KR20180122912A

KR20180122912A - 통신 시스템에서 단말 파워 헤드룸 정보의 전송 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20180122912A
Application number: KR1020170076154A
Authority: KR
Inventors: 류선희; 정정수; 강현정; 류현석; 박승훈
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2017-05-04
Filing date: 2017-06-15
Publication date: 2018-11-14
Also published as: EP3603231A1; EP3603231B1; CN110583053B; EP3603231A4; KR102353168B1; CN110583053A

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 빔포밍 시스템에서의 파워 헤드룸 정보를 송신 및 수신하는 방법 및 장치에 대해 개시한다.

Description

통신 시스템에서 단말 파워 헤드룸 정보의 전송 방법 및 장치{MEHOTD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING POWER HEADROOM INFORMATION IN A COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 통신 시스템에 대한 것으로서, 보다 구체적으로, 통신 시스템에서 단말 파워 헤드룸 정보의 전송 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) 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.

한편, 종래 LTE에서는 상향링크를 통해 단말이 기지국으로 파워 헤드룸 정보를 전송한다. 이때, 파워 헤드룸 값은 단말의 최대 송신 전력과 단말이 상향링크 전송에 실제로 사용한 송신 전력의 차이를 의미한다. 기지국은 단말로부터 수신한 파워 헤드룸 정보를 이용하여 시스템 성능을 최적화시키기 위한 방법에 사용할 수 있다. 예를 들어, 단말로부터 수신한 파워 헤드룸 정보가 양수 (positive value)인 경우, 기지국은 해당 단말이 상향링크 송신 전력을 증가시킬 수 있다고 판단하여 해당 단말의 스케줄링 시 해당 단말이 할당 받을 수 있는 자원의 양을 증가시킬 수 있다. 이와 반대로, 단말로부터 수신한 파워 헤드룸 정보가 음수 (negative value)인 경우, 기지국은 해당 단말이 상향링크 송신 전력을 감소시켜야 한다고 판단하여, 해당 단말의 스케줄링 시 해당 단말이 할당 받을 수 있는 자원의 양을 감소시킬 수 있다. 이러한 동작을 통해, 상향링크로 전송되는 데이터 (또는 제어 정보)의 커버리지를 확보하고, 단말의 전력 소모를 감소시킬 수 있다.

이러한 기지국과 단말의 파워 헤드룸 정보의 송신 및 수신에 관한 동작은 빔포밍을 사용하는 5G 통신 시스템에서도 필요하기 때문에, 빔포밍 시스템에서의 파워 헤드룸 정보를 전송하는 방법 및 장치에 대한 설계가 필요하다.

본 발명의 실시 예는 통신 시스템에서 단말 파워 헤드룸 정보를 전송하기 위한 지연을 감소시키기 위한 단말 및 기지국의 동작 방법 및 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 실시 예는 빔포밍 시스템에서 빔의 변화에 따른 단말 파워 헤드룸 정보를 전송하기 위한 단말 및 기지국의 동작 방법 및 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

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 실시 예에 따른 파워 헤드룸 전송 방법은, 통신 시스템에서 cell level mobility / beam level mobility 제어 신호 전송 시 파워 헤드룸 정보를 전송하기 위한 UL 자원 할당을 미리 수행하여 상향 링크 전송의 지연을 감소시킬수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따를 경우, 빔포밍을 사용하는 시스템에서 빔의 변화에 따른 단말 파워 헤드룸 정보의 전송을 통해, 시스템 성능을 최대화하고 단말의 전력 소모를 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 (5G, NR) 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시하는 도면으로 MME와 S-GW 및 5G 기지국 (gNB)의 구성에 대한 예시이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 (5G, NR) 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시하는 도면으로 CU와 DU 및 TRxP의 구성에 대한 예시이다.
도 3은 상향링크 Power control을 위한 Power headroom 정보를 계산하고 전송하는 동작에 대한 예시이다.
도 4는 상향링크 빔 변경에 대한 예시이다.(상향링크 수신 빔인 기지국의 빔이 현재 서빙 빔과 타겟빔간 동일 TRxP 이내에 존재하는 경우)
도 5는 상향링크 빔 변경에 대한 예시이다.(상향링크 수신 빔인 기지국의 빔이 현재 서빙 빔과 타겟빔간 다른 TRxP 에 별도로 존재하는 경우)
도 6은 파워 헤드룸 정보 전송을 위한 PHR 포함되는 PH 개수 설정을 위한 동작 예시이다.(단일 PH, 빔별 복수개 PH, TRxP별 복수개 PH 전송 옵션 기반)
도 7은 파워 헤드룸 정보 전송을 위한 TRP 변경 시 PHR triggering event 신규 도입 및 해당 PHR 전송 시 지연 감소를 위한 동작에 대한 예시이다.(Intra-TRxP 빔 변경의 경우)
도 8은 파워 헤드룸 정보 전송을 위한 TRP 변경 시 PHR triggering event 신규 도입 및 해당 PHR 전송 시 지연 감소를 위한 동작에 대한 예시이다.(Inter-TRxP 빔 변경의 경우)
도 9는 Beam switch 동작 시 파워 헤드룸 정보 전송을 위한 동작의 일 실시 예이다.(PHR 이벤트 trigger되지 않는 경우, 기존 beam switch 메시지를 전송하는 동작)
도 10은 Beam switch 동작 시 파워 헤드룸 정보 전송을 위한 동작의 예시이다.(Intra-TRxP 간 PHR 이벤트 trigger되는경우, 기존 beam switch 메시지에 PH관련 정보를 추가하여 전송하는 동작)
도 11은 Beam switch 동작 시 파워 헤드룸 정보 전송을 위한 동작의 예시이다.(단말에서 Inter-TRxP 간 PHR 이벤트 trigger하여, 기존 beam switch 메시지에 PH관련 정보를 추가하여 전송하는 동작)
도 12는 Beam switch 동작 시 파워 헤드룸 정보 전송을 위한 동작의 예시이다.(기지국에서 Inter-TRxP 간 PHR 이벤트 trigger하여, 기존 beam switch 메시지에 PH관련 정보를 추가하여 전송하는 동작)
도 13은 복수개의 상향링크 beam-fair를 통해 UL data를 전송하는 예시이다.(상향링크 수신 빔인 기지국의 복수개의 빔이 동일 TRxP 이내에 존재하는 경우)
도 14는 복수개의 상향링크 beam-fair를 통해 UL data를 전송하는 예시이다.(상향링크 수신 빔인 기지국의 복수개의 빔이 다른 TRxP 에 별도로 존재하는 경우)
도 15는 하향링크와 상향링크의 beam-fair가 다른 경우 UL data를 전송하는 예시이다.(하향링크 송신 빔인 기지국 빔과 상향링크 수신 빔인 기지국의 빔이 동일 TRxP 이내에 존재하는 경우)
도 16은 하향링크와 상향링크의 beam-fair가 다른 경우 UL data를 전송하는 예시이다.(하향링크 송신 빔인 기지국 빔과 상향링크 수신 빔인 기지국의 빔이 다른 TRxP 에 별도로 존재하는 경우)
도 17은 상향링크 자원 할당을 위해 LTE 에서 단말이 SR, BSR, PHR의 정보를 기지국에 전송하고 UL grant를 기지국으로부터 수신하여 상향링크 자원 할당을 수행하는 동작 및 소요되는 시간 지연의 예시이다.
도 18은 빔 포밍을 고려한 파워 헤드룸 정보 전송을 위한 Beam width 변경 관련 PHR Triggering 이벤트 설정 동작에 대한 예시이다.
도 19는 빔 포밍을 고려한 파워 헤드룸 정보 전송을 위한 MAC CE 포맷에 대한 예시이다.(빔 별 PH 적용 예시)
도 20은 빔 포밍을 고려한 파워 헤드룸 정보 전송을 위한 MAC CE 포맷에 대한 또 다른 예시이다.(TRxP 별 PH 적용 예시)
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 구조를 도시한 도면이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 구조를 도시한 도면이다.
도 23a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국이 uplink waveform을 결정하여 단말에게 PDCCH에 전송하는 DCI에 Dynamic uplink waveform change에 관한 정보를 전송하는 방법이다.
도 23b는 본 발명의 일 실시 본 발명의 일 실시예에 따른 예에 따른 단말이 이 uplink waveform을 기지국에게 feedback하여 전송하는 방법으로 PUCCH에 전송하는 UCI에 Dynamic uplink waveform change에 관한 정보를 전송하는 방법이다.
도 24a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국이 uplink waveform을 결정하여 하향링크 MAC CE로 단말에게 지시하는 방법을 도시한다.
도 24b는 본 발명의 일 실시 예에 기존의 기존의 상향링크 MAC CE 중 하나의 PHR에 reserved 된 2 bit를 활용하여 단말이 기지국에게 uplink waveform을 지시하는 방법이다.
도 25a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 Dynamic uplink waveform change 지시를 위한 제어 시그널링 동작을 위하여 RRC 계층에서 지시하는 방법으로 RRC message를 기반으로 기지국이 단말에게 지시하는 방법이다.
도 25b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말이 RRC configuration message의 응답메시지인 RRC configuration response나 재설정 (RRC reconfiguration message)의 응답인 RRC reconfiguration response (complete)에 해당 uplink waveform 지시자를 feedback 하는 동작을 포함한다.
도 26에서 본 발명의 일 실시 예에 따른 Dynamic uplink waveform change 지시를 위한 제어 시그널링 동작을 위하여 System Information (SI)를 통하여 uplink waveform을 지시하는 방법으로 System Information의 MIB, SIB1, SIB2 등의 필드에 uplink waveform 을 지시하는 UL_waveform_indicator 정보를 실어서 기지국이 단말에게 지시하는 방법이다.
도 27은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말이 PHR 을 연산하고 이를 보고하면 기지국이 해당 정보로 UL 스케줄링을 수행하는 동작을 도시한다.
도 28은 기지국이 단말이 전송한 PHR에서 기준이 되는 uplink waveform과 실제 uplink 전송에 적용될 waveform 동일 여부를 기반으로 PH수신값을 보정하고 P_max을 보정하여 상향링크 자원 할당 및 스케줄링하는 동작을 도시한다.

파워 헤드룸은 단말의 현재 송신 전력과 단말의 최대 출력 전력의 차이를 의미하며, 단말은 하기의 [수학식 1]과 같이 파워 헤드룸을 계산할 수 있다.

[수학식 1]

PH(i)=P_CMAX(i)-P_TX(i)

상기 수학식 1은 단말의 i번째 subframe에서 단말이 계산한 파워 헤드룸 값을 나타내며, i번째 subframe에서 상향링크 데이터 및 제어 정보 전송에 단말이 실제로 사용한 송신 전력 P_TX(i)와 단말의 최대 출력 전력인 P_CMAX(i)와의 차로 이루어질 수 있다. P_TX(i)는 i번째 subframe에서 데이터 정보를 전송했는지 또는 제어 정보를 전송했는지 또는 데이터 정보와 제어 정보를 동시에 전송했는지에 따라 달라질 수 있다. 하기의 [수학식 2a]는 i번째 subframe에서 데이터 정보를 전송하는 경우에 대한 P_TX(i)의 예시이고, 하기의 [수학식 2b]는 i번째 subframe와 제어 정보를 전송하는 경우에 대한 P_TX(i)의 예시이다.

[수학식 2a]

상기 수학식 2a는 단말의 i 번째 subframe에서 상향링크 데이터 전송을 위한 물리 채널인 PUSCH (Physical Uplink Shared Channel)의 송신전력을 나타낸 것이다.

● 이때, P_{0_} _PUSCH는 P_{0_NORMAL_} _PUSCH+P_{O_} _UE _{_} _PUSCH로 구성된 파라미터 이며, higher layer signaling (RRC signaling)을 통해 기지국이 단말에게 알려주는 값이다.

● 특히, P_{O_NORMAL_} _PUSCH는 8-bit 정보로 구성된 셀-특정 (cell-specific)한 값으로 [-126, 24]dB의 범위를 갖는다.

● 또한 P₀ _{_} _UE _{_} _PUSCH는 4-bit 정보로 구성된 단말-특정 (UE-specific)한 값으로 [-8, 7]dB의 범위를 갖는다. Cell-specific한 값은 Cell-specific RRC signaling (SIB: System Information Block)을 통해 기지국이 전송하며, UE-specific한 값은 dedicated RRC signaling을 통해 기지국이 단말로 전송한다.

이때, j는 PUSCH의 grant 방식을 의미하며 보다 구체적으로, j = 0은 semi-persistent grant를 의미하고, j = 1은 dynamic scheduled grant, 그리고 j = 2는 random access response에 대한 PUSCH grant를 의미한다. 한편, α(j)는 경로손실 (path-loss)을 보상하기 위한 값으로, α(0)와 α(1)의 경우, 기지국은 {0, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1} 중의 하나의 값을 3-bit 정보를 통해 cell-specific하게 셀 내의 모든 단말에게 알려준다. α(2)=1 값을 사용한다.

● PL 은 단말이 계산하는 경로손실 값으로, 기지국이 전송하는 하향링크 채널의 CRS (Cell-specific Reference Signal)의 수신 전력을 통해 계산한다. Δ_TF(i) 는 MCS에 관련된 값이며, f(i)는 Closed-loop으로 전력제어를 수행하기 위한 파라미터이다.

[수학식 2b]

상기 수학식 2b는 단말의 i번째 subframe에서 상향링크 제어 정보 전송을 위한 물리 채널인 PUCCH (Physical Uplink Control Channel)의 송신전력을 나타낸 것이다.

● 이때, P_{0_} _PUCCH는 P_{0_} _NORMINAL _{_} _PUCCH+P_{0_} _UE _{_} _PUCCH로 구성된 파라미터 이며 higher layer signaling (RRC signaling)을 통해 기지국이 단말에게 알려주는 값이다.

● 특히, P_{O_} _NORMINAL _{_} _PUCCH는 8-bit 정보로 구성된 셀-특정 (cell-specific)한 값으로 [-126, 24]dB의 범위를 갖는다.

