KR20180041347A - 무선 셀룰라 통신 시스템에서 네트워크 지원 간섭 제거 및 억제 기술을 위한 간섭정보 전송 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 개시는 4G 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 통신 시스템을 IoT 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스 (예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다. 본 발명은 기지국이 네트워크를 통해 간섭 신호에 대한 일부 정보를 단말과 공유하고, 단말은 이를 이용하여 NAICS(Network Assisted Interference Cancellation and Suppression) 기술을 적용하는 방법 및 장치를 개시한다.

Description

무선 셀룰라 통신 시스템에서 네트워크 지원 간섭 제거 및 억제 기술을 위한 간섭정보 전송 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING INTERFERENCE INFORMATION FOR NETWORK ASSISTED INTERFERENCE CANCELLATION AND SUPPRESSION IN WIRELESS CELLULAR COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선통신 시스템에 대한 것으로서, 보다 구체적으로 기지국이 네트워크를 통해 간섭 신호에 대한 일부 정보를 단말과 공유하고, 단말은 이를 이용하여 NAICS(Network Assisted Interference Cancellation and Suppression) 기술을 적용하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다. 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다. 또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다. 이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.

한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE (Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다. IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.

이에, 5G 통신 시스템을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 5G 통신 기술이 빔 포밍, MIMO, 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud RAN)가 적용되는 것도 5G 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.

일반적으로 간섭은 셀룰러 이동통신 시스템에서 시스템 성능을 저해하는 가장 큰 요소이며 간섭을 어떻게 적절하게 제어하는지가 시스템 성능을 결정하게 된다. 간섭을 제어하는 방법으로 LTE Rel-12에 지원되는 네트워크 지원 간섭 제거 및 억제 (Network Assisted Interference Cancellation and Suppression: NAICS) 기술이 있으며 기지국은 네트워크를 통해 간섭 신호에 대한 일부 정보를 단말과 공유하고, 단말은 이를 이용하여 NAICS 기술을 적용하게 된다. 5G 무선통신 시스템인 NR(New Radio)에서도 효과적인 간섭 제어를 통해 시스템 성능을 향상 시키는 것이 매우 중요하다. 무엇보다 NR에서는 LTE와 프레임 구조 및 시그널 전송 방법이 상이하기 때문에, 기지국은 네트워크를 통해 이에 적합한 간섭 신호의 정보를 단말과 공유하는 것이 필요하다.

본 발명의 목적은 NR 시스템에서 효과적인 NAICS 기술 적용을 위해 필요한 전송 파라미터를 제안하는 것이다. 본 발명은, 구체적으로 NR 시스템에서는 간섭이 발생하는 시간 및 주파수 단위가 LTE와 달리 고정적이지 않을 수 있는 점을 고려한다. 또한, NR에서는 제어신호가 LTE와 달리 항상 고정된 영역의 범위에서 전송되지 않을 수 있는 점을 고려한다. 또한, NR에서 다양한 DMRS 구조가 지원되는 상황을 고려한다. 그리고 기존의 LTE 시스템과 NR 시스템이 공존하는 상황을 고려한다. 마지막으로 본 발명에서는 데이터 채널뿐만 아니라 제어 채널에 대한 NAICS를 고려한다. 본 발명에서는 이러한 상황들을 고려하여 발생할 수 있는 문제를 효과적으로 해결하기 위한 NAICS 표준 지원 방법을 제안한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 무선 통신 시스템에서 제어 신호 처리 방법에 있어서, 기지국으로부터 전송되는 제1 제어 신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 제1 제어 신호를 처리하는 단계; 및 상기 처리에 기반하여 생성된 제2 제어 신호를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 5G 무선통신 시스템인 NR(New Radio)에서 단말이 네트워크로부터 간섭제어에 도움을 주는 정보를 수신하여 간섭제어에 필요한 복잡도를 감소시키고, 간섭제어에 대한 정확도를 높여 시스템 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 LTE Rel-12에서 반영된 NAICS의 환경을 도시한 도면이다.
도 2는 LTE/LTE-A 시스템에서 간섭이 발생되는 상황의 예시를 도시한 도면이다.
도 3은 LTE/LTE-A 시스템과 NR시스템이 기지국간 협력에 의하여 공존하는 deployment scenario를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 단말의 동작을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 LTE/LTE-A 시스템과 NR시스템이 기지국간 협력에 의하여 공존하는 deployment scenario에서 간섭 발생 상황의 예시를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 기지국의 동작을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 단말의 동작을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 기지국의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세히 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

무선 통신 시스템은 초기의 음성 위주의 서비스를 제공하던 것에서 벗어나 예를 들어, 3GPP의 HSPA(High Speed Packet Access), LTE(Long Term Evolution 혹은 E-UTRA (Evolved Universal Terrestrial Radio Access)), LTE-Advanced (LTE-A), 3GPP2의 HRPD(High Rate Packet Data), UMB(Ultra Mobile Broadband), 및 IEEE의 802.16e 등의 통신 표준과 같이 고속, 고품질의 패킷 데이터 서비스를 제공하는 광대역 무선 통신 시스템으로 발전하고 있다. 또한, 5세대 무선통신 시스템으로 5G 혹은 NR (new radio)의 통신표준이 만들어지고 있다. 아래에서는 NR에서 (Network Assisted Interference Cancellation and Suppression: NAICS)를 지원하기 위한 방법을 제안하기 앞서, LTE Rel-12에 지원되는 NAICS 기술과 NR에서 NAICS를 적용하기 위해 중요하게 고려해야 할 사항을 설명한다.

