KR20190116433A

KR20190116433A - 무선 통신 시스템에서 신호를 송신 또는 수신하기 위한 방법 및 이를 위한 장치

Info

Publication number: KR20190116433A
Application number: KR1020197026944A
Authority: KR
Inventors: 이상림; 이호재
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2017-02-20
Filing date: 2018-01-24
Publication date: 2019-10-14
Also published as: EP3585021A1; EP3585021A4; US11129202B2; US20200022188A1; WO2018151434A1; JP2020511060A; CN110393000B; JP6949129B2; CN110393000A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말이 상향링크 신호를 송신하는 방법은, 다수의 프리앰블들 중 어느 하나를 송신하는 단계; 및 상기 송신된 프리앰블을 고려하여 데이터의 경쟁 기반 송신을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 다수의 프리앰블들 각각이 다수의 데이터 자원 영역들과 연계되고, 상기 데이터의 경쟁 기반 송신을 수행함에 있어서, 상기 단말은 상기 송신된 프리앰블과 연계된 다수의 데이터 자원 영역들을 통해 상기 데이터를 반복 송신할 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 신호를 송신 또는 수신하기 위한 방법 및 이를 위한 장치

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로 경쟁 기반으로 신호를 송신 또는 수신하기 위한 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.

더욱 많은 통신 기기들이 더욱 큰 통신 용량을 요구하게 됨에 따라 최근 차세대 통신 시스템(e.g., 5G 또는 New RAT)의 시나리오들이 논의되고 있다. 논의 중인 시나리오들은 eMBB(Enhanced Mobile BroadBand), uMTC(Ultra-reliable Machine-Type Communications) 및 mMTC(Massive Machine-Type Communications)를 포함한다. eMBB는 높은 스펙트럼 효율성(High Spectrum Efficiency), 높은 사용자 경험 데이터 전송률(High User Experienced Data Rate), 높은 피크 데이터 전송률(High Peak Data Rate) 등의 특성을 갖는 차세대 이동 통신 시나리오이다. uMTC는 매우 높은 신뢰성(Ultra Reliable), 매우 낮은 지연(Ultra Low Latency) 및 매우 높은 사용성(Ultra High Availability) 등의 특성을 갖는 차세대 이동통신 시나리오로서, 예컨대, V2X, 긴급 서비스(Emergency Service), 원격 제어(Remote Control) 등을 포함한다. mMTC는 저 비용(Low Cost), 저 전력(Low Energy) 및 작은 패킷(Short Packet), 대규모 연결(Massive Connectivity) 등의 특성을 갖는 차세대 이동통신 시나리오로서, 예컨대 IoT를 포함 할 수 있다.

도 1은 5G를 위한 IMT 2020에서 제시된 핵심 성능 요구 사항과 서비스 시나리오 별 5G 성능 요구사항과의 연관성을 나타낸다. 특히, uMTC 서비스는 OTA 지연 요구 사항 (Over The Air Latency Requirement)이 매우 제한적이고, 높은 이동성과 높은 신뢰성이 요구된다 (e.g., OTA Latency < 1ms, Mobility > 500km/h, BLER < 10^-6).

이와 같이 eMBB, mMTC 및 URLCC 등을 고려한 새로운 무선 접속 기술(New RAT)이 차세대 무선 통신을 위하여 논의되고 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 경쟁 기반 신호 송수신을 보다 정확하고 효율적으로 수행하기 위한 방법 및 이를 위한 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 기술적 과제는 상술된 기술적 과제에 제한되지 않으며, 다른 기술적 과제들이 본 발명의 실시예로부터 유추될 수 있다.

상술된 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 무선 통신 시스템에서 단말이 상향링크 신호를 송신하는 방법은, 다수의 프리앰블들 중 어느 하나를 송신하는 단계; 및 상기 송신된 프리앰블을 고려하여 데이터의 경쟁 기반 송신을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 다수의 프리앰블들 각각이 다수의 데이터 자원 영역들과 연계되고, 상기 데이터의 경쟁 기반 송신을 수행함에 있어서, 상기 단말은 상기 송신된 프리앰블과 연계된 다수의 데이터 자원 영역들을 통해 상기 데이터를 반복 송신할 수 있다.

본 발명의 다른 일 측면에 따라 상향링크 신호를 송신하는 단말은, 송신기; 및 상기 송신기를 이용하여 다수의 프리앰블들 중 어느 하나를 송신하고, 상기 송신된 프리앰블을 고려하여 데이터의 경쟁 기반 송신을 수행하는 프로세서를 포함하고, 상기 다수의 프리앰블들 각각이 다수의 데이터 자원 영역들과 연계되고, 상기 데이터의 경쟁 기반 송신을 수행함에 있어서, 상기 프로세서는 상기 송신된 프리앰블과 연계된 다수의 데이터 자원 영역들을 통해 상기 데이터를 반복 송신할 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 측면에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국이 상향링크 신호를 수신하는 방법은, 다수의 프리앰블들 중 어느 하나를 수신하는 단계; 및 상기 수신된 프리앰블을 고려하여 경쟁 기반 송신된 데이터를 수신하는 단계를 포함하고, 상기 다수의 프리앰블들 각각이 다수의 데이터 자원 영역들과 연계되고, 상기 데이터를 수신함에 있어서, 상기 기지국은 상기 수신된 프리앰블과 연계된 다수의 데이터 자원 영역들을 통해 상기 데이터를 반복 수신할 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 측면에 따라 상향링크 신호를 수신하는 기지국은, 수신기; 및 상기 수신기를 이용하여 다수의 프리앰블들 중 어느 하나를 수신하고, 상기 수신된 프리앰블을 고려하여 경쟁 기반 송신된 데이터를 수신하는 프로세서를 포함하고, 상기 다수의 프리앰블들 각각이 다수의 데이터 자원 영역들과 연계되고, 상기 데이터를 수신함에 있어서, 상기 프로세서는 상기 수신된 프리앰블과 연계된 다수의 데이터 자원 영역들을 통해 상기 데이터를 반복 수신할 수 있다.

상기 단말은 상기 송신된 프리앰블과 연계된 상기 다수의 데이터 자원 영역들의 개수만큼 상기 데이터를 반복 송신할 수 있다. 예컨대, 상기 다수의 프리앰블들은 각기 다른 데이터 반복 횟수와 연계될 수 있다.

상기 다수의 프리앰블들 각각은 단말 그룹 단위로 할당되고, 동일 단말 그룹에 속한 단말들은 동일한 프리앰블을 사용할 수 있다.

상기 단말은 기지국으로부터 상기 다수의 프리앰블들의 할당 정보를 수신하고, 상기 단말의 채널 상태에 따라서 상기 다수의 프리앰블들 중에서 상기 단말이 송신하고자 하는 프리앰블을 선택할 수 있다.

상기 데이터에는 경쟁 기반 송신을 위한 확산 시퀀스 코드가 적용되며, 상기 다수의 프리앰블들은 각기 다른 확산 시퀀스 코드와 연계될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 데이터 송수신 방식에 대한 추가적인 정보가 프리앰블을 통해 먼저 제공됨으로써 경쟁 기반 신호 송수신이 보다 정확하고 효율적으로 수행될 수 있다.