● 또한 P₀ _{_} _UE _{_} _PUCCH는 4-bit 정보로 구성된 단말-특정 (UE-specific)한 값으로 [-8, 7]dB의 범위를 갖는다. Cell-specific한 값은 Cell-specific RRC signaling (SIB: System Information Block)을 통해 기지국이 전송하며, UE-specific한 값은 dedicated RRC signaling을 통해 기지국이 단말로 전송한다. 한편, PUSCH의 송신전력 제어와 달리, PUCCH 송신전력 제어에서는 경로 손실을 보상하는 α(j)가 사용되지 않는다.

단말이 계산하는 경로손실 값인 PL 은 PUSCH의 송신전력 제어에서와 마찬가지로, 기지국이 전송하는 하향링크 채널의 CRS (Cell-specific Reference Signal)의 수신 전력을 통해 계산한다. Δ_F _{_} _PUCCH(F) 는 higher layer signaling (Cell-specific or UE-specific RRC signaling)을 통해 단말로 전송되며, PUCCH의 format에 따라 가변 하는 값이다.

Δ_TxD(F') 는 PUCCH가 2-antanna ports로 전송되는 경우 (즉, SFBC: Space Frequency Block Code) higher layer signaling (Cell-specific or UE-specific RRC signaling)을 통해 단말로 전송되며, PUCCH의 format에 따라 가변 하는 값이다. h(n_CQI, n_HARQ, n_SR)는 PUCCH format에 따라 다른 값이 사용되며, 이때 n_CQI는 channel quality information의 피드백에 사용되는 비트수를 의미하고, n_HARQ는 HARQ-ACK/NACK 피드백에 사용되는 비트수, 그리고 n_SR는 Scheduling Request의 피드백에 사용되는 비트로서 0 또는 1이다. g(i)는 Closed-loop으로 전력제어를 수행하기 위한 파라미터이며, 기지국은 UE-specific하게 PUCCH 전송전력을 Correction할 수 있다.

한편, i번째 subframe에서 단말의 최대 출력 전력을 나타내는 P_CMAX(i)는 하기의 [수학식 3a]의 범위를 갖는 값이며, 하기의 [수학식 3b]와 [수학식 3c]를 통해 단말이 계산할 수 있다.

[수학식 3a]

P_CMAX _{_L}≤P_CMAX≤P_CMAX _{_H}

상기 수학식 3a에서 P_CMAX _{_L}은 P_CMAX의 작은 값을 의미하고, 하기의 [수학식 3b]를 통해 단말이 계산할 수 있다. P_CMAX _{_H}는 P_CMAX의 큰 값을 의미하고, 하기의 [수학식 3c]를 통해 단말이 계산할 수 있다.

[수학식 3b]

P_CMAX _{_L} = min{P_EMAX-ΔT_C,P_PowerClass-max{MPR+AMPR+ΔT_IB+ΔT_C,PMPR}}

[수학식 3c]

P_CMAX _{_H} = min{P_EMAX,P_PowerClass}

상기 수학식 3b와 수학식 3c에서 P_EMAX는 특정 셀에서 단말이 상향링크 전송에 사용할 수 있는 최대 송신 전력으로써, 기지국이 UE-specific한 RRC signaling을 통해 알려주는 값이다. P_PowerClass는 단말의 Power Class에 해당되는 값으로, 단말의 capability에 해당될 수 있다 (예를 들어, 23 dBm). MPR (maximum power reduction)은 상향링크 데이터 및 제어채널 전송을 위해 단말에게 할당된 주파수 자원의 양 (RB의 수: resource block의 수) 및 modulation을 반영할 수 있다. AMPR (Additional maximum power reduction)은 ACLR (Adjacent Channel Leakage Ratio)과 스펙트럼 emission 요구사항에 따른 값이다. ΔT_IB는 통신이 이루어지는 band combination에 따른 tolerance 값이고, ΔT_C는 aggregated channel bandwidth 및 guard-band에 따라 달라지는 값이며, PMPR (Power amplifier-maximum power reduction)은 multi-RAT 환경에서의 규정을 준수하기 위한 파라미터이다.

단말은 상기 [수학식 1]을 통해 계산한 파워 헤드룸 값을 기지국으로 보고하며, 기지국은 이를 이용하여 시스템 운용을 최적화시키는데 사용할 수 있다. 예를 들어, 특정 단말이 기지국으로 보고한 파워 헤드룸 값이 양수인 경우, 기지국은 해당 단말에게 더 많은 자원 (RB: Resource Block)을 할당하여 시스템 수율을 증가시킬 수 있다. 이와 달리, 특정 단말이 기지국으로 보고한 파워 헤드룸 값이 음수인 경우, 기지국은 해당 단말에게 더 적은 자원을 할당하거나 송신 전력 제어 명령을 통해 해당 단말의 송신 전력을 줄여줄 수 있다. 이를 통해 해당 단말의 불필요한 전력 소모를 감소시키거나 In-band emission으로 인한 기지국 수신 신호의 성능 열화를 방지할 수 있다.

한편, 빔포밍을 사용하는 시스템에서는 하향링크 채널 상태와 상향링크 채널 상태의 불일치 정도가 빔포밍을 사용하지 않는 시스템에 비해서 많이 증가할 수 있다.

1) 첫 번째 이유로, 기지국의 하향링크 송신을 위한 송신 빔 이득과 기지국의 상향링크 수신을 위한 수신 빔 이득이 서로 다를 수 있다. 이와 마찬가지로, 단말의 하향링크 수신을 위한 수신 빔 이득과 단말의 상향링크 송신을 위한 송신 빔 이득이 서로 다를 수 있다. 이러한 이유는, 기지국 송신 안테나의 패널 (panel) 수와 기지국 수신 안테나의 패널 (panel) 수가 다를 수 있고, 마찬가지로 단말 송신 안테나의 패널 (panel) 수와 단말 수신 안테나의 패널 (panel) 수가 다를 수 있기 때문이다. 일 예로, 기지국은 하향링크 전송을 위해 46 dBm의 송신 전력을 사용하지만, 단말은 이보다 훨씬 적은 23 dBm의 송신 전력을 사용할 수 있다. 따라서 하향링크 신호의 커버리지와 상향링크 신호의 커버리지가 상이할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 기지국의 수신 안테나 패널 수를 증가시킴으로써 (기지국의 송신 안테나 패널 수에 대비해서 수신 안테나 패널 수를 증가시킴) 기지국의 수신 빔 이득을 증가시켜 상향링크 신호의 커버리지를 확보할 수 있다. 또한 단말의 송신 안테나 패널 수를 증가시킴으로써 (단말의 수신 안테나 패널 수에 대비해서 송신 안테나 패널 수를 증가시킴) 단말의 송신 빔 이득을 증가시켜 상향링크 커버리지를 확보할 수 있다.

2) 빔포밍을 사용하는 시스템에서 하향링크 채널 상태와 상향링크 채널 상태의 불일치 정도가 증가할 수 있는 두 번째 이유는, 기지국이 사용하는 빔과 단말이 사용하는 빔-쌍 (beam-pair)에 따라 서로 다른 빔 이득이 존재할 수 있기 때문이다. 예를 들어, 기지국이 N 개의 빔을 사용한다고 가정하고 (1, 2, …, N), 단말이 M개의 빔을 사용한다고 가정하자 (1, 2, …, M). 단말은 기지국의 송신 빔 3과 자신의 수신 빔 1이 가장 좋은 빔일 수 있으며 이를 하향링크 best 빔-쌍으로 가정하자. 이때, 가장 좋은 빔의 의미는 빔의 수신 신호 세기가 가장 큰 빔을 의미할 수 있다. 그러나 기지국의 수신 입장에서는 단말의 송신 빔 2와 기지국의 수신 빔 N이 가장 좋은 빔일 수 있으며 이를 상향링크 best 빔-쌍으로 가정하자. 앞서 언급한 것처럼, 하향링크 best 빔-쌍과 상향링크 best 빔-쌍을 형성하기 위해 사용되는 빔 이득이 서로 상이할 수 있기 때문에 하향링크 채널 상태와 상향링크 채널 상태의 불일치가 발생할 수 있다. 또 다른 일 예로, 하향링크 best 빔-쌍과 상향링크 best 빔-쌍의 빔 이득이 동일하더라도, 기지국은 유동적인 빔 운용을 위해 특정 단말에게 상향링크 데이터 및 제어 정보를 상향링크 best 빔-쌍이 아닌, 상향링크 second best 빔-쌍 또는 상향링크 third best 빔-쌍을 통해 전송하라고 명령할 수 있다. 이러한 경우, 하향링크 채널 상태와 상향링크 채널 상태의 불일치가 증가할 수 있다.

3) 빔포밍을 사용하는 시스템에서 하향링크 채널 상태와 상향링크 채널 상태의 불일치 정도가 증가할 수 있는 세 번째 이유는, 동기신호, 제어채널 그리고 데이터 채널 전송 시 서로 다른 빔 폭 (beam width)을 사용할 수 있기 때문이다. 보다 구체적으로, 빔포밍 시스템에서 동기신호, 제어채널 그리고 데이터 채널은 빔 스위핑 (beam sweeping)을 수행하여 전송될 수 있다. 이때, 동기신호 및 broadcast 또는 multicast를 필요로 하는 제어 채널 (예를 들어, PBCH: Physical Broadcast Channel)을 좁은 빔 폭을 사용하여 전송할 경우, 좁은 빔 폭을 갖는 빔을 사용하여 셀 전체를 커버해야 하므로 빔 스위핑에 소요되는 시간이 증가될 수 있다. 따라서 동기신호 및 broadcast 또는 multicast 전송을 필요로 하는 제어 채널은 보다 넓은 빔 폭을 갖는 빔을 사용하여 전송할 필요가 있다. 한편, unicast로 전송될 필요가 있는 제어 채널 (예를 들어, PUCCH: Physical Uplink Control Channel) 및 데이터 채널 (예를 들어, PUSCH: Physical Uplink Shared Channel)은 특정 단말에게 전송되기 때문에, 커버리지 확보 및 간섭을 줄이기 위해 보다 좁은 빔 폭을 갖는 빔을 사용하여 전송될 필요가 있다. 하향링크 채널 측정을 보다 넓은 빔으로 수행하고 상향링크 전송을 보다 좁은 빔으로 수행하는 경우, 하향링크 채널 상태와 상향링크 채널 상태의 불일치 정도가 증가할 수 있다.

앞서 언급한 다양한 이유들로 인해, 빔포밍 시스템에서 하향링크 채널 상태와 상향링크 채널 상태의 불일치 정도가 증가하는 경우, 상기 [수학식 1]에서와 같이 하향링크 채널을 통해 단말이 계산한 파워 헤드룸 정보를 이용하여 기지국이 시스템을 운용하는데 심각한 문제가 발생할 수 있다. 예를 들어, 특정 단말의 파워 헤드룸 값이 양수 인 경우, 기지국은 해당 단말의 자원을 증가시킬 수 있으며 (즉, 상기 [수학식 2a]의 M_PUSCH를 증가시킴), 이는 단말의 송신 전력을 증가시키는 것과 동일해 질 수 있다. 이때, 상향링크의 실제 채널 상태가 단말이 파워 헤드룸을 계산할 때 적용한 하향링크 채널 상태와 불일치 하는 경우가 발생할 수 있으며, 이는 실제 단말이 전송할 수 있는 송신 전력보다 더 적은 송신 전력을 사용한 결과를 초래할 수 있다. 따라서 상향링크 신호의 커버리지가 확보되지 못하는 문제가 발생할 수 있다.

또 다른 일 예로, 상향링크의 실제 채널 상태가 단말이 파워 헤드룸을 계산할 때 적용한 하향링크 채널 상태와 불일치 하는 경우, 실제 단말이 전송할 수 있는 송신 전력보다 더 높은 송신 전력을 사용하는 결과를 초래할 수 있다. 이는 단말의 불필요한 전력 소모를 야기할 수 있다. 또한, 단말이 자신의 최대 송신 출력 전력 보다 큰 전력 ([수학식 1]의 P_CMAX 보다 큰 전력)으로 송신하는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 경우, 단말이 상향링크를 통해 송신한 신호들의 EVM (Error Vector Magnitude) 성능이 저하되어, 상향링크 신호의 수신 신호 신뢰도를 보장할 수 없게 된다. 또한, 실제 단말이 전송해야 하는 송신 전력보다 더 높은 송신 전력을 사용하게 되는 경우, 단말이 기지국에 가까이 위치하고 있을 수 있다. 이러한 경우, 해당 단말의 송신 전력이 기지국 수신기의 Dynamic Range를 넘게 되어 기지국이 수신해야 하는 또 다른 단말들의 상향링크 신호에 간섭을 발생시킬 수 있다 (In-band emission). 따라서 시스템 성능을 저하시키는 주요 원인으로 작용할 수 있다.

빔 포밍 시스템에서는 앞서 예시한 바와 같이, 하향링크와 상향링크에서 사용되는 빔 이득의 차이로 인해 하향링크 채널과 상향링크 채널의 불일치 문제가 증가하여, 단말이 기지국으로 전송하는 파워 헤드룸 정보의 신뢰도가 떨어질 수 있다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위한 방안이 필요하다.

