KR20180058107A

KR20180058107A - 셀룰라 통신 시스템에서 상향링크 전송 방법 및 장치

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Publication number: KR20180058107A
Application number: KR1020160156806A
Authority: KR
Inventors: 김동한; 김윤선; 최승훈; 김태형; 곽용준; 김영범; 가희돈; 여정호; 이주호; 오진영; 박성진
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2016-11-23
Filing date: 2016-11-23
Publication date: 2018-05-31
Also published as: CN110024344B; US10986616B2; US20230180226A1; AU2017363752B2; KR102622222B1; EP4329415A3; CN115150023B; AU2022203746A1; AU2017363752A1; EP3534581A1; KR20230166994A; KR102608632B1; EP3534581A4; AU2022203746B2; WO2018097545A1; CN110024344A; EP4329415A2; EP3832967A1; CN115150023A; CN115134045A

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 차세대 이동 통신에서 상향링크를 효율적으로 운영하기 위해 복수의 waveform을 지원하는 경우에 단말의 효율적인 상향링크 신호 전송을 위한 설정 방법을 개시한다.

Description

셀룰라 통신 시스템에서 상향링크 전송 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING UPLINK SIGNAL IN CELLULAR COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선통신 시스템에 대한 것으로서, 보다 구체적으로 차세대 이동 통신에서 상향링크를 효율적으로 운영하기 위해 복수의 waveform을 지원하는 경우에 단말의 효율적인 상향링크 신호 전송을 위한 설정 방법에 관한 것이다. 차세대 이동 통신 시스템에서는 상향링크에서 필요로 하는 다양한 요구사항을 만족시키기 위해 복수의 OFDM과 DFT-S-OFDM과 같이 복수의 waveform이 고려되고 있다. 각각의 waveform은 서로 다른 장단점을 가지며 단말과 기지국에서 상이한 송수신기 구조를 요구하므로 단말과 기지국은 서로 약속된 방법에 의해 정해진 waveform을 사용하는 것이 요구된다. 단말은 상향링크로 신호를 전송하는데 있어 waveform을 스스로 결정하거나, 기지국의 제어를 기반으로 waveform을 설정 받을 수 있다. 본 발명에서는 상향링크에서 복수의 waveform을 지원하는 통신시스템에서 초기 접속 과정 및 기지국과 연결된 상태에서 단말이 waveform을 판단하는 방법 및 기지국이 단말에게 waveform을 설정하는 방법 및 장치를 제안한다.

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.

최근 LTE(Long Term Evolution) 및 LTE-Advanced의 발전에 따라 상향링크를 효율적으로 운영하기 위해 복수의 waveform을 지원하는 경우에 단말의 효율적인 상향링크 신호 전송을 위한 설정 방법이 필요하다.

본 발명의 목적은 5 세대 무선 셀룰러 통신시스템(5th 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 지원하기 위한 것이다. 이러한 요구사항을 만족하기 위해 5G에서는 상향링크에서 다양한 waveform의 지원이 요구되고 있다. 즉, 기존의 LTE에서는 상향링크에서 DFT-S-OFDM (DFT-Spreaded-Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기반의 waveform만이 사용되었지만, 5G에서는 상향링크에서 DFT-S-OFDM와 더불어 CP(Cyclic Prefix)기반의 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)을 모두 사용하는 것을 고려하고 있다. 따라서, 단말이 어떤 waveform을 사용하여 상향링크를 전송할지에 대해서 기지국이 설정을 하거나 단말이 정해진 규칙에 의해 스스로 판단하여 결정해야 한다. 상기와 같은 이유로 단말이 초기 접속에 있거나 기지국과 연결 상태에서 단말이 스스로 상향링크 전송을 위한 waveform을 판단하는 방법 또는 기지국이 단말에게 상향링크 전송을 위한 waveform을 설정하는 방법 및 장치가 필요하다.

또한, 본 발명에서는, 지원할 수 있는 최대 CB의 크기를 단말이 보고하거나, 혹은 기지국이 설정하여, 상기 최대 CB 크기에 따라 TB를 분할하는 방법을 제공한다. 무선통신 시스템, 특히 종래 LTE 시스템에서는 데이터를 전송할 시, transport block(TB; 트랜스포트블록) 단위로 전송이 이루어진다. 상기 TB는 여러 개의 code block (CB; 코드블록)으로 나뉘고, 상기 CB 단위로 채널코딩이 이루어진다. 하나의 TB가 하나 이상의 CB로 분할될 때, 각 CB의 길이가 최대 CB 크기 이하가 되도록 분할된다. 이는 CB의 인코딩 혹은 디코딩의 복잡도가 너무 높아지지 않도록 하기 위해서일 수 있다. 반면, CB 크기가 크면 일반적으로 디코딩 성능이 좋아질 수 있으므로, 단말에 따라 최대 CB 크기가 큰 채널코딩 방법을 사용하는 것도 가능할 수 있다.

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, 상술한 바와 같이 본 발명은 상향링크에서 요구되는 다양한 요구사항을 만족시키기 위해 상향링크 waveform으로 OFDM과 DFT-S-OFDM이 동시에 고려되는 상황에서 단말의 상황이나 기지국의 능력(capability)에 따라 단말이 스스로 상향링크 전송을 위한 waveform을 설정할 수 있는 방법 또는 기지국이 단말의 상향링크 전송을 위한 waveform을 설정하는 방법을 제안한다. 본 발명을 통해 복수의 waveform이 상향링크에서 지원되는 상황에서도 단말과 기지국은 효율적으로 상향링크 송수신이 가능할 수 있도록 한다.

또한 본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 상술한 바와 같이 본 발명은 지원할 수 있는 최대 CB의 크기를 단말이 보고하거나, 혹은 기지국이 최대 CB 크기를 설정하여 동작할 수 있는 방법을 제공하여, 기지국 및 단말 전송을 효율적으로 하여 불필요한 데이터 전송을 줄일 수 있도록 한다.

도 1a는 LTE의 하향링크 신호 전송을 위한 기지국 송신기 구조를 나타내는 도면이다.
도면 1b는 LTE 하향링크에서 OFDM 신호 생성부의 자세한 블록도를 보여주는 도면이다.
도면 1c는 LTE에서 상향링크 신호 전송을 위한 단말의 송신기 구조를 나타내는 도면이다.
도면 1d는 LTE와 5G 통신시스템의 상향링크의 waveform으로 고려되고 있는 DFT-S-OFDM의 신호 생성을 위한 대략적인 블록도를 보여주는 도면이다.
도 1e는 본 발명에서 고려하는 랜덤 액세스를 상세히 기술하기 위해 종래 LTE에서 단말과 기지국의 랜덤 액세스 흐름을 도시한 도면이다.
도 1f는 본 발명의 실시예에 따른 기지국 송신부의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
도 1g는 본 발명의 실시예에 따른 단말 수신부의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
도 2a는 LTE 또는 LTE-A 시스템의 하향링크 시간-주파수영역 전송 구조를 나타낸 도면이다.
도 2b는 LTE 또는 LTE-A 시스템의 상향링크 시간-주파수영역 전송 구조를 나타낸 도면이다.
도 2c는 통신 시스템에서 eMBB, URLLC, mMTC용 데이터들이 주파수-시간자원에서 할당된 모습을 나타난 도면이다.
도 2d는 통신 시스템에서 eMBB, URLLC, mMTC용 데이터들이 주파수-시간자원에서 할당된 모습을 나타난 도면이다.
도 2e는 실시 예에 따른 하나의 트랜스포트 블록이 여럿의 코드 블록으로 나뉘고 CRC가 추가되는 구조를 나타낸 도면이다.
도 2f는 실시 예에 따른 아우터 코드가 적용되어 코딩되는 구조를 나타낸 도면이다.
도 2g는 실시 예에 따른 아우터 코드 적용 유무에 따른 블록도를 나타낸 도면이다.
도 2h는 제2실시예에 따른 기지국과 단말간에 최대 CB 길이 설정을 이용하여 데이터 송수신을 하는 순서도이다.
도 2i은 제2-1실시예에 따른 송신단의 절차를 나타낸 도면이다.
도 2j은 제2-1실시예에 따른 수신단의 절차를 나타낸 도면이다.
도 2k는 본 발명의 CB를 구성하고 filler bit가 각 CB의 맨 앞부분에 나뉘어 포함되는 구조의 일례를 나타낸 도면이다.
도 2l는 본 발명의 CB를 구성하고 filler bit가 각 CB의 맨 뒷부분에 나뉘어 포함되는 구조의 일례를 나타낸 도면이다.
도 2s는 본 발명의 실시예들에 따른 단말의 내부 구조를 도시하는 도면이다.
도 2t는 본 발명의 실시예들에 따른 기지국의 내부 구조를 도시하는 도면이다.

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.

<제1실시예>

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 DFT-S-OFDM(DFT-Spreaded-OFDM) 기반의 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, 하향링크(Downlink)는 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 기술한 바와 같이 5G 통신시스템은 다양한 요구사항을 동시에 만족시켜야 한다. 5G 통신시스템을 구성하는 상향링크에서도 상기와 같이 상이한 요구사항을 고려해야 한다. 마이크로 셀(Micro cell) 또는 매크로 셀(Macro cell)의 셀 중심에 위치해 있는 단말의 경우, 단말이 채널 상태나 SINR(Signal To Interference Noise Ratio)이 상대적으로 좋기 때문에 단말의 데이터 전송률을 최대화할 수 있어야 한다. 반면에 매크로 셀의 셀 경계에 위치해 있는 단말의 경우, 단말이 채널 상태나 SINR이 상대적으로 열악하므로 커버리지가 확보되어야 한다. LTE에서는 단말의 커버리지를 고려하여 DFT-S-OFDM 기반의 waveform이 상향링크에 적용되었다. 하지만 5G에서는 단말의 상황에 따라 커버리지와 데이터 전송률을 최적화하기 위해 OFDM과 DFT-S-OFDM을 모두 상향링크에 적용하는 것을 고려하고 있다.

도 1a는 종래 LTE의 하향링크 신호 전송을 위한 기지국 송신기 구조를 나타내는 도면이다.

도 1a에서 LTE 하향링크 신호 전송을 위한 기지국 송신기 구조는 스크램블링부(Scrambler, 1a-01), 변조 맵핑부(Modulation mapper, 1a-02), Layer 맵핑부(Layer mapper, 1a-03), 프리코딩부(Precoder, 1a-04), 리소스 엘리먼트 맵핑부(Resource Element Mapper, 1a-05), OFDM 신호 생성부(OFDM signal generator, 1a-06)로 구성된다. 스크램블링부(1a-01)는 상위계층에서 전방오류정정부호 등을 사용하여 부호화된 입력되는 데이터를 입력으로 받는다. 여기서 전방오류정정부호로 부호화(Encoding)하는 것은 단말과 기지국 사이에 전송에서 발생할 수 있는 비트 오류를 검출 및 수정하기 위한 방법으로 통상적으로 컨볼루션널 코드(Convolutional Code), 터보 코드(Turbo Code) 또는 LDPC(Low Density Parity Check Code)등을 사용하여 전송하고자 하는 비트열을 부호화 할 수 있다. 스크램블링부(1-01)는 셀간 간섭 등에 의한 영향을 제거하기 위해 부호화된 입력 데이터 스트림에 대해 스크램블링을 수행한다. 스크램블링부(1-01)는 상위 계층에서 전달되는 복수의 코드워드(codeword, 1a-07)를 처리하기 위해 복수개의 스크램블링부 (1a-01)가 기지국 송신기에 필요할 수 있다. 스크램블링이 완료된 코드워드(1a-07)은 변조 맵핑부(1a-02)로 입력된다. 변조 맵핑부(1a-02)는 기저대역(baseband) 코드워드가 RF를 통해 효과적으로 전송될 수 있도록 변조하는 과정을 처리한다. 따라서, 변조 맵핑부(1a-02)는 입력되는 코드워드(1a-07)을 상위계층 설정에 따라 BPSK(Binary Phase Shift Keying), QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 심볼로 변조한다. 변조된 심볼은 Layer 맵핑부(1a-03)에서 전송 모드(transmission mode)에 따라 적절하게 layer에 맵핑이 수행된다. Layer mapping이 완료된 신호는 전송모드에 따라 프리코딩부(1a-04)에서 프리코딩이 적용된다. 이후 프리코딩이 완료된 심볼은 안테나 포드 수(1a-08)에 따라 각각의 안테나 포트에 해당하는 리소스 엘리먼트 맵핑부(1a-05)로 전달된다. 리소스 엘리먼트 맵핑부(1a-05)에서는 스케줄러의 단말별 자원할당에 따라 시간 및 주파수 자원상에서 리소스 엘리먼트에 프리코딩이 적용된 심볼을 맵핑한다. 리소스 엘리먼트 맵핑부(1a-05)에서 맵핑이 완료된 신호는 이후 OFDM 신호 생성부(1a-06)으로 전달되어 OFDM 신호로 변환되고, ADC와 RF부를 거쳐 안테나로 전송된다.

도 1b는 종래의 LTE 하향링크에서 OFDM 신호 생성부의 자세한 블록도를 보여주는 도면이다.

도 1b에서 OFDM 신호 생성부는 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform, 1b-02), CP 삽입(CP insertion, 1b-03)로 구성된다. 심볼 X(k)(1b-01)는 IFFF (1b-02)로 입력되어 역푸리에 변환이 수행된다. 심볼 X(k)(1b-01)은 도면 1에서 기지국의 스케줄링에 따라 리소스 맵핑이 완료된 시간 및 주파수 영역 심볼과 동일하다. IFFT(1b-02)는 보통 2^N(여기서 N은 1보다 큰 자연수)의 크기를 갖는다. 일반적으로 IFFT(1b-02)의 크기는 IFFT(1b-02)에 입력되는 X(k)(1b-01)의 수 K보다 크며, 따라서 IFFT(1b-02)를 구성하는 2^N 입력 중 (2^N-K)개는 서브캐리어는 “0”의 값으로 채워진다. CP 삽입부(1b-03)에서 IFFT(1b-02)된 시간 영역 신호에 대해 다중 경로 채널에 강건한 신호를 만들기 위해 CP를 삽입한다. CP의 길이는 단말이 경험하는 다중 경로 채널의 지연 확산(Delay spread)에 따라 결정된다. CP 삽입이 완료된 신호 x(n)(1b-04)은 이후 단말의 ADC(Analog-To-Digital Converter), RF 모듈 및 안테나를 거쳐 단말로 전송될 수 있다.