본 발명의 기술적 효과는 상술된 기술적 효과에 제한되지 않으며, 다른 기술적 효과들이 본 발명의 실시예로부터 유추될 수 있다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다. 본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 5G 서비스 시나리오와 성능 요구사항을 나타낸다.
도 2는 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 예시한다.
도 3은 3GPP LTE/LTE-A 시스템의 무선 프레임(radio frame)의 구조를 예시한다.
도 4는 3GPP LTE/LTE-A 시스템의 FDD 방식과 TDD 방식을 나타낸다.
도 5는 3GPP LTE/LTE-A 시스템의 상향링크 데이터 송신 절차를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자체-포함(self-contained) 서브프레임의 구조를 예시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리앰블과 데이터를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 프리앰블과 데이터를 나타낸다.
도 9의 본 발명의 일 실시예에 따른 DMRS와 데이터를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 자원 패턴들 나타낸다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 서로 다른 시간 주파수 자원 패턴들 간에 적어도 일부 자원이 중첩된 경우를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 프리앰블과 데이터가 연접하여 반복/재전송되는 일 예를 나타낸다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리앰블을 통한 경쟁 기반 데이터 송신 방법의 흐름을 도시한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말과 기지국을 도시한다.

이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)는 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로서 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(Advanced)는 3GPP LTE의 진화된 버전이다.

설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP 기반의 이동 통신 시스템을 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 특정(特定) 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

New RAT을 논의 하기에 앞서, 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 대해서 간략히 살펴본다. 후술하는 3GPP LTE/LTE-A에 대한 설명은 New RAT의 이해를 돕기 위해 참조 될 수 있으며, New RAT의 설계와 상충되지 않는 몇몇의 LTE/LTE-A 동작과 설정들은 New RAT에도 적용될 수도 있다. New RAT은 편의상 5G 이동 통신으로 지칭될 수도 있다.

● 3GPP LTE/LTE-A 시스템

도 2는 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.

전원이 꺼진 상태에서 다시 전원이 켜지거나, 새로이 셀에 진입한 단말은 단계 S101에서 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(Initial cell search) 작업을 수행한다. 이를 위해 단말은 기지국으로부터 주동기 채널(Primary Synchronization Channel, P-SCH) 및 부동기 채널(Secondary Synchronization Channel, S-SCH)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID(Identity) 등의 정보를 획득한다. 그 후, 단말은 기지국으로부터 물리방송채널(Physical Broadcast Channel, PBCH)를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편, 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호(Downlink Reference Signal, DL RS)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다.

초기 셀 탐색을 마친 단말은 단계 S102에서 물리 하향링크제어채널(Physical Downlink Control Channel, PDCCH) 및 물리하향링크제어채널 정보에 따른 물리하향링크공유 채널(Physical Downlink Control Channel, PDSCH)을 수신하여 좀더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다.

이후, 단말은 기지국에 접속을 완료하기 위해 이후 단계 S103 내지 단계 S106과 같은 임의 접속 과정(Random Access Procedure)을 수행할 수 있다. 이를 위해 단말은 물리임의접속채널(Physical Random Access Channel, PRACH)을 통해 프리앰블(preamble)을 전송하고(S103), 물리하향링크제어채널 및 이에 대응하는 물리하향링크공유 채널을 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다(S104). 경쟁 기반 임의 접속의 경우 추가적인 물리임의접속채널의 전송(S105) 및 물리하향링크제어채널 및 이에 대응하는 물리하향링크공유 채널 수신(S106)과 같은 충돌해결절차(Contention Resolution Procedure)를 수행할 수 있다.

상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상/하향링크 신호 전송 절차로서 물리하향링크제어채널/물리하향링크공유채널 수신(S107) 및 물리상향링크공유채널(Physical Uplink Shared Channel, PUSCH)/물리상향링크제어채널(Physical Uplink Control Channel, PUCCH) 전송(S108)을 수행할 수 있다. 단말이 기지국으로 전송하는 제어 정보를 통칭하여 상향링크 제어 정보(Uplink Control Information, UCI)라고 지칭한다. UCI는 HARQ ACK/NACK(Hybrid Automatic Repeat reQuest Acknowledgement/Negative-ACK), SR(Scheduling Request), CQI(Channel Quality Indicator), PMI(Precoding Matrix Indicator), RI(Rank Indication) 등을 포함한다. 본 명세서에서, HARQ ACK/NACK은 간단히 HARQ-ACK 혹은 ACK/NACK(A/N)으로 지칭된다. HARQ-ACK은 포지티브 ACK(간단히, ACK), 네거티브 ACK(NACK), DTX 및 NACK/DTX 중 적어도 하나를 포함한다. UCI는 일반적으로 PUCCH를 통해 전송되지만, 제어 정보와 트래픽 데이터가 동시에 전송되어야 할 경우 PUSCH를 통해 전송될 수 있다. 또한, 네트워크의 요청/지시에 의해 PUSCH를 통해 UCI를 비주기적으로 전송할 수 있다.

상술된 LTE 시스템에서 경쟁 기반 랜덤 엑세스 과정을 보다 구체적으로 설명한다.

(1) 제 1 메시지 전송: 먼저, 단말은 시스템 정보 또는 핸드오버 명령(Handover Command)을 통해 지시된 임의접속 프리앰블의 집합에서 임의로(randomly) 하나의 임의접속 프리앰블을 선택하고, 상기 임의접속 프리앰블을 전송할 수 있는 PRACH(Physical Random Access Channel) 자원을 선택하여 전송할 수 있다.

(2) 제 2 메시지 수신: 단말은 임의접속 프리앰블을 전송 후에, 기지국이 시스템 정보 또는 핸드오버 명령을 통해 지시된 임의접속 응답 수신 윈도우 내에서 자신의 임의접속 응답의 수신을 시도한다. 좀더 자세하게, 임의접속 응답 정보는 MAC PDU의 형식으로 전송될 수 있으며, 상기 MAC PDU는 PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel)을 통해 전달될 수 있다. 또한 상기 PDSCH로 전달되는 정보를 단말이 적절하게 수신하기 위해 단말은 PDCCH(Physical Downlink Control CHannel)를 모니터링하는 것이 바람직하다. 즉, PDCCH에는 상기 PDSCH를 수신해야 하는 단말의 정보와, 상기 PDSCH의 무선자원의 주파수 그리고 시간 정보, 그리고 상기 PDSCH의 전송 형식 등이 포함되어 있는 것이 바람직하다. 일단 단말이 자신에게 전송되는 PDCCH의 수신에 성공하면, 상기 PDCCH의 정보들에 따라 PDSCH로 전송되는 임의접속 응답을 적절히 수신할 수 있다. 그리고 상기 임의접속 응답에는 랜덤 액세스 프리앰블 구별자(ID; 예를 들어, RAPID (Random Access Preamble IDentifier)), 상향링크 무선자원을 알려주는 상향링크 승인 (UL Grant), 임시 셀 식별자 (Temporary C-RNTI) 그리고 시간 동기 보정 값 (Timing Advance Command: TAC)들이 포함될 수 있다.

(3) 제 3 메시지 전송: 단말이 자신에게 유효한 임의접속 응답을 수신한 경우에는, 상기 임의접속 응답에 포함된 정보들을 각각 처리한다. 즉, 단말은 TAC을 적용시키고, 임시 셀 식별자를 저장한다. 또한 유효한 임의접속 응답 수신에 대응하여 전송할 데이터를 메시지3 버퍼에 저장할 수 있다. 한편, 단말은 수신된 UL 승인을 이용하여, 데이터(즉, 제 3 메시지)를 기지국으로 전송한다. 제 3 메시지는 단말의 식별자가 포함되어야 한다. 경쟁 기반 랜덤 액세스 과정에서는 기지국에서 어떠한 단말들이 상기 임의접속 과정을 수행하는지 판단할 수 없는데, 차후에 충돌해결을 하기 위해서는 단말을 식별해야 하기 때문이다.