기존 LTE Rel-12에서는 도 1에서와 같이 인접한 셀로부터의 데이터 채널 (Physical Downlink Shared Channel: PDSCH)의 간섭을 제거(Cancellation)하거나 억제(Suppression)하기 위한 목적으로 NAICS 표준화가 이루어졌으며, 이를 위한 표준 지원을 위해서 도 1에서와 같이 100의 X2 시그널링 통해 기지국 간 간섭 파라미터를 교환하고, 기지국은 간섭에 대한 정보를 상위레이어 시그널링을 통해 단말에게 전달한다. 그리고 단말에게 시그널링 되지 않은 간섭 파라미터는 블라인드 감지(blind detection)을 통해 찾는다. 달리 말해, LTE Rel-12에서는 간섭 제어를 위해 dynamic한 네트워크 지원이 고려되지 않는다. 하지만, NR 시스템에서는 dynamic한 네트워크 협력과 이를 통한 간섭 제어를 통해 간섭의 변화에 보다 민첩하게 대응하여 시스템 성능을 향상시킬 필요가 있다.

도 2는 LTE 시스템에서 간섭이 발생하는 상황을 도시한 것이다. 도 2에서 단말은 200의 무선신호를 수신하고자 한다. 이때 다른 단말들을 위하여 전송된 간섭신호 210이 단말에게 간섭을 발생시킨다. 도 2에서는 단말이 수신하려는 신호와 간섭신호가 N개의 RB에 전송되었다고 가정하였다. 도 2에서와 같이 LTE에서는 데이터 전송이 기본적으로 1ms의 서브프레임 단위로 발생하며, PDCCH는 항상 고정된 영역의 범위에서 전송된다. 그리고 LTE Rel-12에서는 PDSCH에 대한 간섭만을 고려하여 표준화가 이루어졌다. 하지만, NR에서는 데이터 전송의 단위가 LTE와는 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, 도 2에서 하나의 슬롯이 데이터 전송의 기본 단위가 될 수 있다. 또한, 여러 개의 슬롯이 합쳐져 데이터 전송이 이루어질 수도 있다. 또한, NR에서는 다양한 numerology를 지원하기 때문에 서로 다른 subcarrier spacing을 사용하는 경우에 데이터 전송의 주파수 및 시간단위가 달라지게 된다. 따라서 NR 시스템에서는 단말이 수신하려는 신호와 간섭신호가 N개의 RB에 전송되었다고 가정할 경우에, 간섭이 발생하는 시간 및 주파수 단위가 LTE와 달리 고정적이지 않을 수 있는 문제가 있다. 또한, NR에서는 제어신호가 LTE와 달리 고정적인 위치에서 전송되지 않을 수 있다. 예를 들어, 필요에 따라서 PDCCH가 PDSCH의 특정 영역에서 전송될 수도 있다. 따라서 이러한 경우에 LTE와 비교하여 간섭 셀의 PDCCH 영역을 블라인드 감지하여 rate matching시키는 것이 매우 어려워질 수 있다. 또한, LTE에서는 DMRS (Demodulation Reference Signal; 복조 기준 신호)의 구조 또한 고정된 위치에서 전송되나, NR에서는 전송 환경에 따라서 다양한 DMRS 구조가 지원될 수 있다. 따라서 NR 시스템에서는 간섭 셀이 다른 DMRS 구조로 전송될 수 있다는 것을 감안하여 간섭 제어를 수행하여야 한다. 이는 LTE와 비교하여 단말의 블라인드 감지 복잡도를 높이는 문제점이 있다.

수신하려는 신호를 검출하는 과정에서 수신성능을 높이기 위해서는 간섭신호의 통계적 특성이 반영된 조건부 확률분포함수를 정확히 계산한 후 LLR (Log Likelihood Ratio)을 산출하거나, 간섭신호를 제거한 이후에 LLR을 산출하여야 한다. 우선, k번째 RE에서 단말의 수신신호벡터 y_K를 다음의 수학식과 같이 표현할 수 있다.

상기 수학식 1에서

는 k번째 RE에서 단말이 접속한 기지국으로부터 단말로의 채널을 나타내고 x^S는 단말로 전송되는 전송신호벡터를 나타낸다. 그리고

는 k번째 RE에서 간섭 신호가 전송되는 채널을 나타내고 x^I는 간섭신호벡터를 나타내며 w는 σ²의 분산을 가지는 가우시안 노이즈를 나타낸다. 수학식 1의 수신신호벡터 y_K에서 m번째 심볼을 y로 나타내면, 심볼 x가 전송되었을 때, x의 i번째 비트에 대한 LLR은 정의에 의해 아래 수학식으로부터 구해질 수 있다.