[수학식 1]은 도 1b에 따른 OFDM 신호 생성을 나타내는 수식이다.

[수학식 1]

여기서 OFDM 변조를 위한 X(k)는 QAM 심볼, x(n)은 도 1a에 따른 OFDM 변조가 완료된 시간 영역 신호를 나타낸다. 또한, 수학식 1에서 N은 OFDM 변조를 위한 IFFT의 크기를 나타내며, N_CP는 OFDM 변조에서 전송신호가 다중 경로 채널에 강건하게 하기 위해 삽입되는 CP의 길이를 나타낸다. 또한 수학식 1에서 K는 입력되는 주파수 영역 신호 X(k)의 크기를 나타낸다.

상기의 도 1a와 도 1b 그리고 [수학식 1]에 따라 생성된 OFDM 신호는 일반적으로 단일 반송파(single carrier)기반의 전송 시스템 대비 하기와 같은 장점이 있다.

OFDM 기반의 통신시스템은 높은 전송률을 요구하는 이동통신 시스템에서 광대역을 다수의 협대역으로 구성되는 서브캐리어로 나누고 각 서브캐리어에 신호를 전송함으로써 송신단과 수신단 사이에 존재하는 다중 경로 지연에 의한 다중 경로 페이딩(multi-path fading)의 영향을 주파수 영역에서 단일 탭 등화기(One-tap equalization)을 사용하여 보상할 수 있는 장점이 있다. 또한 CP의 삽입으로 인해 다중경로 지연에 의한 ISI에도 효과적으로 대처할 수 있는 장점이 있다. 이러한 이유로 OFDM은 단일 반송파 기반의 전송 시스템인 DFT-S-OFDM 대비 높은 데이터 전송률을 제공할 수 있다고 알려져 있다.

LTE에서는 OFDM을 하향링크에서만 사용하는 것과 달리 5G에서 상향링크와 하향링크 모두 OFDM을 waveform으로 사용하는 것을 고려하고 있다. 상향링크에서도 OFDM을 사용하면 상향링크의 데이터 전송률을 향상시킬 수 있고, TDD(Time Division Duplexing)을 사용하는 시스템에서 단말이 하향링크 수신시 간섭으로 동시에 수신되는 인접 셀 단말의 상향링크 간섭을 효과적으로 제거할 수 있는 장점이 있다.

도 1c는 종래 LTE에서 상향링크 신호 전송을 위한 단말의 송신기 구조를 나타내는 도면이다.

도 1c에서 LTE 상향링크 신호 전송을 위한 단말의 송신기 구조는 스크램블링부(Scrambler, 1c-01), 변조 맵핑부(Modulation mapper, 1c-02), Layer 맵핑부(Layer mapper, 1c-03), 변환 프리코딩부 (1c-04) 프리코딩부(Precoder, 1c-05), 리소스 엘리먼트 맵핑부(Resource Element Mapper, 1c-06), SC-FDMA 신호 생성부(OFDM signal generator, 1c-07)로 구성된다. 스크램블링부(1c-01)는 상위계층에서 전방오류정정부호 등을 사용하여 부호화된 입력되는 데이터를 입력으로 받는다. 여기서 전방오류정정부호로 부호화(Encoding)하는 것은 단말과 기지국 사이에 전송에서 발생할 수 있는 비트 오류를 검출 및 수정하기 위한 방법으로 통상적으로 컨볼루션널 코드(Convolutional Code), 터보 코드(Turbo Code) 또는 LDPC(Low Density Parity Check Code)등을 사용하여 전송하고자 하는 비트열을 부호화 할 수 있다. 스크램블링부(1c-03)는 셀간 간섭 등에 의한 영향을 제거하기 위해 부호화된 입력 데이터 스트림에 대해 스크램블링을 수행한다. 스크램블링부(1c-01)는 상위 계층에서 전달되는 복수의 코드워드(codeword, 1c-08)를 처리하기 위해 복수개의 스크램블링부 (1c-01)가 단말 송신기에 필요할 수 있다. 스크램블링이 완료된 코드워드(1c-08)은 변조 맵핑부(1c-02)로 입력된다. 변조 맵핑부(1c-02)는 기저대역(baseband) 코드워드가 RF를 통해 효과적으로 전송될 수 있도록 변조하는 과정을 처리한다. 따라서, 변조 맵핑부(1c-02)는 입력되는 코드워드(1c-07)을 상위계층 설정에 따라 BPSK(Binary Phase Shift Keying), QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 심볼로 변조한다. 변조된 심볼은 Layer 맵핑부(1c-03)에서 전송 모드(transmission mode)에 따라 적절하게 layer에 맵핑이 수행된다. Layer mapping이 완료된 신호는 DFT-S-OFDM을 적용하기 위한 변환 프리코딩부(1c-04)에 입력된다. 변환 프리코딩부(1c-04)에서는 [수학식 2]의 연산을 통해 입력신호를 변환한다

[수학식 2]

여기서 X(i)는 Layer 맵핑부(1c-03)의 출력 심볼을 나타내며, xdft(n)은 도 3에서 변환 프리코딩부(1c-04) 출력 신호를 나타낸다. [수학식 2]에서, M은 DFT 프리코딩을 수행하는 DFT 프리코더의 크기를 나타낸다. 변환 프리코딩부(1c-04) 출력 신호는 전송모드에 따라 프리코딩부(1c-05)에서 프리코딩이 적용된다. 이후 프리코딩이 완료된 심볼은 안테나 포드 수(1c-09)에 따라 각각의 안테나 포트에 해당하는 리소스 엘리먼트 맵핑부(1c-06)로 전달된다. 리소스 엘리먼트 맵핑부(1c-06)에서는 기지국에서 할당한 상향링크 스케줄링 정보에 따라 프리코딩이 적용된 심볼을 시간 및 주파수 자원상에서 리소스 엘리먼트에 맵핑한다. 리소스 엘리먼트 맵핑부(1c-06)에서 맵핑이 완료된 신호는 이후 SC-FDMA 신호 생성부(1c-07)으로 전달되어 SC-FDMA 신호로 변환되고, ADC와 RF부를 거쳐 안테나로 전송된다.

도 1d는 종래 LTE와 5G 통신시스템의 상향링크의 waveform으로 고려되고 있는 DFT-S-OFDM의 신호 생성을 위한 대략적인 블록도를 보여주는 도면이다.

도 1d에서 DFT-S-OFDM 신호 생성부는 DFT 프리코딩(1d-02), IFFT(1d-03), CP 삽입(1d-04)로 구성된다. 심볼 X(k)(1d-01)은 DFT 프리코딩(1d-02)에 입력되어 DFT연산이 수행된다. DFT프리코딩은 상기의 [수학식2]로 나타낼 수 있다. 또한 도 1d에서 DFT 프리코딩(1d-02)은 도면 3에서 변환 프리코더(1c-04)와 동일한 기능을 수행하는 블록이다. DFT프리코딩(1d-02) 출력 신호는 IFFF (1d-03)로 입력되어 역푸리에 변환 연산이 수행된다. IFFT(1d-03)는 보통 2N(여기서 N은 1보다 큰 자연수)의 크기를 갖는다. 일반적으로 IFFT(1d-03)의 크기는 DFT프리코딩(1d-02) 출력 신호의 xdft(n) 크기 M보다 크며, 따라서 IFFT(4-03)를 구성하는 2^N 입력 중 (2^N-M)개는 “0”의 값으로 채워진다. IFFT 연산은 [수학식 1]을 이용하여 구현될 수 있다. CP 삽입부(1d-04)에서 IFFT(1d-03)된 시간 영역 신호에 대해 다중 경로 채널에 강건한 신호를 만들기 위해 CP를 삽입한다. CP의 길이는 단말이 경험하는 다중 경로 채널의 지연 확산(Delay spread)에 따라 결정된다. CP 삽입이 완료된 신호 x(n)(4-04)은 이후 단말의 ADC(Analog-To-Digital Converter), RF 모듈 및 안테나를 거쳐 기지국으로 전송된다.

상기의 도 1d에 따라 생성된 DFT-S-OFDM 신호는 일반적으로 OFDM 기반의 신호 대비 데이터 전송률이 낮다는 단점이 있다. 하지만 DFT-S-OFDM 신호 생성 방법은 OFDM 기반의 신호 생성 방법과 달리 추가적인 DFT 프리코더가 사용됨으로 인해 OFDM 신호 대비 낮은 PAPR(Peak to Average Power Ratio)를 갖게 된다. 이러한 이유로, DFT-S-OFDM 신호가 OFDM 신호 대비 넓은 상향링크 커버리지를 제공할 수 있다는 장점이 있다.

상기에서 기술한 바를 정리하면, OFDM은 마이크로 셀 내에 존재하는 단말 또는 매크로 셀 내의 셀 중심에 위치하는 단말에 대해서 높은 상향링크 데이터 전송률을 제공할 수 있다. 반면에 DFT-S-OFDM은 매크로 셀의 셀 경계에 위치하는 단말 또는 SINR이 열악한 단말에 대해서 상대적으로 넓은 커버리지를 제공할 수 있는 장점이 존재한다.

이와 같이 OFDM과 DFT-S-OFDM이 상향링크에서 데이터 전송률과 커버리지 관점에서 상호 보완적인 관계를 갖기 때문에 5G에서는 두 waveform을 모두 상향링크에 사용하는 것을 고려하고 있다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위해 현재 5G에서는 단말의 송신기는 OFDM과 DFT-S-OFDM을 사용하여 상향링크 신호를 전송할 수 있는 능력을 기본적으로 모두 지원하고, 기지국은 구현에 따라 OFDM 또는 DFT-S-OFDM을 선택적으로 구현하거나 모두 구현할 수 있도록 표준화가 진행되고 있다. 따라서 기지국은 구현에 따라 셀 내의 모든 단말 또는 특정 단말과 통신하는데 있어 OFDM과 DFT-S-OFDM을 사용할지에 대해 단말들에게 설정하는 방법을 제공하거나, 단말이 상향링크 전송을 위해 어떤 waveform을 사용할지에 대해 스스로 유추할 수 있는 방법이 제공되어야 한다.

본 발명에서는 상기에서 기술한 바와 같이 5G에서 두 개의 waveform을 상향링크에서 지원하는 경우, 단말에게 어떤 waveform을 사용하는지 설정하는 방법에 대해 제안한다. 상세하게 본 발명을 위해 단말이 초기 접속 과정에서 상향링크 신호를 전송하는 경우와 이후 기지국과 연결이 되어 있는 상황에서 스케줄링에 따라 상향링크 신호를 전송하는 경우, 기지국이 단말에게 특정 waveform을 사용하도록 설정하는 방법 또는 단말이 스스로 상향링크 전송을 위한 waveform을 유추하는 방법에 대해서 제안한다. 또한 이에 따른 단말의 상향링크 전송동작에 대해서 제안한다.

<제 1-1실시예>

본 발명에 따른 제 1-1실시예에서는 단말이 초기 접속 과정에 있을 때 단말이 어떤 waveform을 사용하는지에 대해서 결정하는 방법에 대해 제안한다.

도 1e는 본 발명에서 고려하는 랜덤 액세스를 상세히 기술하기 위해 종래 LTE에서 단말과 기지국의 랜덤 액세스 흐름을 도시한 도면이다.

도 1e에서 기지국(1e-01)은 셀 내의 존재하는 유휴 상태 또는 연결 상태에 있는 단말(1e-02)의 동기화 및 시스템 정보 전송을 위해 동기 신호(1e-03) 및 시스템 정보(1e-04)를 전송한다. 시스템 정보(1e-04)는 PBCH(Physical broadcast channel) 또는 시스템 정보 전송을 위한 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)을 통해 전송될 수 있다. 단말(1e-02)은 기지국(1e-01)이 전송하는 동기 신호(1e-03)를 기반으로 기지국과 시간 및 주파수 동기를 맞추고, 기지국의 셀 번호(Cell Identity)를 검출할 수 있다. 동기 신호는 LTE에서 사용하는 주 동기신호(Primary Synchronization Signal: 이하 PSS)와 부 동기신호(Secondary Synchronization Signal: 이하 SSS)로 구성될 수도 있으며, 또는 추가의 동기신호 조합으로도 구성될 수 있다. 시스템 정보(1e-04)는 기지국 및 셀에 접속하기 위해 필요한 시스템 정보를 전송하는데 사용될 수 있다. 시스템 정보의 예로서, 단말의 랜덤 액세스에 필요한 정보가 포함될 수 있다. 단말(1e-02)은 동기 신호(1e-03) 및 시스템 정보를 습득하고, 기지국(1e-01)에 랜덤 액세스 프리앰블(1e-05)을 전송할 수 있다. 기존 LTE에서 단말(1e-02)은 시스템 정보(1e-04)로부터 얻은 랜덤 액세스 프리앰블(1e-05)의 시간 및 주파수 전송 자원 정보와 프리앰블 정보를 기반으로 해서 랜덤 액세스 프리앰블(1e-05)을 전송할 수 있다. 랜덤 액세스 프리앰블의 시간 및 주파수 전송 자원은 일정 주기 간격으로 존재하여 단말은 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하기로 결정하면 이후에 존재하는 랜덤 액세스 프리앰블 전송 자원에서 프리앰블을 전송할 수 있다. 기지국(1e-01)은 자신이 설정한 랜덤 액세스 프리앰블 전송 자원에서 단말들이 전송한 랜덤 액세스 프리앰블(1e-05)의 검출을 시도한다. 보통 랜덤 액세스 프리앰블은 시간, 주파수, 코드로 구분될 수 있으며, LTE에서는 단말마다 상이한 코드 시퀀스를 전송함으로서 단말을 구분할 수 있다. 기지국(1e-01)이 특정 코드 시퀀스를 포함하는 랜덤 액세스 프리앰블을 검출하면, 이에 대한 응답을 랜덤 액세스 응답(5-06) 전송를 통해 해당 단말에게 전송한다. 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한 단말(5-02)은 프리앰블 전송 후 일정한 시간 구간 동안 랜덤 액세스 응답(5-06)의 수신을 시도하게 된다. 랜덤 액세스 응답(5-06)에는 다음과 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한 단말이 상향링크로 데이터를 전송하기 위한 리소스 할당 정보, 상향링크 타이밍 제어 정보, 상향링크 전력 제어 정보 등의 정보를 포함한다. 랜덤 액세스 응답(1e-06)을 수신한 단말(1e-02)는 랜덤 액세스 응답에 포함된 상향링크 리소스 할당 정보에 따라 Layer2/Layer3 메시지 정보를 기지국에 전송(1e-07)할 수 있다. 이 때 단말은 상향링크 물리 공유 채널 (PUSCH: Physical Uplink Shared Channel)을 사용하여 Layer2/Layer3 메시지(1e-07) 신호를 전송한다. 단말은 Layer2/Layer3 메시지 정보(1e-07)를 기지국에 전송 할 때, 랜덤 액세스 응답(1e-06)에서 얻은 정보를 이용할 수 있다. 기지국은 Layer2/Layer3 메시지(1e-07)를 수신하면 이에 대한 응답으로 충돌 해결 메시지(1e-08)를 전송한다. 충돌 해결 메시지(1e-08)는 랜덤 액세스 과정에서 발생할 수 있는 충돌을 해결하기 위해 전송된다. 즉, 랜덤 액세스 프리앰블 전송(1e-005) 과정에서 복수의 단말이 동일한 코드 시퀀스를 사용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한 경우에는 복수의 단말이 동일한 상향링크 리소스에서 Layer2/Layer3 메시지를 전송하기 때문에 충돌이 발생할 수 있다. 따라서 충돌 해결 메시지(1e-08)은 복수의 단말로부터 전송된 Layer2/Layer3 메시지 중에서 제대로 수신된 Layer2/Layer3 메시지에 포함된 고유 식별자로 스크램블링 되어 전송되므로 기지국이 선택한 단말만이 충돌 해결 메시지를 전송할 수 있다.

