KR20190088815A - 통신 시스템의 단말의 송신 전력 제어 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 개시는 4G 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 통신 시스템을 IoT 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스 (예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다. 본 발명은 무선 통신 시스템의 상향링크 송신 전력 제어를 수행하는 방법 및 장치를 제공하며, 구체적으로 5G 시스템에서 유연한 PUSCH 및 PUCCH 전송에 사용되는 심볼의 개수 등에 따른 상향링크 송신 전력 제어를 수행하는 방법 및 장치를 제공한다.

Description

통신 시스템의 단말의 송신 전력 제어 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER OF A TERMINAL IN A COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 단말의 전력 제어 방법에 관한 것으로, 구체적으로 송신 에너지의 변화에 따른 단말의 상향링크 전력 제어를 지원하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

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

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

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

그러나 NR 시스템에서는 상향링크 데이터 채널 (PUSCH) 및 제어 채널의 심볼 개수가 flexible하게 운용될 수 있다. 이에 따라 상향링크 신호를 송신하는 송신 에너지가 달라질 수 있다.

본 발명은 다양한 송신 에너지 변화에 따른 상향링크 송신전력 제어를 동작시키기 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 발명에 따른 전력 제어 방법은, 서로 상이한 시간 자원을 사용하여 상향링크 데이터 및 제어 정보를 전송하는 시스템에서 송신 에너지의 변화에 따른 전력제어를 통해 인접셀로 야기하는 간섭을 최소화 할 수 있다.

도 1은 PUCCH 전송 심볼 개수에 따른 성능을 도시한 도면이다.
도 2는 종래 PUCCH 전송의 성능과 본 발명에서 제안하는 다양한 심볼 개수에 따른 파라미터를 사용하는 PUCCH 전송과의 성능을 도시한 도면이다.
도 3a는 기지국의 송신전력 제어 파라미터 전송에 대한 일례를 도시한 도면이다.
도 3b는 단말의 송신전력 제어를 위한 기지국의 동작에 대한 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 단말의 송신전력 제어를 위한 단말의 동작에 대한 일례를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 구조를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 구조를 도시한 도면이다.

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.

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

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

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

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

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.

본 발명은 빔포밍을 적용한 시스템에서 단말의 상향링크로 송신하는 데이터 및 제어채널의 송신 전력 제어를 위한 기지국과 단말의 동작 방법 및 장치를 포함한다.

LTE 셀룰러 통신 시스템의 상향링크 데이터 채널 (PUSCH: Physical Uplink Shared Channel)에 대한 송신 전력 제어는 하기의 [수학식 1]와 같다.

[수학식 1]

상기 수학식 1은 단말의 i 번째 subframe에서 상향링크 데이터 전송을 위한 물리 채널인 PUSCH (Physical Uplink Shared Channel)의 송신전력,

를 나타낸 것이다. 이때,

는

로 구성된 파라미터 이며 higher layer signaling (RRC signaling)을 통해 기지국이 단말에게 알려주는 값이다. 특히,

는 8-bit 정보로 구성된 셀-특정 (cell-specific)한 값으로 [-126, 24]dB의 범위를 갖는다. 또한

는 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,

는 경로손실 (path-loss)을 보상하기 위한 값으로,

와

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.

값을 사용한다.

PL은 단말이 계산하는 경로손실 값으로, 기지국이 전송하는 하향링크 채널의 CRS (Cell-specific Reference Signal)의 수신 전력을 통해 계산한다. 보다 구체적으로, 기지국은 UE-specific 또는 Cell-specific RRC signaling을 통해 referenceSignalPower 및 filtering coefficient를 단말로 전송하며, 이를 기반하여 단말은 경로 손실을 다음과 같이 계산한다.

[수학식 2]

는 MCS에 관련된 값으로 다음과 같이 구성된다.

[수학식 3]

는 higher layer 파라미터, deltaMCS-Enabled에 의해 주어지는 값이고, BPRE (Bits per Resource Element)는 다음과 같이 계산될 수 있다.

은 상향링크 제어정보가 UL-SCH 데이터 없이 PUSCH로 전송되는 경우에 한해

값을 가지며, 나머지 경우에 대해

을 사용한다.

