KR20180057463A - 단말 대역폭 조절 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.

Description

단말 대역폭 조절 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR ADJUSTING BANDWIDTH OF A TERMINAL}

본 발명은 셀룰러(cellular) 무선통신 시스템에 대한 것으로서, 단말의 송수신 대역폭 조절 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 셀룰러(cellular) 무선통신 시스템에 대한 것으로서, 단말의 데이터 송수신 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 무선통신 시스템에 대한 것으로서, 보다 구체적으로 차세대 이동 통신에서 기지국이 셀 내의 단말의 초기 접속 및 셀 간 이동을 지원하기 위해 동기 신호를 생성하여 송신하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 또한 본 발명은 차세대 이동 통신에서 기지국이 전송하는 동기 신호에 대해 단말이 시간 및 주파수 동기화와 셀 탐색을 수행하는 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 연결 망에서, 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.

본 발명은 셀룰러(cellular) 무선통신 시스템에 대한 것으로서, 단말의 송수신 대역폭 조절 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이동 통신 시스템에서 주파수 효율을 높이기 위한 데이터 송수신 방법을 제공하는 것이다.

또한, 5 세대 무선 셀룰러 통신시스템(5^th Generation Wireless Cellular Communication System: 5G 통신시스템)에서는 사용자의 다양한 요구 사항 및 서비스를 만족시키기 위해 하나의 시스템에서 서로 다른 송수신 기법, 송수신 파라메터를 갖는 다양한 서비스를 지원하는 것이 필요하다. 또한 5G 통신시스템은 향후에 제공될 새로운 통신 서비스 및 어플리케이션이 현재 시스템의 설계사항에 따라 제약이 발생하지 않도록 향후 호환성(Forward compatibility)을 제공할 수 있어야 한다. 이와 같은 5G의 설계 요구사항에 따라 기지국은 단말의 효율적인 시간, 주파수 동기화 및 셀 탐색을 지원할 수 있는 동기 신호 전송 방법 법 및 장치가 필요하다. 또한 기지국이 전송하는 동기화 신호에 대해 단말이 효율적으로 시간 및 주파수 동기화를 수행하고 셀 탐색을 수행하는 방법 및 장치가 필요하다.

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 발명은 이동 통신 시스템에서 단말의 송수신 대역폭을 조절하는 방법을 정의함으로써, 단말의 전력 소모를 감소시킨다.

또한, 본 발명은 이동 통신 시스템에서 단말의 데이터 송수신 방법을 정의함으로써, 주파수 효율을 향상시킨다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 실시 예에 따라 5G 통신 시스템을 구성하는 기지국은 단말의 효율적인 동기화를 위해 동기화 신호 전송해야 한다. 또한 단말은 기지국이 전송하는 동기화 신호에 대해 시간 및 주파수 동기화를 수행하여 기지국에 접속을 완료할 수 있다.

도 1a 는 LTE 및 LTE-A 시스템의 데이터 혹은 제어채널이 전송되는 무선자원영역인 시간-주파수 자원 영역의 기본 구조를 나타낸 도면
도 1b 는 5G 시스템의 확장형 프레임 구조의 일례를 나타낸 도면
도 1c 는 5G 시스템의 확장형 프레임 구조의 또 다른 일례를 나타낸 도면
도 1d 는 5G 시스템의 확장형 프레임 구조의 또 다른 일례를 나타낸 도면
도 1e 는 제 1-1 실시 예에 따라 송수신 대역폭 조절을 통해 단말 소모 전력을 효율적으로 관리하는 개념을 나타낸 도면
도 1f 는 제 1-1 실시 예에 따라 단말의 대역폭을 변경하는 단말과 기지국 사이의 흐름도를 나타낸 도면
도 1g 는 제 1-1실시 예에 따라 단말의 대역폭을 변경하는 단말 절차를 나타낸 도면
도 1h 는 제 1-1 실시 예에 따라 단말의 대역폭을 변경하는 기지국 절차를 나타낸 도면
도 1i 는 제 1-2 실시 예에 따라 다양한 슬롯 포맷을 나타낸 도면
도 1j 는 제 1-2 실시 예에 따라 송수신 대역폭 조절을 통해 단말 소모 전력을 효율적으로 관리하는 개념을 나타낸 도면
도 1k 는 제 1-2 실시 예에 따라 단말의 대역폭을 변경하는 단말 절차를 나타낸 도면
도 1l 은 제 1-2 실시 예에 따라 단말의 대역폭을 변경하는 기지국 절차를 나타낸 도면
도 1m은 본 발명에 따른 기지국 장치를 나타낸 도면
도 2a 는 LTE 및 LTE-A 시스템의 데이터 혹은 제어채널이 전송되는 무선자원영역인 시간-주파수 자원 영역의 기본 구조를 나타낸 도면
도 2b 는 5G 시스템의 확장형 프레임 구조의 일례를 나타낸 도면
도 2c 는 5G 시스템의 확장형 프레임 구조의 또 다른 일례를 나타낸 도면
도 2d 는 5G 시스템의 확장형 프레임 구조의 또 다른 일례를 나타낸 도면
도 2e 는 slot aggregation 을 적용 안 한 경우, 기지국의 하향링크 데이터 스케쥴링 동작을 나타낸 도면
도 2f 는 slot aggregation 방법1을 적용한 경우, 기지국의 하향링크 데이터 스케쥴링 동작을 나타낸 도면
도 2g 는 slot aggregation 방법2를 적용한 경우, 기지국의 하향링크 데이터 스케쥴링 동작을 나타낸 도면
도 2h 는 slot aggregation 방법3을 적용한 경우, 기지국의 하향링크 데이터 스케쥴링 동작을 나타낸 도면
도 2i 는 slot aggregation 방법1을 적용한 경우, 기지국의 상향링크 데이터 스케쥴링 동작을 나타낸 도면
도 2j 는 slot aggregation 방법2를 적용한 경우, 기지국의 상향링크 데이터 스케쥴링 동작을 나타낸 도면
도 2k 는 slot aggregation 방법3을 적용한 경우, 기지국의 상향링크 데이터 스케쥴링 동작을 나타낸 도면
도 2l 은 slot aggregation 을 적용한 경우, 단말의 절차를 나타낸 도면
도 2m 은 제 2-1 실시 예에 따라 TBS 를 판단하는 절차를 나타낸 도면
도 2n 은 제 2-2 실시 예에 따라 단말의 상향링크 신호의 전송 전력을 조절하는 방법을 나타낸 도면
도 2o 는 제 2 실시 예에 따라 상향링크 신호의 전송 전력을 조절하는 단말 절차를 나타낸 도면
도 2p 는 slot aggregation 을 적용하지 않을 때, HARQ 프로세스별 soft buffer 크기를 나타낸 도면.
도 2q 는 제 2-3 실시 예에 따라 slot aggregation 을 적용할 때, HARQ 프로세스별 soft buffer 크기를 나타낸 도면.
도 2r은 본 발명에 따른 단말 장치를 나타낸 도면
도 3a은 본 발명에서 고려되고 있는 5G 통신 시스템의 동기화 신호 및 방송 채널 구조의 일 예를 보여주는 도면
도 3b은 본 발명에서 고려되고 있는 5G 통신시스템의 동기화 신호 및 방송 채널 구조의 또 다른 일 예를 보여주는 도면
도 3c은 제 1 동기화 신호 및 제 2 동기화 신호가 주파수 영역에서 생성되는 방법을 도시하는 도면
도 3d는 종래 LTE에서 사용하는 제 2 동기화 신호의 셀 정보에 따른 상호 상관 값을 보여주는 그래프
도 3e는 상기의 제 2 동기화 신호의 시간 영역 순환 이동을 사용해서 셀 번호를 전송하고자 하는 목적을 달성하기 위해 기지국이 제 2 동기화 신호를 생성하는 장치의 일 예를 도시하는 도면
도 3f는 상기의 제 2 동기화 신호의 시간 영역 순환 이동을 사용해서 셀 번호를 전송하고자 하는 목적을 달성하기 위해 기지국이 제 2 동기화 신호를 생성하는 또 다른 장치의 예를 도시하는 도면
도 3g는 상기의 제 2 동기화 신호의 주파수 영역 순환 이동을 사용해서 셀 번호를 전송하고자 하는 목적을 달성하기 위해 기지국이 제 2 동기화 신호를 생성하는 또 다른 장치의 예를 도시하는 도면
도 3h는 본 발명에 따라 5G 통신시스템에서 동기화 블록을 구성하기 위한 동기화 신호와 방송 채널이 시간 영역에서 다중화되는 일 예를 보여주는 도면
도 3i은 본 발명에서 고려하는 5G 통신 시스템에서 동기 신호를 전송하기 위한 전송 타이밍에 대한 일 예를 보여주는 도면
도 3j는 본 발명에서 고려하는 5G 통신 시스템에서 다양한 동기화 블록 전송 타이밍을 고려했을 때 단말이 서브프레임 경계 동기화를 완료하는 흐름도
도 3k는 본 발명에서 고려하는 5G 통신 시스템에서 다양한 동기화 블록 전송 타이밍을 고려했을 때 단말이 서브프레임 경계 동기화를 완료하는 흐름도
도 3l는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국 송신부의 내부 구조를 도시하는 블록도
도 3m은 본 발명의 실시예에 따른 단말 수신부의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.

본 명세서에서 실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.

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.

이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.

또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

이 때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.

<제1 실시 예>

최근 폭발적으로 증가하는 모바일 데이터 트래픽을 처리하기 위해 LTE (Long Term Evolution 혹은 E-UTRA (Evolved Universal Terrestrial Radio Access)) 및 LTE-A (LTE-Advanced 혹은 E-UTRA Evolution) 이후의 차세대 통신 시스템인 5G (5th Generation) 시스템 혹은 New Radio access technology (NR) 에 대한 논의가 활발히 진행되고 있다. 기존의 이동통신 시스템이 통상적인 음성/데이터 통신에 중점을 두었던데 비해, 5G 시스템은 기존 음성/데이터 통신의 향상을 위한 eMBB (enhanced Mobile BroadBand) 서비스, 고신뢰도/초저지연 (Ultra-Reliable and Low Latency Communication; URLLC) 서비스, 대량의 사물 통신을 지원하는 massive MTC (Machine Type Communication) 서비스 등, 다양한 서비스와 요구사항을 만족시키는 것을 목표로 하고 있다.

기존 LTE 및 LTE-A 의 단일 케리어당 시스템 전송 대역 (Transmission bandwidth)의 대역폭은 최대 20MHz 로 제한되는데 반해, 5G 시스템은 이보다 월등히 넓은 초광대역폭을 활용해서 수 Gbps 에 이르는 초고속 데이터 서비스를 주요 목표로 한다. 이에 따라 5G 시스템은 초광대역폭 주파수 확보가 상대적으로 용이한 수 GHz 부터 최대 100 GHz 의 초고주파 대역을 후보 주파수로 고려하고 있다. 추가적으로 기존 이동통신 시스템에서 사용하는 수백 MHz 에서 수 GHz 에 포함되는 주파수 대역 중에서 주파수 재배치 혹은 할당을 통해 5G 시스템을 위한 광대역폭 주파수 확보를 함께 고려하고 있다.

상기 초고주파 대역의 전파는 파장이 수 mm 수준으로 밀리미터웨이브 (mmWave) 라고 부르기도 한다. 그러나 초고주파 대역에서는 주파수 대역에 비례해서 전파의 경로 손실 (pathloss)이 증가하여, 이동통신 시스템의 커버리지는 작아지게 된다.

상기 초고주파 대역의 커버리지 감소의 단점을 극복하기 위해, 다수의 안테나를 사용해서 전파의 방사 에너지를 소정의 목적 지점으로 집중시켜 전파의 도달 거리를 증가 시키는 빔포밍 (beamforming) 기술이 중요하게 부각되고 있다. 상기 빔포밍 기술은 송신단 및 수신단에 각각 적용할 수 있다. 빔포밍 기술은 커버리지 증가 효과 이외에도, 빔포밍 방향 이외 영역에서 간섭을 감소시키는 효과가 있다. 상기 빔포밍 기술이 적절히 동작하기 위해서는 송/수신 빔의 정확한 측정 및 피드백 방법이 필요하다.

5G 시스템의 또 다른 요구사항으로, 송수신단 사이 전송지연이 약 1ms 내외인 초저지연 (ultra-low latency) 서비스가 요구되고 있다. 전송지연을 줄이기 위한 한가지 방안으로 LTE 및 LTE-A 대비 짧은 TTI (short TTI; Transmission Time Interval) 기반의 프레임 구조 설계가 필요하다. TTI 는 스케쥴링을 수행하는 기본 시간 단위로, 기존 LTE 및 LTE-A 시스템의 TTI 는 한 서브프레임의 길이에 해당하는 1ms 이다. 예를 들어, 상기 5G 시스템의 초저지연 서비스에 대한 요구사항을 만족시키기 위한 짧은 TTI 로, 기존 LTE 및 LTE-A 시스템보다 짧은 0.5ms, 0.2ms, 0.1ms 등이 가능하다. 이하 LTE 및 LTE-A 시스템의 프레임 구조를 도면을 참조하여 설명하고, 5G 시스템의 설계 방향을 설명하고자 한다.

도 1a는 기존 LTE 및 LTE-A 시스템의 데이터 혹은 제어채널이 전송되는 무선자원영역인 시간-주파수 자원 영역의 기본 구조를 나타낸 도면이다.

도 1a는 기존 LTE 및 LTE-A 시스템의 데이터 혹은 제어채널이 전송되는 무선자원영역인 시간-주파수 자원 영역의 기본 구조를 나타낸 도면이다.

도 1a에서 가로축은 시간영역을, 세로축은 주파수영역을 나타낸다. 상향링크(UL: uplink)는 단말이 기지국으로 데이터 혹은 제어 신호를 전송하는 무선링크를 뜻하고, 하향링크(DL: downlink)는 기지국이 단말로 데이터 혹은 제어 신호를 전송하는 무선링크를 뜻한다. 기존 LTE 및 LTE-A 시스템의 시간영역에서의 최소 전송단위는 하향링크의 경우 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심벌, 상향링크의 경우 SC-FDMA (Single Carrier-Frequency Division Multiple Access) 심벌로서, N_symb (1a-02)개의 심벌이 모여 하나의 슬롯(1a-06)을 구성하고, 2개의 슬롯이 모여 하나의 서브프레임(1a-05)을 구성한다. 상기 슬롯의 길이는 0.5ms 이고, 서브프레임의 길이는 1.0ms 이다. 그리고 라디오 프레임(1a-14)은 10개의 서브프레임으로 구성되는 시간영역 단위이다. 주파수영역에서의 최소 전송단위는 15kHz 단위의 서브캐리어로서 (subcarrier spacing = 15kHz), 전체 시스템 전송 대역 (Transmission bandwidth)의 대역폭은 총 N_BW (1a-04)개의 서브캐리어로 구성된다.

시간-주파수 영역에서 자원의 기본 단위는 리소스 엘리먼트(1a-12, Resource Element; RE)로서 OFDM 심벌 혹은 SC-FDMA 심벌 인덱스 및 서브캐리어 인덱스로 나타낼 수 있다. 리소스 블록(108, Resource Block; RB 혹은 Physical Resource Block; PRB)은 시간영역에서 N_symb (1a-02)개의 연속된 OFDM 심벌 혹은 SC-FDMA 심벌과 주파수 영역에서 N_RB (1a-10)개의 연속된 서브캐리어로 정의된다. 따라서, 하나의 RB(1a-08)는 N_symb x N_RB 개의 RE(1a-12)로 구성된다. LTE 및 LTE-A 시스템에서 데이터는 RB 단위로 매핑되고, 기지국은 소정의 단말에 대해 한 서브프레임을 구성하는 RB-pair 단위로 스케쥴링을 수행한다. SC-FDMA 심벌개수 혹은 OFDM 심벌개수 N_symb은 심벌간 간섭 방지를 위해 심벌마다 추가되는 순환 프리픽스(CP; Cyclic Prefix)의 길이에 따라 정해지는데, 예를 들어 일반형 CP가 적용되면 N_symb = 7, 확장형 CP가 적용되면 N_symb = 6 이 된다. 확장형 CP 는 일반형 CP 보다 전파 전송 거리가 상대적으로 큰 시스템에 적용해서 심벌간 직교성을 유지할 수 있게 된다.

상기 서브케리어 간격 (subcarrier spacing), CP 길이 등은 OFDM 송수신에 필수적인 정보로서 기지국과 단말이 서로 공통의 값으로 인지해야 원활한 송수신이 가능하다.

N_BW 및 N_RB 는 시스템 전송 대역의 대역폭에 비례한다. 단말에게 스케쥴링되는 RB 개수에 비례하여 데이터 레이트가 증가한다.

상기와 같은 LTE 및 LTE-A 시스템의 프레임 구조는 통상적인 음성/데이터 통신을 고려한 설계로서, 5G 시스템과 같이 다양한 서비스와 요구사항을 만족하기에는 확장성의 제약이 따르게 된다. 따라서 5G 시스템에서는 다양한 서비스와 요구사항을 고려해서, 프레임구조를 flexible 하게 정의하여 운용할 필요가 있다.

도 1b, 1c, 1d는 확장형 프레임 구조의 일례를 나타낸다. 도 1b, 1c, 1d의 예에서 확장형 프레임 구조를 정의하는 필수 파라메터 세트로서 서브케리어 간격, CP 길이, 슬롯 길이 등을 포함하는 것을 예시한다. 5G 시스템에서는 스케쥴링을 수행하는 기본 시간 단위를 슬롯으로 칭한다.

향후 5G 시스템이 도입되는 초기에는, 적어도 기존 LTE/LTE-A 시스템과의 공존 혹은 듀얼 모드 운영이 예상된다. 이를 통해 기존 LTE/LTE-A 는 안정적인 시스템 동작을 제공하고, 5G 시스템은 향상된 서비스를 제공하는 역할을 수행할 수 있다. 따라서 5G 시스템의 확장형 프레임 구조는 적어도 LTE/LTE-A 의 프레임 구조 혹은 필수 파라메터 세트를 포함할 필요가 있다. 도 1b 는 LTE/LTE-A 의 프레임 구조와 같은 5G 프레임 구조 혹은 필수 파라메터 세트를 나타낸다. 도 1b 를 참조하면, 프레임 구조 타입 A 는 서브케리어 간격은 15kHz 이고, 14 심볼이 1ms 슬롯을 구성하고, 12 서브케리어 (=180kHz = 12 x15kHz)로 PRB를 구성하는 것을 나타낸다.

도 1c 는 프레임 구조 타입 B 로서, 서브케리어 간격은 30kHz 이고, 14 심볼이 0.5ms 슬롯을 구성하고, 12 서브케리어 (=360kHz = 12x30kHz)로 PRB를 구성하는 것을 나타낸다. 즉, 프레임 구조 타입 A 대비 서브케리어 간격과 PRB 크기는 2배 커지고, 슬롯 길이와 심벌 길이는 2배 작아진 것을 나타낸다.

도 1d 는 프레임 구조 타입 C 로서, 서브케리어 간격은 60kHz 이고, 14 심볼이 0.25ms 서브프레임을 구성하고, 12 서브케리어 (=720kHz = 12x60kHz)로 PRB를 구성하는 것을 나타낸다. 즉, 프레임 구조 타입 A 대비 서브케리어 간격과 PRB 크기는 4배 커지고, 슬롯 길이와 심벌 길이는 4배 작아진 것을 나타낸다.

즉, 상기 프레임 구조 타입을 일반화하면, 필수 파라메터 세트인 서브케리어 간격, CP 길이, 슬롯 길이 등이 프레임 구조 타입별로 서로 정수배의 관계를 갖도록 함으로서, 높은 확장성을 제공한다. 그리고 상기 프레임 구조 타입과 무관한 기준 시간 단위를 나타내기 위해 1ms 의 고정된 길이의 서브프레임을 정의한다. 따라서, 프레임 구조 타입 A 는 하나의 서브프레임이 하나의 슬롯으로 구성되고, 프레임 구조 타입 B 는 하나의 서브프레임이 두 개의 슬롯으로 구성되고, 프레임 구조 타입 C 는 하나의 서브프레임이 네 개의 슬롯으로 구성된다.

상기 예시한 프레임 구조 타입을 다양한 시나리오에 대응시켜 적용할 수 있다. 셀 크기 관점에서는, CP 길이가 길수록 큰 셀을 지원 가능하므로 프레임 구조 타입 A 가 프레임 구조 타입 B, C 대비 상대적으로 큰 셀을 지원할 수 있다. 동작 주파수 대역 관점에서는, 서브케리어 간격이 클수록 고주파 대역의 phase noise 복구에 유리하므로 프레임 구조 타입 C가 프레임 구조 타입 A, B 대비 상대적으로 높은 동작 주파수를 지원할 수 있다. 서비스 관점에서는, URLLC 와 같이 초저지연 서비스를 지원하기에는 서브프레임 길이가 짧을수록 유리하므로, 프레임 구조 타입 C 가 프레임 구조 타입 A, B 대비 상대적으로 URLLC 서비스에 적합하다.

또한 상기 여러 개의 프레임 구조 타입을 하나의 시스템 내에 다중화해서 통합 운영할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 5G 시스템에서 수 Gbps 에 이르는 초고속 데이터 서비스를 달성하기 위해, 수십 ~ 수백 MHz, 혹은 수 GHz 의 초광대역폭의 신호 송수신을 고려하고 있다. 다만, 송수신 대역폭에 비례해서 소모 전력이 커지는 관계에 따라, 송수신 대역폭 조절을 통해 단말 혹은 기지국의 전력 소모를 효율적으로 관리할 필요가 있다. 기지국은 상시 전원이 공급될 수 있는데 반해, 단말은 배터리 용량 제한으로 인해 효율적인 전력 소모 관리의 필요성이 상대적으로 더 높다.

본 발명의 주요 요지는, 단말에 대한 초광대역폭의 신호 송수신이 필요하지 않은 경우, 기지국이 단말의 송수신 대역폭을 협대역으로 변경 시킴으로써 단말의 전력 소모를 효율화하는 구체적인 방법을 제안한다.

이하 구체적인 실시 예를 통해 본 발명의 주요 요지를 설명한다.

<제1-1 실시 예>

도 1e 는 송수신 대역폭 조절을 통해 단말 소모 전력을 효율적으로 관리하는, 본 발명의 주요 개념을 나타낸다. 도 1e 에서 가로축은 시간영역을, 세로축은 주파수 영역을 나타낸다. 도 1e의 예에서, 단말은 슬롯#1 (1e-06) 구간에서 기지국으로부터 최대 ‘대역폭 A’ (1e-01)에 해당하는 하향링크 제어채널과 하향링크 데이터채널을 수신하는 것을 나타낸다. 상기 대역폭 A 는 미리 정해진 소정의 기준 대역폭이거나, 단말의 초기 접속 시 결정되는 대역폭이거나, 혹은 단말-기지국 사이의 설정을 통해서 결정되는 대역폭일 수 있다.

슬롯#2(1e-07)에서 기지국이 단말에게 ‘대역폭 조절 명령 (1e-02)’ 을 통해 단말의 대역폭을 ‘대역폭 B (1e-05)’로 변경할 것을 지시하면, 단말은 상기 명령을 획득한 다음 대역폭 변경 동작을 실행한다. 도 1e의 예에서 상기 ‘대역폭 B’ 는 상기 ‘대역폭 A’ 보다 큰 것을 가정한다. 그리고 상기 ‘대역폭 A’ 와 ‘대역폭 B’는 각각 PRB 단위로 표현할 수 있다. 단말은 상기 대역폭 조절 명령을 성공적으로 수신해서 디코딩을 통해 획득하기까지 소정의 시간이 필요하고, 대역폭 변경 시 단말 RF 모듈의 설정을 변경하는데 소정의 시간이 필요하다. 도 1e의 예에서는, 상기 단말이 ‘대역폭 조절 명령’을 수신해서 대역폭 변경을 완료하기까지 최대 ‘대역폭 변경 시간 X’ (1e-3) 가 필요한 것을 예시한다. 도 1e의 예시에서는, 상기 ‘대역폭 조절 명령 (1e-02)’이 하향링크 제어채널 (1e-17)에 포함되어 단말에게 전송되는 것을 나타낸다. 그리고 참조번호 1e-13 시간 구간 동안, 상기 단말의 하향링크 신호 수신 혹은 상향링크 신호 전송이 발생하지 않는 경우를 나타낸다.