상기의 도 1e에 따른 랜덤액세스 절차는 5G에서도 동일하게 사용될 수 있다. 상기의 도 1e에 따른 랜덤 액세스 절차에서 단말은 랜덤 액세스 응답을 수신한 이후 상향링크로 L2/L3 메시지를 전송해야 한다. 이 시점부터 단말은 기지국과의 접속 절차가 완료되어 새로운 waveform을 설정 받기 전까지 단말이 상향링크로 신호를 전송하기 위해 사용하는 waveform은 다음과 같이 결정될 수 있다.

방법 1: 초기 접속 과정에서 랜덤 액세스 응답을 수신한 단말은 항상 DFT-S-OFDM 기반의 waveform을 사용할 수 있다. 이는 다른 표현으로 단말이 OFDM 기반의 waveform을 사용하면서 추가적으로 DFT 프리코딩을 적용하는 것으로 표현할 수 있다. 상기와 같이 DFT-S-OFDM 또는 DFT 프리코딩 기반의 OFDM은 단말이 기지국에 전송하는 물리 상향링크 제어 채널(Physical Uplink Control Channel: PUCCH)와 PUSCH에 모두 적용될 수 있다. 기지국은 초기 접속 과정에 있는 단말의 채널 상태 정보나 단말이 측정한 RSRP(Reference Signal Received Power) 또는 RSRQ(Reference Signal Received Quality) 정보를 알 수 없으므로 해당 단말이 어떤 waveform이 적합한지 알 수 있는 방법이 없다. 따라서 방법 1과 같이 초기 접속 과정에 있는 단말에 대해서 단말의 최악의 상황을 고려하여 PUSCH와 PUCCH를 전송하는데 있어 DFT-S-OFDM(또는 DFT 프리코딩이 적용된 OFDM)을 사용하는 것이 적합할 수 있다. 또한 초기 접속과정에서 단말이 기지국 접속을 위해 전송하는 상향링크 데이터는 높은 데이터 전송률을 요구하지 않기 때문에 반드시 OFDM을 사용할 필요가 없을 수도 있다. 단말은 기지국과 RRC connection setup을 통해 새로운 waveform을 설정 받기 전까지 PUSCH와 PUCCH 전송을 위해 DFT-S-OFDM 기반의 waveform을 사용해야 한다.

상기 방법 1은 기지국이 초기 접속 과정에 있는 단말에게 어떤 waveform을 사용해야 하는지 추가적인 신호가 필요하지 않다는 장점이 있지만, 기지국은 항상 DFT-S-OFDM을 수신할 수 있는 수신기를 갖추어야 하는 요구사항이 존재한다. 따라서 기지국 구현의 자유도를 주기 위해 하기와 같은 방법이 고려될 수 있다.

방법 2: 기지국은 셀 내의 단말이 초기 접속과정에서 어느 waveform 을 사용할지에 대해 시스템 정보로 알려줄 수 있다. 또는 기지국은 셀 내의 단말이 초기 접속 과정에서 PUSCH 및 PUCCH를 전송하는데 있어 OFDM 기반의 waveform에 추가적으로 DFT 프리코딩이 적용되어야 하는지 유무를 시스템 정보로 알려줄 수 있다. LTE에서와 유사하게 5G에서도 중요도와 단말이 습득해야 하는 순서에 따라 복수의 시스템 정보로 구성될 수 있다. 첫째로, 단말이 기지국과 동기화 및 셀 탐색을 완료한 다음 수신해야 하는 마스터 정보 블록(Master Information Block)과 이후 수신하게 되는 복수의 시스템 정보 블록(System Information Block) 으로 구성된다.

기지국은 셀 내의 단말이 PUSCH와 PUCCH 전송을 위해 어느 waveform을 사용할지에 대해 마스터 정보 블록에 포함된 1 비트의 필드를 사용하여 설정할 수 있다. 또는 기지국은 셀 내의 단말이 PUSCH 와 PUCCH 전송을 위해 OFDM 기반의 waveform에 추가적으로 DFT 프리코딩이 필요한지 여부를 마스터 정보 블록에 포함된 1비트의 필드를 사용하여 설정할 수 있다. 상기와 같이 설정하기 위해 마스터 정보 블록에는 PUCCH와 PUSCH에 공통으로 설정할 수 있는 필드를 두거나, PUCCH, PUSCH 각각 설정할 수 있는 두개의 필드를 사용할 수 있다. 예를 들어, 마스터 정보 블록에서 waveform 정보 필드가 0을 포함하면 단말은 PUSCH를 전송하는데 DFT 프리코딩을 적용하지 않고, 해당 필드가 1을 포함하면 DFT 프리코딩을 적용하여 PUSCH를 전송할 수 있다.

또한 기지국은 셀 내의 단말이 어느 waveform을 사용할지에 대해 시스템 정보 블록에 포함된 1비트의 필드를 사용하여 설정할 수 있다. 또는 기지국은 셀 내의 단말이 OFDM waveform에 추가적으로 DFT 프리코딩을 적용해야 하는 여부를 1비트의 필드를 이용하여 설정할 수 있다. 해당 1비트가 PUSCH와 PUCCH 공통으로 설정하는데 사용되거나 PUSCH, PUCCH를 DFT 프리코딩 여부를 설정하기 위한 각각의 비트가 고려될 수 도 있다. 이 때 복수의 시스템 정보 블록 중에서 랜덤액세스와 관련된 시스템 정보 블록에 해당 정보를 포함시킬 수 있다. 예를 들어, 시스템 정보 블록에서 waveform 정보 필드가 0을 포함하면 단말은 PUSCH를 전송하는데 있어 DFT 프리코딩을 적용하지 않고, 1을 포함하면 DFT- 프리코딩을 적용하여 PUSCH를 전송할 수 있도록 제어할 수 있다.

상기의 방법 2를 사용하여 단말이 초기 접속 과정에서 상향링크 신호를 전송하는데 있어 사용해야 할 waveform을 설정받은 경우, 단말은 RRC Connection setup을 통해 새로운 waveform을 단말 별로 설정받을 때까지 단말은 방법 2를 사용하여 설정받은 waveform을 사용하여 상향링크 신호를 전송해야 한다. 또는 상기의 방법 2를 사용하여 단말이 초기 접속 과정에서 상향링크 신호를 전송하는데 있어 DFT 프리코딩 여부를 설정받은 경우, 단말은 RRC connection setup을 통해 새로운 waveform을 단말별로 설정받을 때까지 단말을 방법 2를 사용하여 설정받은 DFT 프리코딩 여부를 계속 사용할 수 있다.

상기의 방법 2는 기지국이 단말의 상향링크 waveform을 설정하는데 있어 또는 DFT 프리코딩을 적용하는데 있어 방법 1 보다는 높은 자유도를 갖는다. 하지만 방법 2는 셀 내의 단말에게 공통으로 waveform을 설정하는 방식으로 인해, 단말 별로 다른 커버리지를 갖거나 다른 요구사항을 필요로 할 때 방법 2는 적합하지 않은 문제가 발생한다. 이 경우 다음과 같이 방법 3을 사용하여 단말별로 초기 접속과정에서 상향링크 전송에 사용하는 waveform을 설정하거나 DFT 프리코딩 여부를 설정할 수 있다.

방법 3: 단말이 초기 접속 과정에서 기지국에 상향링크로 PUSCH를 전송하는 경우, 어떤 waveform을 사용할지는 기지국으로부터 랜덤액세스 응답을 통해 설정받을 수 있다. 또는 단말이 초기 접속 과정에서 기지국에 상향링크로 PUSCH를 전송하는 경우, DFT 프리코딩을 적용할지 유무를 기지국으로부터 랜덤액세스 응답을 통해 설정 받을 수 있다. 상기에서 설명하였듯이 랜덤액세스 응답은 단말이 기지국에 전송해야 하는 상향링크 신호의 자원할당 정보(예를 들어 변조 및 복호 방식(Modulation and Coding Scheme), 시간 및 주파수 자원 크기), 전력제어 방식 등을 포함한다. 여기에 추가적으로 단말이 상향링크 신호 전송을 위해 어떤 waveform이 사용될 수 있는지를 1비트로 알려줄 수 있다. 또는 DFT 프리코딩의 사용여부를 1비트를 통해 알려줄 수 있다. 해당 waveform 필드는 1 비트로 구성되며, 예를 들어, waveform 정보 필드가 0을 포함하면 OFDM, 1을 포함하면 DFT-S-OFDM을 사용하여도록 지칭할 수 있다.

방법 4: 상기 방법 3과 같이 랜덤액세스 응답에 상향링크 waveform을 지칭하는 필드를 추가할 수도 있지만, 랜덤액세스 응답에 포함된 자원할당 정보를 사용하여 단말이 어떤 waveform을 사용해야 하는지 유추하는 방법도 가능하다.

기지국이 두개의 waveform을 모두 지원한다고 시스템 정보를 통해 셀 내 모든 단말에게 설정한 경우 단말이 자원할당 정보를 사용하여 상향링크로 PUSCH 전송에 어떤 waveform을 사용해야 하는지 유추하는 방법으로 첫째, 단말이 할당받은 MCS에 연동하는 방법을 제안할 수 있다. 단말이 셀 경계에 위치하여 커버리지 확보를 위한 SINR이 부족한 경우에는 낮은 MCS를 사용하는 것이 바람직하다. 반면에 단말이 셀 중심에 위치하거나 셀 반경이 작을 경우에는 높은 MCS를 사용하여 상향링크를 전송하는 것이 바람직하다. 따라서 단말은 랜덤액세스 응답에 포함된 자원할당 정보인 MCS를 기반으로 어떤 waveform이 사용될 수 있는지 유추할 수 있다. 이는 단말이 랜덤액세스 응답에 포함된 자원할당 정보인 MCS기반으로 OFDM기반의 waveform에 DFT 프리코딩이 적용될 수 있는 여부를 유추할 수있다. [표1은] LTE에서 사용하는 상향링크 물리 공유 채널(Physical Uplink Shared Channel: PUSCH)의 MCS 표를 보여준다. 본 발명의 제 1실시예의 방법 4에서는 5G 통신 시스템에서는 MCS 인덱스에 따라 DFT-S-OFDM과 OFDM을 각각 사용하도록 미리 정하는 것도 제안된다. 또는 MCS 인덱스에 따라 OFDM 기반의 waveform에 DFT 프리코딩 적용 유무를 미리 정하는 것이 제안된다. 예를 들어, [표1]의 상향링크 PUSCH 전송을 위한 MCS 표에서 MCS 인덱스 0~4까지는 DFT-S-OFDM을 사용하도록 하고(또는 DFT 프리코딩이 적용되도록 하고), MCS 인덱스 5 이상부터는 OFDM을 사용하도록(또는 DFT 프리코딩이 적용되지 않도록) 미리 설정할 수 있다.

MCS 인덱스 별로 어떤 waveform을 사용할지에 대해 기지국이 시스템 정보 블록을 사용하여 셀 내의 단말들에게 공통으로 설정할 수 있는 방법도 본 발명에서 제안될 수 있다. 이는 MCS 인덱스 별로 OFDM 기반의 waveform에 DFT 프리코딩이 적용되어야 하는지 유무를 셀 내의 단말들에게 공통으로 설정할 수 잇는 방법도 본 발명에서 제안될 수 있다. 이와 같이 MCS 인덱스 별로 waveform이 결정되면 단말은 랜덤액세스응답을 통해 할당받은 MCS에 따라 waveform을 결정할 수 있다. 예를 들어, 기지국이 MCS 인덱스 6을 기준으로 다른 waveform을 사용하도록 설정할 경우(또는 기지국이 MCS 인덱스 6을 기준으로 DFT 프리코딩 사용유무를 결정하도록 한 경우), 단말은 MCS 0~6까지는 DFT-S-OFDM을 사용하고(OFDM 기반의 waveform에 DFT 프리코딩을 사용하고), 나머지 MCS에서는 OFDM을 사용할(DFT 프리코딩이 적용되지 않은 OFDM을 사용할) 수 있도록 유추할 수 있다.