상기 수학식 2에서 b_i는 전송된 심볼 x의 i번째 비트를 나타내며

와

는 b_i가 0 또는 1로 전송되었다는 조건하에 수신신호 y의 확률분포함수를 각각 나타낸다. 그리고 P(b_i=0)와 P(b_i=1)은 각각 b_i가 0 또는 1일 확률을 나타낸다. P(b_i=0)=P(b_i=1)인 경우에 LLR 계산과정에서 이 부분은 생략될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 수신하려는 신호를 검출하는 과정에서 수신성능을 높이기 위해서는 간섭신호의 통계적 특성이 반영된 조건부 확률분포함수를 정확히 계산한 후 LLR을 산출하거나, 간섭신호를 제거한 이후 LLR을 산출하여야 한다. 예를 들어, SLML (Symbol Level Maximum Likelihood) 수신기를 가정할 경우 간섭신호의 통계적 특성이 반영된 조건부 확률분포함수로부터 LLR 산출할 수 있다. 구체적으로, 단말이 접속한 기지국으로부터 단말로 전송되는 전송신호를 x^S라 하고 간섭신호를 x^I라고 할 때, 수학식 2로부터 다음과 같이 LLR을 계산할 수 있다.

여기서

와

는 수학식 2에서 b_i가 0 또는 1이 되는 모든 가능한 경우의 x^S에 대한 Gray mapping 집합을 나타낸다. 예를 들어, x^S가 QPSK로 변조되었을 경우,

={01,00},

={10,11},

={00,10},

={01,11}이 된다. 이와 달리, SLIC (Symbol Level Interference Cancelation) 수신기를 가정할 경우, 수학식 1에서 간섭신호를 제거한 이후 LLR을 산출할 수 있다. 이와 같이 LLR을 계산하는 과정에서, 적어도 간섭신호의 변조방식과 간섭신호의 수신세기를 알아야 한다.

LTE Rel-12에서는 네트워크 지원을 통해 단말이 간섭신호의 정보를 파악하여 수신하려는 신호를 검출하는 과정에서 수신성능을 높일 수 있도록 지원한다. 구체적으로 단말이 간섭신호의 변조방식과 간섭신호의 수신세기를 확인하기 위하여, 다음의 전송 파라미터들을 알 수 있도록 네트워크 지원 상위레이어 시그널링을 설정 할 수 있다:

● 간섭 셀의 CRS (Cell-specific Reference Signal) 정보:

■ 셀 인식자 (cell ID)

■ CRS 안테나 포트 개수, i.e., 1, 2, and 4

■ MBSFN subframe 정보

■ 데이터 RE와 CRS RE의 RE당 에너지 비율 정보 (data RE to CRS EPRE ratio)

◆ PA, PB as per [TS 36.213 Section 5.2]

● 간섭 셀의 스케줄링 정보:

■ {1,2,3,4} PRB pairs 단위로 PDSCH 간섭에 대한 Resource allocation과 Precoding granularity가 가정됨

● 간섭 PDSCH의 전송 모드 (transmission mode 또는 TM ):

■ 지원되는 TM 정보, i.e., TM1, TM2 (a “fallback” mode), TM3, TM4, TM6, TM8, TM9, TM10

보다 구체적으로, LTE Rel-12의 NAICS 동작을 위하여 표준에 명시된 부분은 표 1과 표 2에서 각각 확인할 수 있다. 상위레이어 시그널링으로 설정된 값은 아래 표 1에서 확인할 수 있다[TS 36.331 Section 6.3.2]. 그리고 Precoding granularity에 대한 가정은 아래 표 2에서 확인할 수 있다[TS 36.213 Section 7.1.6].

[표 1] 상위 레이어 시그널링 [TS 36.331 Section 6.3.2]

[표 2] Resource allocation and Precoding granularity [TS 36.213 Section 7.1.6]