단말은 상기 ‘대역폭 변경 시간 X’ 이내에서 ‘대역폭 B’ 로 대역폭 변경을 완료하고, 슬롯#3 (1e-08) 구간부터는 ‘대역폭 B’ 로 동작한다. 따라서 기지국은 슬롯#3 (1e-08) 구간부터 단말에게 최대 ‘대역폭 B’ 에 해당하는 신호를 전송할 수 있다. 도 1e의 예에서 기지국은 단말에게 슬롯#3(1e-08) 과 슬롯#4(1e-09)에서 최대 ‘대역폭 B’ 에 해당하는 하향링크 제어채널과 하향링크 데이터 채널을 전송하는 것을 나타낸다.

만약 상기 슬롯#3(1e-08) 이후, 기지국이 단말에게 종래 ‘대역폭 A’로 대역폭 축소 변경 혹은 환원을 지시하고자 하는 경우, 적어도 다음 두 가지 방법 중 하나를 통해 단말의 대역폭 변경이 가능하다.

- 단말 대역폭 축소(환원) 방법 1 (암묵적 (implicit) 방법): 단말은 ‘타이머 T’를 설정하고, 상기 ‘타이머 T’ 가 만료되면 자동적으로 기존 ‘대역폭 A’로 변경한다. 단말은 상기 ‘대역폭 B’ 가 적용되는 시작 시점에 ‘타이머 T’의 카운트다운을 시작한다. 도 1e의 경우, 단말은 슬롯#3(1e-08)의 시점에 ‘타이머 T’의 카운트다운을 시작해서, 슬롯#k-1 (1e-10) 직전에 ‘타이머 T’가 만료되는 것을 예시한다. ‘타이머 T’가 만료되면 단말은 ‘대역폭 B’ 에서 ‘대역폭 A’ 로 대역폭 변경을 실행한다. 단말은 소정의 ‘대역폭 변경 시간 X’ (1e-12)’ 이 경과된 다음, 슬롯#k (1e-11) 구간부터는 ‘대역폭 A’로 동작한다. 상기 ‘대역폭 변경 시간 X’ (1e-12)’ 은 상기 ‘대역폭 변경 시간 X (1e-03)’ 와 같거나 혹은 다른 값일 수 있다. 그리고 상기 ‘대역폭 변경 시간 X’ (1e-12)’ 은 상기 ‘타이머 T’ 의 시간 구간에 포함될 수도 있다. 만약 단말이 상기 ‘타이머 T’ 가 만료되기 전에 기지국으로부터 추가적인 스케쥴링을 받으면, 상기 ‘타이머 T’ 는 소정의 시간 구간 동안 카운트다운을 중지하거나 혹은 ‘타이머 T’를 처음 설정 값으로 되돌림으로써, 단말의 ‘대역폭 B’ 적용 시간을 확대할 수 있다.

- 단말 대역폭 축소(환원) 방법 2 (명시적 (explicit) 방법): 기지국은 ‘대역폭 조절 명령’에 대한 명시적인 시그널링을 통해 단말에게 ‘대역폭 A’로의 변경을 지시한다. 단, 너무 빈번한 단말의 대역폭 변경은 추가적인 단말의 전력 소모를 발생시킬 수 있으므로, 기지국은 기존에 대역폭 조절 명령을 시그널링한 경우, 소정의 시간 구간 동안은 추가적인 대역폭 조절 명령의 전송을 하지 않도록 할 수 있다.

상기 ‘대역폭 변경 시간 X’, ‘대역폭 변경 시간 X’’, ‘타이머 T’는 사전에 기지국이 단말에게 시그널링을 통해 알려주거나 혹은 고정된 값을 사용한다. 상기 시그널링은 물리계층 시그널링, MAC 계층 시그널링, RRC 시그널링 중 적어도 하나의 방법을 통해 기지국이 단말에게 전송한다. 상기 ‘대역폭 변경 시간 X’, ‘대역폭 변경 시간 X’’, ‘타이머 T’ 의 단위는 심벌 길이, 슬롯 길이, 혹은 서브프레임 길이 등이 될 수 있다. 그리고 기지국은 상기 ‘대역폭 변경 시간 X’, ‘대역폭 변경 시간 X’’, ‘타이머 T’ 의 설정을 단말 capability 에 따라 단말별로 다른 값을 적용할 수 있다. 예컨데, 단말의 프로세싱 성능이 뛰어난 고사양 단말의 경우에는, 적어도 상기 ‘대역폭 변경 시간 X’, ‘대역폭 변경 시간 X’’ 가 상대적으로 작은 값으로 설정되더라도, 해당 시간 내에 대역폭 변경을 실행 및 완료 할 수 있다. 즉, 상기 고사양 단말은 대역폭 변경 구간 동안 발생할 수 있는 지연을 줄일 수 있다. 이와 같은 단말별 설정을 지원하기 위해, 단말은 자신의 대역폭 변경 프로세싱 능력을 포함하는 capability 를 기지국에게 보고하고, 기지국은 상기 capability 를 참조하여 상기 ‘대역폭 변경 시간 X’, ‘대역폭 변경 시간 X’’ 등의 설정을 단말별로 결정해서 단말에게 알려줄 수 있다. 혹은 단말의 capability 와 적어도 상기 ‘대역폭 변경 시간 X’, ‘대역폭 변경 시간 X’’ 사이에 소정의 연관 규칙을 정의할 수 있다. 이 경우, 기지국이 상기 ‘대역폭 변경 시간 X’, ‘대역폭 변경 시간 X’’ 에 대한 설정 정보를 단말에게 시그널링하지 않아도 되므로 시그널링 오버헤드를 줄이는 효과가 있다. 예컨데, 다음과 같은 연관 규칙을 정의할 수 있다.

단말 capability 1 -> {‘대역폭 변경 시간 X1’, ‘대역폭 변경 시간 X1’’},

단말 capability 2 -> {‘대역폭 변경 시간 X2’, ‘대역폭 변경 시간 X2’’},

단말 capability 3 -> {‘대역폭 변경 시간 X3’, ‘대역폭 변경 시간 X3’’}

…

만약 상기 ‘대역폭 변경 시간 X’ 와 ‘대역폭 변경 시간 X’’ 이 충분이 짧다면, 상기 ‘대역폭 조절 명령’이 전송되는 슬롯 내에서 단말의 대역폭 변경이 가능할 수 있다. 그렇지 않은 경우, 상기 ‘대역폭 조절 명령’이 전송되는 슬롯과 단말이 대역폭 조절을 완료해서 변경된 대역폭을 적용하는 슬롯은 서로 다를 수 있다.

상기 ‘대역폭 조절 명령 (1e-02)’ 은 최소 1 비트 내지 최대 N 비트 (N > 1)로 표현할 수 있다.

- ‘대역폭 조절 명령’ 구성 방법 1 (1 비트): 단말이 조절 가능한 대역폭이 ‘대역폭 A’ 와 ‘대역폭 B’ 의 두가지 인 경우, 1 비트로서 단말이 적용할 대역폭을 표현할 수 있다. 예컨데, 1 비트 정보가 ‘0’이면 ‘대역폭 A’를 의미하고, 1 비트 정보가 ‘1’이면 ‘대역폭 B’를 의미한다.

- ‘대역폭 조절 명령’ 구성 방법 2 (N 비트): N 비트로 단말의 조절 가능한 대역폭 2N 개를 각각 표현할 수 있다. 예컨데, 2 비트인 경우, ‘00’ 이면 ‘대역폭 A’, ‘01’ 이면 ‘대역폭 B’, ‘10’ 이면 ‘대역폭 C’, ‘11’ 이면 ‘대역폭 D’ 를 의미한다.

기지국은 상기 ‘대역폭 조절 명령 (1e-02)’ 을 물리계층 시그널링, MAC 계층 시그널링, RRC 시그널링 중 적어도 하나의 방법을 통해 단말에게 전송할 수 있다. 이 중에서 물리계층 시그널링 방법은 단말의 신속한 프로세싱이 가능한 특징이 있다. 기지국은 상기 ‘대역폭 조절 명령’을 각각의 단말에게 개별적으로 시그널링하거나 (UE-specific), 혹은 셀 내의 복수의 단말에 대해 공통 시그널링 (UE-group-specific or common signaling) 할 수 있다.

일반적으로, 기지국이 단말에게 하향링크 데이터를 전송하거나 혹은 단말이 상향링크 데이터를 기지국으로 전송하기 위해서는, 기지국이 해당 하향링크 데이터 혹은 상향링크 데이터에 대한 무선 자원 할당 정보, MCS (modulation and coding scheme) 관련 제어정보, HARQ 관련 제어정보 등을 포함하는 스케쥴링 정보를 하향링크 제어채널을 통해 단말에게 전송한다. 기지국은 상기 ‘대역폭 조절 명령 (1e-02)’을 적어도 다음 두 가지 방법 중 한 가지 방법을 통해서 단말에게 시그널링 할 수 있다.

-‘대역폭 조절 명령’ 전송 방법 A: 기지국은 상기 ‘대역폭 조절 명령 (1e-02)’을 상기 스케쥴링 정보에 포함해서 단말에게 전송한다. 단말이 상기 스케쥴링 정보가 지시하는 하향링크 데이터를 수신한 경우, 상기 하향링크 데이터의 성공적인 수신여부를 나타내는 HARQ-ACK/NACK 을 기지국으로 피드백한다. 단말은 상기 HARQ-ACK/NACK 을 기지국으로 피드백함으로써, 기지국으로부터 상기 ‘대역폭 조절 명령’을 성공적으로 획득했음을 간접적으로 통지할 수 있다. 왜냐하면, 단말이 기지국으로 HARQ-ACK/NACK 을 보낸 상황이라면, 단말이 상기 하향링크 데이터를 디코딩 완료했어야 하고, 또한 상기 하향링크 데이터를 스케쥴링하는 스케쥴링 정보를 성공적으로 수신했어야 하므로, 상기 스케쥴링 정보가 포함하는 ‘대역폭 조절 명령’을 단말이 성공적으로 획득한 경우라고 볼 수 있기 때문이다. 마찬가지로, 상기 스케쥴링 정보가 지시하는 상향링크 데이터를 단말이 기지국으로 전송한 상황이라면, 단말은 상기 스케쥴링 정보가 포함하는 ‘대역폭 조절 명령’을 성공적으로 획득했음을 기지국에게 간접적으로 통지할 수 있다.

-‘대역폭 조절 명령’ 전송 방법 B: 기지국은 상기 ‘대역폭 조절 명령 (1e-02)’을 상기 스케쥴링 정보와 독립적으로 별개의 제어채널을 구성해서 단말에게 전송한다. 따라서 기지국은 소정의 시간 구간에서 단말에게 데이터 전송을 스케쥴링하지 않는 경우에도, 상기 별개의 제어채널을 통해 ‘대역폭 조절 명령’을 단말에게 시그널링할 수 있는 특징이 있다. 방법 B 의 경우, 단말은 상기 ‘대역폭 조절 명령’의 성공적인 수신 여부를 기지국으로 피드백함으로써, 단말과 기지국이 서로 단말 대역폭에 대한 공통의 이해를 갖도록 한다. 예를 들어, 단말이 상기 ‘대역폭 조절 명령’을 성공적으로 수신하면, 단말은 ‘대역폭 조절 명령 응답’ 제어정보를 기지국으로 전송함으로써 상기 ‘대역폭 조절 명령’을 성공적으로 수신했음을 알려준다. 만약, 단말이 상기 ‘대역폭 조절 명령’을 성공적으로 수신하지 못하면, 단말은 ‘대역폭 조절 명령 응답’ 제어정보를 기지국으로 전송하지 않는다. 따라서 기지국은 상기 ‘대역폭 조절 명령 응답’ 제어정보를 단말로부터 받지 못하면, 단말이 상기 ‘대역폭 조절 명령’을 성공적으로 수신하지 못한 것을 인지하게 된다. 이와 같은 동작을 통해, 단말의 불필요한 송신 동작을 최소화하고, 단말의 전력 소모 감소 효과를 얻을 수 있다.

단말이 상기 기지국의 ‘대역폭 조절 명령’ 전송 방법 A 혹은 ‘대역폭 조절 명령’ 전송 방법 B 에 따라 ‘대역폭 조절 명령 응답’을 직간접적으로 기지국으로 통지하는 경우, 그에 상응하는 시간 구간만큼 상기 ‘대역폭 변경 시간 X’ 가 늘어날 수 있다.

도 1f는 상술한 본 발명의 주요 개념에 따라 단말의 대역폭을 변경하는, 단말과 기지국 사이의 전체 흐름도를 나타낸다. 도 1f 의 예에서 단말은 t1 시점 (1f-07) 까지 ‘대역폭 A’로 동작하고 있음을 나타낸다. 상기 t1 시점 (1f-07)에 단말이 기지국으로부터 ‘대역폭 B’로 대역폭 변경을 지시하는 ‘대역폭 조절 명령’을 수신하면 (1f-01), 단말은 ‘대역폭 변경 시간 X (1f-05)’ 이내에 ‘대역폭 B’로의 대역폭 변경을 실시한다. 기지국은 상기 ‘대역폭 조절 명령’을 상술한 ‘대역폭 조절 명령’ 전송 방법 A 혹은 ‘대역폭 조절 명령’ 전송 방법 B 에 따라 단말에게 전송할 수 있다.

만약 단말이 상기 ‘대역폭 조절 명령’을 성공적으로 획득한 경우, 단말은 ‘대역폭 조절 명령 응답’ 제어정보를 기지국으로 피드백할 수 있다 (1f-02). 혹은 상술한 바와 같이, 기지국이 상기 ‘대역폭 조절 명령’ 전송 방법 A에 따라 ‘대역폭 조절 명령’을 전송한 경우, 단말은 간접적으로 상기 ‘대역폭 조절 명령’의 성공적인 수신여부를 기지국으로 알려줄 수 있다.

기지국은 상기 ‘대역폭 변경 시간 X (1f-05)’가 경과한 t2 시점 (1f-08) 부터, 단말에게 변경된 ‘대역폭 B’에 따라 스케쥴링할 수 있다 (1f-03). 단말은 상기 t2 시점 (1f-08) 부터 ‘타이머 T (1f-06)’를 카운트다운시켜, ‘타이머 T’ 가 만료되기 전까지 ‘대역폭 B’ 로 동작할 수 있다.

상기 ‘타이머 T (1f-06)’가 만료된 t3 시점 (1f-09) 이후부터, 기지국은 단말에게 ‘대역폭 A’에 따라 스케쥴링 한다 (1f-04). 즉, t3 시점 (1f-09) 이후부터 단말은 ‘대역폭 A’로 동작한다. 혹은 상술한 바와 같이, 단말과 기지국은 상기 ‘타이머 T’를 설정하지 않고, 상기 단말 대역폭 축소(환원) 방법2 에 따라 기지국이 명시적인 시그널링을 통해 단말의 대역폭을 ‘대역폭 A’로 축소(환원) 시킬 수 있다.

도 1g 는 본 발명의 주요 개념에 따라 단말의 대역폭을 변경하는, 단말 절차를 나타낸다.

1g-01 단계에서, 단말은 단말 대역폭 조절 능력을 포함하는 capability 정보를 기지국으로 보고한다.

이후 1g-02 단계에서, 단말이 기지국으로부터 ‘대역폭 B’로 대역폭 변경을 지시하는 ‘대역폭 조절 명령’을 수신하고 성공적으로 획득하면, 단말은 ‘대역폭 변경 시간 X’ 이내에 현재 동작중인 ‘대역폭 A’ 에서 변경할 대역폭인 ‘대역폭 B’로의 대역폭 변경을 실시한다.

1g-03 단계에서 단말이 상기 ‘대역폭 조절 명령’을 성공적으로 획득한 경우, 단말은 ‘대역폭 조절 명령 응답’ 제어정보를 기지국으로 전송한다. 혹은 상술한 바와 같이, 단말은 간접적으로 상기 ‘대역폭 조절 명령’의 성공적인 수신여부를 기지국으로 알려줄 수 있다.

1g-04 단계에서 단말의 대역폭 변경이 완료되면, 1g-05 단계부터 단말은 변경된 ‘대역폭 B’ 이내에서 송수신 동작을 수행한다. 단말은 ‘대역폭 변경 시간 X’가 경과하면, ‘타이머 T’를 카운트다운시켜 ‘타이머 T’가 구동되는 구간 동안 ‘대역폭 B’로의 동작을 수행한다.

1g-06 단계에서 단말은 ‘타이머 T’ 의 만료 여부를 판단해서, 아직 ‘타이머 T’가 만료되지 않은 경우 상기 1g-05 단계로 진행해서 관련 동작을 수행한다.

만약 ‘타이머 T’ 가 만료되면, 단말은 1g-07 단계에서 기존 ‘대역폭 A’ 로 대역폭을 축소(환원)한다. 혹은 상술한 바와 같이, 단말과 기지국은 상기 ‘타이머 T’를 설정하지 않고, 상기 단말 대역폭 축소(환원) 방법2 에 따라 기지국의 명시적인 시그널링을 통해 단말의 대역폭을 ‘대역폭 A’로 축소(환원) 할 수 있다.

도 1h 는 상기 도 1g 에 대응되는, 기지국 절차를 나타낸다.

1h-01 단계에서, 기지국은 단말로부터 단말 대역폭 조절 능력을 포함하는 capability 정보를 획득한다.

이후 1h-02 단계에서, 기지국은 단말에게 ‘대역폭 B’로 대역폭 변경을 지시하는 ‘대역폭 조절 명령’을 전송한다.

1h-03 단계에서 기지국은 단말로부터 ‘대역폭 조절 명령 응답’ 제어정보를 성공적으로 획득하거나 혹은 단말로부터 간접적으로 상기 ‘대역폭 조절 명령’의 성공적인 수신을 통지 받는다.

1h-04 단계에서 상기 ‘대역폭 조절 명령’ 전송 이후 ‘대역폭 변경 시간 X’가 경과하면 기지국은 단말의 대역폭 변경이 완료된 것으로 판단하고, 변경된 ‘대역폭 B’ 이내에서 스케쥴링 동작을 수행한다. 기지국은 상기 ‘대역폭 조절 명령’ 전송 이후 ‘대역폭 변경 시간 X’가 경과하면, ‘타이머 T’를 카운트다운시켜 ‘타이머 T’가 구동되는 구간 동안 상기 단말에 대한 스케쥴링을 상기 ‘대역폭 B’ 이내에서 수행한다.

1h-05 단계에서 기지국은 ‘타이머 T’ 의 만료 여부를 판단해서, 아직 ‘타이머 T’가 만료되지 않은 경우 상기 1h-04 단계로 진행해서 관련 동작을 수행한다.

만약 ‘타이머 T’ 가 만료되면, 기지국은 1h-06 단계에서 단말의 대역폭이 기존 ‘대역폭 A’ 로 축소(환원) 된 것으로 판단하고, 단말에 대한 스케쥴링 동작을 해당 ‘대역폭 A’ 이내에서 수행한다. 혹은 상술한 바와 같이, 단말과 기지국은 상기 ‘타이머 T’를 설정하지 않고, 상기 단말 대역폭 축소(환원) 방법2 에 따라 기지국은 명시적인 시그널링을 통해 단말의 대역폭을 ‘대역폭 A’로 축소(환원) 시킬 수 있다.

제 1-1 실시 예의 다른 변형 예로서, 만약 단말이 하향링크 수신 RF 모듈과 상향링크 전송 RF 모듈을 각각 독립적으로 구비하고 있는 경우 (예를 들어 FDD 방식 단말인 경우), 단말의 상기 대역폭 변경 동작을 하향링크와 상향링크 별로 각각 독립적으로 정의할 수 있다.

<제1-2 실시 예>

5G 시스템에서 초저지연 (ultra-low latency) 서비스를 달성하기 위한 방법으로, 상술한 flexible 프레임 구조를 도입해서 운영하는 것 이외에도, 스케쥴링을 수행하는 기본 단위인 슬롯 내에서 하향링크 데이터 전송과 하향링크 데이터에 대한 HARQ-ACK/NACK 피드백이 이뤄지는 ‘self-contained’ 전송 방식이 연구되고 있다. 또한 상향링크 데이터 전송 관점에서 ‘self-contained’ 전송은, 단말의 상향링크 데이터를 스케쥴링하는 기지국의 스케쥴링 정보 전송과 이에 상응하는 단말의 상향링크 데이터 전송이 동일 슬롯 내에서 이뤄지는 방식을 의미한다. 이하 도 1i 를 참조해서, ‘self-contained’ 전송을 지원하기 위해서 필요한 적어도 6 가지의 슬롯 포맷 (슬롯 포맷1 ~ 슬롯 포맷 6)을 설명한다. 도 1i 의 예시에서, 각각의 슬롯은 총 14개의 심벌로 구성되는 것을 나타낸다. 그리고 하향링크 제어정보 전송을 위한 심벌 (1i-07), 하향링크 데이터 전송을 위한 심벌 (1i-08), 하향링크-상향링크 전환을 위한 Guard Period (GP) 용 심벌 (1i-09), 상향링크 데이터 전송을 위한 심벌 (1i-10), 상향링크 제어정보 전송을 위한 심벌 (1i-11)의 조합으로 각각의 슬롯 포맷을 정의할 수 있다. 상기 각각의 슬롯 포맷을 구성하는 심벌은 전송하고자 하는 제어정보의 정보량, 전송하고자 하는 데이터의 정보량, 혹은 단말이 RF 모듈을 하향링크에서 상향링크로 변경하는데 필요로 하는 시간 등에 따라 다양한 조합으로 구성될 수 있다.

슬롯 포맷 1 (1i-01), 슬롯 포맷 2 (1i-02), 슬롯 포맷 3 (1i-03)은 하향링크 데이터 전송을 위한 슬롯 포맷이다.

슬롯 포맷 1 (1i-01)은 적어도 하나 이상의 하향링크 제어정보 전송을 위한 심벌과 적어도 하나 이상의 하향링크 데이터 전송을 위한 심벌로 구성되는 슬롯으로 모든 심벌이 하향링크 전송용으로 사용되는 특징이 있다.

슬롯 포맷 2 (1i-02)는 적어도 하나 이상의 하향링크 제어정보 전송을 위한 심벌, 적어도 하나 이상의 하향링크 데이터 전송을 위한 심벌, 적어도 하나 이상의 GP 용 심벌, 그리고 적어도 하나 이상의 상향링크 제어정보 전송을 위한 심벌로 구성되는 슬롯으로, 하향링크 전송용 심벌과 상향링크 전송용 심벌이 한 슬롯 내에 공존하는 특징이 있다. 따라서 슬롯 포맷 2를 통해 상기 하향링크 ‘self-contained’ 전송 방식을 지원할 수 있다.

슬롯 포맷 3 (1i-03)은 모든 심벌이 하향링크 데이터 전송을 위한 심벌로 구성되는 특징이 있다. 따라서 슬롯 포맷 3은 제어정보 전송용 오버헤드를 최소화 해서 하향링크 데이터 전송 효율을 극대화 할 수 있다.

슬롯 포맷 4 (1i-04), 슬롯 포맷 5 (1i-05), 슬롯 포맷 6 (1i-06)은 상향링크 데이터 전송을 위한 슬롯 포맷이다.

슬롯 포맷 4 (1i-04)는 적어도 하나 이상의 하향링크 제어정보 전송을 위한 심벌, 적어도 하나 이상의 GP 용 심벌, 그리고 적어도 하나 이상의 상향링크 데이터 전송을 위한 심벌로 구성되는 슬롯이다. 즉, 하향링크 전송용 심벌과 상향링크 전송용 심벌이 한 슬롯 내에 공존하므로, 슬롯 포맷 4를 통해 상기 상향링크 ‘self-contained’ 전송 방식을 지원할 수 있다.

슬롯 포맷 5 (1i-05)는 적어도 하나 이상의 하향링크 제어정보 전송을 위한 심벌, 적어도 하나 이상의 GP 용 심벌, 적어도 하나 이상의 상향링크 데이터 전송을 위한 심벌, 그리고 적어도 하나 이상의 상향링크 제어정보 전송을 위한 심벌로 구성되는 슬롯이다. 즉, 하향링크 전송용 심벌과 상향링크 전송용 심벌이 한 슬롯 내에 공존하므로, 슬롯 포맷 5를 통해 상기 하향링크 ‘self-contained’ 전송 방식을 지원할 수 있다.