[표1] 상향링크 PUSCH MCS 표의 예

단말이 자원할당 정보를 사용하여 상향링크 PUSCH 전송에 어떤 waveform을 사용해야 하는지 유추하는 방법으로 둘째, 단말이 할당받은 주파수 자원 크기에 따라 waveform을 결정할 수 있다. 즉 단말은 상향링크 PUSCH 전송에 DFT 프리코딩의 적용 유무를 단말이 할당받은 주파수 자원 크기에 따라 결정할 수 있다. 단말이 상향링크로 PUSCH 전송하는데 있어 셀 경계에 위치하여 커버리지를 확보하기 위한 SINR이 부족한 경우 단말은 작은 주파수 자원을 사용하여 전송하는 것이 커버리지 측면에서 유리하다. 따라서, 상향링크 PUSCH 전송을 위해 주파수 영역에서 특정 개수(NRB) 이상의 리소스 블록(Resource Block: RB)을 할당 받은 경우 OFDM을 사용하도록 하고, 특정 개수 이하의 리스스 블록(NRB)을 할당 받은 경우에는 DFT-S-OFDM을 사용하도록 설정할 수 있다. 여기서 waveform을 판단하기 위한 리소스 블록 할당 크기 NRB는 단말과 기지국 사이에 미리 정해진 값일 수도 있고 기지국이 설정한 값을 사용할 수도 있다. 상기 본발명의 제 1실시예에 따른 방법 3과 방법 4는 초기 접속 과정에서 상향링크로 PUSCH를 전송하는 경우에만 고려하였다. 하지만 초기 접속 과정에서 상향링크로 PUCCH를 전송할 필요가 있을 경우에는 랜덤액세스 응답에 따라 결정된 PUSCH 전송을 위한 waveform과 동일한 waveform을 사용하여 단말은 PUCCH 전송을 수행할 수 있다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 방법 3과 방법 4는 랜덤 액세스 응답을 기반으로 기지국이 단말에게 상향링크 PUSCH를 전송하는데 있어 어떤 waveform을 사용할지 설정하거나 또는 단말이 자원할당 정보를 기반으로 유추하는 방법에 대해 설명하였다. 상기 랜덤 액세스 응답을 기반으로 waveform을 결정하는 경우, 결정된 waveform에 따라 랜덤액세스 응답에 전송되는 다른 필드들도 단말이 다르게 해석할 수 있으며 상세한 방법을 제안한다. 종래의 LTE에서는 랜덤액세스 응답에 호핑 플래그(Hopping flag) 필드가 포함된다. 이 필드는 랜덤액세스 응답에 따라 전송되는 PUSCH가 주파수 호핑하도록 지시하는 필드이다. DFT-S-OFDM 기반의 LTE 상향링크 전송에서는 낮은 PAPR 신호를 생성하기 위해 주파수 영역에서 인터리브(interleaved) 방식이나 콤(comb) 타입의 서브캐리어 매핑을 사용할 수 없는 제약이 있기 때문에 주파수 다이버시티 이득을 얻을 수 없다는 단점이 있다. 따라서 낮은 PAPR 신호 특성을 유지하면서 다이버시티 이득을 얻기 위해 주파수 호핑을 사용하게 되며 이를 초기 접속 과정에서는 랜덤액세스 응답으로 전송할 수 있다. 하지만 일반적으로 주파수 호핑보다는 인터리브 방식이나 콤 타입의 서브캐리어 매핑이 주파수 다이버시티 이득을 효과적으로 얻을 수 있고, OFDM에서는 낮은 PAPR 신호 생성을 위한 요구사항이 없으므로 해당 필드를 연속된(contiguous/localized) 리소스 할당에 사용할지 또는 인터리브(interleaved) 방식으로 리소스 할당에 사용할지 지시하는 필드로 재활용하여 단말이 활용할 수 있다. 즉, 만약 상기의 방법 1~4를 통해 단말은 상향링크 전송을 위해 DFT-S-OFDM이 사용되어야 한다고 판단하면, 단말은 hopping flag 필드를 DFT-S-OFDM 기반의 PUSCH 호핑 유무를 지시하는 필드로 인식한다. 만약 해당 필드가 0이면 PUSCH의 주파수 호핑을 수행하지 않고, 해당 필드가 1이면 PUSCH의 주파수 호핑을 수행한다. 반면에 만약 상기의 방법 1~4를 통해 단말은 상향링크 전송을 위해 OFDM이 사용되어야 한다고 판단하면 단말은 해당 hopping flag 필드를 주파수 영역에서 연속적인 할당 방식으로 사용할지 또는 인터리브 방식으로 리소스를 할당할 지 결정할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 방법 1~4에 따르면 단말은 초기 접속 과정에서 랜덤액세스 프리앰블 전송하고 랜덤액세스 응답을 수신받은 경우, 단말이 상향링크로 PUSCH를 전송할 경우 어떤 waveform을 사용할지에 대해 설정하는 방법 또는 단말의 어떤 waveform을 사용할지 유추하는 방법에 대해 기술하였다. 해당 상향링크 전송 waveform 설정 방법은 단말이 랜덤액세스 응답을 수신 받고 상향링크 신호를 전송하는 시점부터 RRC connection setup이 완료될 때까지 동일하게 유지될 수 있다. 또는 RRC connection setup 이후에는 단말이 상향링크 전송을 위한 신호를 만약, RRC connection setup이 완료되더라도 해당 단말에게 상향링크 전송을 위한 추가적인 waveform이 설정되지 않는다면, 초기 접속과정에서 사용한 상향링크 waveform을 그대로 사용할 수 있다. 상기에서 PUCCH에 대해 별도의 waveform 또는 DFT 프리코딩 여부가 설정되지 않은 경우 단말은 PUSCH와 동일한 waveform을 사용하여 전송할 수 있다고 가정할 수 있다.

<제 1-2실시예>

본 발명에 따른 제 1-2실시예에서는 단말이 RRC connection setup을 완료하고 단말이 기지국과 “연결상태”에 있을 때 단말이 상향링크 PUSCH 및 PUCCH를 전송하는데 있어 waveform을 사용하는지에 대해서 결정하는 방법에 대해 제안한다.

방법 1: 기지국은 RRC connection setup 당시 해당 단말이 상향링크 전송을 위해 어떤 waveform을 사용할지에 대해서 설정한다. 즉, PUSCH 및 PUCCH를 전송하는데 있어 OFDM과 DFT-S-OFDM 중에서 어떤 waveform이 이후 상향링크 전송을 위해 사용될 수 있는지 를 RRC로 기지국이 설정할 수 있다. 또는 단말이 PUSCH 및 PUCCH를 전송하는데 있어 OFDM 기반의 waveform에 DFT 프리코딩이 적용되었는지 여부를 기지국이 RRC로 설정할 수 있다. 방법 1과 같이 특정 waveform이 설정되면 새로운 설정이 있기까지는 이전에 설정된 waveform을 기반으로 상향링크 신호를 전송할 수 있다. 또는 DFT 프리코딩이 적용되었는지 여부가 설정되면 새로운 설정이 있기까지는 이전에 설정된 waveform을 기반으로 상향링크 신호를 전송할 수 있다. Waveform에 따라 리소스 자원할당 정보, 다중안테나 기법 등이 상이할 수 있기 때문에, 해당 단말의 상향링크 PUSCH 자원할당을 위한 스케줄링 정보의 크기가 상이할 수 있다. 따라서 단말이 상향링크 PUSCH 자원할당을 위한 스케줄링 정보를 하향링크 제어신호 채널에서 블라인드 검출할 때 waveform에 따라 다른 사이즈의 스케줄링 정보를 고려하여 검출할 수 있다.

상기의 방법 1은 준정적(semi-static) 방식의 상향링크 PUSCH 및 PUCCH의 waveform 설정 방식으로 단말이 빠른 속도로 이동할 경우나, 채널 상황이 빠르게 변하는 경우 쉽게 대처하지 못하는 단점이 있다. 다음의 방법 2, 방법 3에서는 상향링크 스케줄링을 위한 하향링크 제어 채널 정보를 통해 상향링크의 waveform을 설정하는 방법에 대해 제안한다.

방법 2: 기지국은 단말의 상향링크 PUSCH의 스케줄링을 위한 스케줄링 정보를 하향링크 제어 채널(Physical Downlink Control Channel)을 통해 전송하는 하향링크 제어 정보(Downlink Control Information: DCI)로 알려줄 수 있다. 이때 기지국은 상향링크 PUSCH 스케줄링을 위한 DCI를 통해 단말이 어떤 waveform을 사용해야 하는지에 대해 알려줄 수 있다. 또는 DCI를 통해 PUSCH 전송하는데 있어 DFT 프리코딩 적용 여부를 알려줄 수 있다. 이를 위해서 상향링크 waveform을 지시하기 위한 1 비트 크기의 field가 포함될 수 있다. 해당 waveform 필드는 1 비트로 구성되며, 예를 들어, waveform 정보 필드가 0을 포함하면 OFDM, 1을 포함하면 DFT-S-OFDM을 사용하여도록 지칭할 수 있다. 또는 이를 위해서 상향링크에 DFT 프리코딩 적용유무를 알려주기 위한 1 비트 크기의 field가 포함될 수 있다.

방법 3: 상기 방법 2과 같이 상향링크 스케줄링을 위한 하향링크 제어 채널에 상향링크 waveform을 지칭하는 필드를 추가할 수도 있지만, 하향링크 제어 채널에 포함된 상향링크 자원할당 정보를 사용하여 단말이 어떤 waveform을 사용해야 하는지 유추하는 방법도 가능하다. 이때 기지국은 두개의 waveform을 동시에 사용할 수 있다고 시스템 정보를 통해 설정해줘야 한다.

단말이 자원할당 정보를 사용하여 상향링크 PUSCH 전송에 어떤 waveform을 사용해야 하는지 유추하는 방법으로 첫째, 단말이 할당받은 MCS에 연동하는 방법을 제안할 수 있다. 단말이 셀 경계에 위치하여 커버리지 확보를 위한 SINR이 부족한 경우에는 낮은 MCS를 사용하는 것이 바람직하다. 반면에 단말이 셀 중심에 위치하거나 셀 반경이 작을 경우에는 높은 MCS를 사용하여 상향링크를 전송하는 것이 바람직하다. 따라서 단말은 상향링크 PUSCH 스케줄링 정보가 포함된 하향링크 제어 채널에서 자원할당 정보인 MCS를 기반으로 어떤 waveform이 사용될 수 있는지 유추할 수 있다. [표1은] LTE에서 사용하는 상향링크 물리 공유 채널(Physical Uplink Shared Channel: PUSCH)의 MCS 표를 보여준다. 본 발명의 제 1실시예의 방법 4에서는 5G 통신 시스템에서는 MCS 인덱스에 따라 DFT-S-OFDM과 OFDM을 각각 사용하도록 미리 정하는 것도 가능하다. 예를 들어, [표1]의 상향링크 PUSCH 전송을 위한 MCS 표에서 MCS 인덱스 0~4까지는 DFT-S-OFDM을 사용하도록 하고, MCS 인덱스 5 이상부터는 OFDM을 사용하도록 미리 설정할 수 있다. 또는 MCS 인덱스 별로 어떤 waveform을 사용할지에 대해 기지국이 시스템 정보 블록을 사용하여 셀 내의 단말들에게 공통으로 설정할 수 있는 방법도 가능하다. 예를 들어, 기지국이 MCS 인덱스 6을 설정할 경우, 단말은 MCS 0~6까지는 DFT-S-OFDM을 사용하고, 나머지 MCS에서는 OFDM을 사용할 수 있도록 유추할 수 있다.

단말이 자원할당 정보를 사용하여 상향링크 PUSCH 전송에 어떤 waveform을 사용해야 하는지 유추하는 방법으로 둘째, 단말이 할당받은 주파수 자원 크기에 따라 waveform을 결정할 수 있다. 단말이 상향링크를 전송하는데 있어 셀 경계에 위치하여 커버리지를 확보하기 위한 SINR이 부족한 경우 단말은 작은 주파수 자원을 사용하여 전송하는 것이 커버리지 측면에서 유리하다. 따라서, 상향링크 전송을 위해 주파수 영역에서 특정 개수(NRB) 이상의 리소스 블록(Resource Block: RB)을 할당 받은 경우 OFDM을 사용하도록 하고, 특정 개수 이하의 리스스 블록(NRB)을 할당 받은 경우에는 DFT-S-OFDM을 사용하도록 설정할 수 있다. 여기서 waveform을 판단하기 위한 리소스 블록 할당 크기 NRB는 단말과 기지국 사이에 미리 정해진 값일 수도 있고 기지국이 설정한 값을 사용할 수도 있다.

본 발명의 제 1-2 실시예에 따른 방법 2과 방법 3은 하향링크 제어 채널 정보를 통해 어떤 waveform을 사용하는지 결정할 수 있으므로, waveform에 따라 다른 DCI 비트수를 요구하더라도 동일한 비트수를 갖도록 맞추는 것이 필요하다. 예를 들어, OFDM 기반의 상향링크 스케줄링 정보는 NOFDM의 비트수가 필요하고 DFT-S-OFDM 기반의 상향링크 스케줄링 정보는 NDFT-S-OFDM의 비트수가 필요하며, NOFDM 가 NDFT-S-OFDM보다 큰 경우 OFDM 기반의 상향링크 스케줄링 정보에는 NOFDM -NDFT-S-OFDM 개의 “0”이 포함될 수 있다. ’

본 발명의 제 2 실시예에 따른 방법 2과 방법 3 는 상향링크 PUSCH 스케줄링을 위하여 하향링크제어 채널 정보를 기반으로 기지국이 단말에게 상향링크 신호를 전송하는데 있어 어떤 waveform을 사용할지 설정하거나 또는 단말이 자원할당 정보를 기반으로 유추하는 방법에 대해 설명하였다. 상기와 같이 waveform을 결정하는 경우, 결정된 waveform에 따라 하향링크 제어 채널 정보의 다른 필드들도 단말이 다르게 해석할 수 있으며 상세한 방법을 아래와 같이 제안한다. 종래의 LTE에서는 상향링크 스케줄링을 위한 하향링크 제어 정보에는 호핑 플래그(Hopping flag) 필드가 포함된다. 이 필드는 전송되는 PUSCH가 주파수 호핑하도록 지시하는 필드이다. DFT-S-OFDM 기반의 LTE 상향링크 전송에서는 낮은 PAPR 신호를 생성하기 위해 주파수 영역에서 인터리브(interleaved) 방식이나 콤(comb) 타입의 서브캐리어 매핑을 사용할 수 없는 제약이 있기 때문에 주파수 다이버시티 이득을 얻을 수 없다는 단점이 있다. 따라서 낮은 PAPR 신호 특성을 유지하면서 다이버시티 이득을 얻기 위해 주파수 호핑을 사용하게 되며 이를 DCI에서 설정할 수 있다. 하지만 일반적으로 주파수 호핑보다는 인터리브 방식이나 콤 타입의 서브캐리어 매핑이 주파수 다이버시티 이득을 효과적으로 얻을 수 있고, OFDM에서는 낮은 PAPR 신호 생성을 위한 요구사항이 없으므로 해당 필드를 연속된(contiguous/localized) 리소스 할당에 사용할지 또는 인터리브(interleaved) 방식으로 리소스 할당에 사용할지 지시하는 필드로 재활용하여 단말이 활용할 수 있다. 즉, 만약 상기의 방법 1~4를 통해 단말은 상향링크 PUSCH 전송을 위해 DFT-S-OFDM이 사용되어야 한다고 판단하면, 단말은 hopping flag 필드를 DFT-S-OFDM 기반의 PUSCH 호핑 유무를 지시하는 필드로 인식한다. 만약 해당 필드가 0이면 PUSCH의 주파수 호핑을 수행하지 않고, 해당 필드가 1이면 PUSCH의 주파수 호핑을 수행한다. 반면에 만약 상기의 방법 1~4를 통해 단말은 상향링크 전송을 위해 OFDM이 사용되어야 한다고 판단하면 단말은 해당 hopping flag 필드를 주파수 영역에서 연속적인 할당 방식으로 사용할지 또는 인터리브 방식으로 리소스를 할당할 지 결정할 수 있다.

