의 집합을 나타낸다. 또한, PDCCH 모니터링 집합(monitoring set)은 PDCCH 모니터링을 수행하는 적어도 하나의 DL CC의 집합을 나타낸다. PDCCH 모니터링 집합은 단말 DL CC 집합과 같거나, 단말 DL CC 집합의 부집합(subset)일 수 있다. PDCCH 모니터링 집합은 단말 DL CC 집합내의 DL CC들 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또는 PDCCH 모니터링 집합은 단말 DL CC 집합에 상관없이 별개로 정의될 수 있다. PDCCH 모니터링 집합에 포함되는 DL CC는 링크된 UL CC에 대한 자기-스케줄링(self-scheduling)은 항상 가능하도록 설정될 수 있다. 이러한, 단말 DL CC 집합, 단말 UL CC 집합 및 PDCCH 모니터링 집합은 단말 특정(UE-specific), 단말 그룹 특정(UE group-specific) 또는 셀 특정(Cell-specific)하게 설정될 수 있다.

크로스 캐리어 스케줄링이 비활성화된 경우에는 PDCCH 모니터링 집합이 항상 단말 DL CC 집합과 동일하다는 것을 의미하며, 이러한 경우에는 PDCCH 모니터링 집합에 대한 별도의 시그널링과 같은 지시가 필요하지 않다. 그러나, 크로스 캐리어 스케줄링이 활성화된 경우에는 PDCCH 모니터링 집합이 단말 DL CC 집합 내에서 정의되는 것이 바람직하다. 즉, 단말에 대하여 PDSCH 또는 PUSCH를 스케줄링하기 위하여 기지국은 PDCCH 모니터링 집합만을 통해 PDCCH를 전송한다.

도 7은 본 발명의 실시예들에서 사용되는 크로스 캐리어 스케줄링에 따른 LTE-A 시스템의 서브 프레임 구조를 나타낸다.

도 7을 참조하면, LTE-A 단말을 위한 DL 서브프레임은 3개의 하향링크 컴포넌트 캐리어(DL CC)가 결합되어 있으며, DL CC 'A'는 PDCCH 모니터링 DL CC로 설정된 경우를 나타낸다. CIF가 사용되지 않는 경우, 각 DL CC는 CIF 없이 자신의 PDSCH를 스케줄링하는 PDCCH를 전송할 수 있다. 반면, CIF가 상위 계층 시그널링을 통해 사용되는 경우, 단 하나의 DL CC 'A'만이 CIF를 이용하여 자신의 PDSCH 또는 다른 CC의 PDSCH를 스케줄링하는 PDCCH를 전송할 수 있다. 이때, PDCCH 모니터링 DL CC로 설정되지 않은 DL CC 'B' 와 'C'는 PDCCH를 전송하지 않는다.

1.3.3 CA 환경 기반의 CoMP 동작

이하에서는 본 발명의 실시예들에 적용될 수 있는 협력적 다중 포인트(CoMP: Cooperative Multi-Point) 전송 동작에 대해서 설명한다.

LTE-A 시스템에서 LTE에서의 CA(carrier aggregation) 기능을 이용하여 CoMP 전송을 구현할 수 있다. 도 8은 CA 환경을 기반으로 동작하는 CoMP 시스템의 개념도이다.

도 8에서, P셀로 동작하는 캐리어와 S셀로 동작하는 캐리어는 주파수 축으로 동일한 주파수 대역을 사용할 수 있으며, 지리적으로 떨어진 두 eNB에 각각 할당된 경우를 가정한다. 이때, UE1의 서빙 eNB를 P셀로 할당하고, 많은 간섭을 주는 인접셀을 S셀로 할당할 수 있다. 즉, 하나의 단말에 대해서 P셀의 기지국과 S셀의 기지국이 서로 JT(Joint Transmission), CS/CB 및 동적 셀 선택(Dynamic cell selection) 등 다양한 DL/UL CoMP 동작을 수행할 수 있다.

도 8은 하나의 단말(e.g., UE1)에 대해 두 개의 eNB들이 관리하는 셀들을 각각 P셀과 S셀로써 결합하는 경우에 대한 예시를 나타낸다. 다만, 다른 예로서 3개 이상의 셀이 결합될 수 있다. 예를 들어, 세 개 이상의 셀들 중 일부 셀들은 동일 주파수 대역에서 하나의 단말에 대해 CoMP 동작을 수행하고, 다른 셀들은 다른 주파수 대역에서 단순 CA 동작을 하도록 구성되는 것도 가능하다. 이때, P셀은 반드시 CoMP 동작에 참여할 필요는 없다.

1.4 시스템 정보 블록(SIB)

시스템 정보 블록(SIB: System Information Block)은 기지국의 시스템 정보를 전송하기 위해 사용된다. 즉, 단말은 기지국으로부터 전송되는 서로 다른 SIB들을 수신함으로써 시스템 정보를 획득할 수 있다. SIB들은 논리 계층에서는 DL-SCH 상에 전송되며, 물리 계층에서는 PDSCH를 통해 전송된다. 이때, SIB의 존재 여부는 SI-RNTI(System Information Radio Network Temporary Identity)로 마스킹된 PDCCH 신호로 확인된다.

SIB들 중 시스템 정보 블록 타입 1(SIB1)은 해당 셀이 셀 선택에 적합 셀인지 여부를 결정하기 위해 필요한 파라미터들 및 다른 SIB들에 대한 시간 축상 스케줄링에 대한 정보를 포함한다. 시스템 정보 블록 타입 2(SIB2)는 공용 채널(Common Channel) 정보 및 공유 채널(Shared Channel) 정보를 포함한다. SIB3 내지 SIB8은 셀 재선택 관련 정보, 셀 외 주파수(Inter-Frequency), 셀 내 주파수(Intra-Frequency) 등의 정보를 포함한다. SIB9는 홈 기지국(HeNB: Home eNodeB)의 이름을 전달하기 위해 사용되며, SIB10-SIB12는 지진, 쓰나미 경고 서비스(ETWS: Earthquake and Tsunami Warning Service) 통지 및 재난 경고 시스템(CMAS: Commercial Mobile Alert System) 경고 메시지를 포함한다. SIB13은 MBMS 관련 제어 정보를 포함한다.

이때, SIB1은 셀 접속 관련 파라미터와 다른 SIB에 대한 스케줄링 정보를 포함한다. SIB1은 80ms 주기로 전송되고, 단말은 유휴 모드/연결 모드에서 SIB1을 수신할 수 있어야 한다. SIB1은 SFN mod 8 =0이 되는 radio frame의 subframe #5에서 전송이 개시되며, SFN mod 2 =0을 만족하는 radio frame의 subframe 5에서 전송된다. SIB1은 다음과 같은 정보를 포함하여 전송된다 .

표 6에 나타난 SIB1에 포함된 파라미터들에 대한 설명은 3GPP TS 36.331 규격 문서의 5.2.2.7절 및 6.2.2절에 개시된 설명을 참조할 수 있다.

SI 메시지들은 동적 스케줄링을 통해 주기적으로 발생하는 시간 영역 구간(즉, SI 윈도우)내에서 전송될 수 있다. 각 SI 메시지들은 특정 SI 윈도우와 연관되어 있으며, 특정 SI 윈도우들은 다른 SI 메시지들과 중첩되지 않는다. SI 윈도우의 길이는 모든 SI 메시지들에 대해서 공통적으로 구성될 수 있다.

SI 윈도우 내에서, 상응하는 SI 메시지는 MBSFN 서브프레임, TDD에서는 상향링크 서브프레임들 및 SFN mod 2 = 0인 무선 프레임들의 #5번 서브프레임들을 제외한 모든 서브프레임들에서 수 회 전송된다. UE는 SI 메시지들을 통해 구체적인 시간 영역 스케줄링 정보를 획득할 수 있다.

SI-RNTI로 마스킹된 PDCCH의 DCI 포맷 1C로 스케줄링된 PDSCH에 대한 리던던시 버전(RV: Redundancy Version)은 다음 수학식 3과 같이 결정된다.

수학식 3에서 k는 SI 메시지의 타입에 따라 결정된다. 예를 들어, SIB1 메시지에 대해서 k=(SFN/2) modulo 4와 같이 설정된다. 이때, SFN는 시스템 프레임 번호를 의미하고, 각 시스템 정보에 대해서 k=i modulo 4, i= 0, 1, ..., n_s ^w-1로 설정되며, i는 SI 윈도우 n_s ^w 내의 서브프레임 번호를 의미한다.

1.5 페이징 메시지 전송 방법

페이징 메시지는 페이징 정보, SI 메시지 갱신 정보 및 PWS 메시지 등의 정보를 전송하기 위해 사용된다. 각 셀마다 페이징 메시지 전송을 위한 기본 페이징 사이클(default paging cycle)이 설정되고, 단말마다 전용 페이징 사이클이 설정될 수 있다. 단말에 페이징 사이클이 둘 이상 설정된 경우에, 최소 값에 해당하는 페이징 사이클이 해당 단말에 대한 페이징 사이클이 된다.

페이징 메시지가 전송될 수 있는 페이징 서브프레임은 다음 수학식 4와 같이 계산될 수 있다.