앞서 언급한 하향링크 채널과 상향링크 채널의 불일치를 증가시키는 첫 번째 이유를 해결하기 위한 하나의 방법으로는, 기지국과 단말의 능력 협상 (capability negotiation) 과정에서 기지국은 자신의 송신 빔 이득과 수신 빔 이득을 측정 (또는 예상) 할 수 있으며, 이러한 정보를 단말에게 알려줄 수 있다. 단말도 자신의 송신 빔 이득과 수신 빔 이득을 측정 (또는 예상) 할 수 있으며, 이러한 정보를 기지국에게 알려줄 수 있다. 이러한 정보를 단말은 상기 [수학식 1]의 파워 헤드룸 연산에 적용시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 [수학식 2a]와 [수학식 2b]의 경로감쇄 (PL: Path-Loss) 예상 시, 단말은 기지국으로부터 전달 받은 기지국의 송신 빔 정보와 기지국의 수신 빔 정보를 비교하여 둘 중 큰 값을 사용하여 경로감쇄를 예측하거나 둘 중 작은 값 (또는 큰 값) 또는 두 값의 평균을 사용하여 경로감쇄를 예측할 수 있다. 또 다른 일 예로, 기지국은 단말로부터 보고 받은 단말의 송신 빔 이득과 수신 빔 이득에 대한 정보를 활용하여 상향링크 채널 상태를 예측하는데 활용할 수 있다. 이때, 단말은 기지국의 송신 빔 이득과 수신 빔 이득을 모르고 있는 상태로 파워 헤드룸 값을 계산하여 기지국으로 보고한다. 기지국은 능력 협상 시 단말로부터 보고 받은 단말의 송신 빔 이득/수신 빔 이득에 대한 정보와 기지국 자신의 송신 빔 이득/수신 빔 이득에 대한 정보를 활용하여 단말이 송신한 파워 헤드룸 정보를 재해석할 수 있다. 즉, 특정 단말이 송신한 파워 헤드룸 값에 기지국/단말의 송신 빔/수신 빔 이득을 조합하여, 해당 단말의 자원을 증가시킬 것인지 (송신 전력을 증가시킬 것인지) 또는 해당 단말의 자원을 감소시킬 것인지 (송신 전력을 감소시킬 것인지)를 보다 정확하게 판단할 수 있다.

그러나 빔 포밍 시스템에서는 효율적인 빔 운용을 위해 기지국의 송신/수신 빔 및 단말의 송신/수신 빔에 대한 빔 관리(beam management)가 필수적이다. 따라서 앞서 언급한 하향링크 채널과 상향링크 채널의 불일치를 증가시키는 두 번째와 세 번째 이유에서처럼, 기지국과 단말에서 운용하는 빔 폭 및 빔-쌍에 따라 기지국과 단말의 송/수신 빔 이득이 dynamic하게 변할 수 있다. 이러한 상황에서는 기지국과 단말 간 능력 협상을 통한 빔 이득 정보의 교환 방법 만으로는 파워 헤드룸 정보의 정확도를 높이는데 한계가 있을 수 있다. 따라서, 빔 포밍 시스템에서는 빔 관리를 고려한 파워 헤드룸 정보 전송이 필요하다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 (5G, NR) 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시하는 도면으로 MME와 S-GW 및 5G 기지국 (gNB)의 구성에 대한 예시이다. 보다 구체적으로 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 (5G, NR) 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시하는 도면으로 CU와 DU 및 TRxP의 구성에 대한 예시이다. Central Unit (CU)는 PDCP이상의 통신 Protocol layer를 제어 동작하고 DU (Data Unit)에서는 RLC 부터 MAC, PHR 프로토콜 Layer가 동작하는 구조에서 DU는 Cell의 단위가 되고 동일 DU 이내에 송수신 지점인 (TRxP: Transmission and Receiving point 혹은 TRP로 표기)가 복수 개 동작하는 구조의 예시 이다.

도 3은 상향링크 Power control을 위한 Power headroom 정보를 계산하고 전송하는 동작에 대한 예시이다. 기존 LTE (omnidirectional) PHR 전송에는 Beam 기반 PHR에 대한 정의 및 동작이 설계되어 있지 않다. 따라서 Beamforming 전송에서 PHR 전송 동작을 Serving 빔으로 mapping하여 동작할 경우 Beam switch에 해당하는 지연에 따라 PHR 정보 전송에 지연이 발생하게 되는 문제가 있다.

즉 Serving beam 기반 기존 Pathloss change 를 기반으로 한 PHR triggering 이벤트는 PHR 지연 발생하게 되는데 구체적인 동작 예로는 이전 Source 빔 (Beam 1) 에서 Target 빔 (Beam 2)으로 Serving 빔이 변경되는 동작 중에도 빔변경이 완료되는 시점까지 이전 Serving beam 기준 (Beam 1)으로 Pathloss change 기반으로 한 PHR triggering 이벤트를 측정하는 경우 지연이 발생하게 된다. 여기에 더해 PHR triggering 이벤트 탐지 이후에도 PHR 전송을 위한 UL scheduling 절차로 PHR 전송 지연이 추가로 발생하며 마지막으로 기지국이 PH 정보를 수신 후 PH정보 기반하여 상향링크 Data 전송을 위한 UL 자원 할당이 가능하다.

따라서 물리적으로는 Beam switch 완료 시점부터 바로 상향링크 전송이 가능하지만, 다시 말해 상향링크 Data 전송 관점에서 0 ms interruption time 실현이 가능하나.

- 기존 LTE 동작으로 PHR 을 전송할 경우, 지연이 발생하여 초기 상향링크 전송 시에는 PH 정보 부족으로 UL power control의 오류가 발생하고 따라서 상향링크 전송 성능 열화 문제가 발생한다.

- 만약 지연된 기지국 PH 수신 이후 UL 전송 시작 시에는 전송 지연 문제가 발생하게 된다.

빔변경 동작은 단말의 Measurement report 이후에 기지국이 Beam switch (빔변경)을 결정한 이후 일정시간 (beam switching timer)이후에 실행되므로 빔변경에 의한 Pathloss 변경은 동작 절차 상 예측이 가능하다.

도 4는 상향링크 빔 변경에 대한 예시이다. 상향링크 수신 빔인 기지국의 빔이 현재 서빙 빔과 타겟빔간 동일 TRxP 이내에 존재하는 경우에는 Source beam과 Target beam의 단말과 기지국의 TRxP가 동일하기 때문에 물리적인 위치가 동일하고 해당 Source beam-fair와 Target beam-fair의 Pathloss의 유사성이 있을 확률이 높다.

도 5는 상향링크 빔 변경에 대한 또다른 예시이다. 상향링크 수신 빔인 기지국의 빔이 현재 서빙빔과 타겟빔 간 다른 TRxP 에 별도로 존재하는 경우에는 단말의 위치는 동일하지만 Source beam과 Target beam의 기지국(DU)의 실제적으로 송수신을 실행하는 지점인 TRxP가 상이하기 때문에 물리적인 위치가 다르고 따라서 해당 Source beam-fair와 Target beam-fair의 Pathloss가 변경될 가능성이 높다.

따라서 이러한 새로운 전송환경, Beamforming 전송 및 CU-DU-TRxP로 구성된 네트워크 구조 TRxP를 지원하기 위한 신규 PHR 의 전송 방법으로 PHR format, PHR Trigging 이벤트 및 이를 설정하기 위한 제어 시그널링의 설계 및 방법이 필요하다.

도 6은 파워 헤드룸 정보 전송을 위한 PHR 포함되는 PH 개수 설정을 위한 동작 예시이다. PHR 의 전송 방법으로 1) 단일 PH 전송방법, 2) 빔별 복수개 PH전송 방법, 3) TRxP별 복수 개 PH 전송 방법이 있다.

Option 1] 단말 별 단일 PH 운용은 단말, 기지국 간 RRC 링크 별 단일 PH 운용하는 방법이다.

Option 2] Beam 별 PH 복수 개 운용하는 방법으로 이를 위한 기지국 Configuration, PHR format, 단말 Per Beam PH 계산 및 전송 동작을 포함한다.

Option 3] TRP별 PH 복수 개 운용하는 방법으로 이를 위한 기지국 Configuration, 기지국 Configuration, PHR format, 단말 Per TRP PH 계산 및 전송 동작을 포함한다.

하나의 RRC 전송 링크를 지원하기 위한 PHR 설정을 위한 탑재 정보로 단일 PH(Power headroom) 이외에 추가 정보가 필요한 상황은 아래의 조건을 포함하는 경우이다.

1) multiple serving beam pairs 　in simultaneous: 복수개의 서빙 빔을 동시에 운용하여 상향링크 전송을 수행하는 기능을 지원하는 네트워크 혹은 기지국의 상황;

2) Multiple UL serving beam pair across TRxP: 복수개의 서빙 빔을 동시에 운용하여 상향링크 전송을 수행하는 기능을 지원하는 네트워크 혹은 기지국의 상황 중에서도 특히 상향링크 수신 빔인 기지국의 빔이 현재 서빙 빔과 타겟 빔 간 다른 TRxP 에 별도로 존재하는 경우에는 단말의 위치는 동일하지만 Source beam과 Target beam의 기지국(DU)의 실제적으로 송수신을 실행하는 지점인 TRxP가 상이하기 때문에 물리적인 위치가 다르고 따라서 해당 Source beam-fair와 Target beam-fair의 PH 정보가 상이할 가능성이 높으므로 복수개의 PH 정보가 필요한 상황;

3) Dynamic Rx beam change from eNB for the UL transmission: 기지국이 상향링크 수신빔에 대한 변경을 Dynamic 하게 수행하는 경우 상향링크 전송 시 수신빔 (기지국 수신빔) 정보를 단말이 알지 못하는 경우 복수개의 후보 빔에 대한 PH를 연산하여 이를 전송하는 방법을 포함한다.

이러한 경우는 기지국이 상향링크 스케줄링을 Dynamic하게 수행하는 경우 혹은 지원하는 서비스가 low latency 지연 성능을 요구하기 때문에 빠른 상향링크 전송을 수행해야 하는 경우를 포함한다. 즉 단말이 PH 전송 이후 기지국은 상향링크 전송의 자원 할당을 위해 UL grant를 전송하고 이후 상향링크 data 전송이 이루어지는데 단말이 PH 전송시점에서 기지국의 UL 수신빔 정보를 알아야 단일 PH를 전송할 수 있고, 만약 해당 기지국의 UL 수신 빔에 대한 정보만을 기반으로 단일 PH를 전송하면 기지국은 채널 환경이 변경되어 beam gain이 더 좋은 UL 수신빔이 혹은 해당 beam 의 gain이 변경되어도 이를 update할 수 없는 문제점이 발생한다.

현재 서빙 빔과 타겟빔간 동일 TRxP 이내에 존재하는 경우를 포함하지만 특히 상향링크 수신 빔인 기지국의 빔이 현재 서빙 빔과 타겟 빔 간 다른 TRxP 에 별도로 존재하는 경우에는 단말의 위치는 동일하지만 Source beam과 Target beam의 기지국(DU)의 실제적으로 송수신을 실행하는 지점인 TRxP가 상이하기 때문에

단말이 전송하는 PHR 리포트에는 하향링크 전송 beam-fair를 바탕으로 한 PH 정보와 상향링크 전송 beam-fair를 기반으로 한 PH 정보의 복수 개를 전송하는 방법을 포함한다.

4) DL/UL beam mismatch (across TRxP): 하향링크 전송 beam-fair와 상향링크 전송 beam-fair가 상이한 경우, 현재 서빙 빔과 타겟빔간 동일 TRxP 이내에 존재하는 경우를 포함하지만 특히 상향링크 수신 빔인 기지국의 빔이 현재 서빙 빔과 타겟 빔 간 다른 TRxP 에 별도로 존재하는 경우에는 단말의 위치는 동일하지만 Source beam과 Target beam의 기지국(DU)의 실제적으로 송수신을 실행하는 지점인 TRxP가 상이하기 때문에

단말이 전송하는 PHR 리포트에는 하향링크 전송 beam-fair를 바탕으로 한 PH 정보와 상향링크 전송 beam-fair를 기반으로 한 PH 정보의 복수 개를 전송하는 방법;

4-1) 기지국이 단말에게 상향링크 전송 시 수신빔 (기지국 수신빔) 정보를 사전에 알려줄 경우 해당 상향링크 전송 beam-fair에 해당하는 단일 PH를 전송하는 방법 및

4-2) 상향링크 전송 시 수신빔 (기지국 수신빔) 정보를 단말이 알지 못하는 경우 복수개의 후보 빔에 대한 PH를 연산하여 이를 전송하는 방법 을 포함한다.

파워 헤드룸 정보 전송을 위한 PHR 포함되는 PH 개수 설정을 위한 동작을 보다 상세히 기술하면 기지국은 위에 상술한 추가 PH 정보가 필요한 상황을 구분하여 PHR 설정을 수행하는 동작 즉 1) 2)복수개의 상향링크 beam-fair를 전송에 사용하는 경우, 3) 4)기지국이 Dynamic 하게 상향링크 수신 빔을 변경하는 경우에 다음의 Beam 별 PH 복수 개 운용 및 TRxP별 PH 복수 개 운용을 위해 해당 PHR 관련 parameter를 configuration 하는 동작을 포함한다.

기지국이 추가 PH 정보가 필요한 상황을 구분하여 PHR 설정을 수행하는 동작 즉 1) 2)복수개의 상향링크 beam-fair를 전송에 사용하는 경우, 3) 4)기지국이 Dynamic 하게 상향링크 수신 빔을 변경하는 경우에 해당하지 않는다고 판단하는 경우, 단말 별 단일 PH 운용은 단말, 기지국 간 RRC 링크 별 단일 PH 운용하는 방법을 포함한다.

Option 2] Beam 별 PH 복수 개 운용하는 방법으로 이를 위한 기지국 Configuration 제어 시그널링 및, PHR format, 단말의 Per Beam PH 계산 및 전송 동작을 포함한다.

그러나 이러한 beam 기반 PH 연산 및 복수개의 PH 전송이 제어부담을 야기할 수 있으므로, 동일 TRxP 이내에 속하는 beam간 채널 유사성을 근거로 별도 TRxP별 PH 복수 개를 운용하는 방법을 포함한다.

Option 3] TRxP별 PH 복수 개 운용하는 방법으로 이를 위한 기지국 Configuration, 기지국 Configuration, PHR format, 단말 Per TRP PH 계산 및 전송 동작을 포함한다.

보다 상세히 기술하면, 기지국은 RRC (re)configuration 제어 시그널링을 기지국으로 전송함에 있어서 단말 PHR 포함 PH개수 indication 하는 동작으로 아래의 일 실시 예를 포함한다.