또한 기지국은 단말이 PDSCH에 대한 ACK/NACK 전송을 위해 사용되는 PUCCH 전송을 위한 waveform을 PDSCH 스케줄링을 위한 DCI에 포함시킬 수 있다. PDSCH 스케줄링을 위한 DCI에 PUCCH 전송을 위한 waveform을 설정하는 필드가 추가될 수 있다. 이 필드가 1 값을 가지는 경우 단말은 PUCCH 전송을 위한 waveform을 OFDM이라고 판단하고 이 필드가 0의 값을 가지는 경우 단말은 PUCCH 전송을 위한 waveform을 SC-FDMA라고 판단할 수 있다.

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

구체적으로 도 1f는 본 발명의 실시예에 따른 기지국 송신부의 내부 구조를 도시하는 블록도이다. 도 1f에서 도시되는 바와 같이, 본 발명의 기지국의 송신부는 각각의 서비스에 해당하는 신호를 전송하기 위한 리소스 맵핑부(1f-01, 1f-04, 1f-07), OFDM 변조부(1f-02, 1f-05, 1f-08), 필터(1f-03, 1f-06, 1f-09)를 포함한다. 리소스 맵핑부 (1f-01, 1f-04, 1f-07)는 전송하고자 하는 데이터를 QPSK/QAM 변조하고, 시간 및 주파수 영역 리소스에 맵핑하는 동작을 수행한다. OFDM 변조부(1f-02, 1f-05, 1f-08)는 리소스 맵핑부 (1f-01, 1f-04, 1f-07)에서 맵핑된 신호를 기반으로, OFDM 변조를 수행한다. 여기서 OFDM 변조는 IFFT를 수행하고, 순환전치를 OFDM 심볼의 앞에 삽입하는 과정을 포함한다. 필터(1f-03, 1f-06, 1f-09)는 OFDM 변조부(1f-02, 1f-05, 1f-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(1f-01) OFDM 심볼 변조부(1f-02), 필터(1f-03)를 통해 eMBB를 위한 물리 채널 및 신호를 생성할 수 있다. 이 때, 리소스 맵핑부(1f-01), OFDM 심볼 변조부(1f-02), 필터(1f-03)는 eMBB를 위해 정의된 Numerology를 사용하여 물리 채널 및 신호를 생성할 수 있다. 유사하게, 공통 신호는 단말의 동기화 및 시스템 정보 습득을 위한 신로호를 포함하며 공통신호를 위해 할당된 리소스 맵핑부(1f-07), OFDM 심볼 변조부(1f-08), 필터(1f-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(1f-07)는 공통신호가 전송되는 주파수 위치를 기존 LTE와 달리 자유롭게 설정할 수 있다. 기지국의 송신부는 각 필터 출력을 다중화하기 위한 다중화부(1f-10)를 포함한다. 또한 기지국의 송신부는 리소스 맵핑부(1f-01, 1f-04, 1f-07), OFDM 변조부(1f-02, 1f-05, 1f-08), 필터(1f-03, 1f-06, 1f-09), 다중화부(1f-10)를 효율적으로 제어하기 위한 제어부(1f-11)를 포함한다. 마지막으로 기지국의 송신부는 다중화부(1f-10)에서 상호 다중화된 각 서비스 단말들에게 전송하기 위한 RF부(1f-12) 및 안테나를 포함한다.

구체적으로 도 1g는 본 발명의 실시예에 따른 단말 수신부의 내부 구조를 도시하는 블록도이다. 단말기 수신부는 안테나와 RF부(1g-01), 필터(1g-02, 1g-05), OFDM 복조부(1g-03, 1g-06), 리소스 추출부(1g-04, 1g-07), 제어부(1g-08)를 포함한다. 필터(1g-02, 1g-05), OFDM 복조부(1g-03, 1g-06), 리소스 추출부(1g-04, 1g-07)는 두 개 이상의 다른 Numerology를 갖는 서비스를 지원하기 복수개가 필요하며, 도 8에서는 2개의 다른 서비스를 지원하는 예를 도시하였다. 단말의 수신부를 더욱 상세히 설명하면, 단말이 수신한 신호는 RF부(1g-0)을 거쳐 통과대역에서 기저대역 신호로 변환된다. 기저대역으로 변환된 신호는 필터(1g-02, 1g-05)에 입력된다. 단말이 수신받고자 하는 서비스에 따라 필터를 온/오프 할 수 있으며, 또는 필터의 Numerology를 변경할 수도 있다. 이 때 필터는 인접 주파수영역에 FDM되어 있는 신호의 간섭을 제거하기 위해 사용된다. OFDM 복조부(1g-03, 1g-06)는 필터링된 신호의 OFDM 복조를 위해 사용된다. OFDM 복조부(1g-03, 1g-06)는 순환전치 제거부 및 FFT를 포함할 수 있다. 리소스 추출부(1g-04, 1g-07)는 각 서비스가 차지하는 리소스에서 물리 채널 및 신호를 추출하는 과정을 수행한다. 제어부(1g-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 실시예 1와 실시예 2, 그리고 실시예 3의 일부분들이 서로 조합되어 기지국과 단말이 운용될 수 있다.

<제2실시예>

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), 및 SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 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 기술인 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.

한편, 새로운 5G 통신인 NR (New Radio access technology)에서는 시간 및 주파수 자원에서 다양한 서비스들이 자유롭게 다중화 될 수 있도록 하기 위하여 디자인되고 있으며, 이에 따라 waveform/numerology 등과 기준 신호 등이 해당 서비스의 필요에 따라 동적으로 혹은 자유롭게 할당될 수 있다. 무선 통신에서 단말에게 최적의 서비스를 제공하기 위해서는 채널의 질과 간섭량의 측정을 통한 최적화 된 데이터 송신이 중요하며, 이에 따라 정확한 채널 상태 측정은 필수적이다. 하지만, 주파수 자원에 따라 채널 및 간섭 특성이 크게 변화하지 않는 4G 통신과는 달리 5G 채널의 경우 서비스에 따라 채널 및 간섭 특성이 크게 변화하기 때문에 이를 나누어 측정할 수 있도록 하는 FRG(Frequency Resource Group) 차원의 subset의 지원이 필요하다. 한편, NR 시스템에서는 지원되는 서비스의 종류를 eMBB (Enhanced mobile broadband), mMTC (massive Machine Type Communications) (mMTC), URLLC (Ultra-Reliable and low-latency Communications) 등의 카테고리로 나눌 수 있다. eMBB는 고용량데이터의 고속 전송, mMTC는 단말전력 최소화와 다수 단말의 접속, URLLC는 고신뢰도와 저지연을 목표로 하는 서비스라고 볼 수 있다. 단말에게 적용되는 서비스의 종류에 따라 서로 다른 요구사항들이 적용될 수 있다.

이와 같이 통신 시스템에서 복수의 서비스가 사용자에게 제공될 수 있으며, 이와 같은 복수의 서비스를 사용자에게 제공하기 위해 특징에 맞게 각 서비스를 동일한 시구간 내에서 제공할 수 있는 방법 및 이를 이용한 장치가 요구된다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

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.

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. 또한 실시 예에서 ‘~부’는 하나 이상의 프로세서를 포함할 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), 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.

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 시스템은 초기 전송에서 복호 실패가 발생된 경우, 물리 계층에서 해당 데이터를 재전송하는 HARQ (Hybrid Automatic Repeat reQuest) 방식을 채용하고 있다. HARQ 방식이란 수신기가 데이터를 정확하게 복호화(디코딩)하지 못한 경우, 수신기가 송신기에게 디코딩 실패를 알리는 정보(NACK; Negative Acknowledgement)를 전송하여 송신기가 물리 계층에서 해당 데이터를 재전송할 수 있게 한다. 수신기는 송신기가 재전송한 데이터를 이전에 디코딩 실패한 데이터와 결합하여 데이터 수신성능을 높이게 된다. 또한, 수신기가 데이터를 정확하게 복호한 경우 송신기에게 디코딩 성공을 알리는 정보(ACK; Acknowledgement)를 전송하여 송신기가 새로운 데이터를 전송할 수 있도록 할 수 있다.

도2a는 LTE 시스템에서 하향링크에서 상기 데이터 혹은 제어채널이 전송되는 무선자원영역인 시간-주파수영역의 기본 구조를 나타낸 도면이다.

도 2a 에서 가로축은 시간영역을, 세로축은 주파수영역을 나타낸다. 시간영역에서의 최소 전송단위는 OFDM 심벌로서, Nsymb (2a-02)개의 OFDM 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 서브캐리어로서, 전체 시스템 전송 대역(Transmission bandwidth)의 대역폭은 총 NBW (2a-04)개의 서브캐리어로 구성된다.

시간-주파수영역에서 자원의 기본 단위는 리소스 엘리먼트(2a-12, Resource Element; RE)로서 OFDM 심벌 인덱스 및 서브캐리어 인덱스로 나타낼 수 있다. 리소스 블록(2a-08, Resource Block; RB 혹은 Physical Resource Block; PRB)은 시간영역에서 Nsymb(2a-02)개의 연속된 OFDM 심벌과 주파수 영역에서 NRB(2a-10)개의 연속된 서브캐리어로 정의된다. 따라서, 하나의 RB(2a-08)는 Nsymb x NRB 개의 RE(2a-12)로 구성된다. 일반적으로 데이터의 최소 전송단위는 상기 RB 단위이다. LTE 시스템에서 일반적으로 상기 Nsymb = 7, NRB=12 이고, NBW 및 NRB는 시스템 전송 대역의 대역폭에 비례하지만, LTE 시스템이 아닌 다른 시스템에서는 다른 값을 사용할 수 있을 것이다. 단말에게 스케줄링 되는 RB 개수에 비례하여 데이터 레이트가 증가하게 된다. LTE 시스템은 6개의 전송 대역폭을 정의하여 운영한다. 하향링크와 상향링크를 주파수로 구분하여 운영하는 FDD 시스템의 경우, 하향링크 전송 대역폭과 상향링크 전송 대역폭이 서로 다를 수 있다. 채널 대역폭은 시스템 전송 대역폭에 대응되는 RF 대역폭을 나타낸다. 표 2a-01은 LTE 시스템에 정의된 시스템 전송 대역폭과 채널 대역폭 (Channel bandwidth)의 대응관계를 나타낸다. 예를 들어, 10MHz 채널 대역폭을 갖는 LTE 시스템은 전송 대역폭이 50개의 RB로 구성된다.

[표 2a]

하향링크 제어정보의 경우 상기 서브프레임 내의 최초 N 개의 OFDM 심벌 이내에 전송될 수 있다. 실시 예에서 일반적으로 N = {1, 2, 3}이다. 따라서 현재 서브프레임에 전송해야 할 제어정보의 양에 따라 상기 N 값이 서브프레임마다 가변적으로 적용될 수 있다. 상기 전송 되는 제어 정보는 제어정보가 OFDM 심벌 몇 개에 걸쳐 전송되는지를 나타내는 제어채널 전송구간 지시자, 하향링크 데이터 혹은 상향링크 데이터에 대한 스케줄링 정보, HARQ ACK/NACK 에 관한 정보를 포함할 수 있다.

LTE 시스템에서 하향링크 데이터 혹은 상향링크 데이터에 대한 스케줄링 정보는 하향링크 제어정보(Downlink Control Information; DCI)를 통해 기지국으로부터 단말에게 전달된다. DCI는 여러 가지 포맷에 따라 정의되며, 각 포멧에 따라 상향링크 데이터에 대한 스케줄링 정보 (UL grant) 인지 하향링크 데이터에 대한 스케줄링 정보(DL grant) 인지 여부, 제어정보의 크기가 작은 컴팩트 DCI인지 여부, 다중안테나를 사용한 공간 다중화(spatial multiplexing)을 적용하는지 여부, 전력제어 용 DCI인지 여부 등을 나타낼 수 있다. 예컨대, 하향링크 데이터에 대한 스케줄링 제어정보(DL grant)인 DCI format 1 은 적어도 다음과 같은 제어정보들 중 하나를 포함할 수 있다.

- 자원 할당 유형 0/1 플래그(Resource allocation type 0/1 flag): 리소스 할당 방식이 유형 0 인지 유형 1 인지 지시한다. 유형 0 은 비트맵 방식을 적용하여 RBG (resource block group) 단위로 리소스를 할당한다. LTE 시스템에서 스케줄링의 기본 단위는 시간 및 주파수 영역 리소스로 표현되는 RB이고, RBG 는 복수개의 RB로 구성되어 유형 0 방식에서의 스케줄링의 기본 단위가 된다. 유형 1 은 RBG 내에서 특정 RB를 할당하도록 한다.