[수학식 4]

C는 code block의 수,

은 code block 'r'의 크기,

는 CRC를 포함한 CQI/PMI 비트수, 그리고

는 resource element의 수를 나타낸다.

f(i)는 Closed-loop으로 전력제어를 수행하기 위한 파라미터이며, accumulation 기반의 전력제어 또는 absolute value 기반의 전력제어를 수행하는지에 따라 달라질 수 있다. accumulation 기반의 전력제어 또는 absolute value 기반의 전력제어를 수행하는지의 여부는, higher layer signaling (dedicated RRC signaling)을 통해 단말로 전송된다. 예를 들어, Accumulation-enabled = on 되면 단말은 accumulation 기반의 전력제어를 수행하고, Accumulation-enabled = off 되면, 단말은 absolute value 기반의 전력제어를 수행한다.

Accumulation 기반의 전력제어에서

로 동작한다. 즉, i-번째 subframe에서 f(i)는 이전 subframe (즉, i - 1번째 subframe)에서 사용한 f(i-1) 값에

번째 subframe에서 하향링크 제어채널 (PDCCH: Physical Downlink Control Channel)을 통해 DCI로 단말에게 전송했던

값을 accumulation해서 사용하게 된다. FDD 시스템에서

이며, TDD 시스템에서

는 DL/UL Configuration에 따라 서로 다른 값을 가질 수 있으며, 각 DL/UL Configuration에 따라 규격에서 정의한 고정된 값을 사용한다.

한편, LTE 셀룰러 통신 시스템의 상향링크 제어 채널 (PUCCH: Physical Uplink Control Channel)에 대한 송신 전력 제어는 하기의 [수학식 5] 또는 하기의 [수학식 6]과 같다.

[수학식 5]

[수학식 6]

상기 [수학식 5]는 단말의 i 번째 subframe에서 상향링크 제어정보 전송을 위한 물리 채널인 PUCCH (Physical Uplink Control Channel)의 송신전력,

를 나타낸 것이며, PUCCH format 1/1a/1b/2/2a/2b/3에서 사용된다. 상기 [수학식 6]은 단말의 i 번째 subframe에서 상향링크 제어정보 전송을 위한 물리 채널인 PUCCH (Physical Uplink Control Channel)의 송신전력,

를 나타낸 것이며, PUCCH format 4/5에서 사용된다.

상기 [수학식 5] 내지 상기 [수학식 6]에서,

는

로 구성된 파라미터 이며 higher layer signaling (RRC signaling)을 통해 기지국이 단말에게 알려주는 값이다. 특히,

는 8-bit 정보로 구성된 셀-특정 (cell-specific)한 값으로 [-126, 24]dB의 범위를 갖는다. 또한

는 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

가 사용되지 않는다.

단말이 계산하는 경로손실 값인 PL은 PUSCH의 송신전력 제어에서와 마찬가지로, 기지국이 전송하는 하향링크 채널의 CRS (Cell-specific Reference Signal)의 수신 전력을 통해 계산한다. 보다 구체적으로, 기지국은 UE-specific 또는 Cell-specific RRC signaling을 통해 referenceSignalPower 및 filtering coefficient를 단말로 전송하며, 이를 기반하여 단말은 경로 손실을 상기 [수학식 2]와 같이 계산한다.

는 higher layer signaling (Cell-specific or UE-specific RRC signaling)을 통해 단말로 전송되며, PUCCH의 format에 따라 가변하는 값으로 PUCCH format 1a (1-bit HARQ-ACK/NACK 전송)을 기준으로 상대적인 값을 가진다.

값은 표 1과 같이 구성된다.

[표 1]

상기 [수학식 5]에서

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, SFBC의 사용 여부에 따라 가변 하는 값이다. SFBC가 사용되지 않는 경우,

이다. 값은 표 2와 같이 구성된다. PUCCH format 4/5에서 SFBC는 사용되지 않는다. 따라서 상기 [수학식 6]에서 보는 바와 같이 PUCCH format 4/5를 위한 송신 전력 제어 수식에

는 포함되지 않는다.

[표 2]

상기 [수학식 5]에서

는 PUCCH format에 따라 다른 값이 사용되며, 이때

는 channel quality information의 피드백에 사용되는 비트수를 의미하고,

는 HARQ-ACK/NACK 피드백에 사용되는 비트수, 그리고

는 Scheduling Request의 피드백에 사용되는 비트로서 0 또는 1이다. 보다 구체적으로, PUCCH format 1, 1a, 그리고 1b에서

이다. PUCCH format 2, 2a, 그리고 2b에서 Normal CP를 사용하는 경우,

는 다음과 같다.