본 발명의 실시예들에서, i_s는 페이징 서브프레임을 정의하는 기 정의된 테이블을 나타내는 인덱스로서 i_s=floor(UE_ID/N) mod N_s로 설정된다. 수학식 4에서 T 값은 단말의 UE DRX 사이클로 T = min(T_c, T_UE)로 결정될 수 있다. 이때, T_c는 셀 특정 기본 페이징 사이클을 나타내는 값으로 {32, 64, 128, 256} 무선 프레임(RF)으로 설정될 수 있고, T_UE는 UE 특정 페이징 사이클로 {32, 64, 128, 256} RF으로 설정될 수 있다. 또한, N 값은 하나의 페이징 사이클 내의 페이징 프레임의 개수를 나타내며, N = min(T, nB)으로 설정될 수 있다. 이때, nB는 페이징 사이클 {4T, 2T, T, T/2, T/4, T/8, T/16, T/32} 당 페이징 서브프레임들의 개수를 나타낸다. 또한, N_s는 페이징을 위해 사용되는 RF 내의 페이징 서브프레임의 개수로서 N_s = max(1, nB/T)로 설정된다.

다음 표 7 및 표 8은 각각 FDD 및 TDD인 경우에 페이징 서브프레임의 패턴을 나타낸다.

Ns	PO when i_s=0	PO when i_s=1	PO when i_s=2	PO when i_s=3
1	9	N/A	N/A	N/A
2	4	9	N/A	N/A
4	0	4	5	9

Ns	PO when i_s=0	PO when i_s=1	PO when i_s=2	PO when i_s=3
1	0	N/A	N/A	N/A
2	0	5	N/A	N/A
4	0	1	5	6

다음 표 9는 수학식 4 및 페이징 관련 파라미터 값에 따라 페이징 서브프레임의 일례를 나타낸 것이다.

Case	UE_ID	Tc	TUE	T	nB	N	Ns	PF	i_s	PO
A	147	256	256	256	64	64	1	76	0	9
B	147	256	128	128	32	32	1	76	0	9
C	147	256	128	128	256	128	2	19	1	4

1.6 참조신호(RS: Reference Signal)

이하에서는 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 참조신호들에 대해서 설명한다.

도 9는 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 셀 특정 참조 신호(CRS: Cell specific Reference Signal)가 할당된 서브프레임의 일례를 나타내는 도면이다.

도 9에서는 시스템에서 4개 안테나를 지원하는 경우에 CRS의 할당 구조를 나타낸다. 3GPP LTE/LTE-A 시스템에서 CRS는 디코딩 및 채널 상태 측정을 목적으로 사용된다. 따라서, CRS는 PDSCH 전송을 지원하는 셀(cell) 내 모든 하향링크 서브프레임에서 전체 하향링크 대역폭에 걸쳐 전송되며, 기지국(eNB)에 구성된 모든 안테나 포트에서 전송된다.

구체적으로 CRS 시퀀스는 슬롯 n_s에서 안테나 포트 p를 위한 참조 심볼들로서 사용되는 복소 변조 심볼(complex-valued modulation symbols)에 맵핑된다.

UE는 CRS를 이용하여 CSI를 측정할 수 있으며, CRS를 이용하여 CRS를 포함하는 서브프레임에서 PDSCH를 통해 수신된 하향링크 데이터 신호를 디코딩할 수 있다. 즉, eNB는 모든 RB에서 각 RB 내 일정한 위치에 CRS를 전송하고 UE는 상기 CRS를 기준으로 채널 추정을 수행한 다음에 PDSCH를 검출하였다. 예를 들어, UE는 CRS RE에서 수신된 신호를 측정한다. UE는 CRS RE별 수신 에너지와 PDSCH이 맵핑된 RE별 수신 에너지에 대한 비를 이용하여 PDSCH가 맵핑된 RE로부터 PDSCH 신호를 검출할 수 있다.

이와 같이, CRS를 기반으로 PDSCH 신호가 전송되는 경우에, eNB는 모든 RB에 대해서 CRS를 전송해야 하므로 불필요한 RS 오버헤드가 발생하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 3GPP LTE-A 시스템에서는 CRS 외에 UE-특정 RS(이하, UE-RS) 및 채널상태정보 참조신호(CSI-RS: Channel State Information Reference Signal)를 추가로 정의한다. UE-RS는 복조를 위해 사용되고, CSI-RS는 채널 상태 정보를 획득하기(derive) 위해 사용된다.

UE-RS 및 CRS는 복조를 위해 사용되므로 용도의 측면에서 복조용 RS라고 할 수 있다. 즉, UE-RS는 DM-RS(DeModulation Reference Signal)의 일종으로 볼 수 있다. 또한, CSI-RS 및 CRS는 채널 측정 혹은 채널 추정에 사용되므로 용도의 측면에서는 채널 상태 측정용 RS라고 할 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 CSI-RS가 안테나 포트의 개수에 따라 할당된 서브프레임들의 일례를 나타내는 도면이다.

CSI-RS는 복조 목적이 아니라 무선 채널의 상태 측정을 위해 3GPP LTE-A 시스템에서 도입된 하향링크 참조신호이다. 3GPP LTE-A 시스템은 CSI-RS 전송을 위해 복수의 CSI-RS 설정들을 정의하고 있다. CSI-RS 전송이 구성된 서브프레임들에서 CSI-RS 시퀀스는 안테나 포트 p 상의 참조 심볼들로서 사용되는 복소 변조 심볼들에 따라 맵핑된다.

도 10(a)는 CSI-RS 구성들 중 2개의 CSI-RS 포트들에 의한 CSI-RS 전송에 이용 가능한 20가지 CSI-RS 구성 0~19를 나타낸 것이고, 도 10(b)는 CSI-RS 구성들 중 4개의 CSI-RS 포트들에 의해 이용 가능한 10가지 CSI-RS 구성 0~9를 나타낸 것이며, 도 10(c)는 CSI-RS 구성 중 8개의 CSI-RS 포트들에 의해 이용 가능한 5가지 CSI-RS 구성 0~4를 도시한 것이다.

여기서 CSI-RS 포트는 CSI-RS 전송을 위해 설정된 안테나 포트를 의미한다. CSI-RS 포트의 개수에 따라 CSI-RS 구성이 달라지므로 CSI-RS 구성 번호가 동일하다고 하더라도 CSI-RS 전송을 위해 구성된 안테나 포트의 개수가 다르면 다른 CSI-RS 구성이 된다.

한편 CSI-RS는 매 서브프레임마다 전송되도록 구성된 CRS와 달리 다수의 서브프레임들에 해당하는 소정 전송 주기마다 전송되도록 설정된다. 따라서, CSI-RS 구성은 자원 블록 쌍 내에서 CSI-RS가 점유하는 RE들의 위치뿐만 아니라 CSI-RS가 설정되는 서브프레임에 따라서도 달라진다.

또한, CSI-RS 구성 번호가 동일하다고 하더라도 CSI-RS 전송을 위한 서브프레임이 다르면 CSI-RS 구성도 다르다고 볼 수 있다. 예를 들어, CSI-RS 전송 주기(T_CSI-RS)가 다르거나 일 무선 프레임 내에서 CSI-RS 전송이 구성된 시작 서브프레임(Δ_CSI-RS)이 다르면 CSI-RS 구성이 다르다고 볼 수 있다.

이하에서는 (1) CSI-RS 구성 번호가 부여된 CSI-RS 구성과 (2) CSI-RS 구성 번호, CSI-RS 포트의 개수 및/또는 CSI-RS가 구성된 서브프레임에 따라 달라지는 CSI-RS 구성을 구분하기 위하여, 후자 (2)의 구성을 CSI-RS 자원 구성(CSI-RS resource configuration)이라고 칭한다. 전자(1)의 설정은 CSI-RS 구성 또는 CSI-RS 패턴이라고도 칭한다.

eNB는 UE에게 CSI-RS 자원 구성을 알려줄 때 CSI-RS들의 전송을 위해 사용되는 안테나 포트의 개수, CSI-RS 패턴, CSI-RS 서브프레임 구성(CSI-RS subframe configuration) I_CSI-RS, CSI 피드백을 위한 참조 PDSCH 전송 전력에 관한 UE 가정 (UE assumption on reference PDSCH transmitted power for CSI feedback) P_c, 제로 파워 CSI-RS 구성 리스트, 제로 파워 CSI-RS 서브프레임 구성 등에 관한 정보를 알려 줄 수 있다.

CSI-RS 서브프레임 구성 인덱스 I_CSI-RS는 CSI-RS들의 존재(occurrence)에 대한 서브프레임 구성 주기 T_CSI-RS 및 서브프레임 오프셋 Δ_CSI-RS을 특정하기 위한 정보이다. 다음 표 10은 T_CSI-RS 및 Δ_CSI-RS에 따른 CSI-RS 서브프레임 구성 인덱스 I_CSI-RS을 예시한 것이다.

CSI-RS-SubframeConfig ICSI-RS	CSI-RS periodicity TCSI-RS (subframes)	CSI-RS subframe offset ΔCSI-RS (subframes)
0-4	5	ICSI-RS
5-14	10	ICSI-RS - 5
15-34	20	ICSI-RS - 15
35-74	40	ICSI-RS - 35
75-154	80	ICSI-RS - 75

이때, 다음 수학식 5를 만족하는 서브프레임들이 CSI-RS를 포함하는 서브프레임들이 된다.

3GPP LTE-A 시스템 이후에 정의된 전송 모드(예를 들어, 전송 모드 9 혹은 그 외 새로이 정의되는 전송 모드)로 설정된 UE는 CSI-RS를 이용하여 채널 측정을 수행하고 UE-RS를 이용하여 PDSCH를 복호할 수 있다.

3GPP LTE-A 시스템 이후에 정의된 전송 모드(예를 들어, 전송 모드 9 혹은 그 외 새로이 정의되는 전송 모드)로 설정된 UE는 CSI-RS를 이용하여 채널 측정을 수행하고 UE-RS를 이용하여 PDSCH를 복호할 수 있다.