- 자원 블록 할당(Resource block assignment): 데이터 전송에 할당된 RB를 지시한다. 시스템 대역폭 및 리소스 할당 방식에 따라 표현하는 리소스가 결정된다.

- 변조 및 코딩 방식(Modulation and coding scheme; MCS): 데이터 전송에 사용된 변조방식과 전송하고자 하는 데이터인 transport block 의 크기를 지시한다.

- HARQ 프로세스 번호(HARQ process number): HARQ 의 프로세스 번호를 지시한다.

- 새로운 데이터 지시자(New data indicator): HARQ 초기전송인지 재전송인지를 지시한다.

- 중복 버전(Redundancy version): HARQ 의 중복 버전(redundancy version) 을 지시한다.

- PUCCH를 위한 전송 전력 제어 명령(Transmit Power Control(TPC) command) for PUCCH(Physical Uplink Control CHannel): 상향링크 제어 채널인 PUCCH 에 대한 전송 전력 제어 명령을 지시한다.

상기 DCI는 채널코딩 및 변조과정을 거쳐 하향링크 물리제어채널인 PDCCH(Physical downlink control channel)(또는, 제어 정보, 이하 혼용하여 사용하도록 한다) 혹은 EPDCCH(Enhanced PDCCH)(또는, 향상된 제어 정보, 이하 혼용하여 사용하도록 한다)상에서 전송될 수 있다.

일반적으로 상기 DCI는 각 단말에 대해 독립적으로 특정 RNTI (Radio Network Temporary Identifier)(또는, 단말 식별자)로 스크램블 되어 CRC(cyclic redundancy check)가 추가되고, 채널코딩된 후, 각각 독립적인 PDCCH로 구성되어 전송된다. 시간영역에서 PDCCH는 상기 제어채널 전송구간 동안 매핑되어 전송된다. PDCCH 의 주파수영역 매핑 위치는 각 단말의 식별자(ID) 에 의해 결정되고, 전체 시스템 전송 대역에 퍼져서 전송 될 수 있다.

하향링크 데이터는 하향링크 데이터 전송용 물리채널인 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel) 상에서 전송 될 수 있다. PDSCH는 상기 제어채널 전송구간 이후부터 전송될 수 있으며, 주파수 영역에서의 구체적인 매핑 위치, 변조 방식 등의 스케줄링 정보는 상기 PDCCH 를 통해 전송되는 DCI를 기반으로 결정된다.

상기 DCI를 구성하는 제어정보 중에서 MCS 를 통해서, 기지국은 단말에게 전송하고자 하는 PDSCH에 적용된 변조방식과 전송하고자 하는 데이터의 크기 (transport block size; TBS)를 통지한다. 실시 예에서 MCS 는 5비트 혹은 그보다 더 많거나 적은 비트로 구성될 수 있다. 상기 TBS 는 기지국이 전송하고자 하는 데이터 (transport block, TB)에 오류정정을 위한 채널코딩이 적용되기 이전의 크기에 해당한다.

LTE 시스템에서 지원하는 변조방식은 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 16QAM(Quadrature Amplitude Modulation), 64QAM 으로서, 각각의 변조오더(Modulation order)(Qm)는 2, 4, 6에 해당한다. 즉, QPSK 변조의 경우 심벌 당 2 비트, 16QAM 변조의 경우 심볼 당 4 비트, 64QAM 변조의 경우 심벌당 6 비트를 전송할 수 있다. 또한 시스템 변형에 따라 256QAM 이상의 변조 방식도 사용될 수 있다.

도 2b는 LTE-A 시스템에서 상향링크에서 데이터 혹은 제어채널이 전송되는 무선자원영역인 시간-주파수영역의 기본 구조를 나타낸 도면이다.

도 2b를 참조하면, 가로축은 시간영역을, 세로축은 주파수영역을 나타낸다. 시간영역에서의 최소 전송단위는 SC-FDMA 심벌(2b-02)로서, NsymbUL 개의 SC-FDMA 심벌이 모여 하나의 슬롯(2b-06)을 구성할 수 있다. 그리고 2개의 슬롯이 모여 하나의 서브프레임(2b-05)을 구성한다. 주파수영역에서의 최소 전송단위는 서브캐리어로서, 전체 시스템 전송 대역(transmission bandwidth; 2b-04)은 총 NBW개의 서브캐리어로 구성된다. NBW는 시스템 전송 대역에 비례하는 값을 가질 수 있다.

시간-주파수영역에서 자원의 기본 단위는 리소스 엘리먼트(Resource Element; RE, 2b-12)로서 SC-FDMA 심벌 인덱스 및 서브캐리어 인덱스로 정의할 수 있다. 리소스 블록 페어(2b-08, Resource Block pair; RB pair)은 시간영역에서 NsymbUL 개의 연속된 SC-FDMA 심벌과 주파수 영역에서 NscRB 개의 연속된 서브캐리어로 정의될 수 있다. 따라서, 하나의 RB는 NsymbUL x NscRB 개의 RE로 구성된다. 일반적으로 데이터 혹은 제어정보의 최소 전송단위는 RB 단위이다. PUCCH 의 경우 1 RB에 해당하는 주파수 영역에 매핑되어 1 서브프레임 동안 전송된다.

LTE 시스템에서는 하향링크 데이터 전송용 물리채널인 PDSCH 혹은 반영구적 스케줄링 해제(semi-persistent scheduling release; SPS release)를 포함하는 PDCCH/EPDDCH에 대응하는 HARQ ACK/NACK이 전송되는 상향링크 물리채널인 PUCCH 혹은 PUSCH의 타이밍 관계가 정의되어 있다. 일례로 FDD(frequency division duplex)로 동작하는 LTE 시스템에서는 n-4번째 서브프레임에서 전송된 PDSCH 혹은 SPS release를 포함하는 PDCCH/EPDCCH에 대응하는 HARQ ACK/NACK가 n번째 서브프레임에서 PUCCH 혹은 PUSCH로 전송된다.

LTE 시스템에서 하향링크 HARQ는 데이터 재전송시점이 고정되지 않은 비동기 (asynchronous) HARQ 방식을 채택하고 있다. 즉, 기지국이 전송한 초기전송 데이터에 대해 단말로부터 HARQ NACK을 피드백 받은 경우, 기지국은 재전송 데이터의 전송시점을 스케줄링 동작에 의해 자유롭게 결정한다. 단말은 HARQ 동작을 위해 수신 데이터에 대한 디코딩 결과, 오류로 판단된 데이터에 대해 버퍼링을 한 후, 다음 재전송 데이터와 컴바이닝을 수행한다.

단말은 서브프레임 n에 기지국으로부터 전송된 하향링크 데이터를 포함하는 PDSCH를 수신하면, 서브프레임 n+k에 상기 하향링크 데이터의 HARQ ACK 혹은 NACK를 포함하는 상향링크 제어정보를 PUCCH 혹은 PUSCH를 통해 기지국으로 전송한다. 이 때 상기 k는 LTE의 시스템의 FDD 또는 TDD(time division duplex)와 그 서브프레임 설정에 따라 다르게 정의되어 있다. 일례로 FDD LTE 시스템의 경우에는 상기 k가 4로 고정된다. 한편 TDD LTE 시스템의 경우에는 상기 k가 서브프레임 설정과 서브프레임 번호에 따라 바뀔 수 있다.

LTE 시스템에서 하향링크 HARQ 와 달리 상향링크 HARQ는 데이터 전송시점이 고정된 동기(synchronous) HARQ 방식을 채택하고 있다. 즉, 상향링크 데이터 전송용 물리채널인 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)와 이에 선행하는 하향링크 제어채널인 PDCCH, 그리고 상기 PUSCH에 대응되는 하향링크 HARQ ACK/NACK이 전송되는 물리채널인 PHICH(Physical Hybrid Indicator Channel)의 상/하향링크 타이밍 관계가 다음과 같은 규칙에 의해 고정되어 있다.

단말은 서브프레임 n에 기지국으로부터 전송된 상향링크 스케줄링 제어정보를 포함하는 PDCCH 혹은 하향링크 HARQ ACK/NACK이 전송되는 PHICH를 수신하면, 서브프레임 n+k에 상기 제어정보에 대응되는 상향링크 데이터를 PUSCH를 통해 전송한다. 이 때 상기 k는 LTE의 시스템의 FDD 또는 TDD(time division duplex)와 그 설정에 따라 다르게 정의되어 있다. 일례로 FDD LTE 시스템의 경우에는 상기 k가 4로 고정된다. 한편 TDD LTE 시스템의 경우에는 상기 k가 서브프레임 설정과 서브프레임 번호에 따라 바뀔 수 있다. FDD LTE 시스템에서 서브프레임 n에서 기지국이 상향링크 스케줄링 승인 혹은 하향링크 제어신호와 데이터를 단말에게 송신하면, 단말은 서브프레임 n에서 상기 상향링크 스케줄링 승인 혹은 하향링크 제어신호와 데이터를 수신한다. 먼저 서브프레임 n에서 상향링크 스케줄링 승인을 받았을 경우, 단말은 서브프레임 n+4에서 상향링크 데이터 전송을 한다. 만약 서브프레임 n에서 하향링크 제어신호와 데이터를 받았을 경우, 단말은 하향링크 데이터에 대한 HARQ ACK 혹은 NACK을 서브프레임 n+4에서 전송한다. 따라서 단말은 상향링크 스케줄링 승인을 받고 상향링크 데이터 전송을 하거나 혹은 하향링크 데이터를 수신하고 HARQ ACK 또는 NACK을 전달하기 위해 준비할 수 있는 시간은 3개 서브프레임에 해당하는 3 ms가 된다. 그리고 단말은 서브프레임 i에 기지국으로부터 하향링크 HARQ ACK/NACK을 운반하는 PHICH를 수신하면, 상기 PHICH는 서브프레임 i-k에 단말이 전송한 PUSCH에 대응된다. 이 때 상기 k는 LTE의 시스템의 FDD 또는 TDD와 그 설정에 따라 다르게 정의되어 있다. 일례로 FDD LTE 시스템의 경우에는 상기 k가 4로 고정된다. 한편 TDD LTE 시스템의 경우에는 상기 k가 서브프레임 설정과 서브프레임 번호에 따라 바뀔 수 있다.

도 2c와 도 2d는 5G 혹은 NR 시스템에서 고려되는 서비스인 eMBB, URLLC, mMTC용 데이터들이 주파수-시간자원에서 할당된 모습을 도시한다.

도 2c 및 도 2d를 참조하면, 각 시스템에서 정보 전송을 위해 주파수 및 시간 자원이 할당된 방식을 볼 수 있다.

우선 도 2c에서는 전제 시스템 주파수 대역(2c-00)에서 eMBB, URLLC, mMTC용 데이터가 할당된 모습이다. eMBB(2c-01)와 mMTC(2c-09)가 특정 주파수 대역에서 할당되어 전송되는 도중에 URLLC 데이터(2c-03, 2c-05, 2c-07)가 발생하여 전송이 필요한 경우, eMBB(2c-01) 및 mMTC(2c-09)가 이미 할당된 부분을 비우거나, 전송을 하지 않고 URLLC 데이터(2c-03, 2c-05, 2c-07)를 전송할 수 있다. 상기 서비스 중에서 URLLC는 지연시간을 줄이는 것이 필요하기 때문에, eMBB가 할당된 자원(2c-01)의 일부분에 URLLC 데이터가 할당(2c-03, 2c-05, 2c-07)되어 전송될 수 있다. 물론 eMBB가 할당된 자원에서 URLLC가 추가로 할당되어 전송되는 경우, 중복되는 주파수-시간 자원에서는 eMBB 데이터가 전송되지 않을 수 있으며, 따라서 eMBB 데이터의 전송 성능이 낮아질 수 있다. 즉, 상기의 경우에 URLLC 할당으로 인한 eMBB 데이터 전송 실패가 발생할 수 있다.

도 2d에서는 전체 시스템 주파수 대역(2d-00)을 나누어 각 서브밴드(2d-02, 2d-04, 2d-06)에서 서비스 및 데이터를 전송하는 용도로 사용할 수 있다. 상기 서브밴드 설정과 관련된 정보는 미리 결정될 수 있으며, 이 정보는 기지국이 단말에게 상위 시그널링을 통해 전송될 수 있다. 혹은 상기 서브 밴드와 관련된 정보는 기지국 또는 네트워크 노드가 임의로 나누어 단말에게 별도의 서브밴드 설정 정보의 전송 없이 서비스들을 제공할 수도 있다. 도 2d-에서는 서브밴드 2d-02는 eMBB 데이터 전송, 서브밴드 404는 URLLC 데이터 전송, 서브밴드 2d-06에서는 mMTC 데이터 전송에 사용되는 모습을 도시한다.

실시 예 전반에서 URLLC 전송에 사용되는 전송시간구간(transmission time interval, TTI)의 길이는 eMBB 혹은 mMTC 전송에 사용되는 TTI 길이보다 짧을 수 있다. 또한 URLLC와 관련된 정보의 응답을 eMBB 또는 mMTC보다 빨리 전송할 수 이 있으며, 이에 따라 낮은 지연으로 정보를 송수신 할 수 있다.

도 2e는 하나의 트랜스포트 블록이 여러 개의 코드 블록으로 나뉘고 CRC가 추가되는 과정을 도시한 도면이다.