[수학식 7]

PUCCH format 2에서 Extended CP를 사용하는 경우,

는 다음과 같다.

[수학식 8]

PUCCH format 3에서

는 다음과 같다.

[수학식 9]

상기 [수학식 6]에서 PUCCH format 4/5를 위해 정의된

는 상기 [수학식 3]에서와 동일하다.

g(i)는 Closed-loop으로 전력제어를 수행하기 위한 파라미터이며, 기지국은 UE-specific하게 PUCCH 전송전력을 Correction할 수 있다. PUCCH 전송전력 제어에서는 PUSCH의 전송전력 제어와 달리, accumulation 기반의 송신전력 제어만이 이루이지며, g(i)는 [수학식 10]과 같이 주어진다.

[수학식 10]

즉, i-번째 subframe에서 g(i)는 이전 subframe (즉, i - 1번째 subframe)에서 사용한 g(i-1)값에

번째 subframe에서 하향링크 제어채널 (PDCCH: Physical Downlink Control Channel)을 통해 DCI로 단말에게 전송했던

값을 accumulation해서 사용하게 된다. FDD 시스템에서 M=1, k₀=4이며, TDD 시스템에서 M, k₀는 DL/UL Configuration에 따라 서로 다른 값을 가질 수 있으며 규격에 Table로 정의되어 있다.

값은 DCI를 통해 전송되며, DCI format에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, DCI format 1A/1B/1D/1/2A/2B/2C/2/3에 대해서는 PUSCH 송신 전력제어에 사용됐던 accumulated

와 동일한 값을 사용하며, [-1, 0, 1, 3] dB의 값을 가질 수 있다. DCI format 3A의 경우,

값은 PUSCH에서 사용한

값과 동일한 값을 사용하며 [-1, 1] dB의 값을 가질 수 있다.

단말의 상향링크 송신전력 제어의 주 목적은 인접셀로 야기하는 간섭 양의 최소화 및 단말의 전력소모 최소화이다. 또한, 셀 내 단말의 위치에 관계없이 기지국이 수신하는 수신 신호의 세기를 일정하게 유지함으로써, 단말의 송신신호가 기지국 수신단 AGC (Automatic Gain Control)의 Dynamic Range 내에 들어오게끔 하기 위함이다. 이러한 전송전력 제어는 동일 목적으로 NR 시스템에 적용될 수 있다. 그러나 NR 시스템에서는 상향링크 데이터 채널 (PUSCH) 및 제어 채널의 심볼 개수가 flexible하게 운용될 수 있다. 일 예로, NR에서는 다음의 표 3과 같이 다양한 PUCCH format을 정의하고 있다.

[표 3]

상기 표 3에 기술된 것처럼, PUCCH format 0/2는 시간 축에서 1-심볼 또는 2-심볼로 구성되며, PUCCH format 1/3/4는 시간 축에서 4-심볼에서 14-심볼까지 구성될 수 있다. 또한, PUCCH format 0/1/4는 주파수 축에서 1-RB를 사용하지만 PUCCH format 2/3은 UCI (Uplink Control Information)의 bit 크기에 따라, 주파수 축에서 다양한 RB 개수가 사용될 수 있다. 이와 유사하게 데이터 전송을 위한 PUSCH에서도 기지국의 스케줄링에 따라 또는 slot의 구조에 따라 (즉, 몇 개의 심볼이 UL이고 몇 개의 심볼이 DL인지에 따라), 서로 상이한 PUSCH 심볼 개수 및 PUSCH RB 개수가 사용될 수 있다.

몇 개의 심볼이 PUSCH 또는 PUCCH 전송에 사용되는 지에 따라, PUSCH 및 PUCCH 전송에 사용되는 에너지의 양이 달라지게 된다. 이러한 에너지의 차이는 기지국에서 수신하는 PUSCH 및 PUCCH의 수신 SINR에 영향을 줄 수 있다. 일 예로, 14-심볼을 통해 전송되는 PUSCH/PUCCH와 7-심볼을 통해 전송되는 PUSCH/PUCCH는 이론적으로 3dB의 SINR 차이가 있을 수 있다 (10log₁₀(14/7) = 3dB). 즉, 14-심볼을 통해 PUSCH/PUCCH를 전송할 때에 비해서 7-심볼을 통해 PUSCH/PUCCH를 전송할 때는 3dB 더 높은 송신 전력을 필요로 할 수 있다. 따라서, 이러한 서로 다른 에너지의 사용에 따른 송신 전력의 세팅이 고려될 수 있다.