1.7 Enhanced PDCCH (EPDCCH)

3GPP LTE/LTE-A 시스템에서 복수의 콤퍼넌트 캐리어(CC: Component Carrier = (serving) cell)에 대한 결합 상황에서의 크로스 캐리어 스케줄링(CCS: Cross Carrier Scheduling) 동작을 정의하면, 하나의 스케줄되는 CC (i.e. scheduled CC)는 다른 하나의 스케줄링 CC (i.e. scheduling CC)로부터만 DL/UL 스케줄링을 받을 수 있도록 (즉, 해당 scheduled CC에 대한 DL/UL grant PDCCH를 수신할 수 있도록) 미리 설정될 수 있다. 이때, 스케줄링 CC는 기본적으로 자기 자신에 대한 DL/UL 스케줄링을 수행할 수 있다. 다시 말해, 상기 CCS 관계에 있는 스케줄링/스케줄되는 CC를 스케줄하는 PDCCH에 대한 서치 스페이스(SS: Search Space)는 모든 스케줄링 CC의 제어채널 영역에 존재할 수 있다.

한편, LTE 시스템에서 FDD DL 캐리어 또는 TDD DL 서브프레임들은 각 서브프레임의 첫 n개(n<=4)의 OFDM 심볼을 각종 제어 정보 전송을 위한 물리 채널인 PDCCH, PHICH 및 PCFICH 등의 전송에 사용하고 나머지 OFDM 심볼들을 PDSCH 전송에 사용하도록 구성된다. 이때, 각 서브프레임에서 제어채널 전송에 사용하는 OFDM 심볼의 개수는 PCFICH 등의 물리 채널을 통해 동적으로 또는 RRC 시그널링을 통한 반 정적인 방식으로 단말에게 전달될 수 있다.

한편, LTE/LTE-A 시스템에서는 DL/UL 스케줄링 및 각종 제어 정보를 전송하기 위한 물리채널인 PDCCH는 제한된 OFDM 심볼들을 통해서 전송되는 등의 한계가 있으므로 PDCCH와 같이 PDSCH와 분리된 OFDM 심볼을 통해 전송되는 제어 채널 대신에 PDSCH와 FDM/TDM 방식으로 조금 더 자유롭게 다중화되는 확장된 PDCCH(i.e. E-PDCCH)를 도입할 수 있다. 도 11은 LTE/LTE-A 시스템에서 사용되는 레가시 PDCCH(Legacy PDCCH), PDSCH 및 E-PDCCH가 다중화되는 일례를 나타내는 도면이다.

1.8 동기 신호

동기 신호(SS: Synchronization Signal)는 주동기 신호(PSS: Primary Synchronization Signal) 와 부동기 신호(SSS: Secondary Synchronization Signal)로 구성된다. 또한, 동기 신호는 단말과 기지국간 동기 획득 및 셀 탐색을 수행할 때 사용되는 신호이다.

도 12는 동기 신호가 전송되는 위치를 나타내는 프레임 구조의 일례를 나타내는 도면이다. 특히, 도 12(a) 및 도 12(b)는 각각 기본 순환 전치(CP: Cyclic Prefix)와 확장 CP를 사용하는 시스템의 경우 SS의 전송을 위한 프레임 구조를 나타낸다.

동기신호는 이기종망간 측정(inter-RAT (Radio Access Technology) measurement)의 용이함을 위해 GSM 프레임 길이인 4.6ms를 고려하여 부프레임 0번과 부프레임 5번의 두 번째 슬롯에서 각각 전송된다. 이때, 해당 무선 프레임에 대한 경계는 SSS를 통해 검출 가능하다.

도 12(a) 및 (b)를 참조하면, PSS는 0번 및 5번 슬롯의 맨 마지막 OFDM 심볼에서 전송되고, SSS는 PSS 바로 앞 OFDM 심볼에서 전송된다. SS는 3개의 PSS와 168개의 SSS의 조합을 통해 총 504개의 물리계층 셀 식별자(physical cell ID)를 전송할 수가 있다. 또한, SS 및 PBCH는 시스템 대역폭 내의 가운데 6RB 내에서 전송되므로, 단말은 전송 대역폭의 크기에 관계없이 항상 SS 및 PBCH 신호를 검출 혹은 복호할 수 있다.

SS의 전송 다이버시티 방식은 단일 안테나 포트 (single antenna port)만을 사용한다. 즉, 단일 안테나 전송 혹은 UE에 투명한(transparent) 전송 방식(예를 들어, PVS, TSTD, CDD) 을 사용할 수가 있다.

1.8.1 주동기 신호(PSS)

길이 63의 자도프츄 (ZC: Zadoff-Chu) 시퀀스를 주파수 영역에서 정의하여 PSS의 시퀀스로 사용한다. ZC 시퀀스는 다음 수학식 6에 의해 정의된다.

수학식 6에서 Nzc는 ZC 시퀀스의 길이 63을 나타내고, du(n)은 루트 인덱스 u에 따른 PSS 시퀀스를 나타낸다. 이때, 직류(DC: Direct Current) 부반송파에 해당되는 시퀀스 요소(element) n=31은 천공 (puncturing)한다.

동기 수행을 위한 필터 설계에 용이함 위해, 대역폭의 가운데 부분에 해당하는 6RB(=72 부반송파) 중 9개의 남는 부반송파는 항상 0의 값으로 전송한다. 총 3개의 PSS를 정의하기 위해 수학식 2에서 u=25, 29, 그리고 34의 값이 사용될 수 있다. 이때, u 29와 34는 켤레대칭(conjugate symmetry) 관계를 가지고 있어서, 2개의 상관 (correlation)을 동시에 수행할 수가 있다. 여기서, 켤레대칭은 다음 수학식 3의 관계를 의미한다. 켤레대칭 특성을 이용하여 u=29와 34에 대한 원샷 상관기 (one-shot correlator)의 구현이 가능하며, 전체적인 연산량을 약 33.3% 감소시킬 수 있다.

1.8.2 부동기 신호 (SSS)

SSS는 길이 31인 두 개의 m-시퀀스를 인터리빙 및 접합하여 생성된다. 이때, 두 개의 시퀀스를 조합하여 168 셀 그룹 식별자(cell group ID)를 식별할 수 있다. SSS의 시퀀스로서 m-시퀀스는 주파수 선택적 환경에서 강건하고, 고속 하다마드 변환(Fast Hadamard Transform)을 이용한 고속 m-시퀀스 변환으로 연산량을 줄일 수가 있다. 또한, 두 개의 짧은 부호 (short code)로 SSS를 구성하는 것은 단말의 연산량을 줄이기 위해 제안되었다.

도 13은 부동기 신호를 생성하는 방법 중 하나를 나타내는 도면이다.

도 13을 참조하면, 논리 영역에서 정의되는 두 개의 m-시퀀스가 물리 영역에서 인터리빙되고 매핑되는 것을 확인할 수 있다. 예를 들어, SSS 부호 생성을 위해 사용되는 두 개의 m-시퀀스를 각각 S1, S2라고 정의할 때, 서브프레임 인덱스 0의 SSS가 (S1, S2) 두 조합으로 셀 그룹 식별자를 전송한다면, 서브프레임 인덱스 5의 SSS는 (S2, S1)으로 교환(swapping)하여 전송함으로써, 10ms 프레임 경계를 구분할 수 있게 된다. 이때, 사용되는 SSS 부호는 x⁵+x²+1의 생성 다항식을 사용하며, 서로 다른 순환 천이 (circular shift)를 통해 총 31개의 부호를 생성할 수가 있다.

수신 성능을 향상시키기 위하여, PSS 기반 (PSS-based)의 서로 다른 두 개의 시퀀스를 정의하여, SSS에 스크램블링하되 S1과 S2에 서로 다른 시퀀스로 스크램블링한다. 이후, S1 기반(S1-based)의 스크램블링 부호를 정의하여, S2에 스크램블링을 수행할 수 있다. 이때, SSS의 부호는 5ms 단위로 교환되지만 PSS 기반의 스크램블링 부호는 교환되지 않는다. PSS 기반의 스크램블링 부호는 x⁵+x²+1의 생성 다항식으로부터 생성된 m-시퀀스에서 PSS 인덱스에 따라 6개의 순환 천이 방식으로 정의하고, S1 기반의 스크램블링 부호는 x⁵+x⁴+x²+x¹+1의 다항식으로부터 생성된 m-시퀀스에서 S1의 인덱스에 따라 8개의 순환 천이 버전으로 정의한다.

2. NB-IoT (NarrowBand Internet of Tings)

2.1 NB-IoT 일반

협대역 LTE(NB: NarrowBand LTE)는 LTE 시스템에서 정의하는 1 PRB에 해당하는 시스템 대역폭을 갖는 낮은 복잡도, 낮은 전력 소모(power consumption)를 지원하기 위한 시스템이다. 이는 주로 MTC(Machine-Type Communication)와 같은 기기를 셀룰러 시스템에서 지원하여 IoT(Internet of Things)를 구현하기 위한 통신 방식으로 이용될 수 있다. 즉, 협대역 LTE 시스템은 NB-IoT 시스템으로 불릴 수 있다.

NB-IoT 시스템에서는 기존의 LTE 시스템의 서브캐리어 스페이싱(subcarrier spacing) 등의 OFDM 파라미터들을 LTE와 같은 것을 사용함으로써 추가적인 대역을 할당하지 않고, 레가시 LTE 대역에서 사용하는 1 PRB를 NB-LTE 용으로 할당함으로써 주파수를 효율적으로 사용할 수 있는 장점이 있다.

NB-LTE 시스템의 물리 채널은 하향링크의 경우 M-PSS/M-SSS, M-PBCH, M-PDCCH/M-EPDCCH, M-PDSCH 등 또는 NB-PSS/NB-SSS, NB-PBCH, NB-PDCCH/NB-EPDDCH, NB-PDSCH 등으로 정의하고, LTE 시스템의 물리 채널들과 구별하기 위해 'M-' 또는 'NB-'를 더해서 정의하고 있다.