슬롯 포맷 6 (1i-06)은 모든 심벌이 상향링크 데이터 전송을 위한 심벌로 구성되는 특징이 있다. 따라서 슬롯 포맷 6은 제어정보 전송용 오버헤드를 최소화해서 상향링크 데이터 전송 효율을 극대화 할 수 있다.

상기 슬롯 포맷은 시간적으로 서로 혼재되어 사용될 수 있다.

도 1j 는 상기 ‘self-contained’ 전송 방식을 고려한 경우 단말의 송수신 대역폭을 조절하는 개념을 나타낸다. 도 1j 의 예시에서는 상기 슬롯 포맷 2 를 기준으로 설명하지만, 슬롯 포맷 2의 경우로 국한되는 것은 아니다.

도 1j 에서 가로축은 시간영역을, 세로축은 주파수 영역을 나타낸다. 도 1j의 예에서, 단말은 슬롯#1 (1j-06) 구간에서 기지국으로부터 최대 ‘대역폭 A’ (1j-01)에 해당하는 하향링크 제어채널과 하향링크 데이터채널을 수신하고, 상기 수신한 하향링크 데이터채널에 대한 디코딩 성공 여부를 나타내는 HARQ-ACK/NACK을 같은 슬롯#1 (1j-06) 구간에서 기지국으로 전송하는 것을 나타낸다. 상기 대역폭 A 는 미리 정해진 소정의 기준 대역폭이거나, 단말의 초기 접속 시 결정되는 대역폭이거나, 혹은 단말-기지국 사이의 설정을 통해서 결정되는 대역폭일 수 있다. 도 1j 의 예는 슬롯#2(1j-07)에서 기지국이 단말에게 ‘대역폭 조절 명령 (1j-02)’ 을 통해 단말의 대역폭을 ‘대역폭 B (1j-05)’로 변경할 것을 지시하고, 단말은 최대 ‘대역폭 A’ (1j-01)에 해당하는 하향링크 제어채널 (1j-20)과 하향링크 데이터채널 (1j-13)을 수신하고, 상기 수신한 하향링크 데이터채널에 대한 디코딩 성공 여부를 나타내는 HARQ-ACK/NACK (1j-14)을 최대 ‘대역폭 A’ 이내에서 같은 슬롯#2 (1j-07) 구간내에서 기지국으로 전송하는 것을 나타낸다. 도 1j의 예에서 상기 ‘대역폭 B’ 는 상기 ‘대역폭 A’ 보다 큰 것을 가정한다. 그리고 상기 ‘대역폭 A’ 와 ‘대역폭 B’는 각각 PRB 단위로 표현할 수 있다. 상기 ‘대역폭 조절 명령 (1j-02)’은 상기 하향링크 제어채널 (1j-20)에 포함되어 단말에게 전송되거나 혹은 상기 하향링크 제어채널 (1j-20)과는 별개의 하향링크 제어채널에 포함되어 전송 될 수 있다.

단말은 송수신 동작이 발생되는 동안에는 대역폭 변경 동작을 진행할 수 없으므로, 상기 슬롯#2 (1j-07) 의 마지막 구간에서 전송하는 HARQ-ACK/NACK (1j-14)을 전송 완료할 때까지 상기 획득한 ‘대역폭 조절 명령’ 의 실시를 보류한다. 따라서, 상기 단말이 ‘대역폭 조절 명령’을 수신해서 대역폭 변경을 완료하기까지 필요한 최대 ‘대역폭 변경 시간 Y’ (1j-3) 는 적어도 단말이 상기 ‘대역폭 조절 명령’의 실시를 보류하는 소정의 시간, 상기 대역폭 조절 명령을 성공적으로 수신해서 디코딩을 통해 획득하기까지 필요한 소정의 시간, 대역폭 변경 시 단말 RF 모듈의 설정을 변경하는데 필요한 소정의 시간의 총합으로 결정된다. 상기 제 1-1 실시 예에서 설명한 ‘대역폭 변경 시간 X’ 와 비교하면, ‘대역폭 변경 시간 Y’ > ‘대역폭 변경 시간 X’ 가 된다.

단말은 상기 ‘대역폭 변경 시간 Y’ 이내에서 ‘대역폭 B’ 로 대역폭 변경을 완료하고, 슬롯#4 (1j-09) 구간부터는 최대 ‘대역폭 B’ 이내에서 신호 송수신이 가능하다. 도 1j의 예에서 기지국은 단말에게 슬롯#4(1j-09)에서 최대 ‘대역폭 B’ 에 해당하는 하향링크 제어채널과 하향링크 데이터 채널을 전송하고, 단말은 같은 슬롯#4(1j-09)에서 상기 하향링크 데이터에 대응되는 HARQ ACK/NACK 제어정보를 전송하는 것을 나타낸다.

만약 상기 슬롯#4(1j-09) 이후, 기지국이 단말에게 종래 ‘대역폭 A’로 대역폭 축소 변경 혹은 환원을 지시하고자 하는 경우, 상기 제 1-1 실시 예에서 설명한 바와 유사하게 단말 대역폭 축소(환원) 방법 1 또는 단말 대역폭 축소(환원) 방법2 를 통해 단말의 대역폭 변경이 가능하다.

도 1k 는 제 1-2 실시 예에 따른 단말 절차를 나타낸다.

1k-01 단계에서, 단말은 단말 대역폭 조절 능력을 포함하는 capability 정보를 기지국으로 보고한다.

이후 1k-02 단계에서, 단말은 기지국으로부터 ‘대역폭 B’로 대역폭 변경을 지시하는 ‘대역폭 조절 명령’ 과 슬롯 포맷을 지시하는 제어정보를 수신한다.

1k-03 단계에서 단말이 상기 ‘대역폭 조절 명령’을 성공적으로 획득한 경우, 단말은 ‘대역폭 조절 명령 응답’ 제어정보를 기지국으로 전송한다. 혹은 상기 제 1-1 실시 예에서 상술한 바와 같이, 단말은 간접적으로 상기 ‘대역폭 조절 명령’의 성공적인 수신여부를 기지국으로 알려줄 수 있다.

1k-04 단계에서 단말은 상기 획득한 슬롯 포맷 제어정보를 통해 슬롯 포맷을 확인한다. 만약 슬롯 포맷 확인 결과, 상기 ‘self-contained’ 전송을 지원하는 슬롯 포맷 2, 슬롯 포맷 4, 슬롯 포맷 5 중의 하나인 경우, 1k-06 단계에서 단말은 상기 ‘대역폭 조절 명령’을 수신한 시점 이후부터 ‘대역폭 변경 시간 Y’ 이내에 현재 동작 중인 ‘대역폭 A’ 에서 변경할 대역폭인 ‘대역폭 B’로의 대역폭 변경을 완료한다. 단말은 ‘대역폭 변경 시간 Y’가 경과하면, ‘타이머 T’를 카운트다운시켜 ‘타이머 T’가 구동되는 구간 동안 ‘대역폭 B’로의 동작을 수행한다. 이후 단말은 1k-07 단계를 진행한다.

만약 상기 1k-04 단계에서 슬롯 포맷 확인 결과, 상기 ‘self-contained’ 전송을 지원하는 슬롯 포맷 2, 슬롯 포맷 4, 슬롯 포맷 5 중의 어느 하나라도 해당하지 않는 경우, 1k-05 단계에서 단말은 상기 ‘대역폭 조절 명령’을 수신한 시점 이후부터 ‘대역폭 변경 시간 X’ 이내에 현재 동작 중인 ‘대역폭 A’ 에서 변경할 대역폭인 ‘대역폭 B’로의 대역폭 변경을 완료한다. 단말은 ‘대역폭 변경 시간 X’가 경과하면, ‘타이머 T’를 카운트다운시켜 ‘타이머 T’가 구동되는 구간 동안 ‘대역폭 B’로의 동작을 수행한다. 이후 단말은 1k-07 단계를 진행한다.

단말의 대역폭 변경이 완료되면, 1k-07 단계부터 단말은 변경된 ‘대역폭 B’ 이내에서 송수신 동작을 수행한다.

1k-08 단계에서 단말은 ‘타이머 T’ 의 만료 여부를 판단해서, 아직 ‘타이머 T’가 만료되지 않은 경우 상기 1k-07 단계로 진행해서 관련 동작을 수행한다.

만약 ‘타이머 T’ 가 만료되면, 단말은 1k-09 단계에서 기존 ‘대역폭 A’ 로 대역폭을 축소(환원)한다. 혹은 상술한 바와 같이, 단말과 기지국은 상기 ‘타이머 T’를 설정하지 않고, 상기 단말 대역폭 축소(환원) 방법2 에 따라 기지국의 명시적인 시그널링을 통해 단말의 대역폭을 ‘대역폭 A’로 축소(환원) 할 수 있다.

도 1l 은 상기 도 1k 에 대응되는 기지국 절차를 나타낸다.

1l-01 단계에서, 기지국은 단말로부터 단말 대역폭 조절 능력을 포함하는 capability 정보를 획득한다.

이후 1l-02 단계에서, 기지국은 단말에게 ‘대역폭 B’로 대역폭 변경을 지시하는 ‘대역폭 조절 명령’ 과 슬롯 포맷 제어 정보를 전송한다.

1l-03 단계에서 기지국은 단말로부터 ‘대역폭 조절 명령 응답’ 제어정보를 성공적으로 획득하거나 혹은 단말로부터 간접적으로 상기 ‘대역폭 조절 명령’의 성공적인 수신을 통지 받는다.

1l-04 단계에서 상기 ‘대역폭 조절 명령’ 전송 이후, ‘대역폭 변경 시간 X’ (‘self-contained’ 전송을 지원하는 슬롯 포맷이 아닌 경우) 혹은 ‘대역폭 변경 시간 Y’ (‘self-contained’ 전송을 지원하는 슬롯 포맷인 경우) 가 경과하면 기지국은 단말의 대역폭 변경이 완료된 것으로 판단하고, 변경된 ‘대역폭 B’ 이내에서 스케쥴링 동작을 수행한다. 기지국은 상기 ‘대역폭 조절 명령’ 전송 이후 ‘대역폭 변경 시간 X’ (‘self-contained’ 전송을 지원하는 슬롯 포맷이 아닌 경우) 혹은 ‘대역폭 변경 시간 Y’ (‘self-contained’ 전송을 지원하는 슬롯 포맷인 경우) 가 경과하면, ‘타이머 T’를 카운트다운시켜 ‘타이머 T’가 구동되는 구간 동안 상기 단말에 대한 스케쥴링을 상기 ‘대역폭 B’ 이내에서 수행한다.

1l-05 단계에서 기지국은 ‘타이머 T’ 의 만료 여부를 판단해서, 아직 ‘타이머 T’가 만료되지 않은 경우 상기 1l-04 단계로 진행해서 관련 동작을 수행한다.

만약 ‘타이머 T’ 가 만료되면, 기지국은 1l-06 단계에서 단말의 대역폭이 기존 ‘대역폭 A’ 로 축소(환원) 된 것으로 판단하고, 단말에 대한 스케쥴링 동작을 해당 ‘대역폭 A’ 이내에서 수행한다. 혹은 상술한 바와 같이, 단말과 기지국은 상기 ‘타이머 T’를 설정하지 않고, 상기 단말 대역폭 축소(환원) 방법2 에 따라 기지국은 명시적인 시그널링을 통해 단말의 대역폭을 ‘대역폭 A’로 축소(환원) 시킬 수 있다.

제 1-2 실시 예는 ‘self-contained’ 전송 방식에 한정되지 않고, 여러 가지 변형된 예가 가능하다. 상기 도 1j 를 참조하면, 기지국이 슬롯#2 (1j-07)에서 ‘대역폭 조절 명령’을 지시한 이후, 상기 슬롯#2를 포함한 소정의 시간 구간 동안 단말에 대한 데이터 혹은 제어정보의 송수신 동작이 발생하지 않으면, 단말은 상기 ‘대역폭 변경 시간 X’ 이내에 대역폭 변경동작을 완료한다. 그러나 기지국이 슬롯#2 (1j-07)에서 ‘대역폭 조절 명령’을 지시한 이후, 상기 슬롯#2를 포함한 소정의 시간 구간 동안 단말에 대한 데이터 혹은 제어정보의 송수신 동작이 발생하면, 단말은 상기 ‘대역폭 변경 시간 Y’ 이내에 대역폭 변경동작을 완료한다. 이 때, ‘대역폭 변경 시간 Y’ > ‘대역폭 변경 시간 X’ 이다.

또 다른 변형 예로서, 만약 단말이 하향링크 수신 RF 모듈과 상향링크 전송 RF 모듈을 각각 독립적으로 구비하고 있는 경우 (예를 들어 FDD 방식 단말인 경우), 단말의 상기 대역폭 변경 동작을 하향링크와 상향링크 별로 각각 독립적으로 정의할 수 있다.

본 발명에 따라 단말의 대역폭 변경을 지원하는 경우, 단말의 measurement 를 위한 설정을 단말의 변경된 대역폭에 따라 조정할 필요가 있다. 단말은 현재 단말의 통신을 관장하는 서빙 셀 (serving cell) 혹은 서빙 셀 주위의 이웃 셀 (neighbor cell) 에 대한 measurement 를 수행함으로써 해당 셀의 품질을 평가하고, 필요 시 핸드오버 등의 절차를 진행할 수 있다. 상기 단말의 measurement 를 위한 설정은, 적어도 단말이 measurement 를 수행하는 시간 주기와 단말이 measurement 를 수행하는 주파수 영역 대역폭을 포함한다. 상기 단말이 measurement 를 수행하는 주파수 영역 대역폭은 단말의 현재 수신 대역폭을 초과할 수 없다. 예를 들어, 하기 <표 1> 과 같이 단말의 measurement 설정은 단말의 수신 대역폭 별로 소정의 매핑 관계를 정의할 수 있다. 하기 <표 1> 에서 단말의 수신 대역폭은 본 발명의 실시 예들에 따라 조절된 단말의 수신 대역폭을 의미한다. 예컨데, 단말의 수신 대역폭이 B1 으로 조절된 경우, 단말의 measurement 주기는 T1 으로 설정되고, 단말의 measurement 대역폭은 M1 으로 설정된다. <표 1> 과 같은 소정의 매핑 관계는 기지국이 시그널링을 통해 단말에게 알려주거나, 혹은 매핑 관계에 대한 별도 시그널링 없이 단말과 기지국 사이에 고정된 값으로 약속해서 사용할 수 있다.

[표 1-1]

도 1m는 본 발명에 따른 단말 송수신 장치를 나타낸다. 설명의 편의를 위해 본 발명과 직접 관련이 없는 장치는 그 도시 및 설명을 생략한다.

도 1m 를 참조하면, 단말은 상향링크 송신 프로세싱 블록(1m-01), 다중화기(1m-02), 송신 RF 블록(1m-03)으로 구성되는 송신부(1m-04)와 하향링크 수신 프로세싱 블록(1m-05), 역다중화기(1m-06), 수신 RF 블록(1m-07)으로 구성되는 수신부(1m-08)와 제어부(1m-09)로 구성된다. 제어부(1m-09)는 단말이 기지국 시그널링으로 획득한 ‘대역폭 조절 명령’ 으로부터 단말 대역폭을 변경 동작의 실시를 언제부터 시작해서 언제까지 완료할지, 단말 대역폭을 얼마나 변경할지 등을 판단하여 단말의 하향링크 신호 수신을 위한 수신부 (1m-08)의 각각의 구성 블록들과 상향링크 신호 전송을 위한 송신부(1m-04)의 각각의 구성 블록들을 제어한다.

단말의 송신부(1m-04)에서 상향링크 송신 프로세싱 블록(1m-01)은, 채널 코딩, 변조 등의 프로세스를 수행하여 전송하고자 하는 신호를 생성한다. 상향링크 송신 프로세싱 블록(1m-01)에서 생성된 신호는 다중화기(1m-02)에 의해 다른 상향링크 신호와 다중화된 다음, 송신 RF 블록(1m-03)에서 신호처리 된 후, 기지국으로 전송된다.

단말의 수신부(1m-08)는 기지국으로부터 수신한 신호를 역다중화하여 각각의 하향링크 수신 프로세싱 블록으로 배분한다. 하향링크 수신 프로세싱 블록(1m-05)은 기지국의 하향링크 신호 대해 복조, 채널 디코딩 등의 프로세스를 수행하여 기지국이 전송한 제어정보 혹은 데이터를 획득한다. 단말 수신부(1m-08)는 하향링크 수신 프로세싱 블록의 출력 결과를 제어부(1m-09)로 인가하여 제어부(1m-09)의 동작을 지원한다.

한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 또한 상기 각각의 실시 예는 필요에 따라 서로 조합되어 운용할 수 있다.

<제2 실시 예>

제2 실시 예는 Slot aggregation 을 통한 데이터 송수신 방법 및 장치에 대한 것이다.

도 2a는 기존 LTE 및 LTE-A 시스템의 데이터 혹은 제어채널이 전송되는 무선자원영역인 시간-주파수 자원 영역의 기본 구조를 나타낸 도면이다.

도 2a에서 가로축은 시간영역을, 세로축은 주파수영역을 나타낸다. 상향링크(UL: uplink)는 단말이 기지국으로 데이터 혹은 제어 신호를 전송하는 무선링크를 뜻하고, 하향링크(DL: downlink)는 기지국이 단말로 데이터 혹은 제어 신호를 전송하는 무선링크를 뜻한다. 기존 LTE 및 LTE-A 시스템의 시간영역에서의 최소 전송단위는 하향링크의 경우 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심벌, 상향링크의 경우 SC-FDMA (Single Carrier-Frequency Division Multiple Access) 심벌로서, N_symb (2a-02)개의 심벌이 모여 하나의 슬롯(2a-06)을 구성하고, 2개의 슬롯이 모여 하나의 서브프레임(2a-05)을 구성한다. 상기 슬롯의 길이는 0.5ms 이고, 서브프레임의 길이는 1.0ms 이다. 그리고 라디오 프레임(2a-14)은 10개의 서브프레임으로 구성되는 시간영역 단위이다. 주파수영역에서의 최소 전송단위는 15kHz 단위의 서브캐리어로서 (subcarrier spacing = 15kHz), 전체 시스템 전송 대역 (Transmission bandwidth)의 대역폭은 총 N_BW (2a-04)개의 서브캐리어로 구성된다.

시간-주파수 영역에서 자원의 기본 단위는 리소스 엘리먼트(2a-12, Resource Element; RE)로서 OFDM 심벌 혹은 SC-FDMA 심벌 인덱스 및 서브캐리어 인덱스로 나타낼 수 있다. 리소스 블록(108, Resource Block; RB 혹은 Physical Resource Block; PRB)은 시간영역에서 N_symb (2a-02)개의 연속된 OFDM 심벌 혹은 SC-FDMA 심벌과 주파수 영역에서 N_RB (2a-10)개의 연속된 서브캐리어로 정의된다. 따라서, 하나의 RB(2a-08)는 N_symb x N_RB 개의 RE(2a-12)로 구성된다. LTE 및 LTE-A 시스템에서 데이터는 RB 단위로 매핑되고, 기지국은 소정의 단말에 대해 한 서브프레임을 구성하는 RB-pair 단위로 스케쥴링을 수행한다. SC-FDMA 심벌개수 혹은 OFDM 심벌개수 N_symb은 심벌간 간섭 방지를 위해 심벌마다 추가되는 순환 프리픽스(CP; Cyclic Prefix)의 길이에 따라 정해지는데, 예를 들어 일반형 CP가 적용되면 N_symb = 7, 확장형 CP가 적용되면 N_symb = 6 이 된다. 확장형 CP 는 일반형 CP 보다 전파 전송 거리가 상대적으로 큰 시스템에 적용해서 심벌간 직교성을 유지할 수 있게 된다.

상기 서브케리어 간격 (subcarrier spacing), CP 길이 등은 OFDM 송수신에 필수적인 정보로서 기지국과 단말이 서로 공통의 값으로 인지해야 원활한 송수신이 가능하다.

N_BW 및 N_RB 는 시스템 전송 대역의 대역폭에 비례한다. 단말에게 스케쥴링되는 RB 개수에 비례하여 데이터 레이트가 증가한다.

상기와 같은 LTE 및 LTE-A 시스템의 프레임 구조는 통상적인 음성/데이터 통신을 고려한 설계로서, 5G 시스템과 같이 다양한 서비스와 요구사항을 만족하기에는 확장성의 제약이 따르게 된다. 따라서 5G 시스템에서는 다양한 서비스와 요구사항을 고려해서, 프레임구조를 flexible 하게 정의하여 운용할 필요가 있다.

도 2b, 2c, 2d는 확장형 프레임 구조의 일례를 나타낸다. 도 2b, 2c, 2d의 예에서 확장형 프레임 구조를 정의하는 필수 파라메터 세트로서 서브케리어 간격, CP 길이, 슬롯 길이 등을 포함하는 것을 예시한다. 5G 시스템에서는 스케쥴링을 수행하는 기본 시간 단위를 슬롯으로 칭한다.

향후 5G 시스템이 도입되는 초기에는, 적어도 기존 LTE/LTE-A 시스템과의 공존 혹은 듀얼 모드 운영이 예상된다. 이를 통해 기존 LTE/LTE-A 는 안정적인 시스템 동작을 제공하고, 5G 시스템은 향상된 서비스를 제공하는 역할을 수행할 수 있다. 따라서 5G 시스템의 확장형 프레임 구조는 적어도 LTE/LTE-A 의 프레임 구조 혹은 필수 파라메터 세트를 포함할 필요가 있다. 도 2b 는 LTE/LTE-A 의 프레임 구조와 같은 5G 프레임 구조 혹은 필수 파라메터 세트를 나타낸다. 도 2b 를 참조하면, 프레임 구조 타입 A 는 서브케리어 간격은 15kHz 이고, 14 심볼이 1ms 슬롯을 구성하고, 12 서브케리어 (=180kHz = 12 x15kHz)로 PRB를 구성하는 것을 나타낸다.

도 2c 는 프레임 구조 타입 B 로서, 서브케리어 간격은 30kHz 이고, 14 심볼이 0.5ms 슬롯을 구성하고, 12 서브케리어 (=360kHz = 12x30kHz)로 PRB를 구성하는 것을 나타낸다. 즉, 프레임 구조 타입 A 대비 서브케리어 간격과 PRB 크기는 2배 커지고, 슬롯 길이와 심벌 길이는 2배 작아진 것을 나타낸다.

도 2d 는 프레임 구조 타입 C 로서, 서브케리어 간격은 60kHz 이고, 14 심볼이 0.25ms 서브프레임을 구성하고, 12 서브케리어 (=720kHz = 12x60kHz)로 PRB를 구성하는 것을 나타낸다. 즉, 프레임 구조 타입 A 대비 서브케리어 간격과 PRB 크기는 4배 커지고, 슬롯 길이와 심벌 길이는 4배 작아진 것을 나타낸다.

즉, 상기 프레임 구조 타입을 일반화하면, 필수 파라메터 세트인 서브케리어 간격, CP 길이, 슬롯 길이 등이 프레임 구조 타입별로 서로 정수배의 관계를 갖도록 함으로서, 높은 확장성을 제공한다. 그리고 상기 프레임 구조 타입과 무관한 기준 시간 단위를 나타내기 위해 1ms 의 고정된 길이의 서브프레임을 정의한다. 따라서, 프레임 구조 타입 A 는 하나의 서브프레임이 하나의 슬롯으로 구성되고, 프레임 구조 타입 B 는 하나의 서브프레임이 두 개의 슬롯으로 구성되고, 프레임 구조 타입 C 는 하나의 서브프레임이 네 개의 슬롯으로 구성된다.

상기 예시한 프레임 구조 타입을 다양한 시나리오에 대응시켜 적용할 수 있다. 셀 크기 관점에서는, CP 길이가 길수록 큰 셀을 지원 가능하므로 프레임 구조 타입 A 가 프레임 구조 타입 B, C 대비 상대적으로 큰 셀을 지원할 수 있다. 동작 주파수 대역 관점에서는, 서브케리어 간격이 클수록 고주파 대역의 phase noise 복구에 유리하므로 프레임 구조 타입 C가 프레임 구조 타입 A, B 대비 상대적으로 높은 동작 주파수를 지원할 수 있다. 서비스 관점에서는, URLLC 와 같이 초저지연 서비스를 지원하기에는 서브프레임 길이가 짧을수록 유리하므로, 프레임 구조 타입 C 가 프레임 구조 타입 A, B 대비 상대적으로 URLLC 서비스에 적합하다.