(4) 제 4 메시지 수신: 단말이 임의접속 응답에 포함된 UL 승인을 통해 자신의 식별자를 포함한 데이터를 전송 한 이후, 충돌 해결을 위해 기지국의 지시를 기다린다. 즉, 특정 메시지를 수신하기 위해 PDCCH의 수신을 시도한다. 단말이 자신의 셀 식별자를 통해 PDCCH를 수신한 경우에, 단말은 정상적으로 임의접속 과정이 수행되었다고 판단하고, 임의접속 과정을 종료한다.

도 3은 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 무선 프레임의 구조를 예시한다. 셀룰라 OFDM 무선 패킷 통신 시스템에서, 상향링크/하향링크 데이터 패킷 전송은 서브프레임(subframe) 단위로 이루어지며, 한 서브프레임은 다수의 OFDM 심볼을 포함하는 일정 시간 구간으로 정의된다. 3GPP LTE 표준에서는 FDD(Frequency Division Duplex)에 적용 가능한 타입 1 무선 프레임(radio frame) 구조와 TDD(Time Division Duplex)에 적용 가능한 타입 2의 무선 프레임 구조를 지원한다.

하나의 프레임(frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 서브프레임은 시간 영역(time domain)에서 2개의 슬롯(slot)으로 구성된다. 하나의 서브프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)라 한다. 예를 들어 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms일 수 있다. 하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 다수의 자원블록(Resource Block, RB)을 포함한다. 3GPP LTE 시스템에서는 하향링크에서 OFDMA 를 사용하므로, OFDM 심볼이 하나의 심볼 구간을 나타낸다. OFDM 심볼은 또한 SC-FDMA 심볼 또는 심볼 구간으로 칭하여질 수도 있다. RB는 하나의 슬롯에서 복수의 연속적인 부반송파(subcarrier)를 포함할 수 있다.

슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 CP(Cyclic Prefix) 구성(configuration)에 따라 달라질 수 있다. CP는 확장 CP(extended CP)와 노멀 CP(normal CP)가 있다. 예를 들어, OFDM 심볼이 노멀 CP에 의해 구성된 경우, 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 7개일 수 있다. OFDM 심볼이 확장 CP에 의해 구성된 경우, 한 OFDM 심볼의 길이가 늘어나므로, 한 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 노멀 CP인 경우보다 적다. 확장 CP의 경우에, 예를 들어, 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 6개일 수 있다. 단말이 빠른 속도로 이동하는 등의 경우와 같이 채널 상태가 불안정한 경우, 심볼간 간섭을 더욱 줄이기 위해 확장 CP가 사용될 수 있다. 노멀 CP가 사용되는 경우 하나의 슬롯은 7개의 OFDM 심볼을 포함하므로, 하나의 서브프레임은 14개의 OFDM 심볼을 포함한다. 이때, 각 서브프레임의 처음 최대 3 개의 OFDM 심볼은 PDCCH(physical downlink control channel)에 할당되고, 나머지 OFDM 심볼은 PDSCH(physical downlink shared channel)에 할당될 수 있다. 즉, 노멀 CP가 사용되는 경우 15 kHz 간격의 부반송파 12개와 7개의 OFDM Symbol로 하나의 RB가 정의된다.

중심 주파수 6 RB(Center Frequency 6RB)는 동기화를 위한 주 동기 신호(Primary Synchronization Signal, PSS), 부 동기 신호(Secondary Synchronization Signal, SSS) 및 시스템 정보 전송을 위한 물리 방송 신호(Physical Broadcast Channel, PBCH)를 전달한다. 상술된 프레임 구조, 신호 및 채널들의 위치는 노멀/확장 CP, TDD/FDD에 따라서 변경될 수 있다.

도 4는 LTE/LTE-A 시스템에서의 FDD 및 TDD를 예시한다. 도 4를 참조하면, FDD 의 경우, 하향링크와 상향링크의 주파수 대역이 구분되어 있다. TDD의 경우 동일 밴드 내에서 서브프레임 단위로 하향링크 영역과 상향링크 영역이 구분된다.

이하에서는 LTE의 상향링크 다중 접속 기법들에 대하여 설명한다.

우선, SC-FDMA 전송 방식에 대하여 설명한다. SC-FDMA는 DFT-s-OFDMA(discrete Fourier transform-spreading-orthogonal frequency divisional multiple access)로 칭하여지기도 한다. SC-FDMA는 첨두전력대평균전력비 (Peak-to-Average Power Ratio; PAPR) 또는 CM(Cube Metric) 값을 낮게 유지할 수 있는 전송 방식이며, 전력 증폭기의 비-선형(non-linear) 왜곡 구간을 피하여 효율적으로 전송하기 위한 전송 방식이다. PAPR은 파형(Waveform)의 특성을 나타내는 파라미터로서, 파형의 진폭(amplitude)의 첨두(peak) 값을 시간 평균된 RMS(Root Mean Square) 값으로 나눈 값이다. CM은 PAPR이 나타내는 수치를 대변할 수 있는 또 다른 측정값이다. PAPR은 송신측에서 전력 증폭기가 지원해야 하는 동적 범위(dynamic range)와 연관된다. 즉, PAPR 값이 높은 전송 방식을 지원하기 위해서는 전력 증폭기의 동적 범위(또는 선형 구간)가 넓을 것이 요구된다. 전력 증폭기의 동적 범위가 넓을 수록 전력 증폭기의 가격이 상승하므로, PAPR 값을 낮게 유지하는 전송 방식이 상향링크 전송에 유리하다. 이에 따라, PAPR 값을 낮게 유지할 수 있는 SC-FDMA가 현재 3GPP LTE 시스템의 상향링크 전송 방식으로 사용되고 있다.

도 5는 LTE 상향링크의 DFT-s-OFDMA (또는 SC-FDMA) 방식을 설명하기 위한 블록도이다.

인코더에 의하여 부호화 과정을 거친 하나 이상의 코드워드는 단말 특정 스크램블링 신호를 이용하여 스크램블링될 수 있다. 스크램블링된 코드워드는 전송 신호의 종류 및/또는 채널 상태에 따라 BPSK, QPSK, 16 QAM 또는 64QAM 방식으로 복소 심볼로 변조된다. 그 후, 변조된 복소 심볼은 하나 이상의 레이어에 매핑된다.

하나의 코드워드는 하나의 레이어에 심볼 단위로 매핑되어 전송될 수도 있으나, 하나의 코드워드가 최대 4개의 레이어에 분산되어 매핑될 수도 있으며, 이와 같이 하나의 코드워드가 복수의 레이어에 분산되어 매핑되는 경우, 각 코드워드를 이루는 심볼들은 레이어별로 순차적으로 매핑되어 전송될 수 있다. 한편, 단일 코드워드 기반 전송 구성의 경우에는 인코더 및 변조 블록이 하나씩만 존재하게 된다.