보다 구체적으로, [도 1]은 PUCCH 전송 심볼 개수에 따른 성능을 비교한 것이다. 이때, PUCCH format 3이 사용되었으며, 주파수 축 자원으로는 12 RB가 고려되었다. 한편, 실선은 4 심볼 전송에 대한 결과이고, 점선은 14 심볼 전송에 대한 결과이다. 원형으로 마크된 그래프는 PUCCH format 3으로 전송되는 UCI 정보의 양이 12-bit인 경우, 삼각형은 20-bit, 사각형은 40-bit, 그리고 다이아몬드 형은 100-bit에 대한 결과이다. 도 1에서 보는 바와 같이, PUCCH 전송 심볼 개수에 따라 성능이 다르다는 것을 확연히 알 수 있다. 보다 구체적으로, 12-bit UCI 전송의 경우 (원형으로 마크된 그래프), 4 심볼로 구성된 PUCCH 전송 시 (실선), 10^-3 BLER (Block Error Rate)를 만족시키기 위해서는 -6 dB의 수신 SNR (또는 SINR)이 요구된다. 그러나, 12-bit UCI 전송에서 (원형), 14 심볼로 구성된 PUCCH 전송 시 (점선), 10^-3 BLER (Block Error Rate)를 만족시키기 위해서는 -10.5 dB의 수신 SNR (또는 SINR)이 요구된다. 따라서, 14 심볼로 구성된 PUCCH를 전송할 때는 4 심볼로 구성된 PUCCH를 전송할 때 비해, 동일한 BLER (예를 들어, 10^-3)을 만족시키기 위해, 4.5 dB 적은 송신 전력을 사용할 수 있다. 따라서, 이러한 점이 상향링크 송신 전력 제어에 반영돼야 한다.

한편, 도 2는 상기 [수학식 3]에 기술된 종래 기술에서 사용하는

와 다양한 심볼 개수를 사용하는 PUCCH 전송과의 성능을 비교한 그림이다. 보다 구체적으로 도 2a는 4 심볼로 구성된 PUCCH format 3를 전송하는 경우이며, 도 2b는 14 심볼로 구성된 PUCCH format 3을 전송하는 경우이다. 도 2a와 도 2b의 모든 결과에서, 주파수 호핑은 고려되지 않는다. 도 2a와 도 2b에서 가로축은 PUCCH format 3으로 전송되는 UCI bits 수를 의미하고, 세로축은 수신단에서의 요구 SNR (또는 SINR)을 나타낸다. 이때, 수신단에서의 요구 SNR은 10^-3 BLER을 만족시키는 SNR로 정의한다. 선이 없는 원형의 그림들은 PUCCH format 3을 전송하는데 사용되는 주파수 축에서의 RB 크기 (즉, 1, 2, 4, 8, 12 RBs)에 따른 모의 실험 성능 결과를 나타낸다. 또한, 점선은 실험 결과에 맞춰 curve fitting을 수행한 것으로, UCI의 비트수가 적은 경우에는 linear (즉, 직선) 수식으로 정의할 수 있다. 점선과 실선의 조합으로 그려진 선은, 실험 결과에 맞춰 curve fitting을 수행한 것으로, UCI의 비트수가 많은 경우에는 non-linear (즉, log 함수) 수식으로 정의할 수 있다. 한편, 실선은 상기 [수학식 3]에 기술된, 종래 기술에서 사용하는

에 대한 그림이다.

도 2a에서 보는 바와 같이 종래 기술에서 사용하는

는 (실선 그림들), 4 심볼로 구성된 PUCCH format 3에 대한 모의 실험 결과 (선이 없는 원형 그림들) 및 curve fitting (점선 또는 점선과 실선의 조합으로 표기된 그림들) 결과와 많은 불일치가 있음을 알 수 있다. 또한 도 2b에서 보는 바와 같이 종래 기술에서 사용하는

는 (실선 그림들), 14 심볼로 구성된 PUCCH format 3에 대한 모의 실험 결과 (선이 없는 원형 그림들) 및 curve fitting (점선 또는 점선과 실선의 조합으로 표기된 그림들) 결과와 많은 불일치가 있음을 알 수 있다. 따라서, 종래 기술에서 사용하는 상기 [수학식 3]을 사용하여 송신전력 제어에 그대로 적용할 수 없다는 것을 알 수 있다.