기존의 LTE/LTE-A 시스템은 6 PRB가 최소 시스템 BW이어서 PSS/SSS, PBCH 등이 6 PRB에 해당하는 72 subcarrier를 통해 전송된다. 다음 도 14는 시스템 대역폭의 PRB 개수에 따른 PSS/SSS, PBCH가 전송될 수 있는 PRB 집합을 설명하기 위한 도면이다.

도 14(a)는 시스템 대역폭이 짝수개의 PRB(예를 들어, 12 PRB)로 구성되어 중심 주파수(Center Frequency)가 RB 인덱스 5 및 6의 경계에 위치하는 경우를 나타낸다. 즉, 도 14(a)는 중심 주파수가 RB 경계에서 형성되는 경우를 나타낸다.

도 14(b)는 시스템 대역폭이 홀수개의 PRB(예를 들어, 15 PRB)로 구성되어 중심 주파수가 RB 인덱스 7의 중간에 형성되는 경우를 나타낸다.

도 14(a) 및 도 14(b)에서는 중앙 6RB에 PSS, SSS 및/또는 PBCH가 할당될 수 있다. 다만, 도 14(b)의 경우, 중심 주파수가 7 RB에 위치하므로, PSS, SSS 및/또는 PBCH는 7개의 RB에 할당될 수 있다. 이때, RB 인덱스 4 및 10에서는 일부만이 PRB 집합으로 구성된다.

2.2 NB LTE 셀 서치 방법

도 15는 NB-IoT 시스템에서 사용되는 M-PSS 및 M-SSS 프레임 구조를 설명하기 위한 도면이다.

NB-LTE 시스템에서의 셀 서치 방법은 셀 서치 성능을 향상시키기 위해 시퀀스 디자인을 적합한 수정을 하여 달리하되 LTE/LTE-A 시스템의 방식과 동일한 방법을 따른다. 도 15는 셀 동기 시퀀스의 구조를 나타낸다.

도 15를 참조하면, 프라이머리 동기 시퀀스(M-PSS)는 하나의 프라이머리 동기 시퀀스가 사용되며, 9개의 OFDM 심볼들에서 전송된다. M-PSS는 서브프레임 타이밍을 결정하고 주파수 오프셋을 맞추기 위해 사용된다. 이때, M-PSS는 시간축 상에서 연속된 9 OFDM 심볼들에 전송된다.

세컨더리 동기 시퀀스(M-SSS)는 6 OFDM 심볼 시간을 차지하며, 셀 식별 및 M-프레임 타이밍을 맞추기 위해 사용된다. LTE 시스템과 동일한 개수의 셀 식별 그룹들을 지원하기 위해 504개의 서로 다른 SSS가 설계된다.

도 15의 시퀀스 설계로부터, M-PSS 및 M-SSS들은 평균 매 20ms에서 반복되며 80ms 블록 내에서 4회 발생한다. 동기 시퀀스들을 포함하는 서브프레임들에서 일반 순환 전치의 경우 M-PSS는 마지막 9개의 OFDM 심볼들을 차지하며, M-SSS는 6, 7, 10, 11, 13 및 14 번째 OFDM 심볼들을 차지한다. 확장 순환 전치의 경우, M-SSS는 5, 6, 9, 11 및 12 번째 OFDM 심볼들을 차지하도록 구성된다.

M-PSS의 9개의 OFDM 심볼들은 LTE 캐리어 내의 대역 내(inband) 배치를 지원하기 위해 선택된다. 왜냐하면, 첫 3 OFDM 심볼들은 LTE 시스템에서 PDCCH를 수반하기 위해 사용되고 최소 12 개의 OFDM 심볼들(확장 순환 전치의 경우)로 서브프레임이 구성되기 때문이다. M-PSS에 대해서, LTE 시스템의 CRS가 전송되는 자원 요소와 대응되는 자원 요소는 충돌을 피하기 위해 펑쳐링된다.

M-PSS/M-SSS의 특정 위치는 PDCCH, PCFICH, PHICH 및 MBSFN과 같은 레가시 LTE 신호들과의 충돌을 피하도록 설정된다. LTE 시스템에 대해서, NB-LTE 시스템의 동기 시퀀스들의 설계는 조금 다르게 수행된다. 이는 더 빠른 동기 획득 및 단말의 메모리 소모의 감소 사이의 타협을 위해 수행된다. 또한, 80ms 간격에서 4 회 반복되기 때문에, M-SSS에 80ms 간격 내에서 불확실한 타이밍을 해소하기 위해 조금 수정된 설계가 필요하다.

2.3 M-PSS 및 M-SSS의 구조

LTE 시스템에서 PSS 구조는 시간 및 주파수 오프셋 추정기(estimator)의 낮은 복잡한 설계를 허용하고, SSS는 프레임 타이밍 및 504개의 독특한 셀 식별자들의 지원을 하기 위해 설계된다.

도 16은 M-PSS를 생성하기 위한 과정을 설명하기 위한 도면이다.

NB-LTE 시스템에서 단일 M-PSS가 정의된다. PSS 동기 과정에서 특정 개수의 주파수 가설들(hypotheses)이 심볼 타이밍 및 대략적인 주파수 오프셋의 추정을 위해 각 PSS에 대해서 사용된다. NB-LTE 시스템에 LTE 시스템과 같은 동기 과정을 적용하는 경우 다수의 주파수 가설들로 인한 높은 수신기 처리 복잡도를 가져올 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해, M-PSS에 대해 시간 평면에서 비슷하지만 다른 자도프-추 시퀀스가 제안된다. 전송 단계에서 차등 인코딩(differential encoding)으로 인해, 차등 디코딩(differential decoding)이 수신기 처리 과정에서 수행된다. 이러한 결과, 주파수 오프셋은 심볼들 상에서 연속된 회전으로부터 심볼들 상에서 고정된 위상 오프셋으로 전환된다.

도 16을 참조하면, 길이 107의 자도프-추 시퀀스로부터 시작하여 다음 수학식 8과 같이 기저 시퀀스 c(n)을 획득할 수 있다.

기저 시퀀스 c(n)은 차등적으로 인코딩되어 다음 수학식 9와 같은 시퀀스 d(n)이 산출된다.

시퀀스 d(n)은 각각 12 길이 및 샘플 레이트(sample rate) 180 kHZ의 9개의 서브 시퀀스들로 나뉘어진다. 12-포인트 FFT가 각각의 9 서브 시퀀스들에 수행되고, 각 서브 시퀀스들은 1.92MHz의 샘플 레이트를 위해 제로 패드(zero padded)된 128 포인트 IFFT를 이용하여 128/12회 오버샘플된다. 그 결과 각 시퀀스는 9개의 OFDM 심볼들 상에서 12 서브캐리어에 각각 매핑된다.

각 서브 시퀀스들은 하나의 OFDM 심볼을 구성하고, 9 개의 서브 시퀀스들이 있으므로 M-PSS는 9 OFDM 심볼들을 차지한다. 총 M-PSS의 길이는 9개의 일반 순환 전치 샘플들이 사용될 경우 (128+9)*9+1=1234 샘플들이고, 확장된 순환 전치가 사용될 경우 1440 샘플들이다.

도 16은 M-PSS를 생성하는 방법을 설명하고 있으며, 전송에서 사용되는 실제 M-PSS는 매 시간 송신기/수신기에서 동일한 복잡한 과정을 거쳐 생성될 필요는 없다. M-PSS에 상응하는 복잡 계수(tu(n))는 오프라인에서 생성될 수 있으며, 이후 송신기/수신기에 바로 저장될 수 있다. 또한, M-PSS가 1.92MHz로 생성되더라도, 점유되는 대역폭은 180kHZ이다. 따라서 수신기에서, M-PSS를 사용하는 시간 및 주파수 오프셋의 추정과 관련된 모든 처리 과정에서 192kHZ의 샘플링 레이트를 사용할 수 있다.

LTE 시스템과 비교하면, NB-LTE 시스템 내의 M-PSS의 발생 빈도는 LTE 시스템에서 PSS에 대한 오버해드보다 약간 크다. 특히, LTE 시스템에서 사용되는 동기 시퀀스들은 총 전송 자원의 2.86%를 차지하고, NB-LTE 시스템에서 사용되는 동기 시퀀스들은 대략 총 자원의 5.36%를 차지한다. 이러한 추가 오버헤드는 동기 시간 감소와 함께 메모리 소모의 감소를 줄여 베터리 생명을 증가시키고 낮은 기기 코스트를 가져오는 장점이 있다.

도 17은 M-SSS를 생성하기 위한 과정을 설명하기 위한 도면이다.

세컨더리 동기 신호(M-SSS)는 주파수 평면에서 설계되며 각각의 6 OFDM 심볼 내에서 12 서브캐리어들을 점유한다. 따라서, M-SSS에 사용되는 자원 요소들의 개수는 72개와 같다. M-SSS는 시작 부분에 11개의 ‘0’(제로)들이 패딩된 하나의 61 길이의 자도프-추 시퀀스로 구성된다. 확장 순환 전치의 경우, M-SSS의 첫 두 심볼은 사용되지 않고 남은 심볼들은 가용한 OFDM 심볼들에 매핑된다. 이렇게 사용되지 않는 영역은, 시작 부분에 11개의 제로들이 있으므로, 길이 61 시퀀스로부터 오직 하나의 심볼 내에서 발생한다. 하나의 심볼을 사용하지 않는 것은 서로 다른 SSS들의 코릴레이션 특성에서 사소한 저하만 초래할 뿐이다. 서로 다른 루트(roots)에 대한 시퀀스 및 순환 천이들은 504 개까지의 독특한 셀 식별을 지원하기 위해 제공될 수 있다. NB-LTE 시스템에서 자도프-추 시퀀스를 이용하는 이유는 LTE 시스템에서 m-시퀀스들을 이용하는 것에 비하여 오검출율(false detection rate)을 줄이기 위함이다. 왜냐하면 m-시퀀스를 이용하는 LTE 시스템은 두 개의 서로 다른 셀 식별 그룹들에 대한 일반 시퀀스의 존재로 인해 추가적인 처리 과정을 요구하기 때문이다.