도 2e를 참조하면, 상향링크 또는 하향링크에서 전송하고자 하는 하나의 트랜스포트블록(2e-01, transport block; TB)는 마지막 또는 맨 앞부분에 CRC(2e-03)이 추가될 수 있다. 상기 CRC는 16비트 혹은 24비트 혹은 미리 고정된 비트수를 가지거나 채널 상황 등에 따라 가변적인 비트수를 가질 수 있으며, 채널코딩의 성공 여부를 판단할 수 있는데 사용될 수 있다. TB와 CRC가 추가된 블록(2e-01, 2e-03)은 여러 개의 코드블록(codeblock; CB)들(2e-07, 2e-09, 2e-11, 2e-13)로 나뉠 수 있다(2e-05). 상기 코드블록은 최대 크기가 미리 정해져서 나뉠 수 있으며, 이 경우 마지막 코드블록(2e-13)은 다른 코드블록보다 크기가 작을 수 있거나, 혹은 0, 랜덤 값 혹은 1을 넣어 다른 코드블록들과 길이를 같도록 맞추어줄 수 있다. 상기 나뉜 코드블록들에 각각 CRC들(2e-17, 2e-19, 2e-21, 2e-23)이 추가될 수 있다(2e-15). 상기 CRC는 16비트 혹은 24비트 혹은 미리 고정된 비트수를 가질 수 있으며, 채널코딩의 성공 여부를 판단할 수 있는데 사용될 수 있다. 하지만 상기 TB에 추가된 CRC(2e-03)과 코드블록에 추가된 CRC들(2e-17, 2e-19, 2e-21, 2e-23)은 코드블록에 적용될 채널코드의 종류에 따라 생략될 수도 있다. 예를 들어, 터보코드가 아니라 LDPC 코드가 코드블록에 적용될 경우, 코드블록마다 삽입될 CRC들(2e-17, 2e-19, 2e-21, 2e-23)은 생략될 수도 있을 것이다. 하지만, LDPC가 적용되는 경우에도 CRC들(2e-17, 2e-19, 2e-21, 2e-23)은 그대로 코드블록에 추가될 수 있다. 또한 폴라 코드가 사용되는 경우에도 CRC가 추가되거나 생략 될 수 있다.

도 2f는 아우터코드가 사용되어 전송되는 방식을 도시한 도면이고, 도 2g는 상기 아우터코드가 사용된 통신시스템의 구조를 나타낸 블록도이다.

도 2f 및 도 2g를 참조하면, 아우터 코드를 사용하여 신호를 전송하는 방법에 대해서 살펴볼 수 있다.

도 2f는 하나의 트랜스포트 블록이 여러 개의 코드블록으로 나뉜 후, 각 코드블록에서 같은 위치에 있는 비트 혹은 심볼들(2f-04)끼리 제2 채널코드로 인코딩 되어 패리티 비트 혹은 심볼들(2f-06)이 생성될 수 있다(2f-02). 이 후에, 각 코드블록들과 제2 채널코드 인코딩으로 생성된 패리티 코드 블록들에 각각 CRC들이 추가될 수 있다(2f-08, 2f-10). 상기 CRC의 추가는 채널코드의 종류에 따라 추가여부가 달라질 수 있다. 예를 들어 터보코드가 제1채널코드로 사용되는 경우에는 상기 CRC(2f-08, 2f-10)가 추가되지만, 이후에는 제1 채널코드 인코딩으로 각각의 코드블록 및 패리티 코드 블록들이 인코딩 될 수 있다. 상기 트랜스포트 블록은 상위 계층으로부터 물리계층으로 전달된 하나의 TB이다. 물리계층에서 상기 TB는 데이터로 간주된다. 먼저 상기 TB에 CRC를 추가한다. 상기 CRC를 생성하기 위해 TB 데이터 비트와 cyclic generator polynomial이 사용될 수 있으며, 상기 cyclic generator polynomial은 다양한 방법으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 24비트 CRC를 위한 cyclic generator polynomial g_CRC24A(D) = D²⁴ + D²³ + D¹⁸ + D¹⁷ + D¹⁴ + D¹¹ + D¹⁰ + D⁷ + D⁶ + D⁵ + D⁴ + D³ + D + 1 라고 가정하고, L=24라 할 때,, TB 데이터 에 대해, CRC p₀,p₁,p₂,p₃,...,p_L _-1 는

를 상기 g_CRC24A(D)로 나누어 나머지가 0이 되는 값으로 p₀,p₁,p₂,p₃,...,p_L _- ₁ 를 결정할 수 있다. 상기에서 CRC 길이 L은 24인 일례로 설명하였지만 상기 길이는 12, 16, 24, 32, 40, 48, 64 등 여러 가지 길이로 결정 될 수 있을 것이다. 상기 분할된 CB들은 각각 CRC가 추가되며, CB의 CRC에는 TB의 CRC와는 다른 cyclic generator polynomial이 사용될 수 있다.

종래의 LTE 시스템에서는 초기 데이터 전송 이후, 초기 전송 실패로 인해 재전송을 할 때, 초기 전송했던 TB를 다시 전송하게 된다. 종래 LTE 시스템과는 다르게 TB단위가 아닌 CB 단위 혹은 여러CB 단위의 재전송도 가능할 것이다. 이를 위해서는 단말로부터 한 TB 당 여러 bit의 HARQ-ACK 피드백이 전송될 필요가 있다. 또한 재전송시 기지국으로부터의 스케줄링을 위한 제어정보에서는 재전송이 이루어지는 부분이 어느 부분인지를 가리켜주는 정보가 제공된다.

아우터 코드가 사용되는 경우 송신할 데이터는 제2 채널코딩 인코더(2g-09)를 통과한다. 상기 제2 채널코딩에 사용되는 채널코드는 예를 들어 Reed-solomon code, BCH code, Raptor code, 패리티비트 생성 코드 등이 사용될 수 있을 것이다. 이렇게 제2 채널코딩 인코더(2g-09)를 통과한 비트 또는 심볼들은 제1 채널코딩 인코더(2g-11)를 통과한다. 상기 제1 채널코딩에 사용되는 채널코드는 Convolutional code, LDPC code, Turbo code, Polar code 등이 있다. 이렇게 채널코딩된 심볼들은 채널(2g-13)을 통과하여 수신기에 수신되면, 수신기 측에서는 수신한 신호를 기반으로 제1 채널코딩 디코더(2g-15)와 제2 채널코딩 디코더(2g-17)를 순차적으로 동작시킬 수 있다. 제1채널코딩 디코더(2g-15) 및 제2채널코딩 디코더(2g-17)은 각각 제1채널 코딩 인코더(2g-11) 및 제2채널 코딩 인코더(2g-09)와 대응되는 동작을 수행할 수 있다.

반면 아우터코드가 사용되지 않은 채널코딩 블록도에서는 제1채널코딩 인코더(2g-11)와 제1 채널코딩 디코더(2g-05)만 송수신기에서 각각 사용되며, 제2 채널코딩 인코더와 제2 채널코딩 디코더는 사용되지 않는다. 아우터 코드가 사용되지 않는 경우에도 제1채널코딩 인코더(2g-11)와 제1 채널코딩 디코더(2g-05)는 아우터 코드가 사용된 경우와 동일하게 구성될 수 있다.

이하에서 기술되는 eMBB 서비스를 제1타입 서비스라하며, eMBB용 데이터를 제1타입 데이터라 한다. 상기 제1타입 서비스 혹은 제1타입 데이터는 eMBB에 국한되는 것은 아니고 고속데이터전송이 요구되거나 광대역 전송을 하는 경우에도 해당될 수 있다. 또한 URLLC 서비스를 제2타입 서비스, URLLC용 데이터를 제2타입 데이터라 한다. 상기 제2타입 서비스 혹은 제2타입 데이터는 URLLC에 국한되는 것은 아니고 저지연시간이 요구되거나 고신뢰도 전송이 필요한 경우 혹은 저지연시간 및 고신뢰도가 동시에 요구되는 다른 시스템에도 해당될 수 있다. 또한 mMTC 서비스를 제3타입 서비스, mMTC용 데이터를 제3타입 데이터라 한다. 상기 제3타입 서비스 혹은 제3타입 데이터는 mMTC에 국한되는 것은 아니고 저속도 혹은 넓은 커버리지, 혹은 저전력 등이 요구되는 경우에 해당될 수 있다. 또한 실시 예를 설명할 때 제1타입 서비스는 제3타입 서비스를 포함하거나 포함하지 않는 것으로 이해될 수 있다.

상기 3가지의 서비스 혹은 데이터를 전송하기 위해 각 타입별로 사용하는 물리계층 채널의 구조는 다를 수 있다. 예를 들어, 전송시간구간(TTI)의 길이, 주파수 자원의 할당 단위, 제어채널의 구조 및 데이터의 매핑 방법 중 적어도 하나가 다를 수 있을 것이다.

상기에서는 3가지의 서비스와 3가지의 데이터로 설명을 하였지만 더 많은 종류의 서비스와 그에 해당하는 데이터가 존재할 수 있으며, 이 경우에도 본 발명의 내용이 적용될 수 있을 것이다.

실시 예에서 제안하는 방법 및 장치를 설명하기 위해 종래의 LTE 혹은 LTE-A 시스템에서의 물리채널 (physical channel)와 신호(signal)라는 용어가 사용될 수 있다. 하지만 본 발명의 내용은 LTE 및 LTE-A 시스템이 아닌 무선 통신 시스템에서 적용될 수 있는 것이다.

실시 예는 상술한 바와 같이, 제1타입, 제2타입, 제3타입 서비스 혹은 데이터 전송을 위한 단말과 기지국의 송수신 동작을 정의하고, 서로 다른 타입의 서비스 혹은 데이터 스케줄링을 받는 단말들을 동일 시스템 내에서 함께 운영하기 위한 구체적인 방법을 제안한다. 본 발명에서 제1타입, 제2타입, 제3타입 단말은 각각 1타입, 제2타입, 제3타입 서비스 혹은 데이터 스케줄링을 받은 단말을 가리킨다. 실시 예에서 제1타입 단말, 제2타입 단말 및 제3타입 단말은 동일한 단말일 수도 있고, 각기 상이한 단말일 수도 있다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면과 함께 상세히 설명한다. 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, 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. 또한, 이하에서 LTE 혹은 LTE-A 시스템을 일례로서 본 발명의 실시예를 설명하지만, 유사한 기술적 배경 또는 채널형태를 갖는 여타의 통신시스템에도 본 발명의 실시예가 적용될 수 있다. 예를 들어 LTE-A 이후에 개발되는 5세대 이동통신 기술(5G, new radio, NR)이 이에 포함될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 실시예는 숙련된 기술적 지식을 가진자의 판단으로써 본 발명의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 일부 변형을 통해 다른 통신시스템에도 적용될 수 있다.

본 발명에서 전송시간구간(TTI; transmission time interval)은 제어신호 및 데이터신호가 전송되는 단위를 의미하며, 혹은 데이터 신호가 전송되는 단위를 의미할 수 있다. 예를 들어 기존 LTE시스템 하향링크에서 전송시간구간은 1 ms의 시간 단위인 서브프레임이 된다. 한편 본 발명에서 상향링크에서의 전송시간구간이라함은 제어신호 혹은 데이터신호가 보내지는 단위를 의미하며, 혹은 데이터 신호가 전송되는 단위를 의미할 수 있다. 기존 LTE시스템 상향링크에서의 전송시간구간은 하향링크와 동일한 1 ms의 시간 단위인 서브프레임이다.

한편 셀룰러 무선통신 시스템 성능의 중요한 기준 중에 하나는 패킷 데이터 지연시간(latency)이다. 이를 위해 LTE 시스템에서는 1ms의 전송시간구간 (Transmission Time Interval; TTI)를 갖는 서브프레임 단위로 신호의 송수신이 이루어진다. 상기와 같이 동작하는 LTE 시스템에서 1ms보다 짧은 전송시간구간을 갖는 단말(short-TTI UE)을 지원할 수도 있을 것이다. 한편 5세대 이동통신 시스템인 NR에서는 전송시간 구간이 1 ms보다 짧을 수 있다. Short-TTI 단말은 지연시간(latency)이 중요한 Voice over LTE (VoLTE) 서비스, 원격조종과 같은 서비스에 적합할 것으로 예상된다. 또한 short-TTI 단말은 셀룰러 기반에서 미션 크리티컬(mission critical)한 사물인터넷 (IoT; Internet of Things)을 실현할 수 있는 수단으로 기대된다.

본 발명에서는 종래의 LTE 혹은 LTE-A 시스템에서의 물리채널 (physical channel)와 신호(signal)라는 용어를 데이터 혹은 제어신호와 혼용하여 사용할 수 있다. 예를 들어, PDSCH는 normal-TTI 데이터가 전송되는 물리채널이지만, 본 발명에서는 PDSCH를 normal-TTI 데이터라 할 수 있다.

이하 본 발명에서는 상향링크 스케줄링 승인 신호와 하향링크 데이터 신호를 제1신호라 칭한다. 또한 본 발명에서는 상향링크 스케줄링 승인에 대한 상향링크 데이터 신호와, 하향링크 데이터 신호에 대한 HARQ ACK/NACK을 제2신호라 칭한다. 본 발명에서는 기지국이 단말에게 전송하는 신호 중에서, 단말로부터의 응답을 기대하는 신호이면 제1신호가 될 수 있으며, 제1신호에 해당하는 단말의 응답신호가 제2신호로 될 수 있다. 또한 본 발명에서 제1신호의 서비스 종류는 eMBB, mMTC, URLLC등의 카테고리에 속할 수 있다.

이하 본 발명에서 제1신호의 TTI길이는, 제1신호가 전송되는 시간의 길이를 의미한다. 또한 본 발명에서 제2신호의 TTI길이는, 제2신호가 전송되는 시간의 길이를 의미한다. 또한 본 발명에서 제2신호 전송 타이밍이라함은 단말이 제2신호를 언제 송신하고, 기지국이 제2신호를 언제 수신하는지에 대한 정보이며, 제2신호 송수신 타이밍이라 언급할 수 있다.

본 발명에서 TDD 시스템이라는 언급이 없을 경우, 일반적으로 FDD 시스템에 대해 설명하기로 한다. 하지만 FDD 시스템에서의 본 발명에서의 방법 및 장치는, 간단한 변형에 따라 TDD 시스템에도 적용할 수 있을 것이다.

이하 본 발명에서 상위 시그널링은 기지국에서 물리계층의 하향링크 데이터 채널을 이용하여 단말로, 혹은 단말에서 물리계층의 상향링크 데이터 채널을 이용하여 기지국으로 전달되는 신호 전달 방법이며, RRC signaling 혹은 MAC 제어요소(CE; control element)라고 언급될 수도 있다.

이하 본 발명에서, 송신단이라 함은 하향링크에서는 기지국, 상향링크에서는 단말을 가리킬 수 있다. 또한 수신단이라 함은 하향링크에서는 단말, 상향링크에서는 기지국을 의미할 수 있다.

이하 본 발명에서의 sub-TB는 가상의 개념으로 생각될 수도 있으며, 하나 이상의 CB의 묶음을 나타내는 단위일 수 있다.

<제2-1실시예>

제2-1실시예는 단말이 지원하는 최대 CB 크기를 기지국에게 보고하는 방법에 대하여 설명한다.