앞서 언급한 문제를 해결하기 위해 하기 [수학식 11]과 같은 PUCCH 송신 전력 제어를 고려할 수 있다.

[수학식 11]

상기 [수학식 11]에서

는 서빙-셀 c의 주파수 f에서의

값을 의미하고, 상기 [수학식 5] 내지 [수학식 6]과 같이

로 구성된 파라미터이며 higher layer signaling (RRC signaling)을 통해 기지국이 단말에게 알려주는 값이다.

에서 q_u는

의 index를 나타내며, PUCCH 전송에 사용되는 빔 또는 해당 PUCCH의 서비스 타입에 따라 (즉, eMBB 용도 또는 URLLC 용도) 서로 상이한 index를 가질 수 있다.

한편, 상기 [수학식 11]에서 단말이 계산하는 경로손실 값인 PL은 상기 [수학식 1]의 PUSCH 및 상기 [수학식 5] 내지 [수학식 6]의 PUCCH 송신전력 제어에서와 마찬가지로, 기지국이 전송하는 하향링크 RS의 수신 전력을 통해 상기 [수학식 2]를 통해 계산될 수 있다. NR에서는 CRS (Cell-specific Reference Signal)가 없기 때문에 PL은 q_u를 통해 기지국으로부터 indication된 RS 자원을 통해 단말이 측정할 수 있다. 예를 들어, q_u는 CSI-RS (Channel State Information-Reference Signal)의 resource index 이거나, SSB (Synchronization Signal Block) 자원의 resource index 일 수 있다.

상기 [수학식 11]에서

는 higher layer signaling을 통해 단말로 전송되며, PUCCH의 format에 따라 가변하는 값으로 NR에서는 PUCCH format 0 (1-bit HARQ-ACK/NACK 전송)을 기준으로 상대적인 값을 가질 수 있다.

상기 [수학식 11]에서 g_f,c(i,l)은 상기 [수학식 5] 내지 [수학식 6]에서 정의된 g(i)와 동일하다. 다만 차이점은 NR PUCCH의 송신 전력 제어에서는, 2개의 closed-loop power control process까지 운용할 수 있다 (즉, l = 1, 2).

상기 [수학식 11]에서

는 PUCCH 전송을 위해 할당 받은 RB의 크기를 반영하는 것이다. 다만, NR에서는 다양한 부반송파 간격 (subcarrier spacing)이 사용될 수 있으므로, 동일한 크기의 RB를 사용하더라도, 부반송파 간격의 크기에 따라 power spectral density가 달라질 수 있다. 일 예로, 15kHz와 60kHz 부반송파 간격을 사용하며, 각각 1 RB를 사용한다고 가정하는 경우, 15 kHz 부반송파 간격을 사용하는 경우,

이며 (

), 60kHz 부반송파 간격을 사용하는 경우,

dB (

)가 될 수 있다.

상기 [수학식 11]에서

는 UCI의 payload size, PUCCH 전송에 사용되는 심볼 개수 및 PUCCH의 주파수 hopping (Frequency Hopping: FH) 사용 여부에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 도 2a 내지 도 2b에서 나타낸 것처럼, UCI의 payload size가 X bits 이하 또는 X bits 보다 작은 경우 (예를 들어, X = 20),

는 선형 방정식 (예를 들어, 직선)으로 정의할 수 있다. 그리고 UCI의 payload size가 X보다 큰 경우 또는 X bits 보다 크거나 같은 경우,

는 비선형 방정식 (예를 들어, 로그 함수)으로 정의할 수 있다. 또한, 서로 다른 심볼 개수에 따른 효과를 반영하기 위해 하기 표 4와 같이

를 정의할 수 있다.