LTE 이후의 향후 통신 시스템으로서, 즉, 5G 통신시스템은 기존 통신 시스템과 비교하여 높은 전송 효율을 목표로 하고 있다. 사용 가능한 시간/주파수/공간 상의 자원을 고려했을 때, 간섭 제어는 전송 효율을 최대화하기 위한 방안으로 매우 중요하다. 4G LTE 시스템에서는 NAICS의 표준지원을 통해 단말이 간섭제어의 대한 정확도를 높여 시스템 성능을 향상시킬 수 있었다. 하지만, 5G NR 시스템에서는 4G LTE 시스템과 달리 NAICS를 통한 간섭제어 환경이 더욱더 복잡해진 문제점이 있다. 앞서 설명한 바와 같이 NR 시스템에서는 간섭이 발생하는 시간 및 주파수 단위가 LTE와 달리 고정적이지 않을 수 있는 문제가 있다. 또한, NR에서는 제어신호가 LTE와 달리 항상 고정된 영역의 범위에서 전송되지 않을 수 있다. 그리고 다양한 DMRS 구조의 지원으로 인하여 단말이 간섭 셀의 DMRS 구조를 추가적으로 블라인드 감지를 수행해야 하는 문제점이 있다. 또한, NR 시스템이 개발됨에 따라서 NR시스템이 LTE시스템과 같은 주파수 대역을 사용할 경우에 NR-LTE 시스템이 공존하는 상황이 발생할 수 있다. 도 3에서 기지국간 협력에 의해 NR-LTE 시스템이 공존하는 상황을 도시하였다. 도 3의 300은 하나의 기지국이 LTE시스템과 NR시스템을 각각 지원하는 경우의 deployment scenario를 나타내며, 도 3의 310은 하나의 기지국이 LTE시스템과 NR 시스템을 동시에 지원하는 경우의 deployment scenario를 나타낸다. 일반적으로 하나의 통신사업자가 기지국을 배치하는 경우에는 310의 그림과 같이 LTE시스템과 NR 시스템을 동시에 지원하는 경우가 많을 수 있지만, 경우에 따라서 도 3의 300과 같은 deployment scenario가 발생할 수도 있다. 예를 들어, 서로 다른 통신사업자의 기지국간 협력을 고려할 때 300과 같은 deployment scenario를 배제할 수 없다. 따라서 본 발명에서는 LTE 시스템에서와 달리지는 간섭 상황을 고려하여, NR 시스템에서 효과적으로 간섭제어를 하기 위한 네트워크 지원 방법을 제안한다. 구체적으로 NR 시스템에서는 간섭이 발생하는 시간 및 주파수 단위가 LTE와 달리 고정적이지 않을 수 있는 점을 고려한다. 또한, NR에서는 제어신호가 LTE와 달리 항상 고정된 영역의 범위에서 전송되지 않을 수 있는 점을 고려한다. 또한 다양한 DMRS 구조가 지원되는 상황을 고려한다. 또한, 기존의 LTE 시스템과 NR 시스템이 공존하는 상황을 고려한다. 마지막으로 제어 채널에 대해 NAICS가 적용될 수 있는 점을 고려한다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면과 함께 상세히 설명한다. 이하에서 LTE 혹은 NR 시스템을 일례로서 본 발명의 실시예를 설명하지만, 유사한 기술적 배경 또는 채널형태를 갖는 여타의 통신시스템에도 본 발명의 실시예가 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 숙련된 기술적 지식을 가진자의 판단으로써 본 발명의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 일부 변형을 통해 다른 통신시스템에도 적용될 수 있다.

또한 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 이하, 기지국은 단말의 자원할당을 수행하는 주체로서, gNode B, eNode B, Node B, BS (Base Station), 무선 접속 유닛, 기지국 제어기, 또는 네트워크 상의 노드 중 적어도 하나일 수 있다. 단말은 UE (User Equipment), MS (Mobile Station), 셀룰러폰, 스마트폰, 컴퓨터, 또는 통신기능을 수행할 수 있는 멀티미디어시스템을 포함할 수 있다. 본 발명에서 하향링크(Downlink; DL)는 기지국이 단말에게 전송하는 신호의 무선 전송경로이고, 상향링크는(Uplink; UL)는 단말이 기국에게 전송하는 신호의 무선 전송경로를 의미한다.

아래 설명할 본 발명의 실시예 1에서는 NR 시스템에서 효과적인 간섭제어를 수행하기 위해 필요한 네트워크 지원 방법을 제안한다. 본 발명의 실시예 2에서는 특히 기존의 LTE 시스템과 NR 시스템이 공존하게 될 경우에 NAICS를 효과적으로 적용하는데 필요한 동작을 설명한다. 그리고 본 발명의 실시예 3에서는 본 발명에 따라 가능한 단말 동작을 설명한다.

<제1실시예>

제1실시예는 본 발명에서 고려하는 NR 시스템에서 효과적인 간섭제어를 위해 필요한 네트워크 지원을 제안한다. 구체적으로 기지국은 네트워크를 통해 간섭 신호에 대한 일부 정보를 단말과 공유하고, 단말은 이를 이용하여 NAICS 기술을 적용할 수 있다. 기본적으로 NR은 LTE 시스템과 비교하여 프레임 구조 및 시그널 전송 방법이 다르게 디자인되기 때문에 네트워크를 통해 공유해야 할 정보 또한, 상이할 수 있다. 우선, NR에서는 CRS (Cell-specific Reference Signal)를 고려하고 있지 않기 때문에 간섭 셀의 CRS (Cell-specific Reference Signal) 정보가 필요하지 않다. 이와 달리, NR에서는 다양한 numerology를 지원하기 때문에 이에 대한 정보가 추가적으로 필요할 수 있다. 또한, NR과 LTE시스템이 공존하는 환경에서 기지국이 해당하는 간섭이 NR 혹은 LTE 시스템으로부터의 간섭인지에 대한 정보가 추가적으로 필요할 수 있다. 또한, NR 시스템에서는 제어신호가 LTE와 달리 고정적인 위치에서 전송되지 않을 수 있기 때문에 제어 채널에 대한 전송 영역이나 데이터 채널에 대한 전송 영역에 대한 정보가 추가적으로 필요할 수 있다. 이때 추가적인 제어 채널에 대한 정보를 통해 NR에서는 제어 채널에 대해서도 NAICS가 적용될 수 있다. 또한, low latency 및 high Doppler 지원을 위해 하나 이상의 DMRS 구조가 지원될 수 있으며, 이에 대한 추가적인 간섭 정보가 필요할 수 있다. 그리고 NR 시스템의 경우 사용되는 subcarrier spacing과 transmission time interval에 의하여 간섭이 발생하는 시간 및 주파수 단위가 LTE와 달리 고정적이지 않을 수 있다. 따라서 NR 시스템의 효과적인 간섭제어를 위해 다음의 전송 파라미터들 중 적어도 하나 이상을 알 수 있어야 한다. 달리 말해, 다음의 전송 파라미터 중 적어도 하나 이상이 NR 시스템에서 간섭제어를 위해 사용되는 네트워크 지원 전송 파라미터로 설정 될 수 있다:

● 간섭 셀의 네트워크 deployment 정보:

■ 간섭셀이 LTE 시스템인지 NR 시스템인지에 대한 정보

■ Numerology 정보 i.e., subcarrier spacing

■ Frame structure 정보

■ 기지국 간 동기(synchronization) 정보

■ Subframe (또는 slot) 번호 정보

■ Cyclic prefix 정보

■ Uplink/Downlink 설정 정보

● 간섭 셀 관련 동적 (dynamic) 전송 정보:

■ 제어채널( PDCCH ) 전송 영역 (또는 데이터 채널 ( PDSCH ) 전송 영역)

■ 제어채널에 대한 정보

■ 변조 차수 (modulation order)

■ RI (Rank Indicator): 간섭 셀의 전송 stream 개수 정보

■ PMI (Precoding Metrix Indicator): 간섭 셀의 precoding 정보

■ DMRS (Demodulation Reference Signal) 정보

◆ DMRS 구조 정보 i.e., front-loaded RS , additional RS

◆ DMRS 안테나 포트 정보 (DMRS-AP)

◆ DMRS 수열 정보 (virtual cell ID, scrambling ID)

■ CSI-RS (Channel State Information Reference Signal) 정보

◆ 간섭 셀의 CSI-RS 정보 i.e., CSI-RS 안테나 포트 개수 등

■ 간섭 셀의 전송 모드

◆ 지원되는 전송 모드 i.e., Transmit diversity scheme, spatial multiplexing scheme

● 간섭 셀의 스케줄링 정보:

■ Transmission time interval 정보 (slot or multiple slots)

■ 간섭 셀의 PRB pair 단위 i.e., {1,2,3,4}

◆ 사용되는 numerology에 따라 주파수상의 resource allocation bandwidth가 달라질 수 있음

◆ 간섭셀의 resource allocation 단위로 precoding granularity가 가정될 수 있음

상기 간섭에 대한 전송 파라미터들 중에서 일부는 별도의 시그널링을 통하여 기지국에서 단말로 전달될 수 있고, 다른 일부는 블라인드 감지 방법을 사용하는 단말에 의해 직접 검출될 수도 있다. 구체적으로 도 4를 참조하면 400 단계에서 단말은 기지국으로부터 시그널링 된 간섭 신호의 정보를 확인한다. 간섭신호정보 중 일부는 기지국이 상위레이어 시그널링(i.e., RRC signaling)을 통해 단말로 전달할 수 있고, 필요할 경우 간섭신호정보 중 일부는 기지국이 dynamic 시그널링 (i.e., DCI)를 통해 단말로 전달할 수도 있다. 단말은 400 단계에서 기지국이 시그널링한 간섭신호의 정보를 확인하고 410단계로 이동하여 데이터 및 제어채널에 대한 간섭신호의 존재 유무 확인하여 420단계에서 최종적으로 데이터 및 제어채널에 대한 NAICS의 적용 여부를 판단할 수 있다. 만약 NAICS를 적용하기로 판단하였으면, 430 단계로 이동하여 400 단계에서 확인한 전송파라미터 외의 간섭에 대한 전송파라미터들의 블라인드 감지를 수행한다. 그리고 440단계로 이동하여 간섭에 대한 전송 파라미터를 활용하여 간섭 신호 제거 또는 간섭신호이 통계적 특성이 반영된 확률분포함수를 통해 LLR을 산출한다. 마지막으로 단말은 450단계로 이동하여 간섭신호를 제거하거나 억제한 이후에 데이터 및 제어 신호를 복호할 수 있다. 만약 420단계에서 NAICS를 적용하지 않기로 판단하였으면, 460단계로 이동하여 간섭에 대한 고려 없이 LLR을 계산하고 바로 450단계로 이동하여 데이터 및 제어 신호를 복호할 수 있다. 상기 간섭에 대한 전송 파라미터 중에서 간섭셀이 LTE 시스템인지 NR 시스템인지에 대한 정보에 대한 시그널링 방법은 하기 실시예2에서 보다 구체적으로 설명한다.

<제2실시예>

상기 실시예 1을 통해 NR 시스템에서 간섭제어를 위해 필요한 네트워크 지원 가능 전송 파라미터를 살펴보았다. 제2실시예는 기존의 LTE 시스템과 NR 시스템이 공존하게 될 경우에 NAICS를 효과적으로 적용하기 필요한 동작을 보다 중점적으로 설명한다. 우선 기존의 LTE 시스템과 NR 시스템이 공존하는 환경에서 단말은 다음의 종류로 구분하는 것이 가능하다.