단말은 기지국에 접속한 이후, 자신이 데이터 전송에서 지원하는 최대 CB 크기를 기지국에게 상위 시그널링으로 보고한다. 상기 보고는 단말이 지원하는 최대 CB 크기에 대한 단말 능력(UE capability)를 전송하는 것일 수 있다.

<제2-2실시예>

제2-2실시예는 기지국이 상향링크 또는 하향링크 데이터 전송에 사용할 최대 CB 크기를 단말에게 설정하는 방법에 대하여 도2h를 참조하여 설명한다.

기지국은 단말에게 데이터 전송시 사용하는 최대 CB 크기 정보를 상위 시그널링으로 전달한다. 최대 CB 크기 정보를 설정 받지 않은 단말은, 기지국과 단말간에 미리 약속된 값을 최대 CB 크기로 가정할 수 있다. 최대 CB 크기 정보를 설정 받은 단말은 설정된 값을 최대 CB 크기로 가정하여 데이터 송수신에 사용될 수 있다. 상기 최대 CB 크기 정보는 하나의 TB를 하나 이상의 CB로 분할하는데 사용하는 값일 수 있다.

도2h는 기지국과 단말간에 최대 CB 길이 설정을 이용하여 데이터 송수신을 하는 순서도이다. 기지국은 단말에게 상위 시그널링으로 최대 CB 길이를 설정한다 (2h-02). 본 실시예에서는 최대 CB 크기 정보를 기지국으로부터 단말에게 상위 시그널링으로 전달되는 일례를 설명하였지만, 2h-02에서 최대 CB 크기 정보는 하향링크 제어신호 DCI로 전달되거나 혹은 시스템 정보(SIB)로 전달될 수도 있으며, 혹은 상위 시그널링과 DCI의 조합으로 전달될 수도 있다. 또한 본 실시예에서의 최대 CB 크기 정보는 상향링크와 하향링크 데이터 전송에서 서로 다른 최대 CB 크기가 설정될 수 있다.

상기 설정된 최대 CB 길이를 이용하여 기지국과 단말은 데이터 송수신을 할 수 있다(2h-04). 상기 데이터 송수신에서 최대 CB 길이를 이용하는 것은, 송신단에서 전송할 TB를 하나 이상의 CB로 분할할 때 최대 CB 길이를 이용하고, 수신단에서는 최대 CB 길이를 이용하여 각각의 CB의 길이를 계산하여 채널 디코딩을 수행할 수 있다. 수신단에서는 하나의 TB를 수신한 후 상기 최대 CB 길이를 이용하여 CB의 수 및 각각 CB의 길이를 계산할 수 있고, 계산된 길이의 CB들을 채널 디코딩을 수행하고, 정해진 위치의 CRC가 존재한다면 존재하는 CRC를 확인함으로써 전송 성공 여부를 알 수 있다.

<제2-2-1실시예>

제2-2-1 실시예는 상기 제2-2실시예에 있어서 기지국과 단말이 설정된 최대 CB 크기를 이용하여 하나의 TB를 하나 이상의 CB로 분할하고, CRC를 추가하는 방법을 설명한다. 본 제2-2-1실시예는 제2실시예의 일례이며, 다양한 변형된 방법으로 적용이 가능할 것이다.

하나의 CB가 될 수 있는 최대 CB 크기를 Z라고 나타내기로 하고, TB의 크기를 B라고 나타내기로 하자. 또한, CB에 추가되는 CRC 길이를 L_CB(L_CB)로 표시하고, TB에 추가되는 CRC길이를 L_TB(L_TB)라고 나타내기로 하자. 또한 CB의 수를 C로 표시하기로 하자.

본 실시예에서 최대 CB 크기 Z는 기지국으로부터 단말에게 설정된 값일 수 있다. 본 실시예에서는 N_CB는 미리 송수신기간에 약속된 0보다 큰 수 일 수 있으며, CB의 CRC 길이를 가리킨다. 하기에서

는 X보다 큰 최소 정수,

는 X보다 작은 최대 정수를 가리킨다.

전체 코드블록 수 C는 아래와 같이 결정될 수 있다.

상기에서는 설정된 최대 CB 크기 Z에 따라서 CB의 CRC길이와 CB의 수를 결정하였고, 총 전송해야할 데이터의 비트수 B’을 결정하였다. 하기에서는 전송할 TB를 어떻게 CB로 나누는지에 대해 설명한다. 하기에서 crk는 r번째 CB의 k번째 비트를 의미한다.

각 CB의 비트수 계산:

첫 세그먼트 사이즈: K+는 B’≤C·K을 만족하는 K값 중에서, 특정 집합에 포함되는 최소값 (상기 특정 집합은 송수신기 사이에 미리 약속된 값들을 포함한 집합일 수 있다.)

if C=1

K+크기를 갖는 CB의 수 C+=1, K-=0, C-=0

else if C>1

둘째 세그먼트 사이즈: K-는 K<K+을 만족하는 K값 중에서, 특정 집합에 포함되는 최대값 (상기 특정 집합은 송수신기 사이에 미리 약속된 값들을 포함한 집합일 수 있다.)

하기 [STEP 1] 수행

end for

[STEP 1 시작]

[STEP 1 끝]

상기 일례는 0 또는 NULL이 채워질 경우 맨 앞쪽에 채워지는 경우의 일례이며, 이는 중간 또는 맨 마지막에 채워지는 경우로 쉽게 변형되어 적용될 수 있다. 혹은 도2k와 도2l에서와 같이 filler bit들이 각 CB의 맨 앞 혹은 맨 뒤에 흩어져 포함되는 것으로 쉽게 변경하여 적용될 수 있다.

도2i은 기지국이 단말에게 최대 CB 크기를 설정한 후, 하나의 TB를 미리 설정된 최대 CB 크기 Z를 이용하여 하나 이상의 CB로 분할하고, CB의 CRC를 추가하는 송신단의 방법을 도시한 순서도이다.

도2j은 기지국이 단말에게 최대 CB 크기를 설정한 후, 하나의 TB를 디코딩함에 있어서, 미리 설정된 최대 CB 크기 Z를 이용하여 하나 이상의 CB를 구분하고, 디코딩후에 CB의 CRC를 이용하여 디코딩 성공여부를 검사하는 수신단의 방법을 도시한 순서도이다.

<제2-2실시예>

제2-2실시예는 상기 제2실시예에 있어서 기지국과 단말이 설정된 최대 CB 크기를 이용하여 하나의 TB를 하나 이상의 CB로 분할하고, CRC를 추가하는 방법의 다른 일례를 설명한다. 본 제2-2실시예는 제2실시예의 일례이며, 다양한 변형된 방법으로 적용이 가능할 것이다.

본 실시예에서는 하나의 CB 길이의 최대값 K_max와 최소값 K_min을 기지국과 단말이 서로 미리 약속되어 있을 수 있다. TB의 크기를 B라고 나타내기로 하자. 또한, CB에 추가되는 CRC 길이를 L_CB(L_CB )로 표시하고, TB에 추가되는 CRC길이를 L_TB(L_TB )라고 나타내기로 하자. 또한 CB의 수를 C로 표시하기로 하자. 본 실시예에서 최대 CB 크기 K_max (Kmax)와 최소 CB 크기 K_min (Kmin)는 기지국으로부터 단말에게 설정된 값일 수 있다. 본 실시예에서는 N_CB는 미리 송수신기간에 약속된 0보다 큰 수 일 수 있으며, CB의 CRC 길이를 가리킨다. 하기에서 는 X보다 큰 최소 정수, 는 X보다 작은 최대 정수를 가리킨다. 또한 K_r (Kr)은 r번째 CB의 길이를 나타낸다.

상기 일례에서는 CB에 CRC가 추가되지 않는 일례이지만, CB의 수가 1개보다 많을 경우, CB마다 CB가 추가되는 방법으로 쉽게 적용될 수 있다.

<제2-3실시예>

제2-3실시예는 기지국이 전송하는 데이터의 종류에 따라 최대 CB 크기를 결정하고, 단말은 상기 결정되는 최대 CB 크기를 이용하여 송수신하는 방법에 대하여 설명한다.

상기 데이터의 종류를 나누는 것은, 단말이 스케줄링 받는 제어신호에 포함된 정보일 수 있다. 상기 제어신호에 포함된 정보는 특정 비트들로 전달될 수도 있고, 혹은 하향링크 제어신호 DCI에 추가된 CRC에 마스킹된 특정 RNTI 값일 수 있다. 상기 RNTI 값은 기지국으로부터 전달되는 데이터의 종류를 가리키는 것일 수 있다. 예를 들어, 특정 RNTI 값은 시스템 정보 전송용(SI-RNTI)일 수 있고, 혹은 단말 특정으로 전송되는 데이터를 가리키는 값(C-RNTI)일 수 있다. 예를 들어, SI-RNTI가 적용되는 제어신호에 해당하는 데이터 전송에서는 최대CB크기가 6144로 결정되고, C-RNTI가 적용되는 제어신호에 해당되는 데이터 전송에서는 특정 단말들에게 최대CB크기가 12288로 결정될 수 있을 수 있다. 다른 일례로는 하나보다 많은 단말에게 동시에 전송되는 데이터 전송에서는 최대CB크기가 6144로 결정되고, 특정 하나의 단말에게만 전송되는 데이터 전송에서는 최대CB크기가 12288로 결정될 수 있다.

<제2-4실시예>

제2-4실시예는 전송하는 데이터의 TBS에 따라 최대 CB 크기를 결정하여 기지국과 단말이 송수신에 사용하는 방법에 대하여 설명한다.

기지국과 단말은 제1 TBS크기, 제2 TBS크기, …, 제M TBS크기 등의 경계값(threshold)을 미리 약속할 수 있다. 그리고 실제 데이터 송신이 이루어질 때 사용되는 TBS크기와 상기 경계값을 비교하여 최대 CB 크기를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제1 TBS크기보다 작은 TBS에 대해서는 최대CB크기는 6144로 정해지고, 제1 TBS크기보다 큰 TBS에 대해서는 최대CB크기는 12288로 정해질 수 있다.

<제2-5실시예>

제2-5실시예는 전송하는 데이터가 사용하는 MCS 값에 따라 최대 CB 크기를 결정하여 기지국과 단말이 송수신에 사용하는 방법에 대하여 설명한다.

기지국과 단말은 제1 MCS경계값, 제2 MCS경계값, …, 제M MCS경계값 등의 경계값(threshold)을 미리 약속할 수 있다. 그리고 실제 데이터 송신이 이루어질 때 사용되는 MCS값과 상기 MCS경계값을 비교하여 최대 CB 크기를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제1 MCS경계값보다 작은 MCS를 사용하는 데이터 전송에 있어서는 최대CB크기는 6144로 정해지고, 제1 MCS경계값보다 큰 MCS를 사용하는 데이터 전송에 있어서는 최대CB크기는 12288로 정해질 수 있다.

본 발명의 상기 실시예들을 수행하기 위해 단말과 기지국의 송신부, 수신부, 처리부가 각각 도 2s와 도 2t에 도시되어 있다. 상기 제2-1실시예부터 제2-5실시예까지 최대CB크기를 결정하여 데이터 송수신에 적용하는 동작을 수행하기 위해 기지국과 단말의 송수신 방법이 나타나 있으며, 이를 수행하기 위해 기지국과 단말의 수신부, 처리부, 송신부가 각각 실시 예에 따라 동작하여야 한다.

구체적으로 도2s는 본 발명의 실시예에 따른 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다. 도2s에서 도시되는 바와 같이, 본 발명의 단말은 단말기 수신부(2s-00), 단말기 송신부(2s-04), 단말기 처리부(2s-02)를 포함할 수 있다. 단말기 수신부(2s-00)와 단말이 송신부(2s-04)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(2s-02)로 출력하고, 단말기 처리부(2s-02)로부터 출력된 신호를 무선 채널을 통해 전송할 수 있다. 단말기 처리부(2s-02)는 상술한 본 발명의 실시예에 따라 단말이 동작할 수 있도록 일련의 과정을 제어할 수 있다. 예를 들어, 단말 수신부(2s-00)에서 기지국으로부터 하향링크 데이터 신호를 수신하고, 단말 처리부(2s-02)는 미리 설정되거나 결정된 최대CB크기를 이용하여 CB 디코딩을 수행할 수 있다. 이후, 단말 송신부(2s-04)에서 상기 디코딩한 결과인 HARQ-ACK 피드백 정보를 기지국으로 송신할 수 있다.

도2t는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 내부 구조를 도시하는 블록도이다. 도2t에서 도시되는 바와 같이, 본 발명의 기지국은 기지국 수신부(2t-01), 기지국 송신부(2t-05), 기지국 처리부(2t-03)를 포함할 수 있다. 기지국 수신부(2t-01)와 기지국 송신부(2t-05)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(2t-03)로 출력하고, 단말기 처리부(2t-03)로부터 출력된 신호를 무선 채널을 통해 전송할 수 있다. 기지국 처리부(2t-03)는 상술한 본 발명의 실시예에 따라 기지국이 동작할 수 있도록 일련의 과정을 제어할 수 있다. 예를 들어, 기지국 처리부(2t-03)는 적절한 최대CB크기를 결정하고, 설정 정보를 생성하도록 제어할 수 있다. 이후, 기지국 송신부(2t-05)에서 데이터를 전송시 상기 설정된 최대 CB크기를 이용하여 CB를 구성하고 CRC를 추가하여 송신하고, 기지국 수신부(2t-01)는 HARQ-ACK 정보를 단말로부터 수신한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기지국 처리부(2t-03)는 최대CB크기 등을 포함하는 하향링크 제어 정보(Downlink Control Information, DCI) 또는 상위 시그널링 신호를 생성하도록 제어할 수 있다. 이 경우, 상기 DCI 혹은 상위 시그널링은 상기 스케줄링된 신호에 최대 CB크기 정보 및 상기 정보가 포함되었는지를 지시할 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 제1실시예, 제2-1실시예, 그리고 제4실시예의 일부분들이 서로 조합되어 기지국과 단말이 운용될 수 있다. 또한 상기 실시예들은 LTE 시스템을 기준으로 제시되었지만, 5G 혹은 NR 시스템 등 다른 시스템에도 상기 실시예의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능할 것이다.

Claims

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.