[표 4]

표 4에서 Req. SINR [dB]는 10^-3 BLER을 만족시키는 요구 수신 SNR (또는 SINR)을 의미한다. 그리고 Difference [dB]는 PUCCH format 0에서 1-심볼로 1-bit HARQ-ACK을 보내는 경우를 기준으로 각 PUCCH format에서 요구 수신 SNR과의 차이를 나타낸다. 예를 들어, PUCCH format 0에서 1-bit HARQ-ACK을 1 심볼을 통해 전송하는 경우, 6.5 dB의 요구 수신 SNR이 필요하다. PUCCH format 1에서 1-bit HARQ-ACK을 N 심볼을 통해 주파수 호핑 없이 전송하는 경우 (w/o frequency hopping (FH)), - 0.5 + 10log₁₀(14/N) dB의 요구 수신 SNR이 필요하다. 따라서 Difference는 - 0.5 + 10log₁₀(14/N) - 6.5 = - 7.0 + 10log₁₀(14/N) dB가 된다 (즉, PUCCH format 0에서 1-bit HARQ-ACK을 2 심볼을 통해 주파수 호핑 없이 전송하는 경우는 PUCCH format 0에서 1-bit HARQ-ACK을 1 심볼을 통해 전송하는 경우에 비해 7.0 - 10log₁₀(14/N) dB의 더 적은 송신 전력을 사용할 수 있다). 이때, N은 PUCCH 전송을 위해 사용되는 심볼의 개수를 의미하고, N이 증가할수록 10log₁₀(14/N) 값은 작아지게 되어 더 적은 송신 전력을 사용할 수 있다. 반대로 N이 감소할수록 10log₁₀(14/N) 값은 커지게 되어, 더 많은 송신 전력을 사용해야 한다. 따라서, 표 4의 Difference [dB]는 상기 [수학식 11]의

를 의미한다.

표 4에서 N은 PUCCH 전송을 위해 사용되는 심볼의 개수를 의미하고, M은 PUCCH 전송을 위해 사용되는 RB의 개수를 의미한다. 또한, 표 4에서 밑줄로 강조된 부분은 UCI의 payload size가 X bits 이하 또는 X bits 보다 작은 경우에 사용되는

이다. 그리고 UCI의 payload size가 X보다 큰 경우 또는 X bits 보다 크거나 같은 경우에는 나머지 부분의

를 사용할 수 있다. 이때, δ는 상기 [수학식 3]에서 정의된

와 동일하다. 그러나

에 정의된 파라미터 BPRE (상기 [수학식 4])가 PUCCH format 3과 PUCCH 4에서 다를 수 있다. 보다 구체적으로 PUCCH format 3에서는 상기 [수학식 4]에 정의된 BPRE의 계산시, N_RE 는 PUCCH format 3을 위해 사용되는 RB의 수 x PUCCH format 3을 위해 사용되는 심볼 수 x RB 당 subcarrier 수로 정의할 수 있다. 그러나 PUCCH format 4에서는 BPRE의 계산시, N_RE 는 PUCCH format 4를 위해 사용되는 심볼 수 x RB 당 subcarrier 수/2 로 정의할 수 있다.

상기 PUCCH format 3에 대한

는 PUSCH의 송신 전력 값 계산에 동일하게 적용할 수 있다.

한편, 상기 표 4에서

는

로 대체될 수 있음은 자명하다. 이러한 경우, 수식의 형태는 다르지만 동일한 효과를 얻을 수 있다.

도 3a는 기지국의 송신전력 제어 파라미터 전송에 대한 예시이다. 기지국은 단말로 송신 전력 파라미터를 전송한다. 이때, 송신 전력 파라미터에는 상향링크 PUSCH 및 PUCCH 전송에 사용되는 심볼 개수 및 PUSCH 및 PUCCH의 주파수 hopping (Frequency Hopping: FH) 사용 여부를 포함할 수 있다. 또한 송신 전력 파라미터에는 PUCCH format의 정보가 포함될 수 있다. 단말은 하향링크 참조 신호 (예를 들어, 동기 신호 및 CSI-RS)를 이용하여 하향링크 RSRP로부터 경로감쇄 (pathloss)를 추정한다. 이때, 기지국이 단말로 전송하는 송신전력 파라미터에는, 단말이 어떤 RS를 사용하여 하향링크 RSRP를 측정해야 하는지 (예를 들어, 동기신호를 통해 측정할 것인지 CSI-RS를 통해 측정 해야 할 것인지)에 대한 정보가 포함될 수 있다. 또한 analog beamforming이 사용되는 시스템에서는 동기신호 및 CSI-RS가 특정 빔을 통해 전송될 수 있으며, 여러 빔을 통해 전송될 수 있다. 따라서, 어떤 빔을 통해 RSRP를 측정하고 경로감쇄를 추정해야 하는지에 대한 정보를 기지국이 단말로 전송할 필요가 있다.