이와 같이 레이어 매핑된 신호는 변환 프리코딩(Transform precoding)될 수 있다. 구체적으로, 레이어 매핑된 신호에 대하여 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform; DFT)에 의한 프리코딩이 수행될 수 있으며, 레이어 매핑된 신호에 채널 상태에 따라 선택된 소정 프리코딩 행렬이 곱해져서 각 전송 안테나에 할당될 수 있다. 이와 같이 처리된 각 안테나별 전송 신호는 각각 전송에 이용될 시간-주파수 자원 요소에 매핑되며, 이후 OFDM 신호 생성기를 거쳐 각 안테나를 통해 전송될 수 있다.

● New RAT

New RAT 성능 요구 사항 중, 저지연 요구조건을 만족시키기 위하여 서브프레임이 새롭게 설계될 필요가 있다.

[Self-contained Subframe]

도 6은 New RAT을 위해서 새롭게 제안되는 Self-contained Subframe 을 예시한다. 이하에서, self-contained subframe은 간략히 서브프레임으로 지칭될 수도 있다.

TDD 기반의 Self-contained Subframe 구조에 따르면 하나의 서브프레임 내에 하향링크와 상향링크를 위한 자원구간(예를 들어, 하향링크 제어 채널 및 상향링크 제어 채널)이 존재한다.

도 6에 도시된 self-contained subframe 구조에서는 DL 제어 영역-데이터 영역-UL 제어 영역 순서로 서브프레임이 구성되는 것을 예시하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 다른 Self-contained Subframe 구조로서, DL 제어 영역-UL 제어 영역-데이터 영역의 순서로 서브프레임이 구성될 수도 있다.

Self-contained subframe은 해당 서브프레임에서 전송되는 데이터의 방향에 따라서 DL Self-contained subframe과 UL Self-contained subframe으로 구분될 수 있다.

이러한 self-contained subframe 구조에서 기지국과 UE가 송신 모드에서 수신모드로 전환 과정 또는 수신모드에서 송신모드로 전환 과정을 위한 시간 갭(time gap)이 필요하다. 이를 위하여 self-contained subframe 구조에서 DL에서 UL로 전환되는 시점에 해당하는 적어도 하나의 OFDM symbol이 GP(guard period)로 설정된다. GP는 DL에서 UL로 전환되는 시점에 위치한다. 예컨대, DL 서브프레임에서 GP는 DL 데이터 영역과 UL 제어 영역 사이에 위치하고, UL 서브프레임에서 GP는 DL 제어 영역과 UL 데이터 영역 사이에 위치한다.

한편, 1 서브프레임은 일정한 시간 길이로 정의될 수도 있다. 예를 들어, NR에서 1 서브프레임의 시간 길이(duration)은 1 ms로 고정될 수도 있다. 이 때, 1 심볼 길이는 서브캐리어 간격(subcarrier spacing)에 따라서 결정되므로, 1 서브프레임에 포함되는 심볼의 개수는 서브캐리어 간격에 따라서 결정될 수 있다. 예를 들어, 서브캐리어 간격이 15 kHz일 경우, 1 서브프레임에는 14개의 심볼들이 포함될 수 있다. 하지만, 서브캐리어 간격이 2배로 증가하여 30 kHz 가 되면, 1 심볼의 길이(duration)은 반으로 줄어들기 대문에 1 서브프레임에 총 28개의 심볼들이 포함될 수 있다. 서브캐리어 간격은 15 kHz * 2ⁿ이 될 수 있고, 1 서브프레임에 포함되는 심볼들의 개수는 14 * 2ⁿ이 될 수 있다. n은 0, 1, 2.. 등의 정수로서, 반드시 양의 정수에 한정되지 않는다. 예를 들어, n이 음의 정수 -1 이라면, 1 서브프레임에는 총 7개의 심볼들이 포함될 수 있다.

[Contention based data transmission with preamble]

경쟁 기반 데이터 송신(Contention based data transmission) 방식은 CF (Contention Free)/그랜트 기반 데이터 송신(grant-based data transmission) 방식에 비하여 시그널링 오버헤드 (signaling overhead)와 지연(latency)을 줄일 수 있다. 반면에, PAR(packet arrival rate)이 높은 환경에서 경쟁 기반 데이터 송신 방식이 사용되면 충돌 확률이 높아질 수 있고, 충돌로 인한 재전송이 빈번히 발생함으로써 CF 데이터 송신 방식에 비해 비효율적일 수도 있다.

따라서, PAR, 패킷 크기, 단말의 수 및 경쟁 자원 영역의 크기/주기 등 다양한 요소들을 고려하여 최적화 된 송신 기법이 요구된다.

이하에서는 경쟁 기반으로 송신되는 데이터는 간략히 CB (contention based) 데이터로 지칭될 수 있다.

제안되는 기법들은 예컨대, (i) CB data transmission with preamble, (ii) Preamble pattern for HARQ and/or repetition 및 (iii) CB data transmission with control channel 로 분류될 수 있다.

후술하는 예시에서 다중 접속 시그니쳐 (MA signature) 정보는 코드북/코드워드/시퀀스/인터리버/맵핑 패턴/RS 등을 포함할 수도 있다. 또한, 다중 사용자 구분을 위해 활용되는 정보가 MA signature에 포함될 수 있다.

한편, 프리앰블을 활용하여 수신을 수행하는 경우 블라인드 검출의 복잡도를 저감할 수 있다. 또한 기지국은 단말이 송신한 프리앰블을 통해 전체 또는 일부의 UE 식별자 정보를 획득함으로써 HARQ를 보다 용이하게 수행할 수 있다.

- 프리앰블과 데이터의 구조

먼저, 프리앰블과 데이터의 시간/주파수 구조에 대하여 살펴본다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리앰블과 데이터를 나타낸다.

도 7을 참조하면 프리앰블은 CB 데이터 송신 자원 영역과 연접하여 위치한다. 예컨대, UE는 데이터 앞에 프리앰블을 붙여서 전송한다. 이 때, 프리앰블과 데이터는 1 서브프레임 안에서 연이어 전송될 수 있다. 또한, 프리앰블과 데이터는 1 슬롯/미니-슬롯 내에서 연이어 전송될 수도 있다. 서브프레임/슬롯/미니-슬롯은 1개 또는 다수의 심볼들을 포함할 수 있다.

일 예로, 프리앰블은 CP (cyclic prefix)를 포함할 수도 있다. 프리앰블이 CS(cyclic shift) 기반으로 직교성을 갖는 경우, CP는 CS 기반의 프리앰블들을 구분하는데 효과적일 수 있다.

또한, 프리앰블의 끝(e.g., 앞 또는 뒤 쪽 끝)에 GT(Guard time) period를 포함할 수 있다. CP를 통해서 보상 가능한 범위를 벗어나는 비동기 수신(Asynchronous reception)이 발생하더라도, GT에 기반한 타이밍 오프셋(timing offset)이 검출될 수 있고 따라서 동기 성능이 향상될 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 프리앰블과 데이터를 나타낸다.

도 8을 참조하면 프리앰블은 CB 데이터 송신 자원 영역과 연접하지 않을 수 있다. 즉, 프리앰블과 데이터는 서로 이격되어 있을 수 있다. 예컨대, 프리앰블과 데이터 간에는 시간 갭이 존재할 수 있으며, 이 때 시간 갭은 심볼/미니-슬롯/슬롯/서브프레임 단위의 배수에 해당할 수 있다.

도 8의 (a)는 심볼의 배수에 해당하는 시간 갭을 나타내고, 도 8의 (b)는 프리앰블과 CB 데이터가 서로 다른 서브프레임에 전송되는 예를 나타낸다.