Option 1) 단말 PHR 포함 PH개수는 Serving beam-fair를 기반으로 단일 PH 를 계산하고 운용하는 방법으로 단일 PH를 PHR 리포트에 전송하는 방법, 그리고 한 개의 PH를 전송하는 지에 대한 정보와 해당 PH를 선택하는 방법 (예를 들어 Best RSRP로 수신되는 1개의 Beam-fair에 대한 PHR 전송)

Option 2) 각 Beam-fair 수신 기반으로 PH를 계산하고 운용하는 방법으로 복수 PH를 PHR 리포트에 전송하는 방법, 그리고 몇 개의 PH를 전송하는 지에 대한 정보 (N개 beam에 대한 PH) 와 해당 PH를 선택하는 방법으로 아래의 일실 시 예를 포함한다.

2-1) 빔의 신호 세기 (예를 들어 RSRP, RSRQ 를 포함하는)가 큰 순으로 N개의 빔 (Best RSRP로 수신되는 Best N개의 Beam-fair에 대한 PHR 전송하는 방법)

2-2) 빔의 신호 세기 (예를 들어 RSRP, RSRQ 를 포함하는)가 작은 순으로 N개의 빔

2-3) 빔의 신호 세기 (예를 들어 RSRP, RSRQ 를 포함하는)의 평균값 이상의 N개의 빔, 혹은 N_1개의 빔 (평균값 보다 큰 빔의 개수에 따라 PH 대상 빔 개수 가변 동작 포함)

2-4) 빔의 신호 세기 (예를 들어 RSRP, RSRQ 를 포함하는)에 상관없이 랜덤한 N개의 빔에 대한 PH값을 연산하고 전송하는 동작을 포함한다.

Option 3) 각 TRxP 수신 기반으로 PH를 계산하고 운용하는 방법으로 복수 PH를 PHR 리포트에 전송하는 방법, 그리고 몇 개의 PH를 전송하는 지에 대한 정보와 해당 PH를 선택하는 방법 (예를 들어 Best RSRP로 수신되는 Best N개의 TRxP에 대한 PHR 전송) 및 TRxP에 해당하는 Beam group에 대한 정보를 알려주는 방법 (예를 들어 TRxP =1 에는 기지국 beam index 1,2,3,4가 속하며, TRxP = 2 에는 기지국 beam index 5,6,7,8이 속하는 정보)를 포함한다.

3-1) 빔의 신호 세기 (예를 들어 RSRP, RSRQ 를 포함하는)가 큰 순으로 N개의 빔 (Best RSRP로 수신되는 Best N개의 Beam-fair에 대한 PHR 전송하는 방법)에 해당하는 각 TRxP의 대표값에 대한 PH값을 연산하고 전송하는 동작을 포함한다.

3-2) 빔의 신호 세기 (예를 들어 RSRP, RSRQ 를 포함하는)가 작은 순으로 N개의 빔에 해당하는 각 TRxP의 대표값에 대한 PH값을 연산하고 전송하는 동작을 포함한다.

3-3) 빔의 신호 세기 (예를 들어 RSRP, RSRQ 를 포함하는)의 평균값 이상의 N개의 빔, 혹은 N_1개의 빔 (평균값 보다 큰 빔의 개수에 따라 PH 대상 빔 개수 가변 동작 포함) 해당하는 각 TRxP의 대표값에 대한 PH값을 연산하고 전송하는 동작을 포함한다.

3-4) 빔의 신호 세기 (예를 들어 RSRP, RSRQ 를 포함하는)에 상관없이 랜덤한 N개의 빔에 빔에 해당하는 각 TRxP의 대표값에 대한 PH값을 연산하고 전송하는 동작을 포함한다.

기지국은 RRC (re)configuration 제어 시그널링을 기지국으로 전송함에 있어서 단말 PHR 리포트를 triggering하는 이벤트 동작으로 아래의 일 실시 예를 포함한다.

1) NServing 빔 변경이 예상되는 경우,

2) Beam 별 PH 계산시 관련 정보가 변경되는 경우

3) TRxP 별 PH 계산시 관련 정보가 변경되는 경우

보다 상세히 Event 기반의 빔 포밍을 고려한 파워 헤드룸 정보 전송에 대한 조건은 Option 2) 각 Beam-fair 수신 기반으로 PH를 계산하고 운용하는 방법으로 각 빔 수신신호를 기반으로 다음과 같이 다양하게 정의될 수 있다.

1) 단말이 기지국으로 전송했던 마지막 파워 헤드룸 정보에 포함된 빔들 중 적어도 하나의 빔에 대한 경로 감쇄 (pathloss)가 특정 임계값 이상으로 변경된 경우

2) 단말이 기지국으로 전송했던 마지막 파워 헤드룸 정보에 포함된 빔들 중 가장 좋은 빔 (빔의 신호 세기 가장 큰 빔)에 대한 경로 감쇄가 특정 임계값 이상으로 변경된 경우

3) 단말이 기지국으로 전송했던 마지막 파워 헤드룸 정보에 포함된 빔들 중 가장 안 좋은 빔 (빔의 신호 세기 가장 작은 빔)에 대한 경로 감쇄가 특정 임계값 이상으로 변경된 경우

4) 단말이 기지국으로 전송했던 마지막 파워 헤드룸 정보에 포함된 빔들 중 (빔의 신호 세기가 큰 순으로) X개 이상의 빔들에 대한 경로 감쇄가 특정 임계값 이상으로 변경된 경우

5) 단말이 기지국으로 전송했던 마지막 파워 헤드룸 정보에 포함된 빔들 중 (빔의 신호 세기가 작은 순으로) Y개 이상의 빔들에 대한 경로 감쇄가 특정 임계값 이상으로 변경된 경우

6) 단말이 기지국으로 전송했던 마지막 파워 헤드룸 정보에 포함된 빔들 모두의 경로 감쇄 가 특정 임계값 이상으로 변경된 경우

7) 단말이 기지국으로 전송했던 마지막 파워 헤드룸 정보에 포함된 빔들의 경로 감쇄에 대한 평균 값이 특정 임계값 이상으로 변경된 경우

8) 기지국이 상향링크 혹은 하향링크 빔에 대한 변경을 지시한 후부터 z ms가 지난 경우 (z는 timer 만료값으로 기지국이 단말에게 RRC Configuration을 통해 정보 제공)

9) 기지국이 빔 관리를 위해 configuration한 빔 ID (또는 빔 ID들)와 단말이 측정한 빔 ID (또는 빔 ID들)가 서로 다른 경우

10) 단말의 하향링크 빔 측정 보고가 상향링크 제어 채널 (PUCCH)이 아닌 상향링크 데이터 채널 (PUSCH)로 이루어지는 경우

Option 3]의 TRxP의 빔 그룹에 대한 수신신호를 기반하는 동작에서 TRxP의 빔 그룹에 대한 수신신호를 기반으로 대표 값을 설정하는 방법은 아래 일 실시 예를 포함한다.

3-1) TRxP의 빔 그룹 이내에서 빔의 신호 세기 (예를 들어 RSRP, RSRQ 를 포함하는)가 큰 순으로 K_1의 빔을 TRxP의 대표값으로 설정하는 동작을 포함한다.

3-2) TRxP의 빔 그룹 이내에서 빔의 신호 세기 (예를 들어 RSRP, RSRQ 를 포함하는)가 작은 순으로 K_1의 빔을 TRxP의 대표 값으로 설정하는 동작을 포함한다.

3-3) TRxP의 빔 그룹 이내에서 빔의 신호 세기 (예를 들어 RSRP, RSRQ 를 포함하는)의 평균값을 중심으로 K_1의 빔을 TRxP의 대표 값으로 설정하는 동작을 포함한다.

3-4) TRxP의 빔 그룹 이내에서 빔의 신호 세기 (예를 들어 RSRP, RSRQ 를 포함하는)에 상관없이 랜덤한 K_1개의 빔을 TRxP의 대표 값으로 설정하는 동작을 포함한다.

여기서 K_1의 개수는 복수개 혹은 단일 (1개)로 운용될 수 있다.

또한 Event 기반의 빔 포밍을 고려한 파워 헤드룸 정보 전송에 대한 조건은 Option 3) 각 TRxP 수신 기반으로 PH를 계산하고 운용하는 방법으로 각 TRxP의 빔 그룹에 대한 수신신호를 기반으로 다음과 같이 다양하게 정의될 수 있다.

11) 단말이 기지국으로 전송했던 마지막 파워 헤드룸 정보에 포함된 TRxP들 중 적어도 하나의 TRxP에 대한 경로 감쇄 (pathloss)가 특정 임계값 이상으로 변경된 경우

12) 단말이 기지국으로 전송했던 마지막 파워 헤드룸 정보에 포함된 TRxP들 중 가장 좋은 TRxP (TRxP의 신호 세기 가장 큰 빔)에 대한 경로 감쇄가 특정 임계값 이상으로 변경된 경우

13) 단말이 기지국으로 전송했던 마지막 파워 헤드룸 정보에 포함된 TRxP들 중 가장 안 좋은 TRxP (빔의 신호 세기 가장 작은 빔)에 대한 경로 감쇄가 특정 임계값 이상으로 변경된 경우

14) 단말이 기지국으로 전송했던 마지막 파워 헤드룸 정보에 포함된 TRxP들 중 (빔의 신호 세기가 큰 순으로) X개 이상의 TRxP들에 대한 경로 감쇄가 특정 임계값 이상으로 변경된 경우

15) 단말이 기지국으로 전송했던 마지막 파워 헤드룸 정보에 포함된 빔들 중 (TRxP의 신호 세기가 작은 순으로) Y개 이상의 TRxP 들에 대한 경로 감쇄가 특정 임계값 이상으로 변경된 경우

16) 단말이 기지국으로 전송했던 마지막 파워 헤드룸 정보에 포함된 TRxP들 모두의 경로 감쇄 가 특정 임계값 이상으로 변경된 경우

17) 단말이 기지국으로 전송했던 마지막 파워 헤드룸 정보에 포함된 TRxP들의 경로 감쇄에 대한 평균 값이 특정 임계값 이상으로 변경된 경우

18) 기지국이 상향링크 혹은 하향링크 빔에 대한 변경을 지시한 후부터 z ms가 지난 경우 (z는 timer 만료값으로 기지국이 단말에게 RRC Configuration을 통해 정보 제공)

19) 기지국이 빔 관리를 위해 configuration한 빔 ID (또는 빔 ID들)와 단말이 측정한 TRxP ID (또는 TRxPID들)가 서로 다른 경우

20) 단말의 하향링크 TRxP 측정 보고가 상향링크 제어 채널 (PUCCH)이 아닌 상향링크 데이터 채널 (PUSCH)로 이루어지는 경우

또한 위와 같은 조건 하에 단말은 파워 헤드룸 정보 전송을 요청하고 아래와 같이 파워 헤드룸 정보를 전송할 수 있다.

- 단말이 파워 헤드룸 정보 전송을 요청하고, 이에 대해 기지국이 confirm한 경우 혹은 상향링크 자원을 할당한 경우 단말은 파워 헤드룸 정보를 전송

- 단말이 파워 헤드룸 정보 전송을 요청하고, 이에 대해 기지국이 특정 빔 혹은 빔들 (혹은 이에 상응하는 레퍼런스 신호 자원 위치, 포트 정보 등)에 대한 파워 헤드룸 정보를 전송할 것을 명령한 경우 단말은 이에 맞춰 파워 헤드룸 정보 전송

또한 기지국이 특정 빔 혹은 빔들 (혹은 이에 상응하는 레퍼런스 신호 자원 위치, 포트 정보 등)에 대해 파워 헤드룸 정보를 전송할 것을 직접 명령한 경우 단말은 이에 맞춰 파워 헤드룸 정보를 전송할 수 있다.

파워 헤드룸 정보 전송을 위한 PHR 포함되는 PH 개수 설정을 위한 동작 예시이다. PHR 의 전송 방법으로 모드1) 단일 PH 전송방법, 모드 2) 빔별 복수개 PH전송 방법, 모드 3) TRxP별 복수 개 PH 전송 방법으로 아래 동작을 포함한다.

1) 단말이 해당 PHR 전송 모드를 탐지하여 동작하는 방법으로;

기지국이 PHR pre-configuration 기반 (Beam group information, Network Architecture 반영 (CU-DU-TRxP) 등의 정보 및 PHR 의 전송 방법으로 모드 1) 단일 PH 전송방법, 모드 2) 빔별 복수개 PH전송 방법, 모드 3) TRxP별 복수 개 PH 전송 방법의 관련 Configuration, PHR format, PH 계산 및 전송 방법을 사전 설정하고 단말이 이를 기반으로 PHR 전송 모드를 적용하여 동작하는 방법을 포함한다.

2) 기지국이 해당 PHR 전송 모드를 탐지하여 동작하는 방법으로

기지국이 필요시 관련 정보 변경시 (Beam group information, Network Architecture 반영 (CU-DU-TRxP) 등의 정보 및 PHR 의 전송 방법으로 모드 1) 단일 PH 전송방법, 모드 2) 빔별 복수개 PH전송 방법, 모드 3) TRxP별 복수 개 PH 전송 방법의 관련 Configuration, PHR format, PH 계산 및 전송 방법을 RRC (re)configuration으로 설정 및 업데이트하고 단말이 이를 기반으로 PHR 전송 모드를 적용하여 동작하는 방법을 포함한다.

2-1) 단말이 피드백하는 (예를 들어 best N) beam measurement 보고를 기반으로 기지국이 TRxP 변경 여부를 단말에게 TRxP change Indication으로 전송하거나, 명시적으로 network initiated PHR request를 전송하는 방법; 및 이를 수신한 단말이 PHR를 전송하는 방법을 포함한다.

2-2) 또 다른 방법으로 단말이 (beam별 혹은 TRxP별)복수 PH 정보가 탑재된PHR을 전송하고 기지국이 PH정보 선택하여 상향링크 데이터 전송을 위한 power control에 반영하는 동작을 포함한다.

또한 표준적인 측면에서,

1) Serving beam (s) 변경 이벤트 추가하는 방법으로 아래 표와 같이 해당 표준을 변경하는 방법을 포함한다.