M-PSS/M-SSS는 80ms 블록 내에서 매 4 회 발생하기 때문에, LTE 시스템에서의 SSS 설계는 이러한 블록 내에서 정확한 타이밍 정보를 제공하지 못한다. 왜냐하면 LTE 시스템에서는 오직 2 개의 위치들만 결정하기 위한 특정 인터리빙 구조가 사용되지만, NB-LTE 시스템에서는 4개의 위치들을 결정할 필요가 있기 때문이다. 따라서, 80ms 블록 내에서 4개의 위치들을 결정하기 위해 4개의 스크램블링 시퀀스들이 요구되며, 4개의 스크램블링 시퀀스들은 정확한 타이밍을 획득하는데 활용될 수 있다.

도 17을 참조하면, M-SSS를 나타내는 s_p,q(n)는 a_p(n)b_q(n)와 같이 주어진다. 이때, p (p={0, 1, …, 503})는 셀 식별자를 나타내며, q (q={0, 1, 2, 3})는 M-SSS의 위치를 결정하기 위해 사용된다.

a_p(n)은 자도프-추 시퀀스이며 셀 식별 그룹을 결정하기 위해 사용된다. 루트 m₁(p) 및 순환 천이 k_p는 특정 셀 식별을 제공하기 위해 사용된다. a_p(n)은 다음 수학식 10과 같이 정의된다.

b_q(n)은 기저 시퀀스 b(n)의 순환 천이로 구성된 샘플링 시퀀스이며, 프레임 타이밍을 획득하기 위해 M-프레임 내에서 M-SSS의 위치를 지시하기 위해 사용된다. bq(n)은 다음 수학식 11과 같이 정의된다.

수학식 11에서, 순환 천이 l_q는 q 값에 종속된다. 특정 p에 대한 m(p) 및 k_p 값들은 m(p)=1+mod(p,61) 및

와 같이 주어진다.

3. NB-LTE 시스템에서 대역 내 동작을 지원하는 방법

본 발명의 실시예들에서 대역 내 동작(in-band operation) 또는 대역 내 배치(in-band deployment)의 의미는 NB-IoT 기술이 LTE 대역 내에서 동작하는 IoT 기술을 의미한다. 또한, 이하에서 설명하는 단말은 NB-IoT 기술을 지원하는 NB-IoT 단말을 의미하며 기지국은 NB-IoT 기술을 지원하는 NB-IoT 기지국을 의미한다. 또한, 대역 내 동작 또는 대역 내 배치된 NB-IoT 기지국에 접속하는 NB-IoT 단말은 대역 내 배치 모드로 설정될 수 있다.

이하에서 설명하는 본 발명의 실시예들에서, NB-IoT 기지국 또는 NB-LTE 시스템에서 지원되는 하향링크 물리 채널 또는 상향링크 물리 채널에는 레가시 LTE/LTE-A 시스템의 하향링크/상향링크 물리 채널의 앞에 “M-”, “NB-” 또는 “N-” 등과 같은 접두사가 붙어 레가시 시스템과 구별될 수 있고, 해당 접두사들은 NB-IoT 시스템에서 사용되는 물리 채널을 나타내며 서로 동일한 의미로 혼용될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에서 ‘A/B’의 표현은 ‘A’, ‘B’, 또는 ‘A 및 B’를 나타내는 표현이다.

3.1 NB-LTE 시스템에서 하향링크 물리 채널 송수신 방법 -1

본 발명의 일 실시예로서, NB-LTE 시스템이 대역 내 배치를 가정하는 경우, NB-LTE 시스템에서 구성되어 전송되는 PRB는 레가시 LTE 시스템의 PRB 경계와 일치하도록 구성되는 것이 바람직하다.

도 14를 참조하면, 시스템 대역폭에 해당하는 PRB의 개수에 따라 NB-LTE를 위해 사용되는 12개의 서브캐리어가 레가시 LTE 시스템의 1 PRB 또는 2 PRB에 영향을 줄 수 있다. 레가시 LTE 시스템의 무선 자원 사용에 영향을 주기 위해서 레가시 LTE 시스템의 PRB 경계에 일치시키어 NB-LTE 시스템의 전송을 수행하는 것이 바람직하다.

또한, LTE 시스템에서 PSS/SSS를 이용하여 셀 서치를 수행하는 경우, 단말은 100 KHz 단위로 중심 주파수(center frequency)를 이동하면서 PSS/SSS를 검출을 시도함으로써 셀 서치를 수행한다. 이러한 경우, 레가시 LTE 시스템의 PRB 경계와 일치하고 100 KHz 중심 주파수 래스터(center frequency raster)를 만족시키는 PRB에서 NB-LTE 시스템의 M-PSS/M-SSS가 전송되도록 구성되는 것이 바람직하다. 이때, 100KHz의 중심 주파수 래스터는 NB-IoT 단말의 셀 서치 단위로 설정될 수 있다.

예를 들어, 레가시 LTE 시스템의 대역폭을 15 PRB라고 가정하면, 중심 주파수는 도 14(b)의 PRB #7의 중심에 해당한다. 이때, 100 KHz 래스터와 PRB 경계(예를 들어, 180 KHz 단위)를 일치시키려면, 900 KHz의 배수로 중심 주파수에서 떨어져 있는 PRB 인덱스(e.g., PRB #2, PRB #12)에 NB-LTE 시스템의 M-PSS/M-SSS가 전송되도록 구성되는 것이 바람직하다. 즉, NB-LTE 시스템의 셀 서치 단위와 PRB 단위의 최소 공배수로 설정되는 PBR 인덱스에서 M-PSS/M-SSS가 전송되도록 구성될 수 있다.

다른 시스템 대역폭의 경우도 이와 같은 방법으로 NB-LTE 시스템의 신호가 전송될 수 있는 PRB 인덱스를 계산할 수 있다.

또는, NB-LTE가 전송될 수 있는 중심 주파수를 미리 지정해 놓을 수 있다. 그러면, NB-LTE 단말은 100 KHz 단위로 셀 서치를 수행할 필요 없이 지정된 주파수에 대해서만 셀 서치 동작을 수행하면 되기 때문에 단말의 셀 서치 구현을 간단히 수행할 수 있다. 예를 들어, 단말은 대역폭의 크기, 대역폭의 위치, 셀 서치 단위, PRB 크기 등을 기반으로 단말에 지정된 주파수를 알 수 있으며, 지정된 주파수에 대해서만 셀 서치를 수행할 수 있다.

이러한 경우, 기지국은 물리 채널들(예를 들어, M-PSS, M-SSS, M-PBCH, M-PDCCH, M-EPDCCH, M-PDSCH 등)을 전송하는 경우에 레가시 LTE 시스템의 PBR 경계에 맞추어 전송하고, 단말은 레가시 LTE 시스템의 PBR 경계를 기반으로 물리 채널들을 수신할 수 있다.

3.2 NB-LTE 시스템에서 하향링크 물리 채널 송수신 방법 -2

본 발명의 다른 실시예로서, M-PSS, M-SSS 및 M-PBCH는 레가시 LTE 시스템의 PRB 경계에 일치시키지 않고 전송되도록 설정될 수 있다. 이때, M-PSS/M-SSS, M-PBCH는 레가시 LTE 시스템의 PSS, SSS 및/또는 PBCH가 전송되는 중심 6 PRB 또는 모든 중심 6PRB에 해당하는 72 서브캐리어에서 전송되지 않는 것이 바람직하다. 이는, 레가시 LTE 시스템의 PSS, SSS 및/또는 PBCH 성능을 보장하고, NB-LTE 시스템의 성능에도 영향을 주지 않기 위해서이다.

단말이 셀 서치를 수행하여 서빙 셀에 대한 정보를 획득하였기 때문에, 기지국은 M-PDCCH, M-EPDCCH 및 M-PDSCH를 레가시 LTE 시스템의 PRB 경계에 일치시키어 NB-LTE 전송을 수행할 수 있다. 이는 단말이 100 KHz 래스터 단위로 셀 서치를 수행하는 기존 구현을 그대로 사용할 수 있는 장점이 있다. 이 때, M-PBCH를 통해 M-PDCCH/M-EPDCCH, M-PDSCH 등이 전송되는 PRB에 대한 정보가 전송될 수 있다.

즉, 기지국은 물리 채널 중 동기 및 시스템 정보를 전송하기 위한 물리 채널들(예를 들어, M-PSS, M-SSS 및 M-PBCH 등)은 레가시 LTE 시스템의 PRB 경계에 맞추지 않고 전송할 수 있으며, 데이터를 송수신하기 위한 제어 채널 및 데이터 채널들(예를 들어, M-PDCCH/M-EPDCCH, M-PDSCH 등)은 레가시 LTE 시스템의 PRB 경계에 맞추어 전송할 수 있다.

3.3 NB-LTE 시스템에서 하향링크 물리 채널 송수신 방법-3

본 발명의 또 다른 실시예로서, 기지국은 M-PSS 및 M-SSS만 레가시 LTE 시스템의 PRB 경계에 일치시키지 않고 전송하고, M-PBCH, M-PDCCH, M-EPDCCH 및 M-PDSCH 등은 PRB 경계에 일치시켜 전송할 수 있다.