또한 상기 여러 개의 프레임 구조 타입을 하나의 시스템 내에 다중화해서 통합 운영할 수도 있다.

LTE 및 LTE-A 시스템과 마찬가지로 5G 시스템에서도 데이터 전송 효율을 높이기 위해 HARQ (Hybrid Automatic Repeat reQuest) 방식을 적용할 수 있다. HARQ 방식이란 수신기가 송신기가 보낸 데이터를 정확하게 디코딩하지 못한 경우, 수신기가 송신기에게 디코딩 실패를 알리는 정보(NACK; negative acknowledgement)를 전송하여 송신기가 물리 계층에서 해당 데이터를 재전송할 수 있게 한다. 수신기는 상기 디코딩에 실패한 데이터를 소프트 버퍼 (soft buffer) 에 저장해 뒀다가, 이후 송신기가 재전송한 데이터와 결합하여 (HARQ combining) 데이터 수신성능을 높이게 된다. 또한, 수신기가 데이터를 정확하게 복호한 경우 송신기에게 디코딩 성공을 알리는 정보 (ACK; acknowledgement)를 전송하여 송신기가 새로운 데이터를 전송하게 할 수 있다. 상기 HARQ combining 을 위한 소프트 버퍼의 크기는 단말의 하드웨어 사양으로 결정되는 값으로 단말 capability 에 따라 소프트 버퍼 크기의 차이가 있다. 예컨데, 고사양 단말의 경우 상기 소프트 버퍼의 크기가 저사양 단말보다 상대적으로 크다.

기지국이 단말에게 하향링크 데이터를 전송하거나 혹은 단말이 상향링크 데이터를 기지국으로 전송하기 위해서는, 기지국이 해당 하향링크 데이터 혹은 상향링크 데이터에 대한 무선 자원 할당 정보, MCS (modulation and coding scheme) 관련 제어정보, HARQ 관련 제어정보 등을 포함하는 스케쥴링 정보를 하향링크 제어채널을 통해 단말에게 전송한다. 기지국은 단말의 CSI (Channel Status Information) 리포팅 혹은 상향링크 채널 상태 측정용 RS (reference signal) 인 SRS (sounding reference signal) 수신 품질 등을 참조해서, 단말에 대한 스케쥴링을 결정한다.

이하 도 2e를 참조해서 기지국의 하향링크 데이터 스케쥴링 동작을 설명한다. 상술한 바와 같이, 5G 시스템에서 스케쥴링을 수행하는 기본 시간 단위는 슬롯이다. 즉, 기지국은 매 슬롯마다 단말에 대한 스케쥴링 동작을 수행하고 하향링크 데이터를 전송할 수 있다. 기지국은 전송하고자 하는 하향링크 데이터를 데이터 프로세싱 단위인 Transport Block (TB) 으로 나누고, 각각의 TB 에 대해 채널코딩, 변조 등의 신호처리를 한 다음, 슬롯 구조에 맞게 매핑해서 단말에게 전송한다. 도 2e 의 예시에서, 기지국은 TB1 (2e-01), TB2 (2e-02), TB3 (2e-03) 를 각각 slot#1 (2e-10), slot#2 (2e-11), slot#3 (2e-12) 의 데이터 영역 (2e-07, 2e-08, 2e-09)에 매핑해서 단말에게 전송하는 것을 나타낸다. 그리고 기지국은 해당 TB에 대한 스케쥴링 정보를 포함하는 하항링크 제어채널을 매 슬롯 마다 구성해서 제어채널 영역에 매핑해서 단말에게 전송한다 (2e-04, 2e-05, 2e-06). 따라서 단말은 매 슬롯마다 제어채널 영역의 상기 하향링크 제어채널을 검출하고 디코딩해서 기지국의 스케쥴링 여부를 판단한다. 단말은 상기 하향링크 제어채널의 디코딩에 성공해서 기지국의 스케쥴링 정보를 획득하면, 상기 획득한 스케쥴링 정보에 따라 하향링크 데이터를 디코딩한다. 상기 하향링크 제어채널의 전송 형식과 매핑 방식은 여러 가지 무선 채널 환경에 적합하도록 다양한 구성이 가능하다. 따라서 단말은 매 슬롯 마다 상기 다양한 구성의 하향링크 제어채널에 대한 블라이드 디코딩 (blind decoding)을 수행한다. 그러나 블라이드 디코딩 회수가 증가할수록 단말 복잡도 및 단말 전력소모가 증가하게 된다.

그리고 단말은 상기 각각의 TB 에 대해 디코딩 성공 여부를 나타내는 ACK/NACK 을 기지국으로 피드백한다.

기지국이 단말에게 전송하고자 하는 하향링크 데이터가 충분이 많은 경우, 굳이 매 슬롯 기지국이 스케쥴링할 필요 없이 여러 개의 슬롯에 걸쳐 한번의 스케쥴링을 수행할 수 있다면, 기지국의 하향링크 제어채널 전송으로 인한 시그널링 오버헤드를 줄일 수 있고, 또한 단말은 블라인드 디코딩 동작의 감소로 인한 전력 소모 감소의 효과를 기대할 수 있다. 이하 상기와 같은 기지국 스케쥴링 동작을 slot aggregation 이라고 부르기로 한다.

본 발명에서는 다음 3 가지 방법의 slot aggregation 을 제안한다.

- Slot aggregation 방법 1:

기지국은 N 개의 슬롯에 대한 스케쥴링 정보를 전송한다.

TB 를 각 슬롯마다 독립적으로 매핑한다.

상기 각 슬롯의 TB 마다 HARQ ACK/NACK 을 생성해서 피드백한다.

-Slot aggregation 방법 2

기지국은 N 개의 슬롯에 대한 스케쥴링 정보를 전송한다.

하나의 TB 를 각 슬롯에 반복해서 매핑한다.

상기 하나의 TB 에 대응되는 하나의 HARQ ACK/NACK 을 생성해서 피드백한다.

-Slot aggregation 방법 3

기지국은 N 개의 슬롯에 대한 스케쥴링 정보를 전송한다.

하나의 TB 를 각각의 슬롯에 나눠서 매핑한다.

상기 하나의 TB 에 대응되는 하나의 HARQ ACK/NACK 을 생성해서 피드백한다.

기지국은 상기 aggregation 하는 슬롯의 개수 N 값 혹은 slot aggregation 의 적용여부를, 물리계층 시그널링, MAC 계층 시그널링, RRC 시그널링 중 적어도 하나의 방법을 통해 단말에게 전송할 수 있다. 이 중에서 물리계층 시그널링 방법은 단말의 신속한 프로세싱이 가능한 특징이 있다.

이하 도 2f, 2g, 2h 를 참조하여 기지국이 하향링크 데이터를 상기 Slot aggregation 방법 1, Slot aggregation 방법 2, Slot aggregation 방법 3을 적용해서 전송하는 경우를 설명한다. 도 2f, 2g, 2h 의 예에서는, 세개의 슬롯을 aggregation 해서 스케쥴링하는 경우를 나타낸다.

도 2f 는 slot aggregation 방법 1을 나타낸다. 상기 도 2e 의 경우와 달리, 기지국은 aggregation 된 세개의 슬롯 중에서 슬롯#1 (2f-05) 에서만 스케쥴링 정보 (2f-04) 를 단말에게 전송한다. 따라서 단말은 상기 스케쥴링 정보 (2f-04) 를 성공적으로 획득하면, slot aggregation 방식의 스케쥴링임을 인지하고 나머지 slot#2 (2f-06), slot#3 (2f-07) 에서는 하향링크 데이터의 스케쥴링 정보를 포함하는 하향링크 제어채널에 대한 블라인드 디코딩을 수행하지 않는다.

기지국은 TB1 (2f-01), TB2 (2f-02), TB3 (2f-03) 를 각각 slot#1 (2f-05), slot#2 (2f-06), slot#3 (2f-07) 의 데이터 영역 (2f-08, 2f-09, 2f-10)에 매핑해서 단말에게 전송한다. 상기 슬롯#1 의 스케쥴링 정보 (2f-04) 는 TB1 (2f-01), TB2 (2f-02), TB3 (2f-03) 에 대한 스케쥴링 정보를 모두 포함한다. 그리고 단말은 상기 각각의 TB 에 대해 디코딩 성공 여부를 나타내는 ACK/NACK 을 기지국으로 피드백한다. 단말의 ACK/NACK 피드백 타이밍은, 기지국이 상기 스케쥴링 정보 (2f-04)에 포함해서 단말에게 통지하거나 혹은 고정된 타이밍을 정의할 수 있다. 이 경우, 단말은 상기 TB1 (2f-01) 이 전송되는 slot#1 (2f-05)을 기준으로 정해진 ACK/NACK 피드백 타이밍 이후에 TB1 (2f-01) 에 대한 ACK/NACK 을 전송한다. 마찬가지로, 단말은 상기 TB2 (2f-02) 이 전송되는 slot#2 (2f-06)을 기준으로 정해진 ACK/NACK 피드백 타이밍 이후에 TB2 (2f-02) 에 대한 ACK/NACK 을 전송한다. 그리고 단말은 상기 TB3 (2f-03) 이 전송되는 slot#3 (2f-07)을 기준으로 정해진 ACK/NACK 피드백 타이밍 이후에 TB3 (2f-03) 에 대한 ACK/NACK 을 전송한다.

도 2g 는 slot aggregation 방법 2를 나타낸다. 상기 도 2e 의 경우와 달리, 기지국은 aggregation 된 세개의 슬롯 중에서 슬롯#1 (2g-03) 에서만 스케쥴링 정보 (2g-02) 를 단말에게 전송한다. 따라서 단말은 상기 스케쥴링 정보 (2g-02) 를 성공적으로 획득하면, slot aggregation 방식의 스케쥴링임을 인지하고 나머지 slot#2 (2g-04), slot#3 (2g-05) 에서는 하향링크 데이터의 스케쥴링 정보를 포함하는 하향링크 제어채널에 대한 블라인드 디코딩을 수행하지 않는다. 기지국은 하나의 TB (2g-01) 를 slot#1 (2g-03), slot#2 (2g-04), slot#3 (2g-05) 의 데이터 영역 (2g-06, 2g-07, 2g-08)에 반복 매핑해서 단말에게 전송한다. 상기 슬롯#1 의 스케쥴링 정보 (2g-02) 는 상기 반복 매핑되어 전송되는 TB (2g-01) 에 대한 스케쥴링 정보를 포함한다. 그리고 단말은 상기 TB (2g-01) 에 대해 디코딩 성공 여부를 나타내는 ACK/NACK 을 기지국으로 피드백한다. 단말의 ACK/NACK 피드백 타이밍은, 기지국이 상기 스케쥴링 정보 (2g-02)에 포함해서 단말에게 통지하거나 혹은 고정된 타이밍을 정의할 수 있다. 단말은 상기 반복 매핑되어 전송되는 TB (2g-01) 이 마지막으로 전송되는 slot#3 (2g-05)을 기준으로 정해진 ACK/NACK 피드백 타이밍 이후에 TB (2g-01) 에 대한 ACK/NACK 을 전송한다.

도 2f 는 slot aggregation 방법 3을 나타낸다. 상기 도 2e 의 경우와 달리, 기지국은 aggregation 된 세개의 슬롯 중에서 슬롯#1 (2h-03) 에서만 스케쥴링 정보 (2h-02) 를 단말에게 전송한다. 따라서 단말은 상기 스케쥴링 정보 (2h-02) 를 성공적으로 획득하면, slot aggregation 방식의 스케쥴링임을 인지하고 나머지 slot#2 (2h-04), slot#3 (2h-05) 에서는 하향링크 데이터의 스케쥴링 정보를 포함하는 하향링크 제어채널에 대한 블라인드 디코딩을 수행하지 않는다. 기지국은 하나의 TB (2h-01) 를 slot#1 (2h-03), slot#2 (2h-04), slot#3 (2h-05) 의 데이터 영역 (2h-06, 2h-07, 2h-08)에 나눠서 매핑해서 단말에게 전송한다. 상기 슬롯#1 의 스케쥴링 정보 (2h-02) 는 상기 TB (2h-01) 에 대한 스케쥴링 정보를 포함한다. 그리고 단말은 상기 TB (2h-01) 에 대해 디코딩 성공 여부를 나타내는 ACK/NACK 을 기지국으로 피드백한다. 단말의 ACK/NACK 피드백 타이밍은, 기지국이 상기 스케쥴링 정보 (2h-02)에 포함해서 단말에게 통지하거나 혹은 고정된 타이밍을 정의할 수 있다. 단말은 상기 TB (2h-01) 가 마지막으로 전송되는 slot#3 (2h-05)을 기준으로 정해진 ACK/NACK 피드백 타이밍 이후에 TB (2h-01) 에 대한 ACK/NACK 을 전송한다.

도 2i, 2j, 2k 는 기지국이 상향링크 데이터를 상기 Slot aggregation 방법 1, Slot aggregation 방법 2, Slot aggregation 방법 3을 적용해서 전송하는 경우를 나타낸다. 도 2i, 2j, 2k 의 예에서는, 세개의 슬롯을 aggregation 해서 스케쥴링하는 경우를 나타낸다.

도 2i 는 slot aggregation 방법 1을 나타낸다. 기지국은 aggregation 된 세개의 슬롯 에 대한 스케쥴링 정보 (2i-04) 를 slot#n 에서 전송한다. 상기 스케쥴링 정보 (2i-04) 는 slot aggregation 방식의 스케쥴링인지 여부, 스케쥴링 정보 전송 시점 (slot#n)과 상향링크 데이터 전송 시점 (slot#(n+k)) 사이의 타이밍 관계 등의 정보를 포함한다. 따라서 단말은 상기 스케쥴링 정보 (2i-04) 를 성공적으로 획득하면, slot aggregation 방식의 스케쥴링임을 인지하고 나머지 aggregation 된 슬롯에 대한 상향링크 데이터의 스케쥴링 정보를 포함하는 하향링크 제어채널에 대한 블라인드 디코딩을 수행하지 않는다.

상기 스케쥴링 정보 (2i-04) 를 성공적으로 획득한 단말은 TB1 (2i-01), TB2 (2i-02), TB3 (2i-03) 를 각각 slot#1 (2i-05), slot#2 (2i-06), slot#3 (2i-07) 의 데이터 영역 (2i-08, 2i-09, 2i-10)에 매핑해서 단말에게 전송한다.

상기 스케쥴링 정보 (2i-04) 는 TB1 (2i-01), TB2 (2i-02), TB3 (2i-03) 에 대한 스케쥴링 정보를 모두 포함한다. 그리고 기지국은 상기 각각의 TB 에 대해 디코딩 성공 여부를 나타내는 ACK/NACK 을 단말로 피드백한다.

도 2j 는 slot aggregation 방법 2를 나타낸다. 기지국은 aggregation 된 세개의 슬롯 에 대한 스케쥴링 정보 (2j-02) 를 slot#n 에서 전송한다. 상기 스케쥴링 정보 (2j-02) 는 slot aggregation 방식의 스케쥴링인지 여부, 스케쥴링 정보 전송 시점 (slot#n)과 상향링크 데이터 전송 시점 (slot#(n+k)) 사이의 타이밍 관계 등의 정보를 포함한다. 따라서 단말은 상기 스케쥴링 정보 (2j-02) 를 성공적으로 획득하면, slot aggregation 방식의 스케쥴링임을 인지하고 나머지 aggregation 된 슬롯에 대한 상향링크 데이터의 스케쥴링 정보를 포함하는 하향링크 제어채널에 대한 블라인드 디코딩을 수행하지 않는다.

상기 스케쥴링 정보 (2j-02) 를 성공적으로 획득한 단말은 하나의 TB (2j-01) 를 각각 slot#1 (2j-03), slot#2 (2j-04), slot#3 (2j-05) 의 데이터 영역 (2j-06, 2j-07, 2j-08)에 반복 매핑해서 단말에게 전송한다.

상기 스케쥴링 정보 (2j-02) 는 상기 반복 매핑되어 전송되는 TB (2j-01) 에 대한 스케쥴링 정보를 포함한다. 그리고 기지국은 상기 각각의 TB 에 대해 디코딩 성공 여부를 나타내는 ACK/NACK 을 단말로 피드백한다.

도 2k 는 slot aggregation 방법 3을 나타낸다. 기지국은 aggregation 된 세개의 슬롯 에 대한 스케쥴링 정보 (2k-02) 를 slot#n 에서 전송한다. 상기 스케쥴링 정보 (2k-02) 는 slot aggregation 방식의 스케쥴링인지 여부, 스케쥴링 정보 전송 시점 (slot#n)과 상향링크 데이터 전송 시점 (slot#(n+k)) 사이의 타이밍 관계 등의 정보를 포함한다. 따라서 단말은 상기 스케쥴링 정보 (2k-02) 를 성공적으로 획득하면, slot aggregation 방식의 스케쥴링임을 인지하고 나머지 aggregation 된 슬롯에 대한 상향링크 데이터의 스케쥴링 정보를 포함하는 하향링크 제어채널에 대한 블라인드 디코딩을 수행하지 않는다.

상기 스케쥴링 정보 (2k-02) 를 성공적으로 획득한 단말은 하나의 TB (2k-01) 를 각각 slot#1 (2k-03), slot#2 (2k-04), slot#3 (2k-05) 의 데이터 영역 (2k-06, 2k-07, 2k-08)에 나눠서 매핑해서 단말에게 전송한다.

상기 스케쥴링 정보 (2k-02) 는 상기 TB (2k-01) 에 대한 스케쥴링 정보를 포함한다. 그리고 기지국은 상기 각각의 TB 에 대해 디코딩 성공 여부를 나타내는 ACK/NACK 을 단말로 피드백한다.

도 2l 은 상기 slot aggregation 방법에 따른 단말 절차를 나타낸다. 2l-01 단계에서, 단말은 slot aggregation 이 적용되는지 여부를 판단한다.

단말은 기지국으로부터 slot aggregation 이 적용되는지 여부 혹은 몇 개의 슬롯 (N) 을 aggregation 하는지에 대한 정보를 기지국 시그널링을 통해 획득한다. 상기 시그널링은, 물리계층 시그널링, MAC 계층 시그널링, RRC 시그널링 중 적어도 하나의 방법이 될 수 있다. 이 중에서 물리계층 시그널링 방법은 단말의 신속한 프로세싱이 가능한 특징이 있다.

만약 2l-01 단계에서 단말이 slot aggregation 이 적용되지 않는 것으로 판단하면, 2l-02 단계에서 단말은 매 슬롯 단위로 하향링크 제어채널에 대한 블라인드 디코딩을 수행한다. 그러나 만약 단말이 slot aggregation 이 적용되는 것으로 판단하면, 2l-03 단계에서 단말은 매 N 개의 슬롯 단위로 하향링크 제어채널에 대한 블라인드 디코딩을 수행한다. 상기 단말의 블라인드 디코딩은 적어도 다음 2 가지 방법을 포함한다.

- 블라인드 디코딩 방법 1: 기지국은 단말에 대한 slot aggregation 의 적용 여부 및 aggregation 하는 슬롯 개수 N을 상향링크와 하향링크에 독립적으로 적용한다. 따라서, 단말은 하향링크 데이터채널을 스케쥴링하는 하향링크 제어채널에 대한 블라인드 디코딩과 상향링크 데이터채널을 스케쥴링하는 하향링크 제어채널에 대한 블라인드 디코딩을 각각 독립적으로 처리한다. 예컨데, 상향링크는 slot aggregation 을 적용해서 단말이 N 개의 슬롯 단위로 상향링크 데이터채널을 스케쥴링하는 하향링크 제어채널에 대한 블라인드 디코딩을 수행하고, 하향링크는 slot aggregation 을 적용하지 않아 단말이 매 슬롯마다 하향링크 데이터채널을 스케쥴링하는 하향링크 제어채널에 대한 블라인드 디코딩을 수행할 수 있다.

- 블라인드 디코딩 방법 2: 기지국은 단말에 대한 slot aggregation 의 적용 여부 및 aggregation 하는 슬롯 개수 N을 상향링크와 하향링크에 공통으로 적용한다. 따라서, 단말은 하향링크 데이터채널을 스케쥴링하는 하향링크 제어채널에 대한 블라인드 디코딩과 상향링크 데이터채널을 스케쥴링하는 하향링크 제어채널에 대한 블라인드 디코딩을 공통으로 처리한다.

상기와 같은 slot aggregation 이 적용되는 경우 TB 크기 (TBS; Transport Block Size) 를 결정하는 방법을 이하 <제2-1 실시 예>를 통해 설명한다.

<제 2-1 실시 예>

기지국은 하향링크 데이터 혹은 상향링크 데이터에 대한 스케줄링 정보를 하향링크 제어정보(Downlink Control Information; DCI)로 구성한 다음, 채널코딩 및 변조 등의 프로세싱 후, 하향링크 물리제어채널을 통해 단말에게 전송한다. 상기 데이터 스케쥴링용 DCI 는 HARQ 관련 제어정보, MCS (Modulation and coding scheme) 관련 제어정보, 자원 블록 할당 제어정보, 상향링크 전송 전력 제어명령 (TPC (Transmit Power Control) command) 을 포함한다. 상기 HARQ 관련 제어정보는 HARQ 초기전송인지 재전송인지를 나타내는 NDI (New Data Indicator), HARQ 의 전송 패턴을 나타내는 RV (Redundancy Version), HARQ 프로세스 ID 정보 등 적어도 어느 하나를 포함한다. 상기 MCS 관련 제어정보는 데이터 전송에 사용된 변조방식과 전송하고자 하는 데이터인 Transport Block (TB) 의 크기 (transport block size; TBS)를 결정하는 TBS 인덱스 (I_TBS) 를 통지한다. 상기 TBS 는 데이터 (transport block, TB)에 오류정정을 위한 채널코딩이 적용되기 이전의 크기에 해당한다.

상기 자원 블록 할당 제어정보는 데이터 전송에 할당된 PRB 를 통지한다. 자원 블록 할당 제어정보의 크기는 시스템 대역폭 및 리소스 할당 방식에 따라 결정될 수 있다. 반면에 상기 HARQ 관련 제어정보와 MCS 관련 제어정보는 시스템 대역폭과 무관하고 고정된 비트 크기를 유지할 수 있다. 단말은 상기 자원 블록 할당 제어정보로부터 데이터 전송용 RB 개수 (N_PRB)를 획득할 수 있다.

상기 상향링크 전송 전력 제어명령은 단말의 상향링크 신호의 전송 전력을 조절한다.

Slot aggregation 을 고려하지 않을 경우, 단말은 상기 DCI 로부터 획득한 TBS 인덱스 (I_TBS) 와 데이터 전송용 RB 개수(N_PRB)로부터 TBS 표를 참조하여 TBS 를 판단한다. <표 1> 은 TBS 표의 일부를 나타낸다. 단말과 기지국은 사전에 서로 약속된 TBS 표를 사용함으로써, TBS 계산시 서로 공통의 이해를 갖도록 한다.

[표 2-1]

상기 <표 2-1> 을 참조하여 TBS 결정 방법을 설명하면 다음과 같다. 예를 들어 단말이 기지국의 스케쥴링 정보로부터 TBS 인덱스 (I_TBS) = 9, 데이터 전송용 RB 개수 (N_PRB) = 9 를 획득한 것을 가정한다. 이 경우 상기 <표 1> 에 따라 TBS = 1416 비트가 된다. 이는 스케쥴링의 기본 단위인 한 슬롯 동안 데이터 전송용 RB 에 매핑되어 전송되는 TBS 를 의미한다.

그런데 만약 slot aggregation 이 적용되는 경우라면, 스케쥴링의 시간 단위가 N 개의 슬롯으로 확장되어 가용한 무선자원이 N 배 늘어나고, 따라서 TBS 도 조절할 필요성이 있다.

예를 들어, 상술한 slot aggregation 방법 3의 경우 N 개의 슬롯에 걸쳐 하나의 TBS 가 전송되는 방식이므로, TBS 를 결정하는 인자로서 상기 TBS 인덱스 (I_TBS) 와 데이터 전송용 RB 개수 (N_PRB) 이외에도 aggregation 된 슬롯 개수 (N) 을 추가로 고려해야 한다. 이와 같은 동작을 통해서, 기존 코딩 레이트 대비 과도하게 코딩 레이트가 낮아지는 것을 방지하고, 따라서 단말 혹은 기지국의 디코딩 복잡도를 줄일 수 있다.