Serving beam (s) index 변경 시 PHR Triggering 하여 장점으로는 Serving beam 변경에 따른 PH 빠른 Trigger가능하고, 그러나 단말 PHR 전송을 위한 상향링크 전송이 증가함에 따라 PHR 전송을 위한 제어부담 및 전력 소모가 증가하는 특징이 있다. (whenever the serving beam change, PHR is triggered; frequent PHRs and unnecessary control overhead.)

2) 또한 Serving beam 변경 시 적용하는 별도 short prohibit timer 설정하는 방법을 포함한다. Make new the prohibit timer shorter or zero when the serving beam is changed.

prohibitPHR-Timer_beam configuration 동작 방법으로 Legacy prohibitPHR-Timer값 설정 이외에, 아래 표와 같이 Serving Beam 변경 시 적용 할 prohibitPHR-Timer_beam 를 별도로 설정하는 방법을 포함한다.

3) 또 다른 방법으로 급격한 beam gain, pathloss 변경 시, prohibit timer 예외 동작 Pathloss threshold 신설하는 설정 및 동작을 포함한다. (Make new path loss threshold to ignore prohibit timer for Blockage (NLOS) or beam change)

dl-PathlossChange_beam configuration 동작 방법으로 Legacy dl-PathlossChange값 설정 이외에, Beamforming 전송 시 prohibit timer 예외 동작 할 dl-PathlossChange_beam 를 별도로 설정하는 방법 및 이를 기반으로 prohibit timer이내에서도 dl-PathlossChange_beam이상으로 Pathloss가 변경되면 PHR 이벤트가 triggering되는 동작을 포함한다.

이러한 신규 PHR trigging이벤트 및 관련 설정을 위한 신규 Parameter를 설정하는 예는 아래 표와 같다.

기존 LTE (omnidirectional) PHR 전송에는 Beam 기반 PHR에 대한 정의 및 동작이 설계되어 있지 않다. 따라서 Beamforming 전송에서 PHR 전송 동작을 Serving 빔으로 mapping하여 동작할 경우 Beam switch에 해당하는 지연에 따라 PHR 정보 전송에 지연이 발생하게 되는 문제가 있다.

즉 Serving beam 기반 기존 Pathloss change 를 기반으로 한 PHR triggering 이벤트는 PHR 지연 발생하게 되는데 구체적인 동작 예로는 이전 Source 빔 (Beam 1) 에서 Target 빔 (Beam 2)으로 Serving 빔이 변경되는 동작 중에도 빔 변경이 완료되는 시점까지 이전 Serving beam 기준 (Beam 1)으로 Pathloss change 기반으로 한 PHR triggering 이벤트를 측정하는 경우 지연이 발생하게 된다. 여기에 더해 PHR triggering 이벤트 탐지 이후에도 PHR 전송을 위한 UL scheduling 절차로 PHR 전송 지연이 추가로 발생하며 마지막으로 기지국이 PH 정보를 수신 후 PH정보 기반하여 상향링크 Data 전송을 위한 UL 자원 할당이 가능하다.

1) 기존 LTE 동작으로 PHR 을 전송할 경우, 지연이 발생하여 초기 상향링크 전송 시에는 PH 정보 부족으로 UL power control의 오류가 발생하고 따라서 상향링크 전송 성능 열화 문제가 발생한다.

2) 만약 지연된 기지국 PH 수신 이후 UL 전송 시작 시에는 전송 지연 문제가 발생하게 된다.

도 7,8,9,10,11,12는 빔 변경 관련한 PHR triggering event 신규 도입 및 해당 PHR 전송 시 지연 감소를 위한 동작에 대한 예시이다.

하향링크 빔-쌍과 상향링크 1빔-쌍 사이에 빔 상호성이 유지되기 때문에, 기지국은 단말의 상향링크 빔을 측정하여 이를 하향링크 빔 관리에 적용할 수 있다. 이러한 기지국의 하향링크 빔 관리 지시는 주기적으로 이루어지거나 비-주기적으로 이루어 질 수 있다. 기지국이 주기적으로 빔 관리를 지시하는 경우, 기지국은 단말이 전송하는 상향링크 빔을 측정하기 위해 단말에게 상향링크 빔 측정을 위한 reference signal (RS) 전송에 대한 정보를 제공할 수 있다. 일 예로, 기지국은 단말의 상향링크 빔 측정을 위한 SRS (Sounding Reference Signal)의 전송에 대한 시간 자원 (예를 들어, slot 또는 subframe index, slot 또는 subframe 내의 symbol index 등) 및 주파수 자원 (예를 들어, SRS 전송을 위한 대역폭)을 단말에게 알려줄 수 있다. 주기적으로 빔 관리를 지시하는 경우, 기지국은 RRC를 통해 단말에게 SRS 전송을 위한 시간-주파수 자원을 알려줄 수 있다. 이를 수신한 단말은 기지국이 명령한 빔의 개수 만큼의 서로 다른 상향링크 빔을 형성하여 상향링크 SRS를 전송한다.

한편, 기지국은 단말에게 하향링크 빔 관리를 비-주기적으로 지시할 수 있다. 이러한 경우 기지국은 하향링크 DCI (Downlink Control Information) 또는 상향링크 DCI 내의 특정 필드를 빔 관리 지시를 triggering 하는데 사용할 수 있다. 즉, DCI 내의 특정 X bits는 현재 subframe (하향링크 DCI가 전송되고 있는 subframe) 또는 현재 subframe을 기준으로 K subframe 이후에 상향링크 빔 측정을 위한 RS (예를 들어, SRS)가 전송돼야 함을 단말에게 알려줄 수 있다. 이때, 기지국은 단말에게 상향링크 빔 측정을 위해 사용되는 RS의 심볼 개수, RS가 전송되는 심볼 위치 (예를 들어, slot 또는 subframe의 마지막 심볼 또는 마지막에서 두 번째 심볼) 또는 두 가지 정보 모두를 DCI로 알려줄 수 있다. 이러한 정보들은 단말이 몇 개의 상향링크 빔을 사용해서 상향링크 전송을 수행해야 하는 지와 관련이 있을 수 있다. 예를 들어, 기지국이 단말로 전송하는 하향링크 빔 관리 정보에는 단말이 몇 개의 빔을 형성하여 전송해야 하는 지에 대한 정보가 포함될 수 있다. 예를 들어, 기지국이 4 개의 상향링크 빔을 측정해야 하므로 4개의 서로 다른 상향링크 빔을 전송할 것을 명령했다고 가정하자. 이러한 경우 단말은 4개의 상향링크 빔 측정을 위한 RS를 서로 다른 CP-OFDM 또는 DFT-S-OFDM 심볼로 전송할 수 있다 (즉 4개의 상향링크 빔 측정 RS를 통해 전송). 또 다른 일 예로, 서로 다른 빔이 동일한 CP-OFDM (또는 DFT-S-OFDM) 심볼에서 주파수 분할 (FDM: Frequency Division Multiplexing) 되어 전송 가능하다면, 4개 보다 적은 CP-OFDM (또는 DFT-S-OFDM) 심볼을 사용해서 상향링크 빔 측정을 위한 RS를 전송할 수 있다.

기지국은 단말에게 몇 개의 상향링크 빔을 전송할 것인지에 대한 정보를 UE-specific RRC, MAC CE, Group common DCI 또는 UE-specific DCI를 통해 전송할 수 있다. 예를 들어, 기지국이 N 개의 상향링크 빔 전송을 지시한 경우, 단말은 N 개의 상향링크 빔을 전송한다. 단말로부터 이를 수신한 기지국은 하향링크 빔을 결정할 수 있다 (상향링크 빔-쌍과 하향링크 빔-쌍 사이에 빔 상호성이 존재하기 때문).

기지국은 단말로 하향링크 빔에 대한 정보를 MAC CE (Control Element), UE-specific DCI 또는 Group Common DCI를 통해 알려 줄 수 있다. 이때, 하나 또는 둘 이상의 빔 ID (또는 빔이 전송되는 자원 index) 정보가 포함될 수 있다. 이를 알려준 기지국은 해당 단말로 전송되는 하향링크 데이터 및 제어 정보를 알려준 빔을 통해 전송할 수 있다. 이때, 기지국과 단말 사이에 사전에 약속된 규칙이 필요하다. 예를 들어, 기지국은 하향링크 빔을 단말에게 알려준 이후, 바로 다음에 전송되는 하향링크 데이터 및 제어 정보를 알려준 빔을 사용하여 전송할 수 있다. 또 다른 일 예로, 기지국-단말은 Timer에 기반하여 알려준 빔을 적용할 수 있다. 즉, 기지국은 하향링크 빔을 단말에게 알려준 이후, Timer를 구동시키며, 단말은 기지국으로부터 하향링크 빔 정보를 수신한 후 Timer를 구동시킨다. Timer가 만료되기 전에 단말은 기지국이 알려준 빔 방향으로 빔을 형성하거나, 기지국이 알려준 빔 방향으로 빔을 switch하여 하향링크 수신을 준비할 수 있다. 이러한 Timer 기반의 동작은 큰 부반송파 간격 (subcarrier spacing)을 사용함으로써, 심볼 길이가 짧고 subframe (또는 slot)의 길이가 짧아지는 mmWave 시스템에서 기지국과 단말이 빠르게 빔을 형성하거나 빔을 변경해야 하는 문제를 해결할 수 있다.

상향링크 빔을 결정한 기지국은, 단말에게 상향링크 빔에 대한 정보를 MAC CE (Control Element), UE-specific DCI 또는 Group Common DCI를 통해 알려줄 수 있다. 이때, 어떤 빔으로 상향링크 전송을 수행해야 하는지에 대한 정보가 포함될 수 있으며 (즉, 빔의 ID (또는 빔이 전송되는 자원의 index) 정보가 포함될 수 있다). 이때, 하나의 빔 ID가 포함된 경우, 단말은 해당 빔으로 상향링크 전송을 수행한다. 둘 이상의 빔 ID가 포함된 경우, 단말은 해당 빔들로 상향링크 전송을 수행한다. 이러한 동작을 위해 기지국과 단말 사이에 사전에 약속된 규칙이 필요하다. 예를 들어, 단말은 상향링크 빔에 대한 정보를 기지국으로부터 수신한 이후, 바로 다음에 전송되는 상향링크 데이터 및 제어 정보를 해당 빔 (또는 해당 빔들)을 사용하여 전송할 수 있다. 또 다른 일 예로, 기지국-단말은 Timer에 기반하여 빔을 적용할 수 있다. 즉, 기지국은 상향링크 빔 정보를 단말에게 전송한 이후 Timer를 구동시키며, 단말은 기지국으로부터 상향링크 빔 정보를 수신한 후 Timer를 구동시킨다. Timer가 만료되기 전에 단말은 기지국이 명령한 빔 (또는 빔들) 방향으로 switch하여 상향링크 송신을 준비할 수 있다. 이러한 Timer 기반의 동작은 큰 부반송파 간격 (subcarrier spacing)을 사용함으로써, 심볼 길이가 짧고 subframe (또는 slot)의 길이가 짧아지는 mmWave 시스템에서 기지국과 단말이 빠르게 빔을 형성하거나 빠르게 빔을 변경해야 하는 문제를 해결할 수 있다.

도 7과 도 8은 serving beam 변경 시 PHR triggering event 신규 도입 및 해당 PHR 전송 시 지연 감소를 위한 동작에 대한 예시로 빔 변경시 PHR 전송을 위한 UL grant를 사전에 beam switch 절차에 탑재하여 할당하고 PHR triggering 판단 여부를 Beam switch timer 동작 시에 수행하는 예시이다.

도 7은 파워 헤드룸 정보 전송을 위한 TRxP 이내에서 serving beam 변경 시 PHR triggering event 신규 도입 및 해당 PHR 전송 시 지연 감소를 위한 동작에 대한 예시이다. Intra-TRxP 빔 변경의 경우 상향링크 빔 관리에 대한 예시이다.

도 8은 파워 헤드룸 정보 전송을 위한 TRP 변경 시 PHR triggering event 신규 도입 및 해당 PHR 전송 시 지연 감소를 위한 동작에 대한 예시이다. Intra-TRxP 빔 변경과 달리Inter-TRxP 빔 변경의 경우에는 기지국이 단말에게 전송하는 Beam switch commend에 Inter-TRxP 빔 변경여부를 indication하는 정보 (Inter-TRxP beam switch indicator)를 탑재하여 전송하는 동작을 포함한다. 이때 Intra-TRxP 빔 변경의 경우에는 Inter-TRxP beam switch indicator = 0 으로 설정하여 전송하고 Inter-TRxP 빔 변경의 경우에는 Inter-TRxP beam switch indicator = 1 으로 설정하여 전송하는 동작을 포함한다.

도 9와 도 10, 도 11, 도 12는 serving beam 변경 시 PHR triggering event 신규 도입 및 해당 PHR 전송 시 지연 감소를 위한 동작에 대한 예시로 빔 변경시 PHR triggering 판단 여부를 사전에 수행하고PHR 전송을 위한 UL grant를 beam switch 절차에 탑재하여 할당하고 Beam switch timer 이후에 PHR를 전송하는 동작의 예시이다.

도 9는 Beam switch 동작 시 파워 헤드룸 정보 전송을 위한 동작의 일실 시예로 PHR 이벤트 trigger되지 않는 경우, 기존 beam switch 메시지를 전송하는 동작을 예시 한다. PHR관련 정보는 beam switch 동작에서 송수신되는 제어 메시지에 탑재되지 않거나 NULL로 탑재되어 동작하는 예시이다.

도 10은 Beam switch 동작 시 파워 헤드룸 정보 전송을 위한 동작의 예시이다. Intra-TRxP 간 PHR 이벤트 trigger되는경우, 기존 beam switch 메시지에 PH관련 정보를 추가하여 전송하는 동작에 대한 예시이다. 즉, source빔 target 빔이 동일 기지국(DU)이므로 beam switch동작 동안 PHR 수행하여 PH 전송 지연을 감소시키는 동작을 수행한다. 동작에 대한 상세 예시는 (1) 단말 (serving빔으로 Beam measurement report) 시에 (2) PHR trigger 조건을 기반으로 빔 측정 리포트와 함께 PHR SR 전송하고 (3) 기지국 (source 빔)이 beam switch CMD 시 단말에게 UL grant전송하고 (4) 단말이 Target빔으로 beam switch confirm 전송 시 PHR 전송하는 동작을 포함한다.