이때, M-PBCH, M-PDCCH/M-EPDCCH 및 M-PDSCH가 전송되는 PRB는 미리 지정되거나, M-PSS 및 M-SSS의 가정(hypothesis)으로부터 획득할 수 있다.

또는, 단말은 M-PSS 및 M-SSS의 가정으로부터 M-PBCH가 전송되는 PRB의 정보를 획득하고, M-PDCCH/M-EPDCCH 및/또는 M-PDSCH가 전송되는 PRB 정보는 M-PBCH로부터 획득할 수 있다.

3.4 시스템 정보 전송 방법

기지국은 NB-IoT 단말에게 NB-IoT 시스템이 대역 내 배치 모드임을 지시하는 시그널링을 RRC 계층에서 송신되는 신호(예를 들어, RRC 신호, M-SIB, M-MIB 등) 또는 물리계층(즉, L1) 시그널링 등을 이용하여 전송할 수 있다.

LTE 시스템에서는 기지국은 CRS 정보를 전송하지 않는다. 하지만 NB-LTE 시스템에서는 CRS 정보(예를 들어, 주파수 천이(v-shift) 값 등)를 단말에 전송함으로써, NB-IoT 단말이 대역 내 배치 모드로 동작할 수 있음을 지시할 수 있다.

3.5 M-PBCH 송수신 방법

레가시 LTE 시스템에서 PBCH는 CRS를 이용하여 복조(demodulation)될 수 있다. NB-LTE 시스템의 경우, M-PBCH가 중심 1 PRB에 해당하는 12 서브캐리어에서만 전송된다고 가정하면, 단말은 CRS를 이용하여 M-PBCH를 복조 할 수 있다.

그러나, M-PBCH가 레가시 LTE 시스템의 중심 1 PRB에 해당하는 위치가 아닌 다른 PRB 또는 PRB들에서 전송되는 경우, NB-LTE 단말(즉, NB-IoT 단말)은 다른 PRB에 대한 PRB 인덱스를 알 수 없으며, 레가시 LTE 시스템의 CRS를 이용하여 M-PBCH를 디코딩할 수 없다.

이하에서는 대역 내 배치 모드로 설정된 단말 및/또는 기지국이 레가시 LTE 시스템의 중심 1 PRB가 아닌 임의의 PRB(들)에서 M-PBCH를 송수신하는 방법들에 대해서 설명한다.

3.5.1 레가시 CRS를 고려한 M-PBCH 송수신 방법

기지국은 M-PBCH의 변조 방식을 넌-코히어런트 검출(non-coherent detection)이 가능한 차등 변조(differential modulation) 방식을 사용할 수 있다. 이때, M-PBCH가 전송되는 RE와 레가시 CRS가 전송되는 RE가 중복되는 경우, 다음과 같은 M-PBCH 송수신 방법들을 고려할 수 있다.

3.5.1.1 제1-1방법

기지국 및/또는 단말은 M-PSS/M-SSS로부터 획득한 셀 식별자(cell id)로부터 레가시 CRS의 주파수 천이(v-shift) 값(vshift)을 획득할 수 있다고 가정한다. 또한, 기지국 및/또는 단말은 레가시 LTE에서 지원 가능한 최대 CRS 안테나 포트 수를 특정 개수(예를 들어, 2 또는 4 등)로 가정할 수 있다. 이때, 기지국은 레가시 CRS가 할당되는 RE에 M-PBCH를 매핑하지 않고, 레이트 매칭(rate matching)을 수행할 수 있다.

이때, 레가시 CRS의 v-shift 값은 M-PSS/M-SSS에서 획득한 셀 식별자(N-cell ID)로부터 획득할 수 있는 v-shift 값과 동일한 것을 가정한다. LTE 시스템의 셀 식별자와 NB-LTE 시스템의 셀 식별자가 동일하다면 v-shift 값은 동일하게 도출될 수 있기 때문이다.

다만, 대역 내 배치 모드의 NB-IoT 단말이 M-PSS/M-SSS에서 검출한 셀 식별자는 레가시 셀 식별자와 다를 수 있다. 이때, LTE 시스템의 셀 식별자와 NB-LTE 시스템의 셀 식별자가 다른 경우에도, 단말은 v-shift 값을 동일한 것으로 가정할 수 있다. 또한, NB-LTE 시스템은 레가시 셀 식별자와 NB-LTE 시스템의 셀 식별자(N-cell ID)가 다른 경우에, 두 식별자로부터 도출되는 v-shift 값이 동일하도록 N-cell ID를 설정할 수 있다.

제1-1방법에 대해서 도 18을 참조하여 다시 설명한다.

도 18은 M-PBCH를 송수신하는 방법 중 하나를 설명하기 위한 도면이다.

도 18을 참조하면, 단말은 서빙셀에서 M-PSS/M-SSS를 수신하여 시간 및 주파수 동기를 맞추고 (S1810), 수신한 M-PSS 및/또는 M-SSS로부터 NB-LTE 시스템의 셀 식별자(N-cell ID)를 획득할 수 있다 (S1820).

NB-IoT 단말은 자신이 대역 내 배치 모드인지 여부를 나타내는 상위계층신호(예를 들어, MIB 또는 RRC 계층 신호)를 수신할 수 있다. 이때, 해당 상위계층신호는 NB-IoT 단말이 대역 내 배치 모드로 설정된 것을 지시할 수 있다 (S1830).

대역 내 배치 모드로 설정된 단말은 해당 서빙셀에서 셀 식별자로부터 획득한 v-shift 값은 LTE 시스템의 레가시 CRS에 대한 v-shift 값과 동일한 것을 가정할 수 있다. 또한, 단말은 레가시 CRS를 위한 특정 안테나 포트 및 특정 안테나 포트의 개수(e.g., 2개 또는 4개)를 가정하여 레가시 CRS의 할당 위치를 추정할 수 있다 (S1840).

도 18에서 기지국은 레가시 CRS 또는 M-CRS가 매핑되는 RE들의 위치가 M-PBCH가 매핑되는 RE들의 위치와 중복되는 경우, 중복되는 M-PBCH의 RE들을 펑쳐링하여 전송하거나 또는 레가시 CRS(또는, M-CRS)가 할당될 RE들에 M-PBCH를 매핑하지 않고 나머지 RE들에 레이트 매칭하여 M-PBCH를 전송할 수 있다. 따라서, 단말은 추정한 레가시 CRS의 위치를 고려하여 M-PBCH를 디코딩할 수 있다. 예를 들어, 단말은 추정한 레가시 CRS가 할당되는 RE에는 M-PBCH가 할당되지 않는 것을 가정하고 나머지 RE 들에서 M-PBCH를 수신 및 디코딩할 수 있다 (S1850).

도 18에서 동일 서빙셀에서, NB-LTE 시스템에서 전송되는 M-PSS/M-SSS로부터 도출되는 셀 식별자는 레가시 LTE 시스템의 셀 식별자와 동일하거나 다르게 설정될 수 있다. 만약, 동일 서빙셀에서 레가시 셀 ID와 N-Cell ID가 다른 경우에는 NB-LTE 시스템은 v-shift 값이 동일하게 도출되도록 N-Cell ID를 설정할 수 있다.

3.5.1.2 제1-2방법

단말 및/또는 기지국은 M-PSS/M-SSS로부터 획득한 셀 식별자로부터 레가시 CRS의 v-shift 값을 획득할 수 있다고 가정하지 않을 수 있다. 이러한 경우, 기지국은 레가시 CRS가 할당되는 RE와 중복되는 M-PBCH RE를 펑처링하여 전송할 수 있다.

이때, 단말이 M-PBCH를 디코딩할 수 있게 하기 위해서, NB-LTE CRS(즉, M-CRS)를 도입할 수 있다.

이때, M-CRS는 M-PSS/M-SSS에서 획득되는 셀 식별자를 이용하여 스크램블링될 수 있다.

3.5.2 NB-IoT 시스템에 새로 정의되는 M-CRS를 고려한 M-PBCH 송수신 방법

본 발명의 실시예에서는 단말이 M-PBCH를 디코딩할 수 있게 하기 위해, M-CRS(또는, N-RS, NB-CRS)를 새로이 정의할 수 있다. 이때, M-CRS는 M-PSS/M-SSS에서 획득되는 셀 식별자(N-cell id)를 이용하여 스크램블링될 수 있다. M-CRS가 전송되는 안테나 포트의 개수는 특정값(e.g., 1 또는 2)으로 가정될 수 있다.

만약, M-PBCH가 전송되는 RE와 레가시 LTE 시스템의 CRS 및/또는 M-CRS가 전송되는 RE가 중복되는 경우, 기지국은 상술한 제1-1방법 또는 제1-2방법과 같은 방법으로 M-PBCH가 전송할 수 있다.

도 19는 M-PBCH를 송수신하는 방법 중 다른 하나를 설명하기 위한 도면이다.

도 19를 참조하면, 단말은 서빙셀에서 M-PSS 및 M-SSS를 수신하여 시간 및 주파수 동기를 맞추고 (S1910), 수신한 M-PSS 및/또는 M-SSS로부터 NB-LTE 시스템의 셀 식별자(N-cell ID)를 획득할 수 있다 (S1920).

NB-IoT 단말은 자신이 대역 내 배치 모드인지 여부를 나타내는 상위계층신호(예를 들어, MIB 또는 RRC 계층 신호)를 수신할 수 있다. 이때, 해당 상위계층신호는 NB-IoT 단말이 대역 내 배치 모드인 것을 지시할 수 있다 (S1930).

대역 내 배치 모드인 단말은 S1920 단계에서 획득한 셀 식별자로부터 M-CRS에 대한 v-shift 값을 획득할 수 있다. 또한, 단말은 획득한 v-shift 값과 M-CRS(즉, NB-CRS)를 위한 특정 안테나 포트 개수를 기반으로 M-CRS의 위치를 추정할 수 있다 (S1940).