● LTE 지원 단말

● LTE/NR 동시 지원 단말

● NR 지원 단말

도 5에 LTE/LTE-A 시스템과 NR시스템이 기지국간 협력에 의하여 공존하는 deployment scenario에서 LTE/NR 동시 지원 단말에 대해 간섭이 발생하는 상황의 예시를 도시하였다. 도 5의 500은 하나의 기지국이 LTE시스템과 NR시스템을 각각 지원하는 경우의 deployment scenario를 나타내며, 510의 단말이 520의 LTE 기지국으로부터 신호를 받는 경우에 530의 NR 기지국으로부터의 신호는 간섭으로 작용한다. 이와 달리, 510의 단말이 530의 NR 기지국으로부터 신호를 받는 경우에 520의 LTE 기지국으로부터의 신호는 간섭으로 작용한다. 따라서 510의 단말이 인접셀의 간섭에 대해 NAICS를 적용하는 경우에 해당 간섭이 NR 혹은 LTE 시스템으로부터의 간섭인지 알아야 할 필요가 있다. 도 5의 540은 기지국이 LTE시스템과 NR 시스템을 동시에 지원하는 경우의 deployment scenario를 나타내며, 550의 단말은 560의 기지국으로부터 NR 또는 LTE 신호 모두가 간섭으로 작용할 수 있다. 이때 기지국은 다음과 같이 구분되는 시그널링을 통해 단말에게 간접적으로 간섭신호에 대한 정보를 알려주는 것이 가능하다:

● Method-1: NR 간섭 정보에 대한 시그널링:

■ LTE 지원 단말의 경우, Alt-1에 대한 시그널링을 인지하지 못함

■ LTE/NR동시 지원 단말의 경우, LTE간섭인지 NR간섭인지 확인하기 위한 추가 동작 없이 NR 기지국으로부터 발생한 간섭으로 판단하고 NAICS 수행할 수 있음

■ NR 지원 단말의 경우, NR 간섭 정보를 이용하여 NAICS 수행할 수 있음

● Method-2: LTE 간섭 정보에 대한 시그널링:

■ LTE 지원 단말의 경우, LTE 간섭 정보를 이용하여 NAICS 수행할 수 있음

■ LTE/NR동시 지원 단말의 경우, LTE간섭인지 NR간섭인지 확인하기 위한 추가 동작 없이 LTE 기지국으로부터 발생한 간섭으로 판단하고 NAICS 수행할 수 있음

■ NR 지원 단말의 경우, Alt-2에 대한 시그널링을 인지하지 못함

● Method-3: NR / LTE 간섭 정보에 대한 시그널링:

■ LTE 지원 단말의 경우, LTE 간섭 정보를 이용하여 NAICS 수행할 수 있음

■ LTE/NR동시 지원 단말의 경우, LTE간섭인지 NR간섭인지 확인하기 위한 추가 동작을 수행하고 NAICS 수행할 수 있음

■ NR 지원 단말의 경우, NR 간섭 정보를 이용하여 NAICS 수행할 수 있음

상기 제안된 기지국 시그널링 방법 Method1/2/3를 통해 기지국은 간접적으로 NR 또는 LTE로부터 발생한 간섭인지의 유무를 단말에게 전달할 수 있다. 보다 구체적으로 기지국 동작을 도 6을 통해 설명한다. 도 6의 600단계에서 기지국은 네트워크 협력을 통해 간섭의 정보를 확인하고 610의 단계에서 간섭신호의 종류를 판단한다. 만약 간섭신호가 NR로부터 발생했다고 판단하면 620의 단계로 이동하여 NR 간섭 정보에 대한 시그널링을 단말에게 전달한다. 만약 LTE/NR동시 지원 단말에게 시그널링 된 경우에 단말은 기지국으로부터 받은 간섭신호 정보를 통해 단말은 LTE 간섭인지 NR 간섭인지 판단하기 위한 추가적인 블라인드 감지를 수행하지 않고 NR로부터 발생한 간섭이라고 판단하고 NAICS를 적용할 수 있다. 이러한 동작을 통해 불필요한 블라인드 감지 동작을 최소화하고 간섭신호 제어를 보다 정확하게 수행하여 시스템 성능을 향상시킬 수 있다.