예를 들어, 단말이 기지국의 스케쥴링 정보로부터 TBS 인덱스 (I_TBS) = 9, 데이터 전송용 RB 개수 (N_PRB) = 9, 그리고 aggregation 된 슬롯 개수 (N) = 3 을 획득한 경우, 상기 <표 1> 에 따라 TBS = 1416 으로 잠정 결정한 후, 추가로 aggregation 된 슬롯 개수 (N)을 반영해서, TBS = 1416 x N 비트가 된다. 추가적으로, 단말과 기지국의 프로세싱을 수월하기 위해, 상기 계산한 TBS 를 바이트 (=8비트) 단위에 맞게 반올림해서 재조정할 수 있다.

Slot aggregation 여부에 따른 TBS 는 다음과 같이 일반화해서 표현할 수 있다.

-Slot aggregation 이 적용 안 된 경우, TBS:

TBS = f(TBS 인덱스 (ITBS), 데이터 전송용 RB 개수 (NPRB))

-Slot aggregation 이 적용된 경우, TBS:

TBS = f(TBS 인덱스 (ITBS), 데이터 전송용 RB 개수 (NPRB), aggregation 된 슬롯 개수 (N))

상기에서 함수 f(x) 는 x 를 입력 인자로 하는 TBS 결정 함수를 의미한다.

도 2m 은 상기 slot aggregation 여부에 따른 TBS 판단 절차를 나타낸다. 2m-01 단계에서, 단말은 slot aggregation 이 적용되는지 여부를 판단한다.

단말은 기지국으로부터 slot aggregation 이 적용되는지 여부 혹은 몇 개의 슬롯 (N) 을 aggregation 하는지에 대한 정보를 기지국 시그널링을 통해 획득한다. 상기 시그널링은, 물리계층 시그널링, MAC 계층 시그널링, RRC 시그널링 중 적어도 하나의 방법이 될 수 있다. 이 중에서 물리계층 시그널링 방법은 단말의 신속한 프로세싱이 가능한 특징이 있다.

만약 2m-01 단계에서 단말이 slot aggregation 이 적용되지 않는 것으로 판단하면, 2m-02 단계에서 단말은 TBS = f(TBS 인덱스 (I_TBS), 데이터 전송용 RB 개수 (N_PRB)) 에 의해 판단한다. 그러나 만약 단말이 slot aggregation 이 적용되는 것으로 판단하면, 2m-03 단계에서 단말은 f(TBS 인덱스 (I_TBS), 데이터 전송용 RB 개수 (N_PRB), aggregation 된 슬롯 개수 (N)) 에 의해 판단한다.

상기 2m 의 절차는 기지국의 TBS 판단 절차에도 동일하게 적용할 수 있다.

그런데, 상술한 slot aggregation 방법 1 또는 2 의 경우에는 하나의 TBS 는 하나의 슬롯에 걸쳐 매핑되므로, slot aggregation 과 무관하게 기존 TBS 결정 방법을 따를 수 있다.

상기 Slot aggregation 이 적용된 경우 TBS를 결정하는 다른 방법으로, 상기 Slot aggregation 이 적용된 경우의 함수 f(x) 로 결정되는 TBS 값들로 구성되는 TBS 표를 aggregation 된 슬롯 개수 (N) 별로 정의할 수 있다.

상기 제 2 실시는 여러 가지 다른 변형이 가능하다. 일례로 주파수 영역에서 aggregation 을 고려할 경우에도, 비슷한 방식으로 TBS 를 결정할 수 있다. 예를 들어, 주파수 영역에서 소정의 크기를 갖는 서브밴드 단위로 aggregation 을 적용할 경우, TBS 는 다음과 같이 일반화해서 표현할 수 있다.

TBS = f(TBS 인덱스 (I_TBS), 데이터 전송용 RB 개수 (N_PRB), aggregation 된 주파수 영역 서브밴드 개수 (M))

상기 제 2 실시의 또 다른 변형 예로서, mini-slot 단위의 스케쥴링을 적용할 경우 TBS 를 결정할 수 있다. Mini-slot 은 시간영역에서 슬롯보다 작은 크기의 스케쥴링 단위로서, 하나의 슬롯은 K 개의 mini-slot 으로 구성될 수 있다. 따라서 Mini-slot 단위의 스케쥴링 시 TBS 는 다음과 같이 일반화해서 표현할 수 있다.

TBS = f(TBS 인덱스 (I_TBS), 데이터 전송용 RB 개수 (N_PRB), 1/K)

상기와 같은 slot aggregation 이 적용되는 경우 상향링크 전송 전력 제어 방법을 이하 <제 2-2 실시 예>를 통해 설명한다.

<제 2-2 실시 예>

이하 도 2n 을 참조하여 <제 2-2 실시 예> 의 개념을 설명한다. 기지국이 전송하는 하향링크 데이터 혹은 상향링크 데이터에 대한 스케줄링 정보 (2n-01) 는 단말의 상향링크 전송 전력 제어명령 (TPC (Transmit Power Control) command, 2n-02) 을 포함한다. 기지국은 상향링크 전송 전력 제어명령을 통해 단말의 상향링크 신호의 전송 전력을 조절하는데, 기본적으로 스케쥴링의 기본 단위인 슬롯별로 상향링크 신호의 전송 전력을 조절한다. 그런데 slot aggregation 을 적용할 경우, aggregation 되는 N 개의 슬롯 동안 단말의 전송 전력 값을 일정하게 유지시킴으로써, 기지국 수신동작의 복잡도를 줄여줄 필요가 있다. 이는 특히, 전송하고자 하는 신호를 QAM (Quadrature Amplitude Modulation) 방식으로 변조해서 보낼 때 유용하다. 왜냐하면, QAM 방식은 전송하고자 하는 정보를 신호의 크기 및 위상에 따라 표현하므로, 만약 신호의 크기가 전송 전력 제어명령에 따라 전송 구간 동안 바뀌게 되면 수신기 입장에서는 복조 동작의 복잡도가 증가하거나 혹은 만족할만한 수신 성능을 얻지 못할 수 있다. 따라서 slot aggregation 이 적용되는 경우, 단말은 상기 획득한 전송 전력 제어명령을 aggregation 되는 N 개의 슬롯 중에서 맨 처음 슬롯 (slot#1; 2n-03) 의 시작시점에 한번만 적용하고 나머지 N-1 개의 슬롯 (slot#2; 2n-04, slot#3; 2n-05)에 대해서는 적용하지 않음으로써 (즉, 나머지 N-1 개의 슬롯에 대해서는 TPC = 0), N 개의 슬롯 동안 단말의 전송 전력 값을 일정하게 유지한다.

도 2o 는 상기 slot aggregation 여부에 따른 단말의 전송 전력 조절 절차를 나타낸다. 2o-01 단계에서, 단말은 slot aggregation 이 적용되는지 여부를 판단한다.

단말은 기지국으로부터 slot aggregation 이 적용되는지 여부 혹은 몇 개의 슬롯 (N) 을 aggregation 하는지에 대한 정보를 기지국 시그널링을 통해 획득한다. 상기 시그널링은, 물리계층 시그널링, MAC 계층 시그널링, RRC 시그널링 중 적어도 하나의 방법이 될 수 있다. 이 중에서 물리계층 시그널링 방법은 단말의 신속한 프로세싱이 가능한 특징이 있다.

만약 2o-01 단계에서 단말이 slot aggregation 이 적용되지 않는 것으로 판단하면, 2o-02 단계에서 단말은 전송 전력을 슬롯 단위로 적용한다. 그러나 만약 단말이 slot aggregation 이 적용되는 것으로 판단하면, 2o-03 단계에서 단말은 aggregation 된 슬롯 단위로 전송 전력을 조절한다.

상기 도 2o 의 절차는 단말이 전송하는 신호가 데이터 채널인지 제어채널인지 여부와 무관하게 공통으로 적용할 수 있다.

상기와 같은 slot aggregation 이 적용되는 경우 단말의 HARQ 동작을 위한 HARQ 소프트 버퍼를 각각의 HARQ 프로세스별로 어떻게 나눠서 사용할지에 대한 계산 방법을 이하 <제 2-3 실시 예>를 통해 설명한다.

<제 2-3 실시 예>

HARQ 동작시 기지국이 전송한 데이터에 대해 단말이 디코딩 결과를 ACK/NACK 제어정보로 생성해서 기지국에게 피드백하고, NACK 인 경우 기지국이 상기 데이터를 재전송하기까지 일련의 송수신 절차가 필요하고, 따라서 상기 데이터의 초기전송과 재전송 사이에 시간 간격이 발생한다. 기지국은 상기 상기 시간간격 동안 단말에게 다른 데이터에 대한 전송을 수행함으로써 무선자원을 효율적으로 사용할 수 있다. HARQ 프로세스는 상기 데이터에 대한 일종의 ID 로서, 수신기로 하여금 동일 HARQ 프로세스의 데이터에 대해 HARQ combining 을 하도록 한다. 그리고 복수개의 HARQ 프로세스를 운영함으로써 효율적인 무선자원의 활용을 가능하게 한다. 일반적으로 하나의 HARQ 프로세스는 하나의 슬롯에 할당된다.

도 2p는 slot aggregation 을 적용하지 않을 때, 최대 HARQ 프로세스 개수 (M _HARQ )가 8 인 경우 단말의 HARQ soft buffer를 HARQ 프로세스별로 나누는 것을 예시한다. 단말의 HARQ soft buffer 크기가 N _soft (2p-01)로 정해졌을 때, 각각의 HARQ 프로세스별로 할당 가능한 soft buffer 의 크기는 N _soft / 최대 HARQ 프로세스 개수 = N _soft / 8 이 된다. 즉, HARQ 프로세스#n 에 대해 단말이 데이터 디코딩에 실패할 경우 N _soft / 8 비트 (2p-03) 만큼 디코딩 실패한 데이터를 HARQ 프로세스#n 용 soft buffer 에 저장한다.

도 2q 는 slot aggregation 을 적용할 때, 단말의 HARQ soft buffer 를 HARQ 프로세스별로 나누는 것을 예시한다. 상술한 Slot aggregation 방법 3에 따라 aggregate 된 N 개의 슬롯에 걸쳐 TB 가 매핑되면, 상기 aggregate 된 N 개의 슬롯에 대해 하나의 HARQ 프로세스를 할당한다. 도 2q의 예에서는 2 개의 슬롯을 aggregation 한 경우, 최대 4 개의 HARQ 프로세스가 가능한 것을 예시한다. 따라서 단말의 HARQ soft buffer 크기가 N _soft (2q-01)로 정해졌을 때, 각각의 HARQ 프로세스별로 할당 가능한 soft buffer 의 크기는 N _soft / 최대 HARQ 프로세스 개수 / N = N _soft / 8 / 2 = N _soft / 4 가 된다. 즉, HARQ 프로세스#n 에 대해 단말이 데이터 디코딩에 실패할 경우 N _soft / 4 비트 (2q-03) 만큼 디코딩 실패한 데이터를 HARQ 프로세스#n 용 soft buffer 에 저장한다. 결과적으로, slot aggregation 을 적용할 때의 HARQ 프로세스별 soft buffer 의 크기가 slot aggregation 을 적용하지 않을 때보다 큰 값을 갖는다.

Slot aggregation 여부에 따른 HARQ 프로세스별 soft buffer 크기는 다음과 같이 일반화해서 표현할 수 있다.

- Slot aggregation 이 적용 안 된 경우:

HARQ 프로세스별 soft buffer 크기= g(MHARQ)

- Slot aggregation 이 적용된 경우:

HARQ 프로세스별 soft buffer 크기= g(MHARQ, aggregation 된 슬롯 개수 (N)) 혹은

HARQ 프로세스별 soft buffer 크기= g(M’HARQ), M’HARQ= MHARQ / N

상기에서 함수 g(x) 는 x 를 입력 인자로 하는 HARQ 프로세스별 soft buffer 결정 함수를 의미한다. 그리고 M _HARQ 는 slot aggregation 이 적용 안된 경우의 최대 HARQ 프로세스 개수를 의미하고, M’H _ARQ 는 slot aggregation 이 적용된 경우의 최대 HARQ 프로세스 개수를 의미한다.

LTE 에서는 TB 당 soft buffer 의 크기 (N _IR )를 다음과 같은 수학식으로 결정한다.

- N _soft : 단말 capability 에 의해 정해지는 HARQ soft buffer 크기 (혹은 soft channel bit 크기)

- N _IR : TB 당 soft buffer 크기

- M _{DL_ HARQ} : 하향링크 데이터 전송시 최대 HARQ 프로세스 개수

- K _MIMO : MIMO 전송을 고려한 파라메터로, 두 개의 코드워드 전송 시에는 2, 하나의 코드워드 전송 시 1

- K _C : Component carrier 개수

- M _limit : 최대 HARQ 프로세스 개수를 제한하는 상수로 8로 고정

상기 수학식을 slot aggregation 을 적용하는 경우로 변형하면, TB 당 soft buffer 의 크기 (N _IR ) 는 다음과 같이 계산한다.

상기 제 2-3 실시 예의 변형 예로서, mini-slot 단위의 스케쥴링을 적용할 경우에도 비슷한 방식으로 HARQ 프로세스별 soft buffer 크기를 결정할 수 있다. Mini-slot 은 시간영역에서 슬롯보다 작은 크기의 스케쥴링 단위로서, 하나의 슬롯은 K 개의 mini-slot 으로 구성될 수 있다. 따라서 Mini-slot 단위의 스케쥴링 시, HARQ 프로세스별 soft buffer 크기는 다음과 같이 일반화해서 표현할 수 있다.

-HARQ 프로세스별 soft buffer 크기= g(MHARQ, 1/K) 혹은

-HARQ 프로세스별 soft buffer 크기= g(M’HARQ), M’HARQ= MHARQ x K

도 2r 은 본 발명에 따른 단말 송수신 장치를 나타낸다. 설명의 편의를 위해 본 발명과 직접 관련이 없는 장치는 그 도시 및 설명을 생략한다.

도 2r 을 참조하면, 단말은 상향링크 송신 프로세싱 블록(2r-01), 다중화기(2r-02), 송신 RF 블록(2r-03)으로 구성되는 송신부(2r-04)와 하향링크 수신 프로세싱 블록(2r-05), 역다중화기(2r-06), 수신 RF 블록(2r-07)으로 구성되는 수신부(2r-08)와 제어부(2r-09)로 구성된다. 제어부(2r-09)는 단말이 기지국 시그널링으로 획득한 slot aggregation 여부 혹은 몇 개의 슬롯을 aggregation 하는지 등의 제어정보에 따라 단말의 하향링크 신호 수신을 위한 수신부 (2r-08)의 각각의 구성 블록들과 상향링크 신호 전송을 위한 송신부(2r-04)의 각각의 구성 블록들을 제어한다.

단말의 송신부(2r-04)에서 상향링크 송신 프로세싱 블록(2r-01)은, 채널 코딩, 변조 등의 프로세스를 수행하여 전송하고자 하는 신호를 생성한다. 상향링크 송신 프로세싱 블록(2r-01)에서 생성된 신호는 다중화기(2r-02)에 의해 다른 상향링크 신호와 다중화된 다음, 송신 RF 블록(2r-03)에서 신호처리 된 후, 기지국으로 전송된다.

단말의 수신부(2r-08)는 기지국으로부터 수신한 신호를 역다중화하여 각각의 하향링크 수신 프로세싱 블록으로 배분한다. 하향링크 수신 프로세싱 블록(2r-05)은 기지국의 하향링크 신호 대해 복조, 채널 디코딩 등의 프로세스를 수행하여 기지국이 전송한 제어정보 혹은 데이터를 획득한다. 단말 수신부(2r-08)는 하향링크 수신 프로세싱 블록의 출력 결과를 제어부(2r-09)로 인가하여 제어부(2r-09)의 동작을 지원한다.

한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 또한 상기 각각의 실시 예는 필요에 따라 서로 조합되어 운용할 수 있다.

<제3 실시 예>

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 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 본 개시는 무선 통신 시스템에서 단말이 기지국으로부터 방송 정보를 수신하기 위한 기술에 대해 설명한다. 본 발명은 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.

이하 설명에서 사용되는 방송 정보를 지칭하는 용어, 제어 정보를 지칭하는 용어, 통신 커버리지(coverage)에 관련된 용어, 상태 변화를 지칭하는 용어(예: 이벤트(event)), 망 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 메시지들을 지칭하는 용어, 장치의 구성 요소를 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 발명이 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어가 사용될 수 있다.

이하 설명의 편의를 위하여, 3GPP LTE(3rd generation partnership project long term evolution) 규격에서 정의하고 있는 용어 및 명칭들이 일부 사용될 수 있다. 하지만, 본 발명이 상기 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.

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), LTE-Pro, 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.

상기 광대역 무선 통신 시스템의 대표적인 예로, LTE 시스템에서는 하향링크(Downlink; DL)에서는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식을 채용하고 있고, 상향링크(Uplink; UL)에서는 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 방식을 채용하고 있다. 상향링크는 단말(UE(User Equipment) 혹은 MS(Mobile Station))이 기지국(eNode B, 혹은 base station(BS))으로 데이터 혹은 제어신호를 전송하는 무선링크를 뜻하고, 하향링크는 기지국이 단말로 데이터 혹은 제어신호를 전송하는 무선링크를 뜻한다. 상기와 같은 다중 접속 방식은, 통상 각 사용자 별로 데이터 혹은 제어정보를 실어 보낼 시간-주파수 자원을 서로 겹치지 않도록, 즉 직교성 (Orthogonality)이 성립하도록, 할당 및 운용함으로써 각 사용자의 데이터 혹은 제어정보를 구분한다.

LTE 이후의 향후 통신 시스템으로서, 즉, 5G 통신시스템은 사용자 및 서비스 제공자 등의 다양한 요구 사항을 자유롭게 반영할 수 있어야 하기 때문에 다양한 요구사항을 만족하는 서비스가 지원되어야 한다. 5G 통신시스템을 위해 고려되는 서비스로는 증가된 모바일 광대역 통신(enhanced Mobile Broadband: eMBB), 대규모 기계형 통신(massive machine type communication: mMTC), 초신뢰 저지연 통신(Ultra Reliability Low Latency Communciation: URLLC) 등이 있다.

eMBB는 기존의 LTE, LTE-A 또는 LTE-Pro가 지원하는 데이터 전송 속도보다 더욱 향상된 데이터 전송 속도를 제공하는 것을 목표로 한다. 예를 들어, 5G 통신시스템에서 eMBB는 하나의 기지국 관점에서 하향링크에서는 20Gbps 최대 전송 속도(peak data rate), 상향링크에서는 10Gbps의 최대 전송 속도를 제공할 수 있어야 한다. 동시에, 증가된 단말의 실제 체감 전송 속도(User perceived data rate)를 제공해야 한다. 이와 같은 요구 사항을 만족시키기 위해, 더욱 향상된 다중 입력 다중 출력 (Multi Input Multi Output: MIMO) 전송 기술을 포함하여 송수신 기술의 향상을 요구한다. 또한 현재의 LTE가 사용하는 2GHz 대역 대신에 3~6GHz 또는 6GHz 이상의 주파수 대역에서 20MHz 보다 넓은 주파수 대역폭을 사용함으로써 5G 통신시스템에서 요구하는 데이터 전송 속도를 만족시킬 수 있다.

동시에, 5G 통신시스템에서 사물 인터넷(Internet of Thing: IoT)와 같은 응용 서비스를 지원하기 위해 mMTC가 고려되고 있다. mMTC는 효율적으로 사물 인터넷을 제공하기 위해 셀 내에서 대규모 단말의 접속 지원, 단말의 커버리지 향상, 향상된 배터리 시간, 단말의 비용 감소 등이 요구된다. 사물 인터넷은 여러 가지 센서 및 다양한 기기에 부착되어 통신 기능을 제공하므로 셀 내에서 많은 수의 단말(예를 들어, 1,000,000 단말/km²)을 지원할 수 있어야 한다. 또한 mMTC를 지원하는 단말은 서비스의 특성상 건물의 지하와 같이 셀이 커버하지 못하는 음영지역에 위치할 가능성이 높으므로 5G 통신시스템에서 제공하는 다른 서비스 대비 더욱 넓은 커버리지를 요구한다. mMTC를 지원하는 단말은 저가의 단말로 구성되어야 하며, 단말의 배터리를 자주 교환하기 힘들기 때문에 매우 긴 배터리 생명시간(battery life time)이 요구된다.

마지막으로, URLLC의 경우, 특정한 목적(mission-critical)으로 사용되는 셀룰러 기반 무선 통신 서비스로서, 로봇(Robot) 또는 기계 장치(Machinery)에 대한 원격 제어(remote control), 산업 자동화(industrial automation), 무인 비행장치(Unmaned Aerial Vehicle), 원격 건강 제어(Remote health care), 비상 상황 알림(emergency alert) 등에 사용되는 서비스로서, 초 저지연 및 초 신뢰도를 제공하는 통신을 제공해야 한다. 예를 들어, URLLC을 지원하는 서비스는 0.5 밀리초보다 작은 무선 접속 지연시간(Air interface latency)를 만족해야 하며, 동시에 10^-5 이하의 패킷 오류율(Packet Error Rate)의 요구사항을 갖는다. 따라서, URLLC을 지원하는 서비스를 위해 5G 시스템은 다른 서비스보다 작은 전송 시간 구간(Transmit Time Interval: TTI)를 제공해야 하며, 동시에 주파수 대역에서 넓은 리소스를 할당해야 하는 설계사항이 요구된다.

상기에서 전술한 5G 통신시스템에서 고려되는 서비스들은 하나의 프레임워크(Framework) 기반으로 서로 융합되어 제공되어야 한다. 즉, 효율적인 리소스 관리 및 제어를 위해 각 서비스들이 독립적으로 운영되기 보다는 하나의 시스템으로 통합되어 제어되고 전송되는 것이 바람직하다.

5G 통신 시스템을 구성하는 장치인 기지국과 기지국이 관할하는 단말들은 하향링크 및 상향링크에서 서로 긴밀하게 동기화(Synchronization)을 유지하고 있어야 한다. 여기서 하향링크 동기화란 단말이 기지국이 전송하는 동기화 신호를 사용하여 기지국과 시간 및 주파수 동기화를 수행하고 기지국의 셀 정보 (예를 들어, 고유의 셀 번호(Cell Identity, Cell ID))를 얻는 과정을 포함한다. 또한 상향링크 동기화는 셀 내의 단말들이 기지국에 상향링크 신호를 전송하는 데 있어, 단말들의 신호가 서로 기지국에 순환 전치(Cyclic prefix) 주기 이내로 도달할 수 있도록 단말의 전송 타이밍을 조절하는 과정을 포함한다. 본 발명에서는 특별한 언급이 없는 한 동기화는 단말이 기지국 신호에 대해 시간 및 주파수 동기화를 수행하고 셀 정보를 얻는 하향링크 동기화를 의미한다.

현재 5G 통신 시스템에서는 단말의 하향링크 동기화를 위해 하기와 요구사항이 고려되고 있다.

우선 5G 통신 시스템에서 요구되는 하향링크 동기화는 다양한 서비스를 제공하는 5G 시스템에서 시스템에 관계없이 공통의 프레임워크(Common Framework)를 제공하는 것을 목표로 하고 있다. 즉, 5G 통신 시스템이 제공하는 각기 다른 서비스들의 다양한 요구사항에 관계없이 공통된 동기화 신호 구조와 공통된 동기화 절차에 따라 단말이 동기화 및 시스템 접속을 할 수 있도록 동기화 신호 및 절차가 제공되어야 한다.