기지국으로부터 송신전력 파라미터를 수신한 단말은 상기 [수학식 11]과 상기 표 4에 정의된

를 통해, 자신의 송신전력을 계산할 수 있다. 단말은 계산한 송신전력 값을 이용하여 상향링크 PUCCH 또는 PUSCH를 전송할 수 있다.

도 3b는 단말의 송신전력 제어를 위한 기지국의 동작에 대한 예시이다. 기지국은 단말로 상향링크 송신 파라미터 및 송신 전력 파라미터를 전송할 수 있다. 이때, 상향링크 송신 파라미터는 PUCCH의 format, 해당 PUCCH format에서 PUCCH를 구성하는 시간 축 자원 (심볼 개수), PUCCH를 구성하는 주파수 축 자원 (RB의 수), UCI bits 수들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 상향링크 송신 파라미터는 PUSCH를 구성하는 시간 축 자원 (심볼 개수), PUSCH를 구성하는 주파수 축 자원 (RB의 수), PUSCH에 사용되는 waveform (예를 들어, CP-OFDM 또는 DFT-s-OFDM)에 대한 정보, PUSCH로 전송되는 bits의 크기들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

도 4는 단말의 송신전력 제어를 위한 단말의 동작에 대한 예시이다. 기지국으로부터 도 3에서 언급한 상향링크 송신 파라미터 및 송신 전력 파라미터를 수신한 단말은, 상기 [수학식 11]과 상기 표 4를 통해 자신의 송신전력 값을 계산한다. 단말은 계산한 송신전력 값을 사용하여 PUCCH를 전송한다. 한편, PUSCH의 전송을 위한 별도의 송신전력 계산 방식이 있으며, 이때 표 4에 기술된 PUCCH format 3에 해당되는

을 사용할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 구조를 도시한 도면이다.

도 5를 참고하면, 단말은 송수신부(510), 제어부(520), 저장부(530)을 포함할 수 있다. 본 발명에서 제어부는, 회로 또는 어플리케이션 특정 통합 회로 또는 적어도 하나의 프로세서라고 정의될 수 있다.

송수신부(510)는 기지국과 신호를 송수신할 수 있다. 송수신부(510)는 예를 들어, 기지국으로부터 상향링크 송신 파라미터 및 송신 전력 파라미터를 수신할 수 있다.

제어부(520)은 본 발명에서 제안하는 실시예에 따른 단말의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부 (2520)는 상기에서 기술한 도 4에 따른 동작을 수행하도록 각 블록 간 신호 흐름을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(520)는 본 발명의 실시예에 따른 상향링크 송신 전력을 제어하기 위해 본 발명에서 제안하는 동작을 제어할 수 있다.

저장부(530)는 상기 송수신부(510)를 통해 송수신되는 정보 및 제어부(520)을 통해 생성되는 정보 중 적어도 하나를 저장할 수 있다. 예를 들어, 저장부(530)는 상향링크 송신 파라미터 및 송신 전력 파라미터 등을 저장할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 구조를 도시한 도면이다.

도 6를 참고하면, 기지국은 송수신부(610), 제어부(620), 저장부(630)을 포함할 수 있다. 본 발명에서 제어부는, 회로 또는 어플리케이션 특정 통합 회로 또는 적어도 하나의 프로세서라고 정의될 수 있다.

송수신부(610)는 단말과 신호를 송수신할 수 있다. 송수신부(610)는 예를 들어 단말에 상향링크 송신 파라미터 및 송신 전력 파라미터를 전송할 수 있다.

제어부(620)은 본 발명에서 제안하는 실시예에 따른 기지국의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(620)는 상기에서 기술한 도 3에 따른 동작을 수행하도록 각 블록 간 신호 흐름을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(620)는 본 발명의 실시예에 따른 상향링크 송신 전력을 제어하기 위해 본 발명에서 제안하는 동작을 제어할 수 있다.

저장부(630)는 상기 송수신부(610)를 통해 송수신되는 정보 및 제어부(620)을 통해 생성되는 정보 중 적어도 하나를 저장할 수 있다. 예를 들어, 저장부(630)는 상향링크 송신 파라미터 및 송신 전력 파라미터 등을 저장할 수 있다.

Claims (1)

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

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