도 11은 Beam switch 동작 시 파워 헤드룸 정보 전송을 위한 동작의 예시이다. 단말에서 Inter-TRxP 간 PHR 이벤트 trigger하여, 기존 beam switch 메시지에 PH관련 정보를 추가하여 전송하는 동작) Source빔 target 빔이 동일 기지국(DU)이므로 beam switch동작 동안 PHR 수행할 수 있다. Inter-TRP간 Beam switch 발생 시 Case 1) Inter-TRP 변경하는 상황인지 단말이 판단 가능한 경우 (이전에 기지국이 단말에게 TRxP의 빔 group 정보를 알려준 경우, 예를 들어System Information broadcast 하거나 혹은 RRC (re)configuration을 통해 해당 단말에게 TRxP의 빔 group 정보를 알려준 경우) Pathloss 변경되므로 new PHR triggering로 정의한다. 단말이 PHR event trigger하며 이를 기지국에 PHR 전송으로 보고하는 동작이다. 동작에 대한 상세 예시는 (1) 단말 (serving빔으로 Beam measurement report) 시 (2) PHR trigger 조건을 기반으로 빔 측정 리포트와 함께 PHR SR 전송 (3) 기지국 (source 빔)이 beam switch CMD 시 단말에게 UL grant, (4) 단말이 Target빔으로 beam switch confirm 전송 시 PHR 전송하는 동작 방법이다.

도 12는 Beam switch 동작 시 파워 헤드룸 정보 전송을 위한 동작의 예시이다. 기지국에서 Inter-TRxP 간 PHR 이벤트 trigger하여, 기존 beam switch 메시지에 PH관련 정보를 추가하여 전송하는 동작을 포함한다. 동작에 대한 상세 예시는 (1) 단말 (serving빔으로 Beam measurement report) 시 (2) PHR trigger 조건을 기반으로 빔 측정 리포트와 함께 PHR SR 전송, (3) 기지국 (source 빔)이 beam switch CMD 시 단말에게 UL grant, (4) 단말이 Target빔으로 beam switch confirm 전송 시 PHR 전송하는 동작을 포함한다.

도 13은 복수개의 상향링크 beam-fair를 통해 UL data를 전송하는 예시이다. 상향링크 수신 빔인 기지국의 복수개의 빔이 동일 TRxP 이내에 존재하는 경우의 일 실시 예이다.

복수개의 서빙 빔을 동시에 운용하여 상향링크 전송을 수행하는 기능을 지원하는 네트워크 혹은 기지국의 상황; 현재 서빙 빔과 타겟빔간 동일 TRxP 이내에 존재하는 경우를 포함하지만 특히, 상향링크 수신 빔인 기지국의 빔이 현재 서빙 빔과 타겟 빔 간 다른 TRxP 에 별도로 존재하는 경우 (도 14) 에는 단말의 위치는 동일하지만 Source beam과 Target beam의 기지국(DU)의 실제적으로 송수신을 실행하는 지점인 TRxP가 상이하기 때문에 단말이 전송하는 PHR 리포트에는 하향링크 전송 beam-fair를 바탕으로 한 PH 정보와 상향링크 전송 beam-fair를 기반으로 한 PH 정보의 복수 개를 전송하는 방법을 포함한다.

도 14는 복수개의 상향링크 beam-fair를 통해 UL data를 전송하는 예시이다. 상향링크 수신 빔인 기지국의 복수개의 빔이 다른 TRxP 에 별도로 존재하는 경우의 일 실시 예이다.

복수개의 서빙 빔을 동시에 운용하여 상향링크 전송을 수행하는 기능을 지원하는 네트워크 혹은 기지국의 상황 중에서도 특히 상향링크 수신 빔인 기지국의 빔이 현재 서빙 빔과 타겟 빔 간 다른 TRxP 에 별도로 존재하는 경우에는 단말의 위치는 동일하지만 Source beam과 Target beam의 기지국(DU)의 실제적으로 송수신을 실행하는 지점인 TRxP가 상이하기 때문에 물리적인 위치가 다르고 따라서 해당 Source beam-fair와 Target beam-fair의 PH 정보가 상이할 가능성이 높으므로 복수개의 PH 정보가 필요한 상황이다.

도 15는 하향링크와 상향링크의 beam-fair가 다른 경우 UL data를 전송하는 예시이다. (하향링크 송신 빔인 기지국 빔과 상향링크 수신 빔인 기지국의 빔이 동일 TRxP 이내에 존재하는 경우). 기지국이 상향링크 수신빔에 대한 변경을 Dynamic 하게 수행하는 경우 상향링크 전송 시 수신빔 (기지국 수신빔) 정보를 단말이 알지 못하는 경우 복수개의 후보 빔에 대한 PH를 연산하여 이를 전송하는 방법을 포함한다.

도 16은 하향링크와 상향링크의 beam-fair가 다른 경우 UL data를 전송하는 예시이다. (하향링크 송신 빔인 기지국 빔과 상향링크 수신 빔인 기지국의 빔이 다른 TRxP 에 별도로 존재하는 경우). 하향링크 전송 beam-fair와 상향링크 전송 beam-fair가 상이한 경우, 현재 서빙 빔과 타겟빔간 동일 TRxP 이내에 존재하는 경우를 포함하지만 특히, 상향링크 수신 빔인 기지국의 빔이 현재 서빙 빔과 타겟 빔 간 다른 TRxP 에 별도로 존재하는 경우에는 단말의 위치는 동일하지만 Source beam과 Target beam의 기지국(DU)의 실제적으로 송수신을 실행하는 지점인 TRxP가 상이하기 때문에 단말이 전송하는 PHR 리포트에는 하향링크 전송 beam-fair를 바탕으로 한 PH 정보와 상향링크 전송 beam-fair를 기반으로 한 PH 정보의 복수 개를 전송하는 방법;

- 기지국이 단말에게 상향링크 전송 시 수신빔 (기지국 수신빔) 정보를 사전에 알려줄 경우 해당 상향링크 전송 beam-fair에 해당하는 단일 PH를 전송하는 방법 및

- 상향링크 전송 시 수신빔 (기지국 수신빔) 정보를 단말이 알지 못하는 경우 복수개의 후보 빔에 대한 PH를 연산하여 이를 전송하는 방법 을 포함한다.

도 17은 상향링크 자원 할당을 위해 LTE 에서 단말이 SR, BSR, PHR의 정보를 기지국에 전송하고 UL grant를 기지국으로부터 수신하여 상향링크 자원 할당을 수행하는 동작 및 소요되는 시간 지연의 예시이다. 기지국이 상향링크 스케줄링을 Dynamic하게 수행하는 경우 혹은 지원하는 서비스가 low latency 지연 성능을 요구하기 때문에 빠른 상향링크 전송을 수행해야 하는 경우를 포함한다. 즉 단말이 PH 전송 이후 기지국은 상향링크 전송의 자원 할당을 위해 UL grant를 전송하고 이후 상향링크 data 전송이 이루어지는데 단말이 PH 전송시점에서 기지국의 UL 수신빔 정보를 알아야 단일 PH를 전송할 수 있고, 만약 해당 기지국의 UL 수신 빔에 대한 정보만을 기반으로 단일 PH를 전송하면 기지국은 채널 환경이 변경되어 beam gain이 더 좋은 UL 수신빔이 혹은 해당 beam 의 gain이 변경되어도 이를 update할 수 없는 문제점이 발생한다.

도 18은 빔 포밍을 고려한 파워 헤드룸 정보 전송을 위한 Beam width 변경 관련 PHR Triggering 이벤트 설정 동작에 대한 예시이다.

빔포밍 전송을 지원하는 네트워크에서 동기 신호 (PSS, SSS) 및 제어채널 (Control)과 Data 전송 채널 별 서로 다른 빔 폭 사용하는 경우에 동작에 대한 예시이다. 예를 들어 동기신호는 Very wide beam을 사용하고 제어 채널은 wide beam, 데이터 채널은 narrow beam을 사용하는 경우의 예시이다.

단말/기지국 간 Negotiation(SI와 UE capability혹은 RRC (re)configuration)을 통한 동기 신호 (PSS, SSS) 및 제어채널 (Control)과 Data 전송 채널의 Beamforming전송 beam width를 파악하고 이를 기반으로 예시로 아래 표 1과 같이 PHR parameter set 설정하는 동작을 포함한다.

Beam width	Periodic_timer	ProhibitPHR_timer	Beam change	dl-PathlossChange
Omnidirectional (1)	O	Normal	X	O
Very wide beam (29)	O	Shorter	O	OO
Wide beam (58)	O	Very shorter	More frequently O	OOO
narrow beam (112)	O	Approximately zero	Very frequently O	OOOO

* Applicable: O , Non-applicable: X

위의 표 1의 동작은 예를 들어 데이터 채널은 narrow beam을 사용하는 경우 (전송빔이 360/112로 narrow한 경우) Beam change가 자주 발생하므로 Periodic_timer는 적용하고 ProhibitPHR_timer는 zero 혹은 매우 작은 값으로 설정하고 dl-PathlossChange 값을 크게 설정하는 동작을 나타낸다.

도 19은 빔 포밍을 고려한 파워 헤드룸 정보 전송을 위한 MAC CE 포맷에 대한 예시이다. 빔 별 PH 적용 예시로 기존의 6bit의 PH값에 추가로 Beam 에 대한 정보를 추가로 전송하는 방법이다. 이때 빔에 대한 정보는 explicit한 beam index 혹은

도 20은 빔 포밍을 고려한 파워 헤드룸 정보 전송을 위한 MAC CE 포맷에 대한 또 다른 예시이다. (TRxP 별 PH 적용 예시)

한편, 종래 LTE 시스템에서는 Dual connectivity 기반 PHR triggering 이벤트를 정의하였다.하나의 단말이 복수개의 전송 링크, 매크로 셀 (MeNB) 및 스몰셀 (SeNB)의 상향링크를 전송하는 경우 적어도 하나의 Pathloss가 임계값 이상 변경될 경우, 양쪽 링크 매크로 셀 (MeNB) 및 스몰셀 (SeNB)의 상향링크 모두에 대한 PH값을 연산하여 매크로 셀 (MeNB) 및 스몰셀 (SeNB)의 상향링크 각각에 전송하는 방법이다.

빔포밍을 수행하는 고주파수 대역 (HF: Higher Frequency) 에서 동작하는 상향링크 여부 기반하여 아래의 옵션을 포함하는 동작으로 PHR triggering 하고 PHR을 전송하는 동작을 수행하는 방법을 포함한다.

RF 회로 및 power amplifier가 독립적으로 동작하여 두 개의 상향링크에 각각의 maximum UL Transmission power (Pc_max_MeNB, Pc_max_SeNB)가 분리 운용되는 경우, 해당 정보를 System Information (SI) 및 RRC (re)configuration으로 단말에게 전송하고 이를 기반으로 기지국이 pre-configuration한 PHR 이벤트 중에서 단말이 1) 두 상향링크 Pathloss중 적어도 하나가 임계 값 이상 변경되는 경우 모두 전송 혹은 2) 두 상향링크 Pathloss중 적어도 하나가 임계 값 이상 변경되는 경우 모두 전송의 옵션 중 선택하여 PHR을 triggering하고 전송하는 방법 및,

기지국이 PHR 이벤트 중에서 단말이 1) 두 상향링크 Pathloss중 적어도 하나가 임계 값 이상 변경되는 경우 모두 전송 혹은 2) 두 상향링크 Pathloss중 적어도 하나가 임계 값 이상 변경되는 경우 모두 전송의 옵션 중 선택하여 System Information (SI) 및 RRC (re)configuration으로 단말에게 설정하는 방법을 포함한다.

1) legacy DC LF + LF (Low frequency: sub 6GHz) 의 경우,

하나의 단말이 복수개의 전송 링크, 매크로 셀 (MeNB) 및 스몰셀 (SeNB)의 상향링크를 전송하는 경우 적어도 하나의 Pathloss가 임계값 이상 변경될 경우, 양쪽 링크 매크로 셀 (MeNB) 및 스몰셀 (SeNB)의 상향링크 모두에 대한 PH값을 연산하여 매크로 셀 (MeNB) 및 스몰셀 (SeNB)의 상향링크 각각에 전송하는 방법

2) EN-DC (LTE-NR DC) LF + HF (High frequency: i.e., 28GHz) 의 경우,

2-1) 독립 PHR 이벤트 적용: HF의 PHR 이벤트가 LF 기지국으로 보고되지 않음

하나의 단말이 복수개의 전송 링크, 매크로 셀 (MeNB) 및 스몰셀 (SeNB)의 상향링크를 전송하는 경우 그러나 두 개의 상향링크 중 하나의 주파수 대역이 Low frequency sub 6GHz 에서 동작하고 나머지 상향링크가 High frequency: i.e., 28GHz 에서 동작하는 경우,

RF 회로 및 power amplifier가 독립적으로 동작하여 두 개의 상향링크에 각각의 maximum UL Transmission power (Pc_max_meNB, Pc_max_seNB)가 분리 운용되는 경우,각각의 링크의 Pathloss가 임계값 이상 변경될 경우에도 해당 링크에만 PHR을 전송하는 동작을 포함한다.