프리앰블은 CP를 포함할 수 있다. 또한, 프리앰블의 앞 또는 뒤 쪽에 GT period가 포함될 수 있다.

한편, 프리앰블이 데이터와 연접하는 경우나 연접하지 않는 경우 모두에 대하여, 프리앰블과 데이터의 주파수 영역은 동일 할 수도 있고 또는 다를 수도 있다. 프리앰블이 데이터와 연접하고, 프리앰블과 데이터의 주파수 영역이 동일한 경우에는, CB 데이터를 위해서 선두에 위치한 DMRS가 데이터 혹은 프리앰블로 대체될 수도 있다. 만약, DMRS가 데이터로 대체되면, 프리앰블이 해당 데이터의 복조를 위해 사용될 수도 있다. 도 9의 (a)는 front-located DMRS가 존재하는 경우를 나타내고, (b)는 데이터가 front-located DMRS를 대체하는 경우를 나타낸다.

이하에서는 설명의 편의상 프리앰블과 데이터가 연접하지 않는다고 가정하여 설명한다. 그러나 후술하는 실시예들은 프리앰블과 데이터가 연접하는 경우에도 적용될 수 있다.

한편, 프리앰블과 데이터 전송을 위한 자원 영역은 사전 정의/설정될 수 있다.

- 프리앰블 인덱스

프리앰블 인덱스의 정의를 살펴본다. 프리앰블 인덱스는 (시퀀스의 개수, 물리 자원 위치)의 함수에 해당할 수 있다. 일례로 총 시퀀스가 16개, 시간/주파수 단위 블록이 400개인 경우, 총 400*16개의 프리앰블 인덱스가 존재한다. 이 때, 시간/주파수 단위 블록은 한 시퀀스를 송신할 수 있는 최소 단위를 의미할 수 있다. 단말과 기지국 간에는 프리앰블 인덱스에 대한 사전 약속이 있을 수 있고, 이 경우 단말/기지국은 특정 프리앰블 인덱스 번호가 주어지면 그에 해당하는 시퀀스 번호와 프리앰블 전송을 위해 할당된 자원 위치를 파악할 수 있다.

기지국은 해당 UE가 어느 프리앰블 인덱스를 사용하는지를 알 수 있다. 해당 UE 는 단일 UE이거나 또는 다수 UE들의 그룹일 수도 있다. 예컨대, 동일한 프리앰블 인덱스를 다수 사용자들이 공유할 수도 있다.

또한, 시간/주파수 단위 블록과 프리앰블 인덱스간의 맵핑은 논리적 맵핑일 수 있으며, 이와 같은 맵핑 정보는 사전 정의/설정 될 수 있다.

시퀀스는 단일 RE(Resource element)에 해당하거나 또는 다수 RE들에 해당할 수 있다. 또한 동일 위치에 전송될 수 있는 프리앰블 시퀀스들은 직교(orthogonal) 할 수도 있고, 비-직교(non-orthogonal)할 수도 있다.

기지국은 상위 계층 시그널링(e.g., RRC 시그널링)을 통해 프리앰블 인덱스를 각 단말에게 알려 줄 수 있다. 예컨대, 기지국은 단말 단위(UE-wise)로 프리앰블 인덱스를 시그널링하거나 또는 그룹 단위(group-wise)로 프리앰블 인덱스를 시그널링할 수 있다.

단말 단위로 프리앰블 인덱스가 할당되는 경우는 프리앰블의 충돌이 없으나, 그룹 단위로 프리앰블 인덱스가 할당되는 경우는 프리앰블 충돌이 발생할 수 있다. 또한, 그룹 단위로 프리앰블 인덱스가 할당되는 경우는 자원이 보다 효율적으로 사용될 수 있는 반면, 단말 단위로 프리앰블 인덱스가 할당되는 경우는 많은 자원들이 예약(reserved)됨으로써 자원의 효율성이 저하될 수 있다.

기지국은 프리앰블 인덱스를 재설정(re-configuration)할 수도 있다.

프리앰블 인덱스는 오프라인 또는 브로드캐스팅 기반으로 사전 정의될 수 있다.

일 예로, 프리앰블 인덱스는 UE-ID와 연계되어 사전 정의 될 수 있다. 구체적으로, 단말 단위 프리앰블 인덱스의 개수는 UE-ID의 개수와 같을 수 있으며, 간단히 프리앰블 인덱스=UE-ID 일 수도 있다. 본 발명은 이에 한정되지 않으며 프리앰블 인덱스와 UE-ID의 1:1 맵핑을 위해 다른 방식이 사용될 수도 있다.

다른 예로 그룹 단위 프리앰블 인덱스 할당에서, UE-ID의 개수가 프리앰블 인덱스의 개수*N이라고 가정 할 때, 프리앰블 인덱스 = mod (UE-ID, N)일 수 있다. 본 발명은 이에 한정되지 않으며 UE-ID와 프리앰블 인덱스의 N:1 맵핑을 위해 다른 방식이 사용될 수도 있다.

예를 들어, UE-ID와 프리앰블 인덱스 맵핑에 관하여, 1:1 맵핑 모드, N:1 맵핑 모드 및 M:1 맵핑 모드(where, 1 < N < M)로 총 3개 프리앰블 (맵핑) 모드들이 존재 한다고 가정한다. 기지국은 공통 제어 채널 상의 브로드캐스팅 또는 RRC 등의 상위 계층 상의 유니캐스트를 통해 프리앰블 모드를 단말에 시그널링 할 수 있다. 단말은 수신한 프리앰블 모드에 대하여 사전 정의된 프리앰블 인덱스 수식을 이용하여 자신의 프리앰블 인덱스를 획득할 수 있다.

이하의 예시들에서 프리앰블 인덱스는 단말 단위 할당된 것이거나 또는 그룹 단위 할당된 것일 수 있다.

기지국과 단말이 프리앰블 인덱스를 이용하는 경우 블라인드 검출의 오버헤드를 저감할 수 있을 뿐 아니라 충돌 랜덤화(collision randomization)등의 성능 향상이 있을 수 있다.

(i) 프리앰블 인덱스와 CB 데이터 송신 자원 간의 연계(linkage)/맵핑: 기지국은 CB 데이터 송신 자원 영역을 지정하기 위해 프리앰블 인덱스를 할당할 수 있다. 일례로, 프리앰블 인덱스들이 4개 그룹들로 나뉘고, 각 그룹 마다 물리 자원 영역 (e.g., CB 데이터 송신을 수행하는 자원 영역)이 설정될 수 있다. 자원 영역의 구분, 해당 그룹과 자원 영역 간의 맵핑은 사전 정의되거나 또는 RRC 등의 상위 계층 신호를 통해 사전 설정될 수도 있다. 본 예시에 따르면 프리앰블 검출을 통해서 데이터 송신 자원을 파악할 수 있기 때문에 데이터의 블라인드 검출의 복잡도가 저감될 수 있다. 예컨대, 기지국/단말은 프리앰블이 검출 되지 않은 그룹에 연계된 물리 자원 상에서는 CB 데이터 송신이 없다고 판단하고, 블라인드 검출을 생략할 수 있다.