5G 통신 시스템에서 단말의 하향링크 동기화를 위한 방법 및 절차는 기지국이 데이터 전송률과 커버리지 향상시키기 위해 사용하는 빔(Beam) 모드에 관계없이 동일하도록 설계되어야 한다. 5G 통신 시스템, 특히 밀리미터 웨이브(millimeter wave)기반의 통신 시스템에서는 높은 경로손실 감쇄(Path Loss Attenuation) 등을 포함하는 여러 감쇄 특성에 따라 빔 기반의 전송이 특히 요구된다. 동기화 신호도 동일한 이유로 빔 기반의 전송이 필요하다. 5G 통신 시스템에서는 상기에서 설명한 경로손실을 보상하기 위해 다수빔(Multi-Beam) 과 단일 빔(Single-Beam) 기반의 송수신 기법을 고려하고 있다. 다수 빔 기반의 전송은 빔 폭(Beam width)이 좁고 빔 이득(Beam gain)이 큰 다수의 빔을 이용하는 방법으로, 좁은 빔 폭을 갖는 빔을 사용하여 넓은 방향을 커버해야 하므로 복수의 방향으로 형성된 다수의 빔을 통해 신호를 전송해야 한다. 단일 빔 전송은 빔 폭이 넓은 반면 빔 이득이 작은 하나의 빔을 사용하는 방법으로, 작은 빔 이득으로 발생하는 부족한 커버리지는 반복 전송 등을 이용하여 커버리지를 확보할 수 있다. 하향링크 동기 신호도 데이터 전송과 마찬가지로 빔 기반의 전송이 요구되며 5G 통신 시스템에서는 상기에서 언급한 빔에 관계없이 동일한 접속 절차를 제공하는 것을 목표로 하고 있다. 즉, 단말은 초기 접속과정에서 동기 신호 전송을 위해 사용되는 빔 운영 방식에 대한 정보 없이도 동기화 신호를 기반으로 기지국과 시간 및 주파수 동기화와 셀 탐색이 가능해야 한다.

또한, 5G 통신 시스템에서 단말의 동기화를 위한 방법 및 절차는 기지국이 운영하는 듀플렉스(Duplex)모드에 관계없이 설계되는 것이 요구되고 있다. LTE에서는 시 분할 듀플렉스(Time Division Duplex: TDD)과 주파수 분할 듀플렉스(Frequency Division Duplex: FDD)에 따라 상이한 동기화 신호의 전송 방법이 사용되었다. 상세하게, 동기화 신호를 구성하는 주동기 신호(Primary Synchronization Signal)와 부동기 신호(Secondary Synchronization Signal)가 전송되는 OFDM 심볼의 인덱스는 기지국이 TDD 또는 FDD를 사용하는가에 따라 다르게 설계되었다. 따라서 단말은 주동기 신호와 부동기 신호간의 OFDM 심볼로 표시되는 시간 간격(Time Difference)을 사용하여 기지국의 듀플렉스 모드를 결정할 수 있었다. 하지만, 듀플렉스에 따라 동기 신호의 위치가 달라지는 경우, 동기화 과정에 있는 단말은 이를 검출해야 하는 부담이 요구된다. 즉, 단말의 복잡도를 증가시키고 동기화 과정에서 전력소모를 증가시킬 수 있는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 5G 통신 시스템에서 듀플렉스 모드에 관계없이 동일한 동기화 신호의 전송 및 절차가 요구되고 있다.

또한, 5G 통신시스템에서 단말의 동기화를 위한 방법 및 절차는 기지국이 제공하는 Numerology에 관계없이 동일하도록 설계되는 것이 요구되고 있다. 5G 통신 시스템에서는 다양한 요구사항을 필요로 하는 서비스를 효율적으로 제공하기 위해 복수의 Numerology를 제공할 수 있다. 여기서 numerology는 OFDM 기반의 변복조에서 신호 생성에 필요한 서브캐리어 간격(Subcarrier spacing) 및 순환전치(Cyclic Prefix)의 길이를 포함한다. 따라서, 5G 통신 시스템에서 제공하는 다양한 서브캐리어 간격 또는 순환전치의 길이에 관계없이 단말과 기지국은 동일한 하향링크 동기화 방법 및 절차를 따르는 것이 바람직하다.

추가적으로, 5G 통신시스템에서 단말의 동기화를 위한 방법 및 절차는 기지국이 운영하는 주파수 대역이 단독 모드(Standalone mode)로 운영되는지 또는 비단독 모드(Non-Standalone mode)으로 운영되는지에 관계없이 동일하게 설계되는 것이 요구되고 있다. 동시에, 5G 통신시스템에서 단말의 동기화를 위한 방법 및 절차는 기지국이 5G 통신 시스템을 운영하는 주파수 대역이 면허 대역인지 비면허 대역인지에 관계없이 동일하게 설계되는 것이 요구되고 있다.

5G 통신시스템에서 제공하는 단말의 하향링크 방법 및 장치는 LTE와 동일하게 단말이 기지국과 통신을 수행하기 위해 기지국과 시간 및 주파수 동기화를 수행하고, 셀 탐색을 수행할 수 있도록 동기화 방법 및 절차가 설계되어야 한다. 기지국은 단말의 동기화 및 셀 탐색을 위해 셀 정보를 포함하는 동기화 신호를 전송해야 하며, 단말은 해당 동기화 신호를 검출함으로써 시간 및 주파수 동기화를 수행하고 셀 정보를 얻을 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 5G 통신시스템에서도 LTE와 유사하게 두 개의 동기화 신호 및 방송채널(Physical Broadcast Channel)을 고려하고 있다. 5G 통신시스템에서 단말이 초기 동기화 및 셀 탐색을 수행하기 위해 기지국이 전송하는 동기화 신호는 제 1 동기화 신호와 제 2 동기화 신호로 나누어 질 수 있다. 제 1 동기화 신호는 주동기 신호 (Primary Synchronization Signal)으로 명칭할 수도 있다. 제 1 동기화 신호는 적어도 기지국이 기준으로 삼고 있는 시간 및 주파수에 대해 단말이 동기화를 수행하기 위한 목적으로 전송될 수 있다. 또한 제 1동기화 신호는 셀 정보의 일부를 포함할 수 있다. 여기서 셀 정보라 함은 셀을 제어하는 기지국이 할당받은 고유의 셀 번호를 지칭한다. 제 1 동기화 신호는 제 2 동기화 신호의 코히어런트 검출(Coherent detection)을 위한 기준 신호로 사용될 수 도 있다.

제 2 동기화 신호는 부동기화 신호(Secondary Synchronization Signal)으로 명칭할 수 도 있다. 제 2 동기화 신호는 셀 정보의 검출을 위해 사용될 수 있다. 만약 셀 정보의 일부 가 제 1 동기화 신호에 포함되어 있을 경우, 나머지 셀 정보는 제 2 동기화 신호에서 전송될 수 있다. 만약 제 1 동기화 신호에 셀 정보가 포함되지 않은 경우, 단말은 제 2 동기화 신호만으로 셀 정보를 얻을 수 있다. 또한 제 2 동기화 신호는 단말이 셀 번호를 검출한 이후 기지국이 전송하는 방송 채널를 수신하는 데 있어 코히어런트 복조(Coherent demodulation)를 위한 기준 신호로 사용될 수 있다.

상기에서 기술한 제 1 동기화 신호와 제 2 동기화 신호를 이용하여 단말은 기지국과 시간 및 주파수 동기를 수행하고 셀 탐색을 할 수 있다. 이후 단말은 기지국이 전송하는 방송 채널을 사용하여 시스템 접속에 필요한 중요한 정보를 추출할 수 있다. 여기서 방송 채널은 LTE에서와 같이 PBCH라고도 명칭할 수도 있다. LTE에서도 동일한 목적을 위한 PBCH가 기지국으로부터 전송되며, LTE에서 제공하는 PBCH는 아래와 같은 정보를 포함한다.

- 시스템 주파수 크기

- Physical HARQ Indicator Channel(PHICH) 수신 정보

- 시스템 프레임 번호

- 안테나 포트 수

상기의 PBCH가 전송하는 정보는 단말이 기지국에 접속하기 위해 필요한 시스템 정보를 얻기 위한 최소의 정보이다. 5G 통신 시스템에서 PBCH 에 전송하고자 하는 정보는 LTE PBCH에서 전송하고자 하는 정보와 상이할 수 있다. 예를 들어, LTE PBCH는 단말이 PHICH(Physical HARQ Indicator Channel)를 수신하는데 필요한 정보가 하지만, 5G에서는 상향링크 HARQ에 대해 비동기(Asynchronous)기반 HARQ를 운영하므로 PHICH가 필요없기 때문에 PBCH에 PHICH 수신을 위한 정보가 필요하지 않다.

본 발명에서는 상기의 제 1 동기화 신호, 제 2 동기화 신호 및 방송 채널을 하나의 동기화 블록으로 명칭할 수 있다. 그러나 본 발명에서는 고려하는 동기화 블록은 상기에서 지칭한 제 1 동기화 신호, 제 2 동기화 신호 및 방송 채널을 포함하는 것에 한정짓지 않고, 단말의 시간 및 주파수 동기화와 셀 탐색에 필요한 정보라면 추가적인 신호 및 물리 채널이 동기화 블록에 포함하는 것을 고려할 수 있다.

도면 3a은 본 발명에서 고려되고 있는 5G 통신 시스템의 동기화 신호 및 방송 채널 구조의 일 예를 보여주는 도면이다

도면 3a에서 본 발명에 따른 5G 통신시스템의 동기화 신호는 제 1 동기화 신호 (3a-01), 제 2 동기화 신호(3a-02), 방송 채널 (3a-03)로 구성된다. 도면 3a에서 제 1 동기화 신호 (3a-01), 제 2 동기화 신호(3a-02) 및 방송 채널 (3a-03)은 주파수 영역에서 동일한 위치에서 전송되며 서로 다른 시간에 전송되는 시간 분할 다중화(Time Division Multiplexing) 구조를 갖고 있다. 제 1 동기화 신호 (3a-01)는 최소한 1개 이상의 OFDM 심볼로 구성될 수 있다. 본 발명에 따른 제 1 동기화 신호 (3a-01)는 하나의 OFDM 심볼로 구성되는 것을 가정하여 설명되지만, 본 발명에서는 제 1 동기화 신호 (3a-01)에 사용되는 OFDM 심볼 수에 따라 발명이 제한되거나 한정되지는 않음을 전술한다. 제 1 동기화 신호 (3a-02)는 LTE와 유사하게 우수한 상호 상관(Cross correlation) 특성을 갖는 자도프-츄 시퀀스(Zadoff-Chu sequence, ZC sequence) 시퀀스를 사용하여 구성될 수 있다. 제 1 동기화 신호 (3a-02)에 사용되는 자도프-츄 시퀀스의 길이와 상세한 주파수 맵핑은 하기에서 설명하기로 한다.

제 2 동기화 신호 (3a-02)도 제 1 동기화 신호 (3a-01)와 유사하게 최소한 1개 이상의 OFDM 심볼로 구성될 수 있다. 본 발명에 따른 제 2 동기화 신호 (3a-02)는 두 개의 OFDM 심볼로 구성되는 것을 가정하여 발명을 제안하지만, 본 발명에서는 제 2 동기화 신호 (3a-02)에 사용되는 OFDM 심볼 수에 따라 발명이 제한되거나 한정되지는 않음을 전술한다.

종래의 LTE에서 고려하는 제 2 동기화 신호 (3a-02)는 PN(Pseudo Noise) 시퀀스 또는 Maximum-length 시퀀스(M-시퀀스)를 사용하여 생성되었지만, 본 발명에 따른 제 2 동기화 신호 (3a-02)는 PN 시퀀스 이외에 다른 시퀀스를 사용하는 경우도 배제하지 않는다. 예를 들어, 자도프-츄 시퀀스를 활용하여 동기 신호를 구성할 수도 있고, 셀 정보에 Cyclic Redundancy Check(CRC)를 추가한 후 전방 오류 정정 부호화를 거친 메시지를 제 2 동기화 신호 (3a-02) 전송에 사용할 수 있다.

방송 채널(3a-03)은 전송하고자 하는 정보의 크기와 커버리지를 고려해서 복수의 OFDM 심볼로 구성될 수 있다.

본 발명에서는 제 1동기화 신호 (3a-01), 제 2동기화 신호 (3a-02) 및 방송 채널(3a-03)은 동일한 주파수 폭을 갖고 전송되는 것을 가정한다. 정확한 주파수 폭은 동기화 신호를 구성하는 시퀀스와 시퀀스를 OFDM을 구성하는 서브캐리어에 매핑하는 방법에 따라 달라질 수 있다.

도 3a과 같이 제 1 동기화 신호 (3a-01), 제 2 동기화 신호 (3a-02) 및 방송 채널 (3a-03)이 시분할 다중화 구조를 갖는 경우, 기지국이 필요에 따라 동기화 신호의 커버리지를 최대화 할 수 있다는 장점이 있다. 또한 제 1 동기화 신호 (3a-01), 제 2 동기화 신호 (3a-02)와 방송 채널이 같은 주파수 위치에서 전송되므로, 제 2 동기화 신호를 이용하여 방송 채널 (3a-03)의 코히어런트 복조를 수행할 수 있는 장점이 있다. 따라서 5G 시스템의 동기화 신호의 전송을 위해 도면 3a과 같은 신호 구조를 고려할 수 있다.

도면 3b은 본 발명에서 고려되고 있는 5G 통신시스템의 동기화 신호 및 방송 채널 구조의 또 다른 일 예를 보여주는 도면이다

도면 3b는 본 발명에 따른 5G 통신시스템의 동기화 신호는 제 1 동기화 신호 (3b-01), 제 2 동기화 신호 (3b-02), 방송 채널 (2-03)로 구성된다. 도면 3b에서 제 1 동기화 신호 (3b-01), 제 2 동기화 신호 (3b-02) 및 방송 채널 (3b-03)은 동일한 시간 자원에 위치해 있고, 서로 다른 주파수 자원에서 전송되는 주파수 분할 다중화(Frequency Division Multiplexing) 구조를 갖는다. 제 1 동기화 신호 (3b-01), 제 2 동기화 신호 (3b-02), 방송 정보(3b-03)는 동일한 OFDM 심볼에 전송될 수 있다. 본 발명에 따른 제 1 동기화 신호 (3b-01), 제 2 동기화 신호 (3b-02) 및 방송 신호 (3b-03)는 하나의 동일한 OFDM 심볼에서 전송되는 것을 제안하지만, 본 발명에서는 동기화 심볼 및 방송 채널 전송에 사용되는 OFDM 심볼 수에 따라 발명이 제한되거나 한정되지 않음을 전술한다. 제 1 동기화 신호 (3b-01)는 LTE와 유사하게 상호 상관(Cross correlation) 특성을 갖는 자도프-츄 시퀀스를 사용하여 구성될 수 있다. 자도프-츄 시퀀스의 길이와 상세한 주파수 맵핑은 하기에서 설명하기로 한다.

종래의 LTE에서 고려하는 제 2 동기화 신호 (3b-02)는 PN(Pseudo Noise) 시퀀스 또는 Maximum-length 시퀀스(M-시퀀스)를 사용하여 생성되었지만, 본 발명에 따른 제 2 동기화 신호 (3b-02)는 PN-시퀀스 이외에 다른 시퀀스를 사용하는 경우도 포함하여 설명하기로 한다. 예를 들어, Zadoff-Chu 시퀀스를 활용하여 동기 신호를 구성할 수도 있고, 셀 정보에 CRC를 추가한 다음 전방오류정정 부호화를 수행한 메시지를 제 2 동기화 신호 (3b-02)에 사용할 수도 있다.

본 발명에서는 제 1동기화 신호, 제 2동기화 신호는 동일한 주파수 폭을 갖고 전송되는 것을 가정한다. 정확한 주파수 폭은 동기화 신호를 구성하는 시퀀스와 시퀀스를 동기화 신호의 서브캐리어에 매핑하는 방법에 따라 달라질 수 있다.

도 3b와 같이 제 1 동기화 신호 (3b-01), 제 2 동기화 신호 (3b-02) 및 방송 채널 (3b-03)이 주파수 분할 다중화 구조를 갖는 경우, 동기화 신호가 제공할 수 있는 커버리지가 감소할 수 있다는 단점이 있다. 또한 제 1 동기화 신호 (3b-01), 제 2 동기화 신호 (3b-02)와 방송 채널 (3b-03)이 서로 다른 주파수 위치에서 전송되므로, 제 2 동기화 신호 (3b-02)를 이용하여 방송 채널 (3b-03)의 코히어런트 복조를 수행할 수 없다는 단점이 있다. 하지만, 상기에서 설명했듯이 다수 빔 기반의 동기화 전송을 하는 경우, 좁은 빔 폭을 갖는 빔을 사용하여 기지국이 서비스하는 전 방향(Omni-directional)으로 동기 신호를 전송하기 위해서는 도 3b 에서 도시된 제 1 동기화 신호 (3b-01), 제 2 동기화 신호 (3b-02) 및 방송 채널(3b-03)을 여러 방향으로 반복해서 전송해야 한다. 다수 빔 기반의 동기화 신호 및 방송 채널 전송은 고정된 빔 패턴을 사용하므로, 기지국이 동기화 신호 및 방송 채널을 특정 빔으로 전송하면서, 동시에 같은 OFDM 심볼에서 다른 빔을 사용하여 특정 단말에게 데이터를 전송하는 것이 어렵다. 따라서 OFDM 심볼 내에서 동기화 신호 및 방송 채널을 전송하지 않는 나머지 주파수 자원은 별도의 공통 셀 공통신호를 전송하는 목적으로만 사용하거나, 데이터 전송에 사용하지 않아야 한다. 따라서 다수 빔 기반의 동기화 신호 및 방송 채널 전송을 위해서는 도면 3b와 같이 동기 신호 및 방송 채널이 주파수 분할 다중화 되어 있는 구조가 도면 3a과 같이 동기화 블록이 시분할 다중화 되어 있는 구조 보다 시간 및 주파수 자원의 낭비가 적다는 장점이 있다.

도 3c은 제 1 동기화 신호 및 제 2 동기화 신호가 주파수 영역에서 생성되는 방법을 도시하는 도면이다.

상세하게 도 3c은 제 1 동기화 신호와 제 2 동기화 신호를 생성하기 위해 제 1 동기화 신호와 제 2 동기화 신호의 시퀀스를 주파수 영역에서 매핑하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

5G 통신 시스템의 하향링크 신호를 전송하기 위한 OFDM 심볼은 하향링크 대역폭 (3c-01) 내에서 K 개의 서브캐리어로 구성된다. K 개의 서브캐리어는 (3c-02, 3c-03)는 서브캐리어 간격 (3c-04) 단위로 떨어져 주파수 영역에서 위치하고 있다. 동기신호가 전송되는 OFDM 심볼을 구성하는 K 개의 서브캐리어는 동기화 신호 전송을 위한 서브캐리어 (3c-02)와 데이터 전송에 사용되는 서브캐리어 (3c-03)으로 나뉘어 질 수 있다. 데이터 전송에 사용되는 서브캐리어(3c-03)은 필요에 따라 데이터 전송에 사용되지 않고 아무 신호도 전송하지 않을 수 있다. 동기화 신호 전송을 위한 서브캐리어 (3c-02)는 동기 신호 전송 대역폭 (3c-05) 내에서 N개의 서브캐리어에 동기 신호를 위한 시퀀스가 매핑되어 전송될 수 있다. 이 때 제 1 동기화 신호 및 제 2 동기화 신호의 생성을 위해 사용하는 시퀀스도 N개의 샘플로 구성된다. 동기화 신호 전송을 위한 서브캐리어 수 N은 제 1 동기화 신호와 제 2 동기화 신호에 사용되는 시퀀스의 길이에 의해 결정될 수 있다. 제 1 동기화 신호 및 제 2 동기화 신호에 사용되는 시퀀스를 d(n), n=0~N-1 이라고 하면 d(n)은 동기 신호 대역폭 내에 존재하는 서브캐리어 중 낮은 서브캐리어 인덱스부터 맵핑이 된다. 제 1 동기화 신호와 제 2 동기화 신호를 구성하는 시퀀스는 하나 또는 복수의 시퀀스로 구성되거나 셀 정보를 변조하여 각 서브캐리어에 맵핑할 수 있다. 제 1 동기화 신호 및 제 2 동기화 신호를 생성하기 위한 시퀀스 생성 방법은 각 동기화 신호가 수행하는 역할 및 요구되는 성능에 따라 달라질 수 있다.

본 발명에서는 5G 통신 시스템에서 제 1동기화 신호와 제 2 동기화 신호를 구성하기 위한 방법 및 장치에 대해서 제안한다.

<제 3-1 실시 예>

제 3-1 실시예에서는 5G 통신시스템에서 초기 접속을 수행하는 단말이 기지국 신호에 대해 시간 및 주파수 동기화를 수행하기 위해 필요한 제 1 동기화 신호를 생성하는 방법을 제안한다.

제 3-1 실시예에 따른 5G 통신 시스템에서 단말의 초기 접속을 위해 기지국이 전송하는 제 1 동기화 신호는 자도프-츄 시퀀스로 생성되는 것을 제안한다. 자도프-츄 시퀀스의 길이 N_ZC는 동기 신호 전송을 위해 사용되는 대역폭에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어 5G 통신 시스템이 5MHz의 대역폭을 동기 신호에 사용하고, 15kHz의 서브캐리어 간격을 OFDM신호 생성을 위해 사용할 경우 제 1 동기화 신호의 시퀀스의 길이 N은 15kHz x N이 5 MHz를 넘지 않도록 설계된다. [수학식3-1]은 Zadoff-Chu 시퀀스를 나타내는 수식이다.

[수학식 3-1]

여기서 Z_q(n)은 루트 인덱스(root index) q에 대한 길이 N의 Zadoff-chu 시퀀스를 나타낸다. 또한 N_ZC는 자도프-츄 시퀀스의 길이로 N_ZC는 1이 아닌 다른 수로 나누어지지 않는 소수로 표현된다. Z_q(n)는 상기의 도면 3c의 d(n)에 일대일로 맵핑될 수 있다.

종래의 LTE에서 제 1 동기화 신호는 사용하여 셀 정보의 일부를 전송할 수 있다. LTE에서의 제 1 동기화 신호는 0~2 에 해당하는 셀 정보를 전송할 수 있다. LTE에서는 이를 셀 번호라 지칭한다. 셀 번호는 기지국이 할당받은 셀 정보를 168로 나누었을 때 나머지 값으로 계산될 수 있다. 즉, 셀 번호 = 셀 정보 mod 168의 관계를 갖는다. 나머지 셀 정보는 셀 그룹 번호라고 지칭하며 제 2 동기화 신호를 통해 전송된다. 따라서 LTE를 구성하는 제 1 동기화 신호는 기지국이 할당받은 셀 번호에 따라 세 개의 다른 루트 인덱스를 갖는 자도프-츄 시퀀스 중에서 하나를 사용하여 생성된다. 예를 들어, 셀 번호가 0 일 경우 루트 인덱스 q가 25인 자도프-츄 시퀀스가 제 1 동기화 신호 생성에 사용된다. 또한 셀 번호가 1일 경우 루트 인덱스 q가 29인 자도프-츄 시퀀스가 제 1 동기화 신호 생성에 사용된다. 마지막으로 셀 번호가 2일 경우 루트 인덱스 q가 34인 자도프-츄 시퀀스가 제 1 동기화 신호 생성에 사용된다. LTE 시스템을 구성하는 단말은 세 개의 다른 루트 인덱스에 해당하는 제 1 동기화 신호 상관기를 사용하여 제 1 동기화 신호를 검출하고 셀 번호를 검출할 수 있다.

하지만 LTE 에서와 같이 제 1 동기화 신호가 세 개의 자도프-츄 시퀀스 중의 하나로 구성되고 단말이 이를 검출해야 하는 경우, 단말은 세 개의 제 1 동기화 신호를 검출하기 위한 하드웨어를 갖추고 있어야 하므로 단말의 복잡도와 전력 소모가 증가하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 제 1 동기화 신호는 기지국의 고유한 셀 번호에 관계없이 동일한 자도프-츄 시퀀스로 생성되는 것을 제안한다. 또한 단말은 제 1 동기화 신호를 이용해서 시간 및 주파수 동기화만을 수행하고 셀 번호는 제 2 동기화 신호를 이용하여 추정하는 것을 제안한다.