이때 기지국은 두 개의 상향링크 중 하나의 주파수 대역이 Low frequency sub 6GHz 에서 동작하고 나머지 상향링크가 High frequency: i.e., 28GHz 에서 동작하는 경우,

기지국이 PHR 이벤트 중에서 단말이 1) 두 상향링크 Pathloss중 적어도 하나가 임계 값 이상 변경되는 경우 모두 전송 혹은 2) 두 상향링크 Pathloss중 적어도 하나가 임계 값 이상 변경되는 경우 모두 전송의 옵션 중 선택하여 System Information (SI) 및 RRC (re)configuration으로 단말에게 설정하는 방법을 포함한다

2-2) 하나의 단말이 복수개의 전송 링크, 매크로 셀 (MeNB) 및 스몰셀 (SeNB)의 상향링크를 전송하는 경우 적어도 하나의 Pathloss가 임계값 이상 변경될 경우, 양쪽 링크 매크로 셀 (MeNB) 및 스몰셀 (SeNB)의 상향링크 모두에 대한 PH값을 연산하여 매크로 셀 (MeNB) 및 스몰셀 (SeNB)의 상향링크 각각에 전송하는 방법

3) NR STA : HF + HF 의 경우

3-1) 하나의 단말이 복수개의 전송 링크, 매크로 셀 (MeNB) 및 스몰셀 (SeNB)의 상향링크를 전송하는 경우 적어도 하나의 Pathloss가 임계값 이상 변경될 경우, 양쪽 링크 매크로 셀 (MeNB) 및 스몰셀 (SeNB)의 상향링크 모두에 대한 PH값을 연산하여 매크로 셀 (MeNB) 및 스몰셀 (SeNB)의 상향링크 각각에 전송하는 방법

3-2) 독립 PHR 이벤트 적용: HF의 PHR 이벤트가 LF 기지국으로 보고되지 않음

한편, 종래 LTE 시스템에서는 상향링크 Waveform으로 DFT-S-OFDM (Discrete Fourier Transform -Spread-Orthogonal Frequency Division Multiplexing)을 사용했다. 이와 달리, 5G 통신 시스템에서는 시스템 운용의 유동성 (Flexibility)을 최대화시키기 위해, DFT-S-OFDM과 CP-OFDM (Cyclic Prefix-Orthogonal Frequency Division Multiplexing)을 Waveform으로 모두 사용할 수 있다. 서로 다른 Waveform은 서로 다른 특성을 갖고 있기 때문에, 이러한 점을 고려하여 파워 헤드룸 정보를 구성할 필요가 있다.

일 예로, DFT-S-OFDM은 CP-OFDM에 비해 PAPR (Peak-to-Average Power Ratio) 이 낮다. 따라서 CP-OFDM의 높은 PAPR을 지원하기 위해서는 넓은 linear 영역을 갖는 PA (Power Amplifier)가 필요함을 의미하고 이는 단말의 가격을 높일 수 있다. 따라서, 서로 다른 waveform을 동일한 단말에서 동일한 PA를 사용하여 지원하기 위해서는, CP-OFDM을 사용하는 경우 높은 PAPR로 인해, PA의 linear 영역을 벗어나는 신호의 양을 줄이기 위해 송신 전력의 back-off를 수행해야 한다. 이러한 경우, 도 8과 같이 파워 헤드룸 정보에 단말이 CP-OFDM의 사용으로 back-off를 수행한 사실을 포함시킬 수 있다. 보다 구체적으로 도 8에서 P는 해당 파워 헤드룸 정보에 단말이 back-off를 수행했는지의 여부를 알려주는 bit 이다. Back-off가 수행됐다면, P는 '1'로 setting 될 수 있다. 또한 단말이 CP-OFDM의 사용으로 인해 송신 전력의 back-off를 수행했다면, 상기 [수학식 3a], [수학식 3b], 그리고 [수학식 3c]에 명시된 P_CMAX는

로 변경될 수 있다. 이때,

를 의미하고, Δ는 단말이 수행한 back-off 값이다.

도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 구조를 도시한 도면이다.

도 21을 참고하면, 단말(2100)은 송수신부 (2110), 제어부 (2120), 저장부(2130)을 포함할 수 있다. 본 발명에서 제어부(2120)는, 회로 또는 어플리케이션 특정 통합 회로 또는 적어도 하나의 프로세서라고 정의할 수 있다.

송수신부 (2120)는 다른 네트워크 엔티티와 신호를 송수신 할 수 있다. 송수신부 (2110)는 예를 들어, 기지국으로부터 시스템 정보를 수신할 수 있으며, 동기 신호 또는 기준 신호를 수신할 수 있다.

제어부 (2120)는 본 발명에서 제안하는 실시예에 따른 단말의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 단말은 PHR event가 트리거 되면 기지국으로부터 수신한 PHR configuration 정보에 따라 기지국으로 PH를 전송할 수 있다.

저장부 (2130)는 상기 송수신부 (2110)를 통해 송수신되는 정보 및 제어부 (2120)를 통해 생성되는 정보 중 적어도 하나를 저장할 수 있다.

도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 구조를 도시한 도면이다.

도 22를 참고하면, 기지국(2200)은 송수신부 (2210), 제어부 (2220), 저장부 (2230)을 포함할 수 있다. 본 발명에서 제어부 (2220)는, 회로 또는 어플리케이션 특정 통합 회로 또는 적어도 하나의 프로세서라고 정의될 수 있다.

송수신부 (2210)는 다른 네트워크 엔티티와 신호를 송수신할 수 있다. 송수신부 (2210)는 예를 들어, 단말에 시스템 정보를 전송할 수 있으며, 동기 신호 또는 기준 신호를 전송할 수 있다.

제어부 (2220)은 본 발명에서 제안하는 실시예에 따른 기지국의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어 제어부 (2220)는 상기 송수신부 (2210)를 통해 단말로 PHR configuration 정보를 전송할 수 있도록 제어할 수 있다.

저장부 (2230)는 상기 송수신부 (2210)를 통해 송수신되는 정보 및 제어부 (2220)를 통해 생성되는 정보 중 적어도 하나를 저장할 수 있다.

도 23은 UL waveform 인 DFT-S-OFDM 혹은 CP-OFDM의 변경 동작에 관한 예시 이다. 보다 구체적으로는 Dynamic uplink waveform change 지시를 위한 제어 시그널링 동작을 포함한다.

기존의 LTE가 상향링크(Uplink: UL) 전송을 위해 DFT-S-OFDM 만을 사용한 것과는 달리 (5G) NR에서는 DFT-S-OFDM 혹은 CP-OFDM 모두를 사용하여 동작한다. 각 UL waveform은 장단점이 있는데, 다음과 같다. CP-OFDM는 향상된 has spectrum efficiency 성능을 보이며 DFT-S-OFDM는 lower PAPR 성능을 보여 요구되는 power back-off 값이 비교적 작다.

따라서 셀의 coverage 확장을 위해서 혹은 요구되는 신뢰도 (required reliability: link budget) 그리고 빔포밍 전송과정에서 장애물 (blockage) 로 인해 발생하는 sudden signal drop 등에 의해 UL waveform 인 DFT-S-OFDM 혹은 CP-OFDM의 변경이 필요하다.

보다 구체적으로는 셀의 coverage 확장을 위해서는 DFT-S-OFDM를 선택하는 방법이 유리하며 요구되는 신뢰도 (required reliability: link budget) 수준이 높은 경우 예를 들어 URLLC 등의 서비스 타입의 traffic을 지원하는 상황에서 역시 DFT-S-OFDM을 선택하는 것이 유리하다. 또한 빔포밍 전송과정에서 장애물 (blockage) 로 인해 발생하는 sudden signal drop 등이 발생할 경우 역시 DFT-S-OFDM을 선택하는 것이 유리하다. 반면에 비교적 근접한 셀 영역 (단말 위치 혹은 셀 크기)에서 CP-OFDM를 선택하는 것이 유리하다.

이러한 UL waveform 인 DFT-S-OFDM 혹은 CP-OFDM의 변경 동작에 관한 예시 이다. 보다 구체적으로는 Dynamic UL waveform change 지시를 위한 제어 시그널링 동작을 포함한다.

도 23은 첫번째 실시 예로 Dynamic uplink waveform change 지시를 위한 제어 시그널링 동작을 위하여 PHY 계층에서의 Dynamic uplink waveform change 지시 방법을 도시한다. 도면 23a는 기지국이 uplink waveform을 결정하여 단말에게 PDCCH에 전송하는 DCI에 Dynamic uplink waveform change에 관한 정보를 전송하는 방법이다.

도면 23b는 단말이 이 uplink waveform을 기지국에게 feedback하여 전송하는 방법으로 PUCCH에 전송하는 UCI에 Dynamic uplink waveform change에 관한 정보를 전송하는 방법이다. 이러한 동작의 일실 시 예로 DCI에 uplink waveform 을 explicit하게 지시하는 field를 추가하는 방법으로 UL_waveform_indicator를 포함하는 신규 필드로 기지국이 단말에게 DCI 이내의 정보비트 혹은 이외의 PDCCH 이내 정보 비트를 통해 전송하는 방법으로,

예를 들어 DFT-S-OFDM는 ‘1’로 CP-OFDM는 는 ‘0’으로 표기하는 방법 혹은 DFT-S-OFDM는 ‘0’으로 CP-OFDM는 는 ‘1’로 표기하는 방법을 도시한다.

또한 uplink waveform을 explicit하게 표현하는 위의 방법 이외에 UL waveform 변경을 도시하는 방법으로

UL_waveform_change_indicator를 포함하는 신규 필드로 기지국이 단말에게 DCI 이내의 정보비트 혹은 이외의 PDCCH 이내 정보 비트를 통해 전송하는 방법으로, 이전에 전송했던 uplink waveform과 동일한 uplink waveform을 사용하는 경우는 해당 UL_waveform_change_indicator를 0으로 변경 시는 1로 설정하는 방법

및 반대로 이전에 전송했던 UL waveform과 동일한 uplink waveform을 사용하는 경우에 UL_waveform_change_indicator를 1로 설정하고 변경 시는 1로 설정하는 방법을 포함한다.

앞서 도시한 PHY 계층 PDCCH 에 신규 필드로

UL_waveform_indicator를 통하여 직접적으로 DFT-S-OFDM 혹은 CP-OFDM 사용을 지시하는 방법;

또는 UL_waveform_change_indicator를 통하여 이전 전송 대비 신규 전송의 uplink waveform 변경 여부를 알려주는 방법;

또는 기존의 LTE에 존재하는 DCI fallback을 활용하여 동작하는 방법이 있다. 예를 들어 이전 uplink waveform을 변경하여 신규 uplink waveform으로 지시하는 경우, DFT-S-OFDM에서 CP-OFDM으로 변경 혹은 CP-OFDM에서 DFT-S-OFDM으로 변경하는 경우를 DCI fallback을 통해 지시하는 방법을 포함한다.

여기서 이전 uplink waveform이라고 기술한 uplink waveform은 초기 접속 시 (Initial access)에서 사용할 RACH message3 (MSG3)의 상향링크 전송에 사용할 것으로 설정된 CP-OFDM 혹은 DFT-S-OFDM의 Initial uplink (UL) waveform를 기준으로 하는 동작,

혹은 초기 전송 이후에 두 개의 uplink waveform, CP-OFDM 혹은 DFT-S-OFDM 중에서 기준이 되는 uplink waveform으로 결정하여 지시한 Reference uplink waveform을 기준으로 하는 동작, 및

또 다른 일 실시 예로 이전 전송의 uplink waveform을 기반으로 변경여부를 지시하는 동작 및,

앞서 도시한 Initial uplink (UL) waveform 기준, Reference uplink waveform기준, 이전 전송의 uplink waveform 기준으로 혹은 추가로 고정된 uplink waveform CP-OFDM 혹은 DFT-S-OFDM으로부터 다른 uplink waveform으로 변경 시에, 예를 들어 DFT-S-OFDM에서 CP-OFDM으로 변경시에 DCI fallback을 통하여 기지국이 단말에게 지시하는 방법,

및 고정된 uplink waveform 인 CP-OFDM에서 DFT-S-OFDM 으로 변경하는 경우 DCI fallback을 통하여 기지국이 단말에게 지시하는 방법을 도시하는 방법을 포함한다. 상기 방법들은 DCI fallback을 통하여 기지국이 단말에게 지시하는 방법 혹은 UL_waveform_indicator를 통하여 직접적으로 DFT-S-OFDM 혹은 CP-OFDM 사용을 지시하는 방법; 혹은 UL_waveform_change_indicator를 통하여 이전 전송 대비 신규 전송의 uplink waveform 변경 여부를 알려주는 방법;으로 확장 동작할 수 있음을 기술한다.

Dynamic uplink waveform change 지시를 위한 제어 시그널링 동작을 위하여 PHY 계층에서의 Dynamic uplink waveform change 지시 방법은 기지국이 단말에게 해당 정보를 전달할 때 PHY 계층의 PDCCH 및 DCI를 기반으로 동작하는 방법 및 단말이 uplink waveform 관련 정보를 기지국에게 feedback하는 때에 PUCCH 및 UCI 기반으로 하는 동작으로 확장 가능하다. 이러한 PHY 계층에서의 Dynamic UL waveform change 지시 방법은 TTI (Transmission Time Interval, LTE에서는 1msec, NR (5G)에서는 1/8수준) 라는 짧은 시간 안에 uplink waveform 변경 동작이 가능하지만 상대적으로 희소한 자원인 PDCCH 및 DCI (혹은 PUCCH 및 UCI) 에서 고정적으로 자원을 소비한다는 점과, PDCCH 및 DCI (혹은 PUCCH 및 UCI)의 경우 AMC (Adaptive Modulation and Coding) 및 H-ARQ의 지원이 불가하다는 단점이 있다.

도 24a와 24b는 두번째 실시 예로 Dynamic uplink waveform change 지시를 위한 제어 시그널링 동작을 위하여 MAC 계층에서 지시하는 방법으로 UL_waveform_indicator 혹은 UL_waveform_change_ indicator전송을 위한 신규 downlink MAC CE (Control element)를 도시한다.

도면 24a는 기지국이 uplink waveform을 결정하여 하향링크 MAC CE로 단말에게 지시하는 방법을 도시한다.

또한 도면 24b는 기존의 상향링크 MAC CE 중 하나의 PHR에 reserved 된 2 bit를 활용하여 UL_waveform_indicator 혹은 UL_waveform_change_indicator를 전송하는 방법이다. 그러나 MAC CE로 전송하는 이러한 방법은 Data채널로 전송되므로 PDSCH (DL MAC CE) 혹은 PUSCH (UL MAC, i.e., PHR)로 전송에 따른 10 TTI (transmission interval) 정도의 지연이 발생한다. AMC (Adaptive Modulation and Coding) 및 H-ARQ의 지원이 불가하다는 단점이 있다. MAC CE로 전송하는 이러한 방법은 Data채널로 전송되므로 AMC (Adaptive Modulation and Coding) 및 H-ARQ의 지원이 가능하므로 robust한 전송이라는 장점이 있다.