<제3실시예>

제3실시예는 본 발명에 따라 가능한 단말 동작을 구체적으로 설명한다. 상기 실시예 1로부터 간섭에 대한 전송 파라미터 중에서 간섭 셀의 네트워크 deployment 정보, 간섭 셀 관련 동적 (dynamic) 전송 정보, 그리고 간섭 셀의 스케줄링 정보 중 일부를 시그널링을 통하여 기지국이 단말로 알려주는 것을 설명하였다. 그러면 단말은 도 7에서와 같이 700단계에서 기지국으로부터 시그널링 된 간섭신호의 정보를 확인하고, 710단계로 이동하여 700 단계에서 확인한 전송 파라미터 외의 간섭에 대한 전송 파라미터들의 블라인드 감지를 수행한다. 이를 통해 단말은 720단계에서 간섭 신호가 어떠한 RS(Reference Signal)를 기반으로 전송되었는지 확인할 수 있다. 만약 간섭 신호가 Cell-Specific RS (CRS)와 같이 Precoding되지않은 RS로 전송되면 단말은 730단계로 이동하여 간섭신호를 제거하거나 간섭신호의 통계적 특성이 반영된 조건부 확률분포함수를 계산하기 위하여 간섭의 변조차수/RI/PMI 정보를 확인하는 블라인드 감지를 수행하는 동작을 수행한다. 이와 달리 720단계에서 간섭 신호가 UE-Specific RS (i.e., DMRS)와 같이 Precoding이 적용된 RS로 전송되면 단말은 740단계로 이동하여 변조차수 정보만 확인하는 블라인드 감지를 수행하는 동작을 수행한다. 아래에 이를 위한 세부 동작을 설명한다. 수학식1로부터, 단말의 간섭 신호에 대한 변조차수/RI/PMI에 대한 블라인드 감지를 수행하는 방법 중 하나인 AML (Approximated Maximum Likelihood) 검출 방법은 다음의 수학식으로 표현된다.

상기 수학식 4에서

는 간섭 신호가 전송되는 채널을 추정한 행렬값으로 간섭 셀에 대한 RS (Reference Signal)를 통하여 추정될 수 있다. 그리고 R은 간섭 신호에 적용이 가능한 전송 rank 값들을 나타내고 PR은 해당 R의 rank 값에 대하여 가능한 precoding 행렬들을 나타낸다. 만약 도 7의 720단계에서 간섭신호가 UE-Specific RS로 판단될 경우 상기 수학식 4에서 Precoding과 rank에 해당되는 파라미터는 제외될 수 있다. 만약 도 7의 720단계에서 간섭신호가 CRS로 판단될 경우, 간섭 신호에 적용이 가능한 전송 rank 및 이에 대한 가능한 precoding 행렬들은 RS 안테나 포트 수에 대하여 LTE 및 NR 시스템에 정의된 가능한 모든 rank 및 precoding 행렬들이 고려될 수도 있고, 상위 신호를 통하여 비트맵 형태로 전달된 가능한 rank와 precoding 행렬들의 집합이 고려될 수도 있다. 즉, 간섭 셀의 RS 정보를 확인하여 M개의 RS 안테나 포트 수를 가지는 것을 확인 한 경우에 가능한 rank와 precoding 행렬들의 집합에 대한 상위 신호는 1에서 M까지의 각 rank 별로 정의된 precoding 행렬들의 각각이 사용 가능한지 여부를 1 또는 0으로 표현한 후, 각 rank 별 비트맵을 rank 순서로 연접한 형태로 단말에 전달될 수 있다. 예를 들어 특정 단말에 대한 간섭 셀의 RS가 2개의 RS 안테나 포트 수를 가지는 경우에 LTE 시스템에서 정의된 가능한 rank인 1, 2와 이에 대하여 각각 가능한 4개, 3개의 precoding 행렬들의 사용 여부를 해당 단말이 확인하기 위해서 7 비트의 비트맵으로 표현된 상위 신호가 기지국으로부터 단말로 전달될 수 있다. 반면에 특정 단말이 간섭 셀의 RS 정보를 확인하여 2개의 RS 안테나 포트 수를 가지는 것을 확인 한 경우에 단말이 간섭 신호에 적용이 가능한 전송 rank 및 precoding 행렬들에 대한 별도의 상위 신호를 전달받지 못하면 2-포트 RS에 대하여 LTE 및 NR 시스템에 정의된 가능한 rank인 1, 2와 이에 대하여 각각 정의된 모든 precoding 행렬들에 대하여 수학식 4를 사용하는 AML 검출 방법을 적용할 수 있다. 또한, 상기 수학식 4에서 S_n은 변조차수 n에 대한 신호성좌(signal constellation)을 나타내고 LTE 시스템의 경우에 n=2, 4, 6 (or 8)이 가능하며 각각에 대하여 QPSK, 16QAM, 64QAM, (or 256QAM)이 적용된다. 그리고

은 신호성좌 내의 원소 개수를 나타내고 상기 각각의 n값에 대하여 2n으로 계산된다. 또한,

은 주어진 rank, precoding 행렬에 대하여 주어진 신호성좌 내의 원소 중 수신 벡터로부터 최소의 유클리디언(Uclidean) 거리를 가지는 심볼을 나타내며 다음의 수학식으로 나타낼 수 있다.

수학식 5에서 만약 도 7의 720단계에서 간섭신호가 UE-Specific RS로 판단될 경우 상기 수학식 5의 Precoding과 rank에 해당되는 파라미터는 제외될 수 있다. 마지막으로 수학식 4의 NRE 및 블라인드 감지에 사용할 RE 샘플들의 집합을 결정하면 단말은 AML 방식을 통한 변조차수/RI/PMI의 블라인드 감지를 수행할 수 있게 된다. 단말이 변조차수/RI/PMI의 블라인드 감지를 위해 사용할 RE 샘플들의 집합은 모두 같은 변조차수/RI/PMI를 적용하고 있어야 하며 같은 전력 레벨을 가져야 한다. 따라서 단말은 간섭 스케줄링의 기본 단위 내에서 RS, 제어채널, 및 muting 등을 제외한 순수 RE들만을 사용하여 blind detection을 수행하여야 한다.