(ii) 프리앰블 인덱스와 CB 데이터 송신 영역 레벨의 연계: 기지국은 CB 데이터 송신 영역 레벨에 따라 프리앰블 인덱스를 할당 할 수도 있다. 여기서, 송신 영역 레벨은 MCS 레벨, 또는 커버리지 레벨 등을 의미할 수 있으며, 해당 정보는 사전 정의/설정될 수 있다. 예를 들어, 프리앰블 인덱스들은 2 그룹들로 나뉘고, 첫 번째 그룹은 MCS 1을 사용하도록 설정되고, 나머지 그룹은 MCS 2를 사용하도록 설정될 수 있다. 프리앰블 검출을 통해서 송신 자원에 대한 블라인드 검출의 복잡도가 줄어들 수 있다. 예컨대 기지국/단말은, 검출된 프리앰블과 연계된 MCS로 데이터가 송신된다고 가정하고, 다른 MCS 에 대해서는 블라인드 검출을 수행하지 않을 수 있다.

(iii) 프리앰블 인덱스와 적어도 하나의 MA signature의 연계: 기지국은 하나 이상의 MA signature와 프리앰블 인덱스를 연계할 수 있다. 일례로, 프리앰블 인덱스들이 4개 그룹들로 나뉘고, 각 그룹 마다 하나 이상의 MA signature가 할당될 수 있다. 이 때, 각 그룹과 하나 이상의 MA signature 간의 맵핑은 사전 정의/설정될 수 있다. 예를 들어, MA signature 중에서 확산 시퀀스 코드 (spreading sequence code) 1은 제1 그룹에 할당되고, 확산 시퀀스 코드 2는 제2 그룹에 할당되고, 확산 시퀀스 코드 3는 제3 그룹에 할당되고, 확산 시퀀스 코드 4는 제4 그룹에 할당될 수 있다. 프리앰블 검출을 통해서 송신 자원에 대한 블라인드 검출의 복잡도가 저감될 수 있다. 기지국/단말은 검출된 프리앰블과 연계된 MA Signature로 데이터가 송신된다고 가정하고, 다른 MA Signature에 대해서는 블라인드 검출을 수행하지 않을 수 있다.

(iv) 프리앰블 인덱스와 반복 횟수(repetition number) 간의 연계: 기지국은 반복 송신의 차수에 따라서 프리앰블 인덱스를 할당할 수 있다. 또한, 해당 반복 횟수에 따라 전송할 CB 데이터 물리 자원 영역이 다르게 설정될 수 있다. 이 때, 반복 횟수는 1을 포함할 수 있다. 일례로, 프리앰블 인덱스들이 2개 그룹들로 나뉘고, 각 그룹에 반복 횟수가 각각 2와 4로 설정되었다고 가정한다. 단말은 자신이 검출한 프리앰블 인덱스를 통해서 자신이 어느 그룹에 속하는지를 판단 후, 해당 그룹에 설정된 반복 횟수만큼 반복 송신을 수행할 수 있다. 일정 수준의 커버리지를 만족시키기 위한 단말에 따라 적응적으로 반복 횟수가 할당될 수 있다. 예컨대, 단말의 성능(capability), RACH의 수신 전력 및/또는 SRS 수신 전력 등을 고려하여 반복 횟수가 결정 될 수 있다.

(v) 프리앰블 인덱스와 반복/재전송을 위한 시간/주파수 자원 패턴 간의 연계: 기지국은 시간/주파수 자원 패턴에 따라 프리앰블 인덱스를 할당할 수 있다. 예를 들어, 도 10은 프리앰블 인덱스에 따라 결정되는 송신 자원 패턴들 나타낸다. 도 10에서 시간 자원의 단위는 서브프레임/미니-슬롯/슬롯/심볼 등이 일 수 있으며, 주파수 자원 단위는 RB, RBG 등의 서브캐리어 그룹 일 수 있다. 도10을 참조하면, 프리앰블 인덱스에 따라서 결정되는 자원 패턴에 따르면 신호는 4회 반복 송신된다.

도 11은 서로 다른 시간 주파수 자원 패턴들 간에 적어도 일부 자원이 중첩된 경우를 나타낸다. 예컨대, 소정의 자원은 프리앰블 인덱스 1에 해당하는 자원 패턴 1과 프리앰블 인덱스 2에 해당하는 자원 패턴 2에 공통적으로 포함될 수도 있다.

또한, 재전송의 경우 RV 값이 사전 정의된 패턴에 따라서 변경될 수도 있다. 일례로, 4번째 재전송에서의 RV 값들은 각각 RV1, RV3, RV2, RV0으로 설정될 수 있고, 이는 3번째 재전송에서의 RV 값들과는 그 위치가 상이할 수 있다. 예를 들어, 단말이 3번째 재전송에서 프리엠블 인덱스 1을 통해서 결정된 4개의 자원들을 통해서 데이터를 4회 반복 송신하였고, 그 때 4개의 자원들에 송신되는 데이터의 RV 패턴이 RV0, RV1, RV2, RV3이라고 가정한다. 만약, 단말이 4번째 재전송에서 프리엠블 인덱스 1을 통해서 결정된 4개의 자원들을 통해서 데이터를 4회 반복 송신할 때 4개의 자원들에 송신되는 데이터의 RV 패턴이 3번째 재전송과는 상이하게 설정되는 경우 재전송의 성공 확률이 보다 향상될 수 있다. 구체적으로, RV0~2 중에서 데이터의 디코딩 성공에 보다 큰 영향을 미치는 중요 RV 값이 있을 수 있다. 단말이 매 재전송에서 중요 RV 값에 해당하는 데이터를 서브프레임 내 동일 시간/주파수 자원 (l,k) 상에서 송신하고, (l,k) 상에서 강한 간섭이 유입되는 경우 중요 RV 값에 해당하는 데이터의 송신 실패 확률이 증가할 수 있다. 따라서, 서브프레임 내에서 중요 RV 값에 해당하는 데이터가 송신되는 자원 위치를 매 재전송시 마다 랜덤하게 변경함으로써 이와 같은 문제점이 해결될 수 있다. 다시 말해, 동일한 프리앰블 인덱스에 해당하는 자원 패턴을 사용하더라도, 해당 자원 패턴에 적용될 RV 패턴은 매 재전송 마다 다르게 설정될 수 있다.

이와 같이 시간 도메인에서 반복/재전송을 수행하는 경우 커버리지가 확장될 수 있으며, 일부 자원을 서로 다른 자원 패턴들에 공통적으로 설정함으로써 더 많은 UE가 수용될 수 있다.

(vi) 프리앰블 인덱스 시퀀스와 송신 시도 횟수 간의 연계: 기지국은 프리앰블 인덱스 시퀀스를 단말에게 할당할 수 있다. 예컨대, 반복/재전송 횟수에 따라 프리앰블 인덱스의 시퀀스가 결정될 수도 있다.

기지국은 새로운 전송의 시작점을 모든 단말들에게 알려줄 수 있다. 또는 새로운 전송의 시작점이 주기적으로 존재하며, 기지국과 단말은 주기적으로 나타나는 새로운 전송의 시작점을 알고 있을 수 있다 (e.g., 사전 정의/시그널링 또는 브로드캐스팅 등)

일 예로 재전송/반복 전송 횟수에 따라서 사용될 물리 자원 영역이 구분되고, 기지국은 구분된 물리 자원 영역에 따라서 새로운 전송의 시작점을 그룹의 단말들에게 알려줄 수 있다.