도면 25a는 세번째 실시 예는 Dynamic uplink waveform change 지시를 위한 제어 시그널링 동작을 위하여 RRC 계층에서 지시하는 방법으로 RRC message를 기반으로 기지국이 단말에게 지시하는 방법이다. 초기 접속 시 RRC configuration message나 재설정 (RRC reconfiguration message) 에 UL_waveform_indicator 혹은 UL_waveform_change_indicator를 전송하는 방법이다

희소한 자원인 PDCCH 및 DCI (혹은 PUCCH 및 UCI) 에서 고정적으로 자원을 소비하지 않고 신규 MAC CE 를 위해 통신 표준에서 MAC CE index나 기존 MAC CE의 예를 들어 PHR의 reserved bit을 사용하지 않는다는 점에서 유리하지만 RRC signalling의 time scale을 100 TTI 내외로 지연이 길어서 uplink waveform 설정을 비교적 느리게 변경하는 경우에 적용이 가능하다. 예를 들어 cell 변경 (Scell , PScell addition이나 handover 및 RRC state 천이로 인한 경우에 RRC message 로 제어 동작하는 경우 UL_waveform_indicator 혹은 UL_waveform_change_indicator를 RRC configuration message나 재설정 (RRC reconfiguration message) 신규로 정의하여 기지국이 단말에게 uplink waveform을 지시하는 방법이다.

도면 25b 에서 보듯이 단말 역시 RRC configuration message의 응답메시지인 RRC configuration response나 재설정 (RRC reconfiguration message)의 응답인 RRC reconfiguration response (complete)에 해당 uplink waveform 지시자를 feedback 하는 동작을 포함한다.

도면 26에서 예시한 바와 같이 네번째 실시 예는 Dynamic uplink waveform change 지시를 위한 제어 시그널링 동작을 위하여 System Information (SI)를 통하여 uplink waveform을 지시하는 방법으로 System Information의 MIB, SIB1, SIB2 등의 필드에 uplink waveform 을 지시하는 UL_waveform_indicator 정보를 실어서 기지국이 단말에게 지시하는 방법이다.

이러한 System Information (SI)를 통하여 uplink waveform을 지시하는 방법 은 초기 UL waveform indication 방법에 관한 것으로 구체적으로는 RACH MSG3 전송을 위한 UL waveform을 설정하는 방법으로 적합하다. 기지국에 연결되지 않은 단말 (RRC INACTIVE or RRC IDLE)은 저전력 동작을 위하여 대부분의 시간 동안 RF 모듈 및 수신 모듈을 power off 하기 때문에 RRC IDLE state에 있는 UE가 CN-based paging (MME로부터 오는 paging)을 수신하는 on duration 이나 혹은 RRC INACTIVE state에 있는 UE가 RAN-based paging (Anchor gNB가 전송하는 paging)을 수신하기 위한 on duration 동안 System Information을 paging 수신 이전에 수신하여 paging 수신을 위한 관련 정보를 설정하거나 초기 접속 시에 필요한 설정 및 자원 정보 (예를 들면 RACH 자원 및 전송 모드 설정)을 수행하기 때문이다.

그러나 System Information는 시스템이 항상 전송하고 기지국 셀 이내의 모든 단말이 수신하는 정보이기 때문에 uplink waveform의 정보 많은 비트 수로 전송하는 것은 제어부담이 증가하게 되며 따라서 최소한의 비트 수로 예를 들어 1 bit로 CP-OFDM 혹은 DFT-S-OFDM 를 uplink waveform으로 사용함을 지시하는 동작을 도시한다. 기지국에 연결되지 않은 단말 (RRC INACTIVE or RRC IDLE)은 System information을 자주 수신하지 않으며 이동 단말의 경우 해당 기지국으로 이동하여 처음 수신하는 System information을 기준으로 동작하기 때문에 System Information (SI)를 통하여 uplink waveform을 지시하는 방법에서는 UL_waveform_indicator 를 통해 직접적으로 (explicitly) OFDM 혹은 DFT-S-OFDM 를 uplink waveform으로 사용함을 지시한다. UL_waveform_change_ indicator 를 통하여 상대적인 이전 uplink waveform으로부터 변경을 지시하는 방법은 연속 수신을 하지 않는 단말을 대상으로 하기에 적합하지 않다.

기지국에 연결되지 않은 단말 (RRC INACTIVE or RRC IDLE) 혹은 이동 단말의 경우 해당 기지국으로 이동하여 해당 기지국에 초기 접속하는 단말은 제한된 RACH자원과 정보를 가지고 초기 전송을 수행하므로 이러한 System Information (SI)를 통하여 uplink waveform을 지시하는 방법은 초기 접속인 RACH MSG3의 상향링크 전송에 사용될 waveform을 지시하는 방법을 주로 사용하는 것이 유리하다.

System information의 MSB, SIB1, SIB2, 혹은 이후 SIBx 그리고 Minimum SI에 전송하는 방법 및 단말 요청에 따른 other SI에 uplink waveform 정보를 전송하여 지시하는 방법 모두를 포함하며, 이러한 System information 초기 접속인 RACH MSG3의 상향링크 전송에 사용될 waveform을 지시하는 방법뿐 아니라 이후 RRC connected 상태에서 uplink waveform에 기준이 되는 reference uplink waveform 및 설정 이후 uplink 전송에 바로 적용하는 dynamic uplink waveform indication을 위해 동작할 수 있다.

도면 27은 단말이 PHR 을 연산하고 이를 보고하면 기지국이 해당 정보로 UL 스케줄링을 수행하는 동작을 도시한다. Dynamic uplink waveform change 지시를 위한 제어 시그널링 동작을 위하여 PHY 계층 지시 방법 (PDCCH/DCI, 혹은 PUCCH/UCI), MAC 계층에서 MAC CE를 통한 지시 방법, RRC 계층에서 RRC message로 지시하는 방법 및, System information으로 지시하는 방법을 바탕으로 기지국 및 단말이 uplink 전송을 수행하게 된다.

특히 uplink power control을 위한 PHR 보고에서는 단말이 PHR을 전송하기 위한 PH를 연산할 때 기준이 되는 P_max값을 결정이 필요하다. 그런데 이 값은 uplink waveform에 따라 다른 값을 지닌다. DFT-S-OFDM은 CP-OFDM에 비해 PAPR (Peak-to-Average Power Ratio) 이 낮다. 따라서 DFT-S-OFDM은 CP-OFDM에 비교하여 출력할 수 있는 P_max 값이 크다. 즉 CP-OFDM의 높은 PAPR을 지원하기 위해서는 넓은 linear 영역을 갖는 PA (Power Amplifier)가 필요함을 의미하고 이는 단말의 가격을 높일 수 있다. 따라서, 서로 다른 waveform을 동일한 단말에서 동일한 PA를 사용하여 지원하기 위해서는, CP-OFDM을 사용하는 경우 높은 PAPR로 인해, PA의 linear 영역을 벗어나는 신호의 양을 줄이기 위해 송신 전력의 back-off를 수행해야 한다.

이러한 경우, 명시적 방법으로 파워 헤드룸 정보에 단말이 CP-OFDM의 사용으로 back-off를 수행한 사실을 포함시킬 수 있다. 보다 구체적으로 해당 파워 헤드룸 정보에 단말이 back-off를 수행했는지의 여부를 알려주는 bit P를 정의한다. Back-off가 수행됐다면, P는 ‘1’로 setting 될 수 있다. 또한 단말이 CP-OFDM의 사용으로 인해 송신 전력의 back-off를 수행했다면, 상기 [수학식 3a], [수학식 3b], 그리고 [수학식 3c]에 명시된 P_CMAX는

로 변경될 수 있다. 이때,

를 의미하고, △는 단말이 수행한 back-off 값이다.

앞서 설명하나 명시적 방법 이외에 추가로 Reference uplink waveform indication 방법에 관한 것으로 단말이 PHR을 전송하기 위한 PH를 연산할 때 기준이 되는 P_max값을 결정하기 위한 Reference waveform indication를 전송하는 방법을 제안한다.

기지국이 uplink waveform을 결정하므로 기지국은 uplink 스케줄링 시에 해당 uplink waveform 알 수 있으나, 단말은 그 이전에 PHR 정보를 feedback하므로 정확한 uplink waveform 정보를 알 수 없다.

따라서 첫째로 PHR 전송 시 기준 uplink waveform (DFT-S-OFDM, 혹은 CP-OFDM)를 명시적으로 지시하는 방법 및 이를 수신한 기지국이 해당 uplink waveform 지시 정보를 파악하고 실제 uplink waveform과 상이할 경우 P_max 보정 값을 적용하여 uplink 스케줄링 (uplink resource allocation, allocated sub carrier수 결정)을 수행하는 방법;

둘째로 PHR 전송 시 기준 uplink waveform (DFT-S-OFDM, 혹은 CP-OFDM)를 명시적으로 지시하는 방법 및 이를 수신한 기지국이 해당 uplink waveform으로 한정하여 uplink 스케줄링 (uplink resource allocation, allocated sub carrier수 결정) 수행하는 방법;

셋째로 기지국과 단말은 pre-defined된 Reference uplink waveform을 기준으로 Pmax 값을 정의하고 이를 기반으로 PH를 계산하여 PHR을 전송한다. 이를 수신한 기지국은 만약 Reference uplink waveform과 실제로 사용될 Reference uplink waveform이 동일하다면 P_max 보정 값을 0으로 설정하고 다르다면 미리 정의된 혹은 구현값인 P_max 보정 값을 적용하여 동작하는 방법이다.

도 28은 기지국이 단말이 전송한 PHR에서 기준이 되는 uplink waveform과 실제 uplink 전송에 적용될 waveform 동일 여부를 기반으로 PH수신값을 보정하고 P_max을 보정하여 상향링크 자원 할당 및 스케줄링하는 동작을 도시한다.

DFT-S-OFDM가 CP-OFDM 대비 feasible한 P_max값이 더 크므로 단말이 전송한 PHR 값의 기준이 (explicit uplink waveform 혹은 Reference uplink waveform)

DFT-S-OFDM이였는데 실제 기지국이 uplink 할당할 때의 uplink waveform이 CP-OFDM이 된다면 P_max 보정 값이 음수가 되고 기지국은 해당 음수 P_max 보정 값을 단말에게서 수신한 PH값에 더하여 uplink 스케줄링 (uplink resource allocation, allocated sub carrier수 결정)에 사용한다.

반대로 단말이 전송한 PHR 값의 기준이 (explicit uplink waveform 혹은 Reference uplink waveform) CP-OFDM 이였는데 실제 기지국이 uplink 할당 할 때의 uplink waveform이 DFT-S-OFDM이 된다면 P_max 보정 값이 양수가 되고 기지국은 해당 양수 P_max 보정 값을 단말에게서 수신한 PH값에 더하여 uplink 스케줄링 (uplink resource allocation, allocated sub carrier수 결정)에 사용한다.

Uplink waveform indication을 위한 제어 시그널링 동작을 위하여 PHY 계층 지시 방법 (PDCCH/DCI, 혹은 PUCCH/UCI), MAC 계층에서 MAC CE를 통한 지시 방법, RRC 계층에서 RRC message (configuration/reconfiguration 절차를 포함하는) 로 지시하는 방법 및, System information으로 지시하는 방법을 바탕으로 기지국 및 단말이 uplink 전송을 수행하게 된다.

또한 기지국은 uplink resource allocation 결정 및 스케줄링 수행하는 동작에서 UL grant에 실제 UL 전송에 사용될 Waveform Indication 전송을 포함한다.

이러한 Uplink waveform indication 지시자는 해당 Uplink waveform이 초기 접속 (Initial access: RACH MSG3)를 위한 Initial uplink waveform indication인지,

Connected 상태에서 기본 기준이 되는 (default) uplink waveform indication을 위한 Reference uplink waveform indication지시인지,

해당 Uplink waveform indication이 후에 실제 uplink 전송에 적용될 immediate uplink waveform indication 인지의 구분이 필요하다.

uplink waveform indication을 전송하는 제어 신호의 계층에 따라 정의하는 방법으로는 예를 들어 System Information으로 전송하는 uplink waveform indication정보는 Initial uplink waveform indication 이고, RRC signalling으로 전송되는 정보는 Reference uplink waveform indication이고, PHR MAC CE나 UL Grant로 전송되는 정보는 immediate uplink waveform indication 인 예를 포함하며, 이러한 제어 전송 프로토콜 계층과 제어 시그널링이 Initial/ Reference/ immediate uplink waveform indication로 맵핑되는 모든 경우를 확장하여 포함한다.

아래 표는 제어 전송 프로토콜 계층과 제어 시그널링이 Initial/ Reference/ immediate uplink waveform indication로 맵핑되는 예시이다.

만약 제어 전송 프로토콜 계층과 제어 시그널링이 Initial/ Reference/ immediate uplink waveform indication로 맵핑되는 관계가 일대일 매핑이 아니라면 모호성이 존재한다. 위의 예시 테이블에서 MAC CE (i.e., PHR)은 Reference or Immediate uplink waveform indication 양쪽 모두를 지시하는 예를 보였다.

이 경우 uplink waveform indication 이외에 uplink waveform indication에 대한 type 즉, Initial/ Reference/ immediate uplink waveform indication 에 대한 정보를 제공하여 단말 기지국간 판단 모호성을 없애야 한다.

이러한 동작의 일 실시 예로 uplink waveform indication 이외에 uplink waveform indication에 대한 type을 예를 들어 2 bit로 정의하여 아래와 같이 동작하는 일실시 예를 포함하며, 구체적인 uplink waveform indication에 대한 type 에 대한 indication은 논리적으로 확장가능한 다수의 경우를 포함한다.

아래 표는 uplink waveform indication에 대한 type 정보 비트 예시이다.

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.