본 발명의 상기 실시예들을 수행하기 위해 단말과 기지국의 송신부, 수신부, 처리부가 각각 도 8과 도 9에 도시되어 있다. 상기 제1실시예부터 제3실시예까지 (Network Assisted Interference Cancellation and Suppression: NAICS)를 지원하기 위한 기지국과 단말의 송수신 방법이 나타나 있으며, 이를 수행하기 위해 기지국과 단말의 수신부, 처리부, 송신부가 각각 실시 예에 따라 동작하여야 한다.

구체적으로 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다. 도 7에서 도시되는 바와 같이, 본 발명의 단말은 단말기 수신부(1800), 단말기 송신부(1804), 단말기 처리부(1802)를 포함할 수 있다. 단말기 수신부(1800)와 단말이 송신부(1804)를 통칭하여 본 발명의 실시 예에서는 송수신부라 칭할 수 있다. 송수신부는 기지국과 신호를 송수신할 수 있다. 상기 신호는 제어 정보와, 데이터를 포함할 수 있다. 이를 위해, 송수신부는 송신되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF 송신기와, 수신되는 신호를 저 잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기 등으로 구성될 수 있다. 또한, 송수신부는 무선 채널을 통해 신호를 수신하여 단말기 처리부(1802)로 출력하고, 단말기 처리부(1802)로부터 출력된 신호를 무선 채널을 통해 전송할 수 있다. 단말기 처리부(1802)는 상술한 본 발명의 실시예에 따라 단말이 동작할 수 있도록 일련의 과정을 제어할 수 있다. 예를 들어, 단말 수신부(1800)에서 기지국으로부터 간섭 셀의 전송 파라미터 설정에 대한 제어정보를 수신하고, 단말 처리부(1802)는 어떤 무선자원을 이용하여 간섭 채널을 측정하고 블라인드 감지를 수행할지와 블라인드 감지 적용을 위한 자원 최소 단위 등의 정보를 판단한 후 블라인드 감지를 수행하고 간섭 제거 및 억제를 통한 복호를 수행한다. 또한 수신부(1800)는 제어 정보로부터 간섭 셀의 정보를 단말 처리부(1802)가 판단할 수 있게 한다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 내부 구조를 도시하는 블록도이다. 도 8에서 도시되는 바와 같이, 본 발명의 기지국은 기지국 수신부(1901), 기지국 송신부(1905), 기지국 처리부(1903)를 포함할 수 있다. 기지국 수신부(1901)와 기지국 송신부(1905)를 통칭하여 본 발명의 실시 예에서는 송수신부라 칭할 수 있다. 송수신부는 단말과 신호를 송수신할 수 있다. 상기 신호는 제어 정보와, 데이터를 포함할 수 있다. 이를 위해, 송수신부는 송신되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF 송신기와, 수신되는 신호를 저 잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기 등으로 구성될 수 있다. 또한, 송수신부는 무선 채널을 통해 신호를 수신하여 기지국 처리부(1903)로 출력하고, 단말기 처리부(1903)로부터 출력된 신호를 무선 채널을 통해 전송할 수 있다. 기지국 처리부(1903)는 상술한 본 발명의 실시예에 따라 기지국이 동작할 수 있도록 일련의 과정을 제어할 수 있다. 예를 들어, 기지국 처리부(1903)는 특정 단말에 대한 간섭 셀 설정과 단말로 전달할 간섭 셀의 전송 파라미터 설정, scheduling 및 해당 자원 할당 정보 등을 결정한다. 여기서 간섭 셀의 전송 파라미터는 블라인드 감지를 적용할 수 있는 자원 할당의 최소 단위에 대한 정보 등을 포함한다. 기지국이 결정한 단말의 간섭 셀의 전송 파라미터들은 송신부(1905)를 이용하여 단말에 통보된다. 또한 기지국의 scheduling 결정에 따라 제어 정보 및 PDSCH가 상기 송신부(1905)에 의하여 단말에 송신된다. 기지국은 PDSCH/PDCCH 전송 및 단말의 scheduling을 위한 채널상태 정보 등을 수신부(1901)를 이용하여 수신한다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 또한, 상기 각각의 실시 예는 필요에 따라 서로 조합되어 운용할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 실시예 1, 실시예 2, 그리고 실시예 3의 일부분들이 서로 조합되어 기지국과 단말이 운용될 수 있다.

Claims (1)

1. 무선 통신 시스템에서 제어 신호 처리 방법에 있어서,
   기지국으로부터 전송되는 제1 제어 신호를 수신하는 단계;
   상기 수신된 제1 제어 신호를 처리하는 단계; 및
   상기 처리에 기반하여 생성된 제2 제어 신호를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 신호 처리 방법.
   

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