일 예로, 프리앰블 인덱스 시퀀스 별로 RV 값이 다르게 설정될 수도 있다. 4개의 프리앰블들 p1, p2, p3, p4 각각의 인덱스가 {p1, p2, p3, p4} = {1,1,2,2}일 때, 이에 상응하는 RV값들은 {0,0,3,3}일 수 있다. 여기서, p1은 첫 번째 전송의 프리앰블로서 그 인덱스 값은 1이다. 인덱스 값이 1인 경우, RV값은 0에 상응한다.

도 12는 프리앰블과 데이터가 연접하여 4회 반복/재전송되는 일 예를 나타낸다. 도 12를 참조하면 단말은 지정 받은 프리앰블 인덱스 시퀀스에 따라 데이터를 전송한다. 따라서, 기지국은 프리앰블 검출을 통해서 해당 단말 혹은 해당 단말 그룹이 몇 번째로 전송한 데이터인지를 알 수 있다.

이와 같이 기지국은 송신 시도 회수를 프리앰블을 통해서 알 수 있으며, 이를 기반으로 HARQ 컴바이닝(combining)을 할 수 있다.

한편, 이상에서 살펴본 (i)~(vi)의 예시들이 반드시 독립된 형태로 실시될 필요는 없으며 (i)~(vi)의 예시들 중 적어도 둘 이상의 조합이 하나의 발명으로 실시될 수도 있다.

- 단말의 프리앰블 선택

일 예로, 기지국은 단말에게 프리앰블 인덱스들의 세트를 알려주고, 단말은 세트 내에서 자신이 사용할 프리앰블을 선택함으로써 추가적인 정보를 기지국에 알려 줄 수 있다.

(a) 프리앰블 인덱스와 CB 데이터 송신 영역 레벨 간의 연계: 단말은 송신 영역 레벨에 따라 프리앰블 인덱스를 선택하여 전송할 수 있다. 그리고, 단말은 상응하는 송신 영역 레벨을 통해 데이터를 전송한다. 예를 들어, 단말이 할당 받은 프리앰블 인덱스 세트가 {1,2,3}이고, 각 인덱스가 송신 영역 레벨 1,2,3과 대응한다고 가정한다. 단말은 3 인덱스들 중 하나를 선택하여 동작할 수 있다. 여기서, 송신 영역 레벨이란, 예컨대 커버리지 레벨, MCS 레벨 및/또는 반복 레벨 등을 포함할 수 있다. 일례로, 외곽 UE의 경우 반복 송신이 필요할 수 있고 따라서 외곽 UE는 자신에게 요구되는 반복 레벨에 해당하는 프리앰블 인덱스를 선택하고 데이터를 반복 전송할 수 있다. 이와 같이 단말은 링크 적응을 수행할 수 있다. 다른 예로, 단말이 DL RS 전력을 측정하고 그에 기반하여 적합한 MCS를 결정할 수 있다. 이후 단말은 결정된 MCS에 해당하는 프리앰블 인덱스를 선택한 뒤 데이터를 전송할 수 있다. 이와 같이 송신 영역 레벨과 프리앰블 인덱스의 맵핑을 통해서 블라인드 검출의 복잡도가 저감되고, 링크 적응을 통해서 시스템 성능이 향상될 수 있다.

(b) 프리앰블 인덱스와 반복 횟수의 연계: 단말은 채널 환경에 따라 요구되는 반복 횟수에 상응하는 프리앰블 인덱스를 선택하여 전송할 수 있다. 그리고, 단말은 선택된 프리앰블 인덱스에 해당하는 반복 전송 횟수만큼 데이터를 전송한다. 예를 들어, 할당 받은 프리앰블 인덱스 세트가 {1,2,3}이고 각 인덱스는 반복 횟수 1,2,4에 대응한다고 가정한다. 단말은 3 프리앰블 인덱스 중에 하나를 선택하여 동작할 수 있다. 일례로, 단말이 DL RS 전력을 측정한 결과 채널 상황이 좋다고 판단되면, 프리앰블 인덱스 1 및 반복 횟수 1을 선택하여 전송할 수 있다. 또는 나쁜 채널 상황에서 단말은 프리앰블 인덱스 3 및 반복 횟수 4를 선택하여 전송할 수 있다. 이 경우 블라인드 검출의 복잡도가 줄어들고, 링크 적응을 통해 시스템 성능이 향상될 수 있다.

(c) 프리앰블 인덱스 및 송신 시도 횟수 간의 연계: 단말은 송신 시도 횟수에 따라서 다른 프리앰블 인덱스를 사용할 수 있다. 일례로, 채널 환경이 좋지 않아 기지국이 이전 프리앰블을 검출하지 못한 상황에서 처음 프리앰블 검출 시에 이미 전송 회수가 N번 이상일 때는 해당 단말이 승인 기반으로 동작하도록 신속히 전환할 수 있다. D2D나 혹은 V2V 환경과 같이 프리앰블의 수신이 보장되지 않는 환경에서는 전송 시도 횟수에 따라서 승인 기반 송신 모드로 신속히 전환 될 수 있다. 예컨대, 프리앰블 인덱스는 단말의 물리 계층 데이터 전송에 대한 지연을 기지국에 알려줄 수 있다.

(d) 프리앰블 인덱스와 반복/재전송 모드 간의 연계: 단말은 반복/재전송 모드에 따라서 프리앰블 인덱스를 설정할 수 있다. 예를 들어, 프리앰블 인덱스 1은 반복 송신에 해당하고, 프리앰블 인덱스 2는 재전송에 해당할 수 있다. 기지국은 검출된 프리앰블 인덱스를 기반으로 해당 CB 데이터 송신이 반복 송신인지 또는 재전송인지를 파악하고 컴바이닝을 수행할 수 있다. 프리앰블 인덱스와 반복/재전송 모드 간의 맵핑 관계는 사전 정의/설정될 수 있다.

(e) 프리앰블 인덱스 (또는 그룹 인덱스)와 RRC 설정(또는 상위 계층 시그널링)간의 연계: 단말은 프리앰블 인덱스를 통해서 RRC 설정을 선택할 수 있다. 예를 들어, 프리앰블 인덱스 1은 RRC 설정 1과 맵핑되고, 프리앰블 인덱스 2는 RRC 설정 2와 맵핑될 수 있다. 해당 RRC 설정은 MCS, 코딩 레이트 및/또는 TBS 등을 포함할 수 있다. 표 1은 RRC 설정과 프리앰블 인덱스 간의 맵핑을 예시한다. 본 예시에 따르면 단말이 다수의 RRC 설정을 동적으로 선택하여 사용할 수 있다.

[표 1]

한편, 이상에서 살펴본 (a)~(e)의 예시들이 반드시 독립된 형태로 실시될 필요는 없으며 (a)~(e)의 예시들 중 적어도 둘 이상의 조합이 하나의 발명으로 실시될 수도 있고, 추가적으로 (i)~(vi) 예시들 중 적어도 하나가 더 결합될 수도 있다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리앰블을 통한 경쟁 기반 데이터 송신 방법의 흐름을 도시한다. 앞서 설명된 내용과 중복하는 설명은 생략될 수 있다.

도 13을 참조하면, 단말은 다수의 프리앰블들 중 어느 하나를 송신한다(1305).

단말은 송신된 프리앰블을 고려하여 데이터의 경쟁 기반 송신을 수행한다(1310).

다수의 프리앰블들 각각이 다수의 데이터 자원 영역들과 연계될 수 있다. 데이터의 경쟁 기반 송신을 수행함에 있어서, 단말은 송신된 프리앰블과 연계된 다수의 데이터 자원 영역들을 통해 상기 데이터를 반복 송신할 수 있다.