S1940 단계에서, 단말은 M-CRS를 수신하기 위해 M-CRS가 전송되는 안테나 포트의 개수를 특정 값(예를 들어, 1 또는 2)으로 가정할 수 있다.

도 19에서 기지국은 M-CRS가 매핑되는 RE들의 위치가 M-PBCH가 매핑되는 RE들의 위치와 중복되는 경우, 중복되는 M-PBCH의 RE들을 펑쳐링하여 전송하거나 또는 M-CRS가 할당될 RE들에 M-PBCH를 매핑하지 않고 나머지 RE들에 레이트 매칭하여 M-PBCH를 전송할 수 있다. 따라서, 단말은 추정한 M-CRS의 위치를 고려하여 M-PBCH를 디코딩할 수 있다. 예를 들어, 단말은 M-CRS의 전송 안테나 포트 수를 특정 값으로 가정하고, 추정한 M-CRS가 전송되는 RE에는 M-PBCH가 전송되지 않는 것을 가정하여 M-PBCH를 수신 및 디코딩할 수 있다 (S1950).

3.1절 및 3.2절에서 설명한 실시예들은 각각 또는 함께 수행될 수 있다. 레가시 CRS 및 M-CRS는 서로 배치되는 구조가 아니며, 레가시 CRS는 하위호환성(backward compatibility)을 보장하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 레가시 CRS 및 M-CRS는 동일 서브프레임에서 전송될 수 있다.

또한, LTE/LTE-A 시스템에서 레가시 CRS는 안테나 포트 0 내지 4에 순차적으로 매핑되고, M-CRS는 안테나 포트 0 내지 1에 순차적으로 매핑된다. 따라서, 단말이 최대 CRS 안테나 포트 수 또는 M-CRS 안테나 포트 수를 의미하는 특정값을 알고 있으면, 레가시 CRS 또는 M-CRS 전송에 사용되는 안테나 포트를 확인할 수 있다.

3.6 NB-LTE 시스템에서 상향링크 물리 채널 송수신 방법

NB-LTE 시스템의 상향링크에서도 대역 내 배치(in-band deployment) 모드가 고려될 수 있다. 예를 들어, 레가시 LTE 시스템의 상향링크에서 전송되는 신호들 중 M-PUSCH 및/또는 M-PRACH에 영향을 줄 수 있는 신호 및 채널들은 SRS, PUCCH 및/또는 PUSCH 등이 고려될 수 있다.

먼저, 레가시 SRS가 전송되는 서브프레임은 셀 특정 SRS 서브프레임으로 레가시 LTE 단말에게 RRC 시그널링을 통해서 관련 정보가 전송될 수 있다. 이와 같은 같은 방식으로, 셀 특정 SRS 서브프레임에 대한 정보를 NB-LTE 단말에 시그널링하는 것이 필요하다. 즉, NB-IoT 단말은 레가시 SRS가 전송되는 레가시 셀 특정 SRS 서브프레임의 위치 정보를 수신할 수 있다.

또한, NB-IoT 단말이 레가시 셀 특정 SRS 서브프레임에서 M-PUSCH를 전송하는 경우, 레가시 SRS가 전송되는 마지막 전송 심볼은 데이터(M-PUSCH) 전송을 하지 않도록 레이트 매칭을 수행하는 것이 바람직하다.

또한, M-PRACH를 레가시 셀 특정 SRS 서브프레임에서 전송하는 경우, 다음과 같은 방법들이 고려될 수 있다.

(1) 제1방법

단말은 M-PRACH를 전송하는 마지막 전송 심볼에서는 데이터 전송을 하지 않도록 레이트 매칭을 수행할 수 있다. 즉, 단말은 레가시 셀 특정 SRS 서브프레임으로 지시된 서브프레임에서 M-PRACH를 전송하는 경우, 해당 서브프레임의 마지막 심볼에서는 M-PRACH를 전송하지 않는 것이 바람직하다.

(2) 제2방법

M-PRACH가 전송되는 시간 자원은 레가시 셀 특정 SRS 서브프레임을 피하여 구성될 수 있다.

(3) 제3방법

단말은 레가시 셀 특정 SRS 서브프레임인지 여부에 상관없이 대역 내 배치 모드로 설정된 경우, M-PRACH를 전송하는 서브프레임의 마지막 전송 심볼에서는 데이터를 전송하지 않도록 설정될 수 있다.

그러나, 대역 내 배치 모드가 아닌 NB-IoT 단말의 경우는 레가시 셀 특정 SRS 서브프레임 내의 모든 심볼들을 사용하여 M-PRACH를 전송할 수 있다.

따라서, 상술한 실시예들에서, 기지국은 NB-IoT 단말에게 해당 단말이 대역 내 배치 모드로 설정되었음을 지시하는 시그널링을 M-SIB/M-RRC/L1 시그널링 등을 통해 전송할 수 있다.

3.7 NB-LTE 시스템에서 M-PUSCH 전송 방법

이하에서는 NB-LTE 시스템에서 M-PUSCH를 전송하는 방법들에 대해서 설명한다. 이때, 기지국은 상향링크를 통해 M-PUSCH가 전송되는 PRB에 대한 정보를 NB-LTE 단말에게 전송하는 것이 바람직하다.

(1) 제1방법

단말은 M-PRACH를 전송할 때 사용한 자원들(e.g., PRBs)을 이용하여 M-PUSCH를 전송한다.

(2) 제2방법

단말은 M-PRACH를 성공적으로 전송한 후, PRACH 과정에서 사용되는 메시지 3을 전송하는 무선 자원을 이용하여 M-PUSCH를 전송할 수 있다.

(3) 제3방법

단말은 하향링크 전송 시 사용하는 PRB 정보로부터 M-PUSCH를 전송할 PRB 정보를 획득할 수 있다.

따라서, 단말은 획득한 PRB 정보를 기반으로 M-PUSCH를 전송할 수 있다.

(4) 제4방법

M-PUSCH를 전송할 때 사용할 무선 자원에 대한 정보를 M-SIB/RRC/L1 등의 시그널링을 통해 NB-LTE 단말에게 알려줄 수 있다.

NB-LTE 단말은 제1방법 내지 제4방법에서 설명한 실시예들을 통해 획득한 무선 자원에 대한 정보를 기반으로 M-PUSCH를 기지국으로 전송할 수 있다.

4. 구현 장치

도 20에서 설명하는 장치는 도 1 내지 도 19에서 설명한 방법들이 구현될 수 있는 수단이다.

단말(UE: User Equipment)은 상향링크에서는 송신단으로 동작하고, 하향링크에서는 수신단으로 동작할 수 있다. 또한, 기지국(eNB: e-Node B)은 상향링크에서는 수신단으로 동작하고, 하향링크에서는 송신단으로 동작할 수 있다.

즉, 단말 및 기지국은 정보, 데이터 및/또는 메시지의 전송 및 수신을 제어하기 위해 각각 송신기(Transmitter: 2040, 2050) 및 수신기(Receiver: 2050, 2070)를 포함할 수 있으며, 정보, 데이터 및/또는 메시지를 송수신하기 위한 안테나(2000, 2010) 등을 포함할 수 있다.

또한, 단말 및 기지국은 각각 상술한 본 발명의 실시예들을 수행하기 위한 프로세서(Processor: 2020, 2030)와 프로세서의 처리 과정을 임시적으로 또는 지속적으로 저장할 수 있는 메모리(2080, 2090)를 각각 포함할 수 있다.

상술한 단말 및 기지국 장치의 구성성분 및 기능들을 이용하여 본원 발명의 실시예들이 수행될 수 있다. 예를 들어, 협대역 사물인터넷(NB-IoT) 시스템을 지원하는 무선 접속 시스템에서 물리 하향링크 방송 채널(M-PBCH)을 수신하는 단말은 수신기와 이러한 수신기를 제어하는 프로세서를 포함할 수 있다. 이때, 프로세서는 대역 내 배치 모드임을 지시하는 상위 계층 신호를 수신기를 제어하여 수신하고; NB-IoT 시스템을 위해 구성된 협대역 프라이머리 동기 신호(M-PSS) 및 협대역 세컨더리 동기 신호(M-SSS)를 수신기를 제어하여 수신하고; M-PSS 및 M-SSS로부터 NB-IoT 시스템의 셀 식별자(N-Cell ID)를 획득하고; 대역 내 배치 모드에서 N-Cell ID를 이용하여 M-PBCH를 수신기를 제어하여 수신하도록 구성될 수 있다. 이때, 대역 내 배치 모드는 NB-IoT 시스템이 레가시 LTE 시스템의 대역 내에 구성됨을 나타낼 수 있다. 또한, 프로세서는 M-PBCH를 수신하기 위해, N-Cell ID를 이용하여 레가시 시스템의 셀 특정 참조 신호(CRS)에 대한 주파수 천이 값(v-shift)을 계산하고; 주파수 천이값을 고려하여 CRS가 할당되는 자원 요소를 추정하도록 더 구성될 수 있다. 이때, 주파수 천이 값은, 프로세서가 레가시 시스템에서 지원 가능한 최대 CRS 안테나 포트 개수를 가정하여 주파수 천이값을 계산할 수 있다. 또한, 프로세서는 M-PBCH를 수신하기 위해 N-Cell ID를 이용하여 MB-IoT 시스템의 셀 특정 참조 신호(M-CRS)에 대한 주파수 천이 값을 계산하고; 주파수 천이 값을 고려하여 M-CRS가 할당되는 자원 요소를 추정하도록 더 구성되되, 프로세서는 CRS가 할당되는 자원 요소 및 M-CRS가 할당되는 자원 요소를 제외한 자원 영역에서 수신기를 제어하여 M-PBCH를 수신하도록 구성될 수 있다. 자세한 내용은 제1절 내지 제3절을 참조할 수 있다.