제 3-1 실시예에 따른 5G 통신 시스템에서 단말의 초기 접속을 위해 기지국이 전송하는 제 2 동기화 신호는 자도프-츄 시퀀스로 생성되는 것을 제안한다. 종래 LTE의 경우, 제 2 동기화 신호에 해당하는 부동기 신호는 PN 시퀀스를 사용하여 생성되었다. 하지만, PN 시퀀스로 생성된 제 2 동기화 신호는 피크 전력 대 평균 전력 비(Peak to Average Power Ratio, PAPR)이 상대적으로 높아서 기지국이 동기화 신호에 대한 커버리지 확장이 필요한 경우에도 전력 부스팅 (power boosting)을 적용하기 어렵다. 또한 PN 시퀀스를 사용하여 생성된 LTE의 부 동기화 신호는 셀 정보에 따른 부 동기화 신호 간의 상호 상관 특성이 좋지 않은 문제가 있다. 이와 같은 부 동기화 신호 간에 높은 상호 상관 값은 부 동기화 신호를 이용한 셀 탐색 성능을 열화 시킬 수 있다.

도면 3d는 종래 LTE에서 사용하는 제 2 동기화 신호의 셀 정보에 따른 상호 상관 값을 보여주는 그래프이다.

상세하게, 도면 3d는 임의의 셀 그룹 번호(여기서는 셀 그룹 번호가 0 인 경우)의 PN 시퀀스를 사용하여 부 동기화 신호를 생성하고, 이를 0~167에 해당하는 다른 셀 그룹 번호로 생성된 부 동기화 신호로 상호 상관 했을 때 상호 상관의 크기 값을 보여주는 그래프이다. 도 3d에서 가로축(3d-01)은 0~167까지의 셀 그룹 번호를 나타낸다. 세로축(3d-02)은 셀 그룹 번호 0에 해당하는 부 동기화 신호를 가로축(3d-01)의 셀 그룹 번호에 해당하는 부 동기화 신호로 상호 상관했을 때 상호상관의 크기를 보여준다. 도면 3d에서 볼 수 있듯이, 부 동기 신호는 동일한 셀 그룹 번호로 생성된 제 2 동기화 신호와 상호 상관한 경우(3d-03) 최대의 상호 상관값을 갖는다. 다른 셀 그룹 번호로 생성된 제 2 동기화 신호와의 상호 상관 값은 낮은 상호 상관값을 갖지만 일부 특정 셀 그룹 번호에 해당하는 부 동기화 신호에서는 (3d-04) 높은 상관 값을 가짐을 볼 수 있다. 이와 같이 다른 셀 그룹 번호에 대한 높은 상관 값은 낮은 신호대 잡음비 영역에서 단말이 셀 탐색 과정을 수행할 때 셀 그룹 번호를 잘못 검출하는 확률이 높아질 수 있다. 따라서 5G 통신 시스템의 제 2 동기화 신호 생성을 위해서 새로운 시퀀스가 사용되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 이유로 본 발명에서는 5G 통신 시스템의 제 2 동기화 신호 생성을 위해 자도프-츄 시퀀스를 사용하는 것을 제안한다. 또한 제 2 동기화 신호는 5G 통신 시스템에서 기지국의 셀 정보를 단말에게 전송하기 위해 사용될 수 있다. 즉, 기지국이 제어하는 셀의 셀 번호는 제 2 동기화 신호를 사용하여 전송될 수 있다. 자도프-츄 시퀀스를 사용하는 제 2 동기화 신호가 셀 번호를 전송하기 위한 방법으로 본 발명에서는 제 2 동기화 신호의 시간 영역 또는 주파수 영역에서의 순환 이동 (cyclic shift)를 사용하는 것을 제안한다.

상기의 제 2 동기화 신호의 시간 영역 순환 이동을 사용해서 셀 번호를 전송하고자 하는 목적을 달성하기 위해 기지국이 제 2 동기화 신호를 생성하는 방법은, 자도프-츄 시퀀스를 동기화 신호 전송을 위해 사용하는 서브캐리어에 매핑하고 것을 포함한다. 이후, 상기 목적에 따른 제 2 동기화 신호의 생성 방법은 각 서브캐리어를 역고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform, IFFT)에 입력으로 전달하여 IFFT 연산을 수행하는 것을 포함하는 것을 포함한다. 이후, 상기 목적에 따른 제 2 동기화 신호의 생성 방법은 기지국이 제어하는 셀의 셀 번호에 비례하여 IFFT 연산이 완료된 신호의 순환 이동을 수행하는 것을 포함한다. [수학식 3-3]은 셀 번호에 비례하여 IFFT 연산이 완료된 제 2 동기화 신호의 순환 이동을 수행하는 연산을 나타낸다.

[수학식 3-3]

여기서 s_k(i)는 셀 번호 k에 따라 순환 이동이 완료된 제 2 동기화 신호의 시간 영역 신호를 나타낸다. s(i)는 자도프-푸 시퀀스를 서브캐리어에 맵핑하고 IFFT 연산을 수행하여 얻은 결과값을 나타낸다. N_CS는 셀 번호 k에 따른 기본 순환 이동의 단위이며, 5G 통신 시스템이 운영되는 환경의 최대 경로지연확산 값에 따라 미리 정해질 수 있다. 이후 상기 목적에 따른 제 2 동기화 신호의 생성 방법은 s_k(i)에 다중 경로 지연에 대한 보호를 위해 순환 전치(cyclic prefix, CP)를 삽입부하여 안테나를 통해 전송하는 과정을 포함한다.

도면 3e는 상기의 제 2 동기화 신호의 시간 영역 순환 이동을 사용해서 셀 번호를 전송하고자 하는 목적을 달성하기 위해 기지국이 제 2 동기화 신호를 생성하는 장치의 일 예를 도시하는 도면이다.

도 3e에 따르면, 기지국 제 2 동기화 신호 생성부는 자도프-츄 시퀀스 생성부(3e-01), 서브캐리어 매핑부(3e-02), IFFT(3e-03), 셀 번호에 따른 순환 이동부(3e-04) 및 CP 삽입부(3e-05)로 구성된다. 자도프-츄 시퀀스 생성부(3e-01) 제 2 동기화 신호 생성을 위한 자도프-츄 신호를 발생시킨다. 서브캐리어 매핑부(3e-02)는 자도프-츄 시퀀스 생성부(3e-01)에서 생성된 자도프-츄 시퀀스를 제 2 동기화 신호를 위해 할당된 서브캐리어에 맵핑한다. IFFT(3e-03)은 서브캐리어에 맵핑된 신호를 IFFT 수행한다. 셀 번호에 따른 순환 이동부(3e-04)는 IFFT 출력 신호에 대해서 셀 번호에 따라 정해진 샘플 수 만큼 순환 이동을 수행한다. CP 삽입부(3e-05)는 셀 번호에 따른 순환 이동부(3e-04)에서 전달된 신호에 대해 CP를 삽입한 다음 RF 및 안테나로 전달한다.

상기의 제 2 동기화 신호의 시간 영역 순환 이동을 사용해서 셀 번호를 전송하고자 하는 목적을 달성하기 위해 기지국이 제 2 동기화 신호를 생성하는 또 다른 방법은, 자도프-츄 시퀀스를 셀 번호에 따라 결정되는 순환 이동에 비례하여 위상 회전 하는 것을 포함한다. [수학식 4]는 셀 번호에 따라 결정되는 순환 이동에 비례하여 자도프 츄 시퀀스에 위상 회전을 수행하는 연산을 나타낸다.

[수학식 3-4]

여기서 Z_{q (}n)는 제 2 동기화 신호에 사용되는 자도프-츄 시퀀스를 나타낸다. S_k(n)은 셀 번호 k에 따라 위상회전이 적용된 자도프-츄 시퀀스를 나타낸다.

이후, 상기 목적에 따른 제 2 동기화 신호 생성 방법은 위상회전이 적용된 자도프-츄 시퀀스를 동기화 신호 전송을 위해 사용하는 서브캐리어에 매핑하고 것을 포함한다. 이후, 상기 목적에 따른 제 2 동기화 신호의 생성 방법은 IFFT에 입력으로 전달하여 IFFT 연산을 수행하는 것을 포함한다. 이후, 상기 목적에 따른 제 2 동기화 신호의 생성 방법은 s_k(i)에 다중 경로 지연에 대한 보호를 위해 순환 전치(cyclic prefix, CP)를 삽입부하여 안테나를 통해 전송하는 과정을 포함한다.

도면 3f는 상기의 제 2 동기화 신호의 시간 영역 순환 이동을 사용해서 셀 번호를 전송하고자 하는 목적을 달성하기 위해 기지국이 제 2 동기화 신호를 생성하는 또 다른 장치의 예를 도시하는 도면이다.

도 3f에 따르면, 기지국 제 2 동기화 신호 생성부는 자도프-츄 시퀀스 생성부(3f-01), 위상 회전부(3f-02), 서브캐리어 매핑부(3f-03), IFFT(3f-04), 및 CP 삽입부(3f-05)로 구성된다. 자도프-츄 시퀀스 생성부(3f-01) 제 2 동기화 신호 생성을 위한 자도프-츄 신호를 발생시킨다. 위상 회전부(3f-02)는 [수학식 4]에 따라 셀 번호로 결정되는 위상회전을 자도프-츄 시퀀스에 적용한다. 서브캐리어 매핑부(3f-03)는 위상 회전부(3f-02)에서 위상 회전된 자도프-츄 시퀀스를 제 2 동기화 신호를 위해 할당된 서브캐리어에 맵핑한다. IFFT(3f-04)은 서브캐리어에 맵핑된 신호를 IFFT 수행한다. CP 삽입부(3f-05)는 IFFT 출력 신호에 대해 CP를 삽입한 다음 RF 및 안테나로 전달한다.

상기와 같이 제 2 동기화 신호 생성을 위해 자도프-츄 시퀀스를 사용하고, 제 2 동기화 신호의 시간 영역 순환 이동을 이용하여 셀 번호를 전송하는 경우, 하나의 루트 인덱스 q에 해당하는 자도프-츄 시퀀스로 생성할 수 있는 셀 번호는 최대 floor(N/N_CS)가 된다. 여기서 N은 OFDM 심볼을 생성하기 위한 IFFT의 크기이다. 제 2 동기화 신호의 시간 영역 순환 이동을 이용하여 5G 통신 시스템에서 고려하는 셀 정보(예를 들어 504개 셀 번호)를 모두 전송할 수 없는 경우에는 하기와 같은 방법이 사용될 수 있다.

1. 시간 영역에서 순환 이동을 사용하여 모든 셀 번호를 표현할 수 없을 경우, 다른 루트 인덱스를 사용하는 복수의 자도프-츄 시퀀스를 사용하여 모든 셀 번호를 표현할 수 있다. 예를 들어, 셀 번호 0~floor(N/N_CS) -1 까지는 자도프-츄 시퀀스의 루트 인덱스 1, 셀 번호 floor(N/N_CS)~ floor(N/N_CS)x2-1은 자도프-츄 시퀀스의 루트 인덱스 2, … 등으로 복수의 자도프-츄 신호를 사용하여 5G 통신 시스템에서 필요한 셀 번호에 해당하는 제 2 동기화 신호를 생성할 수 있다.

2. 시간 영역에서 순환 이동을 사용하여 모든 셀 번호를 표현할 수 없을 경우, 다른 나머지 셀 정보는 방송 정보에 포함시킬 수 있다. 예를 들어, 자도프-츄 시퀀스를 사용하는 제 2 동기화 신호로 0~floor(N/N_CS)의 값에 해당하는 셀 번호를 전송할 수 있는 경우, 나머지 정보는 방송 정보를 통해 전송할 수 있다. 즉, 5G 통신 시스템에서 필요한 셀 번호가 504인 경우, 제 2 동기화 신호를 통해 전송하는 셀 정보는 floor(N/N_CS)개의 셀 번호가 되고, 추가적인 셀 정보인 (504/floor(N/N_CS))는 방송 채널을 통해 전송된다. 이 때 제 2 동기화 신호로 전송하는 셀 번호 정보를 N_{cell _ id1}, 방송 채널로 전송하는 셀 정보를 N_{cell _ id2}라고 하면, 단말은 기지국의 셀 번호를 N_{cell _ id1}x(504/floor(N/N_CS))+ N_{cell _ id2}와 같이 추정할 수 있다. 이 때 방송 채널은 제 2 동기화 신호에서 제공되는 셀 정보 N_{cell _ id1}로만 스크램블링 된다. 따라서 단말은 제 2 동기화 신호에서 얻은 셀 정보 N_{cell _ id1}를 사용해서 방송 채널을 디스크램블링 해야한다.

상기의 제 2 동기화 신호의 주파수 영역 순환 이동을 사용해서 셀 번호를 전송하고자 하는 목적을 달성하기 위해 기지국이 제 2 동기화 신호를 생성하는 방법은, 자도프-츄 시퀀스를 동기화 신호 전송을 위해 사용하는 서브캐리어에 매핑하는데 있어 셀 번호에 따라 매핑을 달리 하는 방법을 포함한다.

[수학식 3-5]은 제 2 동기화 신호를 생성하는 데 있어, 자도프-츄 시퀀스를 기지국이 제어하는 셀의 셀 정보에 따라 주파수 영역에서 순환 이동하는 연산을 나타내는 수식이다.

[수학식 3-5]

여기서 S_k(n)은 주파수 영역에서 셀 번호 k를 전송하기 위한 제 2 동기화 신호의 주파수 영역 신호를 타나낸다. S(n)은 제 2 동기화 신호 생성을 위해 사용되는 자도프-츄 신호를 나타내며, N은 FFT크기를 나타낸다.

이후, 상기 목적에 따른 제 2 동기화 신호의 생성 방법은 각 서브캐리어를 역고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform, IFFT)에 입력으로 전달하여 IFFT 연산을 수행하는 것을 포함한다. 이후, 상기 목적에 따른 제 2 동기화 신호의 생성 방법은 IFFT 연산이 수행된 신호에 대해 다중 경로 지연에 대한 보호를 위해 순환 전치(cyclic prefix, CP)를 삽입부하여 안테나를 통해 전송하는 과정을 포함한다.

도면 3g는 상기의 제 2 동기화 신호의 주파수 영역 순환 이동을 사용해서 셀 번호를 전송하고자 하는 목적을 달성하기 위해 기지국이 제 2 동기화 신호를 생성하는 또 다른 장치의 예를 도시하는 도면이다.

도 3g에 따르면, 기지국 제 2 동기화 신호 생성부는 자도프-츄 시퀀스 생성부(3g-01), 주파수 영역 순환 이동부(3g-02), 서브캐리어 매핑부(3g-03), IFFT(3g-04), 및 CP 삽입부(3g-05)로 구성된다. 자도프-츄 시퀀스 생성부(3g-01) 제 2 동기화 신호 생성을 위한 자도프-츄 신호를 발생시킨다. 주파수 영역 순환 이동부(3g-02)는 [수학식 5]에 따라 셀 번호로 결정되는 주파수 영역 순환 이동을 자도프-츄 시퀀스에 적용한다. 서브캐리어 매핑부(3f-03)는 주파수 영역 순환 이동부(3g-02)에서 주파수 영역 순환 이동된 자도프-츄 시퀀스를 제 2 동기화 신호를 위해 할당된 서브캐리어에 맵핑한다. IFFT(3g-04)은 서브캐리어에 맵핑된 신호를 IFFT 수행한다. CP 삽입부(3f-05)는 IFFT 출력 신호에 대해 CP를 삽입한 다음 RF 및 안테나로 전달한다.

상기와 같이 제 2 동기화 신호 생성을 위해 자도프-츄 시퀀스를 사용하고, 제 2 동기화 신호의 주파수 영역 순환 이동을 이용하여 셀 번호를 전송하는 경우, 하나의 루트 인덱스 q에 해당하는 자도프-츄 시퀀스로 생성할 수 있는 셀 번호는 최대 N개가 된다. 상기와 같이 제 2 동기화 신호의 주파수 영역 순환 이동을 이용하여 5G 통신 시스템에서 사용하고자 하는 모든 셀 번호(예를 들어 504개 셀 번호)를 생성할 수 없을 경우 하기와 같은 방법이 사용될 수 있다.

1. 주파수 영역에서 순환 이동을 사용하여 모든 셀 번호를 표현할 수 없을 경우, 다른 루트 인덱스를 사용하는 복수의 자도프-츄 시퀀스를 사용하여 모든 셀 번호를 표현할 수 있다. 예를 들어, 셀 번호 0~N-1 까지는 자도프-츄 시퀀스의 루트 인덱스 1, 셀 번호 N~ Nx2-1은 자도프-츄 시퀀스의 루트 인덱스 2, … 등으로 복수의 자도프-츄 신호를 사용하여 5G 통신 시스템에서 필요한 셀 번호에 해당하는 제 2 동기화 신호를 생성할 수 있다.

2. 주파수 영역에서 순환 이동을 사용하여 모든 셀 번호를 표현할 수 없을 경우, 다른 나머지 셀 정보는 방송 정보에 포함시킬 수 있다. 예를 들어, 자도프-츄 시퀀스를 사용하는 제 2 동기화 신호로 0~N의 값에 해당하는 셀 번호 정보를 전송할 수 있는 경우, 나머지 셀 정보는 방송 정보를 통해서 전송할 수 있다. 즉, 5G 통신 시스템에서 필요한 셀 번호가 504인 경우, 제 2 동기화 신호를 통해 전송하는 셀 정보는 N개의 셀 번호가 되고, 추가적인 셀 정보인 (504/N)는 방송 채널을 통해 전송된다. 이 때 제 2 동기화 신호로 전송하는 셀 번호 정보를 N_{cell _ id1}, 방송 채널로 전송하는 셀 정보를 N_{cell _ id2}라고 하면, 단말은 기지국의 셀 번호를 N_{cell_id1}x(504/N)+ N_{cell _ id2}와 같이 추정할 수 있다. 이 때 방송 채널은 제 2 동기화 신호에서 제공되는 셀 정보 N_{cell _ id1}로만 스크램블링 된다. 따라서 단말은 제 2 동기화 신호에서 얻은 셀 정보 N_{cell _ id1}를 사용해서 방송 채널을 디스크램블링 해야 한다.

<제 3-2 실시예>

본 발명에 따른 제 3-2 실시예는 5G 통신 시스템에서 동기화 블록에 구성에 관한 것이다. 상기에서 기술하였듯이, 5G 통신 시스템에서 고려되는 동기화 블록은 제 1 동기화 신호와 제 2 동기화 신호, 그리고 방송 정보를 포함한다. 해당 신호는 기존의 LTE와 비슷한 목적을 수행하지만, 5G 통신 시스템에서 새롭게 추가되는 요구사항에 의해 종래 LTE와 다른 구조를 가질 수 있으며, 다른 목적을 위해 사용될 수도 있다.

본 발명에 따른 제 3-1실시예에서 설명한 바와 같이 5G 통신 시스템에서 기지국의 셀 정보는 제 2 동기화 신호를 이용해서만 전송된다. 기존 LTE와 비교했을 때, 제 2 동기화 신호가 전송해야 하는 셀 정보에 대한 정보량이 더욱 증가하였기 때문에, 제 2 동기화 신호는 잡음이나 간섭에 더욱 강건한 전송 기법이 요구된다. 이를 위해 본 발명에 따른 제 3-2 실시예에서는 종래와 달리 제 2 동기화 신호를 두 OFDM 심볼에 반복해서 전송하는 방법을 제안한다.

도면 3h는 본 발명에 따라 5G 통신시스템에서 동기화 블록을 구성하기 위한 동기화 신호와 방송 채널이 시간 영역에서 다중화되는 일 예를 보여주는 도면이다.

도면 3h에서 도시한 바와 같이, 5G 통신 시스템에서 고려되는 동기화 블록은 제 2 동기화 신호 (3h-01, 3h-04), 방송 채널 (3h-02, 3h-03), 제 1 동기화 신호(3h-05)로 구성된다. 동기화 블록은 제 2 동기화 신호의 첫 번째 심볼 (3h-01, 이후 제 2 동기화 신호#1라고 지칭) 이 우선 전송된다. 이후 방송 채널은 두 개의 OFDM 심볼 (3h-02, 3h-03)에서 전송 될 수 있다. 이 후, 제 2 동기화 신호의 두 번째 심볼(3h-04, 이후 제 2 동기화#2라고 지칭)이 전송된다. 마지막으로, 제 1 동기화 신호 (3h-05)가 전송된다.

도면 3h에서 제 2 동기화 신호를 전송하기 위해 사용되는 두 개의 OFDM 심볼(3h-01, 3h-04)은 동일한 신호로 구성된다. 즉, 동일한 셀 정보와 동일한 제 2 동기화 신호 생성 방법을 사용하여 두 개의 OFDM 심볼(3h-01, 3h-04)이 생성된다. 다만 두 OFDM 심볼에서 전송되는 제 2 동기화 신호는 서로 다른 안테나 포트(Antenna port)로 전송될 수 있다. 기지국은 제 2 동기화 신호#1(3h-01)과 방송 채널#1(3h-02)을 동일한 안테나 포트를 사용하여 전송한다. 기지국은 또한 제 2 동기화 신호#2(3h-04)와 방송 채널#2(3h-03)은 동일한 안테나 포트를 사용해서 전송한다. 따라서 단말은 방송 채널#1 (3h-02)과 제 2 동기화 신호#1(3h-01)이 같은 안테나 포트로 전송된다고 가정하고, 방송 채널#1 (3h-02)을 복조하는데 있어 필요한 채널 정보를 제 2 동기화 신호#1(3h-01)로부터 얻을 수 있다. 또한 단말은 방송 채널#2(3h-03)과 제 2 동기화 신호#1(3h-04)가 같은 안테나 포트로 전송된다고 가정하고, 방송 채널#2 (3h-03)을 복조하는데 있어 필요한 채널 정보를 제 2 동기화 신호#1(3h-04)로부터 얻을 수 있다. 단말은 방송 채널 #1(3h-02)와 방송 채널 #2(3h-03)을 조합하여 방송 채널을 통해 전송되는 시스템 정보를 수신할 수 있다. 제 1동기화 신호 (3h-05)는 동기화 블록을 구성하는 동기화 신호 및 방송채널 중에서 가장 마지막에 전송되어 단말의 구현 복잡도를 낮출 수 있다.

5G 통신 시스템에서는 상향링크와 하향링크의 시간 및 주파수 자원의 효율을 최대화하기 위해 동적 TDD(Dynamic TDD)를 사용할 가능성이 매우 높다. 동적 TDD는 기지국이 동일한 주파수 자원에서 시간을 나누어 상향링크와 하향링크가 전송 자원을 나누어 사용하는데 있어, 기지국이 상향링크와 하향링크에서 요구하는 데이터 트래픽 특성에 따라 상향링크와 하향링크의 시간 자원을 동적으로 결정하여 사용하는 방식이다. 동적 TDD를 운영하는데 있어, 만약 기지국이 계속 상향링크 서브프레임 또는 슬롯만 운영한다면, 기지국은 단말을 스케줄링할 수 있는 하향링크 제어 채널을 전송할 수 없는 문제가 발생한다. 동시에 동적 TDD를 운영하는데 있어, 만약 기지국이 계속 하향링크 서브프레임 또는 슬롯만 운영한다면, 단말은 상향링크 제어 채널을 전송할 수 없는 문제가 발생한다. 따라서, 5G 통신 시스템에서 하향링크 데이터 전송을 위해 고려되는 서브프레임 또는 슬롯 구조는 하나의 서브프레임 또는 슬롯 내에 하향링크 제어 채널, 하향 링크 데이터 채널, GAP 구간, 상향링크 제어 채널을 포함하도록 설계된다. 또한 5G 통신 시스템에서 상향링크 데이터 전송을 위해 고려되는 서브프레임 또는 슬롯 구조는 하나의 서브프레임 또는 슬롯 내에 하향링크 제어 채널, GAP 구간, 상향 링크 데이터 채널, 상향 링크 제어 채널로 구성된다. 상기의 서브프레임 및 슬롯 구조에서 제 1 동기화 신호, 제 2 동기화 신호 및 방송 채널을 구성하는 동기화 블록 하향링크 전송 구간에서 전송되어야 한다. 따라서 동기화 블록이 전송되는 서브프레임 또는 슬롯 내에서 적절한 위치에서 동기화 블록의 전송이 되어야 한다.

또한 5G 통신 시스템에서 요구하는 다양한 서비스와 다양한 요구사항을 만족시키기 위해서 복수의 numerology(특히, 서브캐리어 간격)을 하나의 시스템에서 적용할 가능성이 높다. 복수의 서브캐리어 간격이 사용되는 경우, 하향링크 제어 채널, 하향링크 데이터 채널, 상향링크 데이터 채널, GAP, 상향링크 제어 채널에 사용되는 OFDM 심볼 수가 동일하더라도 서브캐리어 간격에 따라 OFDM 심볼 주기가 다르므로 서브프레임 또는 슬롯 내에서 하향링크 신호와 상향링크 신호가 전송되는 시간 길이가 다를 수 있다. 따라서 모든 서브캐리어 간격에 관계 없이 서브프레임 또는 슬롯 내에서 상향링크 전송 구간 또는 GAP 구간과 충돌 없이 동일한 절대적인 시간 위치에서 동기화 신호를 전송하기 어려울 수 있다.

도면 3i은 본 발명에서 고려하는 5G 통신 시스템에서 동기 신호를 전송하기 위한 전송 타이밍에 대한 일 예를 보여주는 도면이다.

도면 3i에 도시하는 5G 통신 시스템은 동적 TDD를 효율적으로 지원하기 위해서 하나의 서브프레임(또는 슬롯, 이하에서는 서브프레임으로 통칭한다)(3i-01)을 포함한다. 특히 동기화 블록이 전송되는 서브프레임(3i-01)은 항상 하향링크 데이터 채널을 전송하기 위한 OFDM 심볼(3i-03)을 포함하는 서브프레임이다. 또한 동기화 블록이 전송되는 서브프레임(3i-01)은 하향링크 제어 채널 전송을 위한 OFDM 심볼(3i-02), GAP 구간(3i-04) 및 상향링크 제어 채널 전송을 위한 OFDM 심볼(3i-05)로 구성된다. 본 발명에서는 하향링크 제어 채널 전송을 위한 OFDM 심볼(3i-02), GAP 구간(3i-04) 및 상향링크 제어 채널 전송을 위한 OFDM 심볼(3i-05)은 모두 한 OFDM 심볼을 차지하는 것으로 도시하였지만, 본 발명에서는 이를 하나의 OFDM 심볼에 한정하지 않고 복수개의 OFDM 심볼을 사용하는 것을 가정할 수 있다. 도면 3i에서 도시한 바와 같이 OFDM에 사용되는 서브캐리어 간격에 따라 하향링크 제어 채널 전송을 위한 OFDM 심볼(3i-02) 구간, 하향링크 데이터 채널 전송을 위한 OFDM 심볼(3i-03) 구간, GAP 구간 (3i-04) 및 상향링크 제어 채널 전송을 위한 OFDM 심볼(3i-05) 구간은 다른 구간을 갖는다. 이 경우 데이터 전송을 위해 사용하는 기지국이 사용하는 서브프레임 간격에 따라 동기화 블록 (3i-06)의 전송되는 위치가 달라져야 할 필요가 있다. 도면 3i에 도시한 바와 같이 일례로, 15kHz 서브캐리어 간격 기준으로 정해진 TDD 서브프레임 구조(3i-07)에서 상향링크 제어채널 구간 (3i-05)와 GAP 구간 (3i-04)와 충돌이 발생하지 않는 연속된 OFDM 심볼에서 동기화 블록 (3i-06)을 전송할 수 있다. 도면 3i에서는 15kHz 서브캐리어 간격 기준으로 열 번째 OFDM 심볼부터 동기화 블록 (3i-06)이 전송되는 것을 도시하였다. 기지국이 30kHz 서브캐리어 간격 기준으로 도시된 TDD 서브프레임 구조(3i-08)를 운영하는 경우, 15 kHz 서브캐리어 간격으로 결정된 동기화 블록 (3i-06) 전송시점을 사용할 경우, 상향링크 제어채널 전송 구간(3i-05)와 GAP 구간(3i-04)에서 충돌이 발생하지 않는다. 하지만 도면 3i에 따른 예시에서 기지국이 60kHz 서브캐리어 간격 기준으로 도시된 TDD 서브프레임 구조(3i-09)를 운영하는 경우, 15kHz 서브캐리어 간격으로 결정된 동기화 블록의 전송 시점을 사용할 경우, 동기화 블록(3i-06)은 하향링크 제어 채널 전송을 위한 OFDM 심볼(3i-02), GAP 구간(3i-04) 및 상향링크 제어 채널 전송을 위한 OFDM 심볼(3i-05)과 충돌이 발생하게 되며, 이 경우 동기화 블록(3i-06)은 해당 전송 시점에 전송될 수 없다.

상기와 같이 데이터 전송에 사용하는 서브캐리어 간격에 따라 상향링크 제어 채널 또는 GAP 구간과 동기화 블록이 중첩되는 문제를 해결하기 위해 본 발명에서는 기지국이 신호 전송을 위해 사용하는 서브캐리어 간격에 따라 동기화 블록이 전송되는 서브프레임 내에서 동기 신호 블록이 전송되는 OFDM 심볼의 타이밍을 다르게 하는 방법을 제안한다.

단말은 동기화 블록 전송을 위한 서브프레임 내에서 하향링크 제어 채널 전송을 위한 OFDM 심볼(3i-02), GAP 구간(3i-04) 및 상향링크 제어 채널 전송을 위한 OFDM 심볼(3i-05)과 중첩이 발생되지 않는다면, 어느 OFDM 심볼에서든지 시작할 수 있다. 다만 OFDM 심볼의 인덱스를 결정하기 위한 기준 서브캐리어 간격과 CP 길이는 기지국이 사용할 수 있는 서브캐리어 간격과 CP 길이와 관계없이 동일해야 한다. 도면 3i에서 도시하는 예에서는 기지국이 데이터 전송에 사용하는 서브캐리어 간격에 관계없이 동기화 블록은 15 kHz 서브캐리어 간격으로 정해지는 OFDM 심볼에서만 전송이 시작될 수 있다. 따라서 기지국이 60 kHz 서브캐리어 간격으로 TDD 서브프레임 구조를 사용하더라도, 하나의 서브프레임 안에서 동기화 블록은 15 kHz 서브캐리어 간격으로 결정되는 OFDM 심볼에서만 시작될 수 있다. 기지국은 동기화 블록이 전송되는 서브프레임에서 사용하는 서브캐리어 간격에 따라 다른 OFDM 심볼 인덱스에서 동기화 블록을 전송하므로, 기지국은 동기화 블록전송이 시작되는 OFDM 심볼의 인덱스를 단말에게 알려줄 필요가 있다. 만약 기지국이 동기화 블록의 전송이 시작되는 OFDM 심볼의 인덱스를 알려주지 않는다면 단말은 서브프레임 경계에 대한 동기화를 수행할 수 없다. 본 발명에서는 동기화 블록의 전송이 시작되는 OFDM 심볼 인덱스는 방송 채널를 통해 전송하거나, 별도의 동기화 신호를 사용해서 단말에게 전송할 수 있다. 초기 동기화를 수행하는 단말은 제 1동기화 신호와, 제 2동기화 신호를 통해 시간 주파수 동기화를 수행하고 셀 탐색을 완료한 다음, 방송 채널 또는 동기화 블록의 전송 시작 OFDM 심볼 인덱스를 전달하기 위한 별도의 동기 신호를 통해 어떤 OFDM 심볼부터 동기화 블록 전송시작이 되었는지 알 수 있다. 이 때 단말은 동기화 블록이 포함된 서브프레임에서 데이터 전송에 사용된 서브캐리어 간격을 알 수 없다. 방송 채널 또는 별도의 동기화 신호는 OFDM 심볼 인덱스만을 전송하므로 서브프레임 내에서 절대적인 OFDM 심볼의 시작 위치를 알 수 없다. 따라서 단말은 절대적인 OFDM 심볼의 시작 위치를 계산하는데 있어서, 해당 서브프레임에서 데이터 전송에 사용된 서브캐리어 간격에 관계없이 미리 약속한 특정한 서브캐리어 간격(예를 들어 15kHz)을 사용해서 절대적인 OFDM 심볼의 시작 위치를 계산할 수 있다. 단말은 동기화 블록의 전송이 시작되는 OFDM 심볼의 위치를 검출한 이후 다음 서브프레임의 경계에 대한 동기를 맞출 수 있다.

도면 3j는 본 발명에서 고려하는 5G 통신 시스템에서 다양한 동기화 블록 전송 타이밍을 고려했을 때 단말이 서브프레임 경계 동기화를 완료하는 흐름도를 보여준다.

도면 3j에서 단말이 동기화 블록을 사용하여 동기화 및 셀 탐색을 수행하고 서브프레임 경계 동기화를 완료하는 것은 제 1동기화 신호 검출(3j-01), 제 2 동기화 신호 검출(3j-02), 동기화 블록 전송 타이밍 검출(3j-03), 서브프레임 경계 동기화(3j-04)의 단계로 진행된다. 제 1동기화 신호 검출(3j-01)는 단말은 제 1 동기화 신호를 검출을 수행하고 이를 통해 OFDM 심볼 경계에 대한 시간 동기화를 수행하고 구현에 따라 대략적인 주파수 옵셋 추정을 수행한다. 제 1동기화 신호 검출 (3j-01)에서 추정한 시간 및 주파수 동기화 추정값에 따라 단말은 제 2 동기화 신호 검출 (3j-02) 단계를 수행한다. 단말은 이 단계에서 제 2 동기화 신호를 사용해서 접속하고자 하는 기지국의 셀 번호를 검출한다. 이후 단말은 동기화 블록 전송 타이밍 검출 (3j-03)을 수행한다. 기지국이 방송 채널에 동기화 블록 전송 타이밍 정보를 전송한 경우, 단말은 방송 채널을 복조/복호 하여 동기화 블록의 전송이 시작되는 OFDM 심볼의 위치 정보를 얻을 수 있다. 기지국이 별도의 동기화 신호를 두어 이 동기화 신호에 동기화 블록 전송 타이밍 정보를 전송한 경우, 단말은 제 2 동기화 신호 검출과 유사하게 별도 동기화 신호의 상호 상관을 이용하여 동기화 블록의 전송이 시작되는 OFDM 심볼의 위치 정보를 얻을 수 있다. 단말은 동기화 블록이 전송되는 서브프레임 내에서 동기화 블록의 전송 시작 OFDM 심볼 위치에 따라 서브프레임의 경계 동기화(3j-04)를 얻을 수 있다.

상기와 같이 데이터 전송에 사용하는 서브캐리어 간격에 따라 상향링크 제어 채널 또는 GAP 구간과 동기화 블록이 중첩되는 문제를 해결하기 위해 본 발명에서는 기지국이 신호 전송을 위해 사용하는 서브캐리어 간격에 따라 동기화 블록이 전송되는 OFDM 심볼의 타이밍 다르게 하는 추가 방법을 제안한다.

단말은 동기화 블록 전송을 위한 서브프레임 내에서 하향링크 제어 채널 전송을 위한 OFDM 심볼(3i-02), GAP 구간(3i-04) 및 상향링크 제어 채널 전송을 위한 OFDM 심볼(3i-05)과 중첩이 발생되지 않는 고정된 OFDM 심볼에서 시작할 수 있다. 동기화 블록이 전송이 시작하는 고정된 OFDM 심볼의 위치는, 기지국이 해당 서브프레임에서 사용하는 서브캐리어 간격에 따라 다른 OFDM 심볼 인덱스를 가질 수 있다. 동기화 블록을 사용하여 동기화를 수행하는 단말은 동기화 블록이 전송되는 서브프레임이 어떤 서브캐리어 간격을 사용하는 지 알 수 없다. 따라서, 기지국은 동기화 블록이 전송되는 서브프레임에서 사용하는 데이터 서브캐리어 간격을 방송 채널을 통해 알려줘야 한다.

초기 동기화를 수행하는 단말은 제 1동기화 신호와, 제 2동기화 신호를 통해 시간 주파수 동기화를 수행하고 셀 탐색을 완료한 다음, 방송 채널을 통해 동기화 블록이 포함된 서브프레임에서 데이터 전송에 사용한 서브캐리어 간격 정보를 수신할 수 있다. 이 정보를 통해 어느 OFDM 심볼에서 동기화 블록 전송 시작이 되었는지 알 수 있다. 단말은 동기화 블록의 전송이 시작되는 OFDM 심볼의 위치를 검출한 이후 다음 서브프레임의 경계에 대한 동기를 맞출 수 있다.

도면 3k는 본 발명에서 고려하는 5G 통신 시스템에서 다양한 동기화 블록 전송 타이밍을 고려했을 때 단말이 서브프레임 경계 동기화를 완료하는 흐름도를 보여준다.

도면 3k에서 단말이 동기화 블록을 사용하여 동기화 및 셀 탐색을 수행하고 서브프레임 경계 동기화를 완료하는 것은 제 1동기화 신호 검출(3k-01), 제 2 동기화 신호 검출(3k-02), 동기화 블록 서브 프레임에서 사용된 서브캐리어 간격 검출(3k-03), 서브프레임 경계 동기화(3k-04)의 단계로 진행된다. 제 1동기화 신호 검출(3k-01)는 단말은 제 1 동기화 신호를 검출을 수행하고 이를 통해 OFDM 심볼 경계에 대한 시간 동기화를 수행하고 구현에 따라 대략적인 주파수 옵셋 추정을 수행한다. 제 1동기화 신호 검출 (3k-01)에서 추정한 시간 및 주파수 동기화 추정값에 따라 단말은 제 2 동기화 신호 검출 (3k-02) 단계를 수행한다. 단말은 이 단계에서 제 2 동기화 신호를 사용해서 접속하고자 하는 기지국의 셀 번호를 검출한다. 이후 단말은 방송 정보를 복조/복호하여 동기화 블록이 포함된 서브프레임에서 사용된 서브캐리어 간격을 검출한다(3k-03). 해당 서브캐리어 마다 동기화 블록 전송을 위한 OFDM 심볼 인덱스가 미리 결정되어 있으므로, 단말은 어느 OFDM 심볼에서 동기화 블록이 전송되는지 알 수 있다. 단말은 동기화 블록이 전송되는 서브프레임 내에서 동기화 블록의 전송 시작 OFDM 심볼 위치에 따라 서브프레임의 경계 동기화(3k-04)를 얻을 수 있다.

<제 3-3 실시예>

5G 통신 시스템에서는 향후에 고려할 수 있는 어떤 서비스도 5G 통신시스템 프레임워크 안에서 자유롭게 운영할 수 있게 하기 위해 향후 호환성에 중점을 주고 설계되어야 한다. 5G 통신 시스템에서는 이와 같이 향후 호환성을 제공하기 위해 LTE에서 단말의 채널 추정, 기지국 신호 품질 측정, 경로 감쇄 측정 등을 위해 사용하는 셀 공통 기준신호(cell-reference reference signal: CRS)를 고려하지 않고 있다. CRS는 데이터 전송과 관계 없이 전대역에 걸쳐 항상 전송되므로, 향후 서비스가 제공될 때 향후 호환성 측면에서 문제가 있다. 또한 기지국이 전송할 신호가 없는 경우에도 항상 신호 전송이 되어야 하므로 기지국 전송 전력 측면에서도 바람직하지 않다. 따라서 기준신호(reference signal)은 기지국이 단말에게 전송할 데이터가 있을 경우에만 전송하다. 하지만, 5G 통신 시스템 내에서 전 대역에 걸쳐 항상 전송되는 신호가 존재하지 않을 경우, 단말은 기지국 신호의 품질 측정 및 경로 감쇄 측정이 불가능한 문제가 발생한다. 따라서 본 발명에서는 단말의 기지국 신호 품질 측정 및 경로 감쇄 측정을 위해서 동기화 신호를 사용하는 것을 고려하고 있다.

종래 LTE에서는 동기화 신호는 기지국의 구현에 따라 전송 전력을 결정할 수 있다. 만약 기지국이 제어하는 셀 내에서 동기화 신호의 커버리지를 증가시키고자 할 경우에는, 기지국은 동기화 신호에 대한 전송전력을 증가시킬 수 있다. 반면에, 소형셀(small cell)과 같이 셀 내에서 동기화 신호에 대한 커버리지를 늘릴 필요가 없을 경우에는 동기화 신호에 대한 전송 전력을 필요한 커버리지에 따라 최소화시킬 수 있다. 이와 같이 동기화 신호의 전송 전력이 기지국의 결정에 따라 바뀔 경우, 단말은 기지국 신호의 품질 측정 및 경로 감쇄 측정을 정확하게 할 수 없는 문제가 발생할 수 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 본 발명에서는 기지국은 동기화 신호 전송에 사용된 전송 전력의 절대값을 방송 정보를 통해 전송하는 것을 제안한다. 상기의 목적을 달성하기 위해 동기화 신호 및 방송 채널을 구성하는 동기화 블록은 같은 전송 전력으로 전송되는 것을 제안한다. 또한 동기화 블록의 전송 전력은 방송 채널의 커버리지 확장을 위해 방송 채널의 코히어런트 컴바이닝을 할 수 있는 시간 구간 내에서는 동일한 전송 전력을 사용해야 한다. 만약 동기화 신호의 전송 전력이 방송 채널의 코히어런트 컴바이닝을 수행하는 구간내에서 변경될 경우, 방송 채널의 정보가 변경되어 단말이 방송 채널을 코히어런트 컴바이닝 할 수 없다. 따라서 기지국이 방송 채널의 코히어런트 컴바이닝을 제공하기 위해 동일한 방송 채널을 전송하는 구간에서는 동기화 블록의 전송 전력은 동일해야 한다.

<제 3-4 실시예>

5G 통신 시스템에서 고려하는 동기화 절차는 처음 전원을 켜는 단말은 단말이 가정하는 동기 신호 전송 주기에 따라 동기 신호 검출을 수행한다. 또한 단말은 미리 정의된 서브캐리어로 생성된 제 1 동기화 신호, 제 2 동기화 신호를 검출하기 위해 시도한다. 단말이 초기 접속을 완료하면 단말은 기지국으로부터 추가적인 동기화 신호에 대해 정보를 설정 받을 수 있다. 추가적인 동기화 신호는 초기 접속에 사용된 동기화 신호와 다른 주파수 위치에 존재할 수 있다. 5G 통신 시스템에서 기지국이 초기접속에 사용하는 동기 신호 이외에 추가적인 동기신호를 운영할 경우, 기지국이 추가적인 동기 신호를 설정하기 위해 사용하는 동기 신호의 설정 정보는 아래와 같다.

- 추가적인 동기 신호의 전송 주기 정보

- 동기 신호가 전송되는 주파수자원의 위치

- 동기 신호의 서브캐리어 간격

- 동기 신호에 사용되는 자도프-츄 시퀀스 루트 인덱스

단말이 초기 접속을 완료하고 난 후 단말이 기지국으로부터 새로운 동기 신호의 설정 정보를 받은 경우에 단말은 해당하는 동기 신호 정보를 바탕으로 새로운 동기 신호의 검출을 시도할 수 있다.

본 발명의 상기 실시 예들을 수행하기 위해 기지국의 송신부, 단말의 수신부 각각 도 3l와 도면 3m에 도시되어 있다. 상기 실시 예 1부터 실시예 2, 3, 4에서 제안한 5G 통신시스템의 초기 접속 방법 및 장치에 따라, 기지국의 송신부 및 단말의 수신부가 동작하여야 한다.

구체적으로 도 3l는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국 송신부의 내부 구조를 도시하는 블록도이다. 도 3l에서 도시되는 바와 같이, 본 발명의 기지국의 송신부는 각각의 서비스에 해당하는 신호를 전송하기 위한 리소스 맵핑부(3l-01, 3l-04, 3l-07), OFDM 변조부(3l-02, 3l-05, 3l-08), 필터(3l-03, 3l-06, 3l-09)를 포함한다. 리소스 맵핑부 (3l-01, 3l-04, 3l-07)는 전송하고자 하는 데이터를 QPSK/QAM 변조하고, 시간 및 주파수 영역 리소스에 맵핑하는 동작을 수행한다. OFDM 변조부(3l-02, 3l-05, 3l-08)는 리소스 맵핑부 (3l-01, 3l-04, 3l-07)에서 맵핑된 신호를 기반으로, OFDM 변조를 수행한다. 여기서 OFDM 변조는 IFFT를 수행하고, 순환전치를 OFDM 심볼의 앞에 삽입하는 과정을 포함한다. 필터(3l-03, 3l-06, 3l-09)는 OFDM 변조부(3l-02, 3l-05, 3l-08)에서 생성된 신호의 주파수 대역 스펙트럼 마스크(spectrum mask) 규제를 만족시키기 위해 필터링을 수행하는 과정을 수행한다. 각 서비스는 각 서비스에 할당된 리소스 맵핑부, OFDM 변조부, 필터를 거쳐 물리 채널 및 신호가 생성될 수 있다. 예를 들어, eMBB 서비스를 지원하기 위한 물리 채널 및 신호를 전송하기 위해서는 eMBB 전송에 할당된 리소스 맵핑부(3l-01) OFDM 심볼 변조부(3l-02), 필터(3l-03)를 통해 eMBB를 위한 물리 채널 및 신호를 생성할 수 있다. 이 때, 리소스 맵핑부(3l-01), OFDM 심볼 변조부(3l-02), 필터(3l-03)는 eMBB를 위해 정의된 Numerology를 사용하여 물리 채널 및 신호를 생성할 수 있다. 유사하게, 공통 신호는 단말의 동기화 및 시스템 정보 습득을 위한 신호를 포함하며 공통신호를 위해 할당된 리소스 맵핑부(3l-07), OFDM 심볼 변조부(3l-08), 필터(3l-09)를 통해 공통신호를 위한 물리 채널 및 신호를 생성할 수 있다. 이 때 공통신호를 위해 정의된 Numerology를 사용하여 공통 신호를 생성할 수 있다. 또한 리소스 맵핑부(3l-07)는 공통신호가 전송되는 주파수 위치를 기존 LTE와 달리 자유롭게 설정할 수 있다. 기지국의 송신부는 각 필터 출력을 다중화하기 위한 다중화부(3l-10)를 포함한다. 또한 기지국의 송신부는 리소스 맵핑부(3l-01, 3l-04, 3l-07), OFDM 변조부(3l-02, 3l-05, 3l-08), 필터(3l-03, 3l-06, 3l-09), 다중화부(3l-10)를 효율적으로 제어하기 위한 제어부(3l-11)를 포함한다. 마지막으로 기지국의 송신부는 다중화부(3l-10)에서 상호 다중화된 각 서비스 단말들에게 전송하기 위한 RF부(3l-12) 및 안테나를 포함한다.

구체적으로 도면 3m는 본 발명의 실시예에 따른 단말 수신부의 내부 구조를 도시하는 블록도이다. 단말기 수신부는 안테나와 RF부(3m-01), 필터(3m-02, 3m-05, 3m-08), OFDM 복조부(3m-03, 3m-06, 3m-09), 리소스 추출부(3m-04, 3m-07), 제어부(3m-08)를 포함한다. 필터(3m-02, 3m-05, 3m-08), OFDM 복조부(3m-03, 3m-06), 리소스 추출부(3m-04, 3m-07)는 두 개 이상의 다른 Numerology를 갖는 서비스를 지원하기 복수개가 필요하며, 도면 3m에서는 2개의 다른 서비스를 지원하는 예를 도시하였다. 단말의 수신부를 더욱 상세히 설명하면, 단말이 수신한 신호는 RF부(3m-01)을 거쳐 통과대역에서 기저대역 신호로 변환된다. 기저대역으로 변환된 신호는 필터(3m-02, 3m-05, 3m-08)에 입력된다. 단말이 수신받고자 하는 서비스에 따라 필터를 온/오프 할 수 있으며, 또는 필터의 Numerology를 변경할 수도 있다. 이 때 필터는 인접 주파수 영역에 FDM되어 있는 신호의 간섭을 제거하기 위해 사용된다. 동기화부 및 셀탐색부(3m-09)는 본 발명의 제 1, 2, 3, 4에 따른 단말의 셀 탐색 및 동기화를 수행한다. OFDM 복조부(3m-03, 3m-06)는 필터링된 신호의 OFDM 복조를 위해 사용된다. OFDM 복조부(3m-03, 3m-06)는 순환전치 제거부 및 FFT를 포함할 수 있다. 리소스 추출부(3m-04, 3m-07)는 각 서비스가 차지하는 리소스에서 물리 채널 및 신호를 추출하는 과정을 수행한다. 제어부(3m-08)는 상술한 본 발명의 실시예에 따라 단말이 동작할 수 있도록 일련의 과정을 제어할 수 있다.

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 변형예들이 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 3-1실시예와 3-2실시예, 3-3 실시예 그리고 3-4 실시예의 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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