단말 및 기지국에 포함된 송신기 및 수신기는 데이터 전송을 위한 패킷 변복조 기능, 고속 패킷 채널 코딩 기능, 직교주파수분할다중접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 패킷 스케줄링, 시분할듀플렉스(TDD: Time Division Duplex) 패킷 스케줄링 및/또는 채널 다중화 기능을 수행할 수 있다. 또한, 도 20의 단말 및 기지국은 저전력 RF(Radio Frequency)/IF(Intermediate Frequency) 유닛을 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명에서 단말로 개인휴대단말기(PDA: Personal Digital Assistant), 셀룰러폰, 개인통신서비스(PCS: Personal Communication Service) 폰, GSM(Global System for Mobile) 폰, WCDMA(Wideband CDMA) 폰, MBS(Mobile Broadband System) 폰, 핸드헬드 PC(Hand-Held PC), 노트북 PC, 스마트(Smart) 폰 또는 멀티모드 멀티밴드(MM-MB: Multi Mode-Multi Band) 단말기 등이 이용될 수 있다.

여기서, 스마트 폰이란 이동통신 단말기와 개인 휴대 단말기의 장점을 혼합한 단말기로서, 이동통신 단말기에 개인 휴대 단말기의 기능인 일정 관리, 팩스 송수신 및 인터넷 접속 등의 데이터 통신 기능을 통합한 단말기를 의미할 수 있다. 또한, 멀티모드 멀티밴드 단말기란 멀티 모뎀칩을 내장하여 휴대 인터넷시스템 및 다른 이동통신 시스템(예를 들어, CDMA(Code Division Multiple Access) 2000 시스템, WCDMA(Wideband CDMA) 시스템 등)에서 모두 작동할 수 있는 단말기를 말한다.

본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어 코드는 메모리 유닛(2080, 2090)에 저장되어 프로세서(2020, 2030)에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치할 수 있으며, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

본 발명은 본 발명의 기술적 아이디어 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 다양한 무선접속 시스템에 적용될 수 있다. 다양한 무선접속 시스템들의 일례로서, 3GPP(3rd Generation Partnership Project), 3GPP2 및/또는 IEEE 802.xx (Institute of Electrical and Electronic Engineers 802) 시스템 등이 있다. 본 발명의 실시예들은 상기 다양한 무선접속 시스템뿐 아니라, 상기 다양한 무선접속 시스템을 응용한 모든 기술 분야에 적용될 수 있다.

Claims (18)

1. 협대역 사물인터넷(NB-IoT) 시스템을 지원하는 무선 접속 시스템에서 단말이 물리 하향링크 방송 채널(M-PBCH)을 수신하는 방법에 있어서,
   대역 내 배치 모드임을 지시하는 상위 계층 신호를 수신하는 단계;
   상기 NB-IoT 시스템을 위해 구성된 협대역 프라이머리 동기 신호(M-PSS) 및 협대역 세컨더리 동기 신호(M-SSS)를 수신하는 단계;
   상기 M-SSS로부터 상기 NB-IoT 시스템의 셀 식별자(N-Cell ID)를 획득하는 단계; 및
   상기 대역 내 배치 모드에서 상기 N-Cell ID를 이용하여 상기 M-PBCH를 수신하는 단계를 포함하되,
   상기 대역 내 배치 모드는 상기 NB-IoT 시스템이 레가시 LTE 시스템의 대역 내에 구성됨을 나타내는, M-PBCH 수신 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 M-PBCH를 수신하는 단계는,
   상기 N-Cell ID를 이용하여 레가시 시스템의 셀 특정 참조 신호(CRS)에 대한 주파수 천이 값(v-shift)을 계산하는 단계; 및
   상기 주파수 천이값을 고려하여 상기 CRS가 할당되는 자원 요소를 추정하는 단계를 포함하는, M-PBCH 수신 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 주파수 천이 값은,
   상기 단말이 상기 레가시 시스템에서 지원 가능한 최대 CRS 안테나 포트 개수를 가정하여 상기 주파수 천이값을 계산하는, M-PBCH 수신 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 단말은 추정한 상기 CRS가 할당되는 자원요소를 제외한 자원영역에서 상기 M-PBCH를 수신하는, M-PBCH 수신 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 M-PBCH를 수신하는 단계는,
   상기 N-Cell ID를 이용하여 상기 MB-IoT 시스템의 셀 특정 참조 신호(M-CRS)에 대한 주파수 천이 값을 계산하는 단계; 및
   상기 주파수 천이 값을 고려하여 상기 M-CRS가 할당되는 자원 요소를 추정하는 단계를 포함하는, M-PBCH 수신 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 주파수 천이 값은,
   상기 단말이 상기 M-CRS가 전송되는 안테나 포트의 개수를 특정값으로 가정하여 상기 주파수 천이값을 계산하는, M-PBCH 수신 방법.
7. 제5항에 있어서,
   상기 단말은 추정한 상기 M-CRS가 할당되는 자원요소를 제외한 자원영역에서 상기 M-PBCH를 수신하는, M-PBCH 수신 방법.
8. 제2항에 있어서,
   상기 M-PBCH를 수신하는 단계는,
   상기 N-Cell ID를 이용하여 상기 MB-IoT 시스템의 셀 특정 참조 신호(M-CRS)에 대한 주파수 천이 값을 계산하는 단계; 및
   상기 주파수 천이 값을 고려하여 상기 M-CRS가 할당되는 자원 요소를 추정하는 단계를 더 포함하되,
   상기 M-PBCH는 상기 CRS가 할당되는 자원 요소 및 상기 M-CRS가 할당되는 자원 요소를 제외한 자원 영역에서 상기 M-PBCH를 수신하는, M-PBCH 수신 방법.
9. 제1항에 있어서,
   상기 M-PSS, 상기 M-SSS 및 상기 M-PBCH는 상기 레가시 LTE 시스템의 중심 6 물리자원블록(PRB)에서 전송되지 않도록 설정되는, M-PBCH 수신 방법.
10. 협대역 사물인터넷(NB-IoT) 시스템을 지원하는 무선 접속 시스템에서 물리 하향링크 방송 채널(M-PBCH)을 수신하는 단말은,
    수신기; 및
    상기 수신기를 제어하는 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는:
    대역 내 배치 모드임을 지시하는 상위 계층 신호를 상기 수신기를 제어하여 수신하고;
    상기 NB-IoT 시스템을 위해 구성된 협대역 프라이머리 동기 신호(M-PSS) 및 협대역 세컨더리 동기 신호(M-SSS)를 상기 수신기를 제어하여 수신하고;
    상기 M-SSS로부터 상기 NB-IoT 시스템의 셀 식별자(N-Cell ID)를 획득하고; 및
    상기 대역 내 배치 모드에서 상기 N-Cell ID를 이용하여 상기 M-PBCH를 상기 수신기를 제어하여 수신하도록 구성되되,
    상기 대역 내 배치 모드는 상기 NB-IoT 시스템이 레가시 LTE 시스템의 대역 내에 구성됨을 나타내는, 단말.
11. 제10항에 있어서,
    상기 프로세서는:
    상기 M-PBCH를 수신하기 위해,
    상기 N-Cell ID를 이용하여 레가시 시스템의 셀 특정 참조 신호(CRS)에 대한 주파수 천이 값(v-shift)을 계산하고;
    상기 주파수 천이값을 고려하여 상기 CRS가 할당되는 자원 요소를 추정하도록 더 구성되는, 단말.
12. 제11항에 있어서,
    상기 주파수 천이 값은,
    상기 프로세서가 상기 레가시 시스템에서 지원 가능한 최대 CRS 안테나 포트 개수를 가정하여 상기 주파수 천이값을 계산하는, 단말.
13. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서는 추정한 상기 CRS가 할당되는 자원요소를 제외한 자원영역에서 상기 수신기를 제어하여 상기 M-PBCH를 수신하도록 구성되는, 단말.
14. 제10항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 N-Cell ID를 이용하여 상기 MB-IoT 시스템의 셀 특정 참조 신호(M-CRS)에 대한 주파수 천이 값을 계산하고;
    상기 주파수 천이 값을 고려하여 상기 M-CRS가 할당되는 자원 요소를 추정하도록 더 구성되는, 단말.
15. 제14항에 있어서,
    상기 주파수 천이 값은,
    상기 프로세서가 상기 M-CRS가 전송되는 안테나 포트의 개수를 특정값으로 가정하여 상기 주파수 천이값을 계산하는, 단말.
16. 제14항에 있어서,
    상기 프로세서는 추정한 상기 M-CRS가 할당되는 자원요소를 제외한 자원영역에서 상기 수신기를 제어하여 상기 M-PBCH를 수신하는, 단말.
17. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 M-PBCH를 수신하기 위해,
    상기 N-Cell ID를 이용하여 상기 MB-IoT 시스템의 셀 특정 참조 신호(M-CRS)에 대한 주파수 천이 값을 계산하고;
    상기 주파수 천이 값을 고려하여 상기 M-CRS가 할당되는 자원 요소를 추정하도록 더 구성되되,
    상기 프로세서는 상기 CRS가 할당되는 자원 요소 및 상기 M-CRS가 할당되는 자원 요소를 제외한 자원 영역에서 상기 수신기를 제어하여 상기 M-PBCH를 수신하는, 단말.
18. 제11항에 있어서,
    상기 M-PSS, 상기 M-SSS 및 상기 M-PBCH는 상기 레가시 LTE 시스템의 중심 6 물리자원블록(PRB)에서 전송되지 않도록 설정되는, 단말.

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