단말은 송신된 프리앰블과 연계된 다수의 데이터 자원 영역들의 개수만큼 데이터를 반복 송신할 수 있다. 예컨대, 다수의 프리앰블들은 각기 다른 데이터 반복 횟수와 연계될 수 있다.

다수의 프리앰블들 각각은 단말 그룹 단위로 할당되고, 동일 단말 그룹에 속한 단말들은 동일한 프리앰블을 사용할 수 있다.

단말은 기지국으로부터 다수의 프리앰블들의 할당 정보를 수신하고, 단말의 채널 상태에 따라서 다수의 프리앰블들 중에서 자신이 송신하고자 하는 프리앰블을 선택할 수 있다.

데이터에는 경쟁 기반 송신을 위한 확산 시퀀스 코드가 적용되며, 다수의 프리앰블들은 각기 다른 확산 시퀀스 코드와 연계될 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신 시스템(100)에서의 기지국(105) 및 단말(110)의 구성을 도시한 블록도이다.

무선 통신 시스템(100)을 간략화하여 나타내기 위해 하나의 기지국(105)과 하나의 단말(110)을 도시하였지만, 무선 통신 시스템(100)은 하나 이상의 기지국 및/또는 하나 이상의 단말을 포함할 수 있다.

기지국(105)은 송신(Tx) 데이터 프로세서(115), 심볼 변조기(120), 송신기(125), 송수신 안테나(130), 프로세서(180), 메모리(185), 수신기(190), 심볼 복조기(195), 수신 데이터 프로세서(197)를 포함할 수 있다. 그리고, 단말(110)은 송신(Tx) 데이터 프로세서(165), 심볼 변조기(170), 송신기(175), 송수신 안테나(135), 프로세서(155), 메모리(160), 수신기(140), 심볼 복조기(155), 수신 데이터 프로세서(150)를 포함할 수 있다. 송수신 안테나(130, 135)가 각각 기지국(105) 및 단말(110)에서 하나로 도시되어 있지만, 기지국(105) 및 단말(110)은 복수 개의 송수신 안테나를 구비하고 있다. 따라서, 본 발명에 따른 기지국(105) 및 단말(110)은 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템을 지원한다. 또한, 본 발명에 따른 기지국(105)은 SU-MIMO(Single User-MIMO) MU-MIMO(Multi User-MIMO) 방식 모두를 지원할 수 있다.

하향링크 상에서, 송신 데이터 프로세서(115)는 트래픽 데이터를 수신하고, 수신한 트래픽 데이터를 포맷하여, 코딩하고, 코딩된 트래픽 데이터를 인터리빙하고 변조하여(또는 심볼 매핑하여), 변조 심볼들("데이터 심볼들")을 제공한다. 심볼 변조기(120)는 이 데이터 심볼들과 파일럿 심볼들을 수신 및 처리하여, 심볼들의 스트림을 제공한다.

심볼 변조기(120)는, 데이터 및 파일럿 심볼들을 다중화하여 이를 송신기 (125)로 전송한다. 이때, 각각의 송신 심볼은 데이터 심볼, 파일럿 심볼, 또는 제로의 신호 값일 수도 있다. 각각의 심볼 주기에서, 파일럿 심볼들이 연속적으로 송신될 수도 있다. 파일럿 심볼들은 주파수 분할 다중화(FDM), 직교 주파수 분할 다중화(OFDM), 시분할 다중화(TDM), 또는 코드 분할 다중화(CDM) 심볼일 수 있다.

송신기(125)는 심볼들의 스트림을 수신하여 이를 하나 이상의 아날로그 신호들로 변환하고, 또한, 이 아날로그 신호들을 추가적으로 조절하여(예를 들어, 증폭, 필터링, 및 주파수 업 컨버팅(upconverting) 하여, 무선 채널을 통한 송신에 적합한 하향링크 신호를 발생시킨다. 그러면, 송신 안테나(130)는 발생된 하향링크 신호를 단말로 전송한다.

단말(110)의 구성에서, 수신 안테나(135)는 기지국으로부터의 하향링크 신호를 수신하여 수신된 신호를 수신기(140)로 제공한다. 수신기(140)는 수신된 신호를 조정하고(예를 들어, 필터링, 증폭, 및 주파수 다운컨버팅(downconverting)), 조정된 신호를 디지털화하여 샘플들을 획득한다. 심볼 복조기(145)는 수신된 파일럿 심볼들을 복조하여 채널 추정을 위해 이를 프로세서(155)로 제공한다.

또한, 심볼 복조기(145)는 프로세서(155)로부터 하향링크에 대한 주파수 응답 추정치를 수신하고, 수신된 데이터 심볼들에 대해 데이터 복조를 수행하여, (송신된 데이터 심볼들의 추정치들인) 데이터 심볼 추정치를 획득하고, 데이터 심볼 추정치들을 수신(Rx) 데이터 프로세서(150)로 제공한다. 수신 데이터 프로세서(150)는 데이터 심볼 추정치들을 복조(즉, 심볼 디-매핑(demapping))하고, 디인터리빙(deinterleaving)하고, 디코딩하여, 전송된 트래픽 데이터를 복구한다.

심볼 복조기(145) 및 수신 데이터 프로세서(150)에 의한 처리는 각각 기지국(105)에서의 심볼 변조기(120) 및 송신 데이터 프로세서(115)에 의한 처리에 대해 상보적이다.

단말(110)은 상향링크 상에서, 송신 데이터 프로세서(165)는 트래픽 데이터를 처리하여, 데이터 심볼들을 제공한다. 심볼 변조기(170)는 데이터 심볼들을 수신하여 다중화하고, 변조를 수행하여, 심볼들의 스트림을 송신기(175)로 제공할 수 있다. 송신기(175)는 심볼들의 스트림을 수신 및 처리하여, 상향링크 신호를 발생시킨다. 그리고 송신 안테나(135)는 발생된 상향링크 신호를 기지국(105)으로 전송한다. 단말 및 기지국에서의 송신기 및 수신기는 하나의 RF(Radio Frequency) 유닛으로 구성될 수도 있다.

기지국(105)에서, 단말(110)로부터 상향링크 신호가 수신 안테나(130)를 통해 수신되고, 수신기(190)는 수신한 상향링크 신호를 처리되어 샘플들을 획득한다. 이어서, 심볼 복조기(195)는 이 샘플들을 처리하여, 상향링크에 대해 수신된 파일럿 심볼들 및 데이터 심볼 추정치를 제공한다. 수신 데이터 프로세서(197)는 데이터 심볼 추정치를 처리하여, 단말(110)로부터 전송된 트래픽 데이터를 복구한다.

단말(110) 및 기지국(105) 각각의 프로세서(155, 180)는 각각 단말(110) 및 기지국(105)에서의 동작을 지시(예를 들어, 제어, 조정, 관리 등)한다. 각각의 프로세서들(155, 180)은 프로그램 코드들 및 데이터를 저장하는 메모리 유닛(160, 185)들과 연결될 수 있다. 메모리(160, 185)는 프로세서(180)에 연결되어 오퍼레이팅 시스템, 어플리케이션, 및 일반 파일(general files)들을 저장한다.

프로세서(155, 180)는 컨트롤러(controller), 마이크로 컨트롤러(microcontroller), 마이크로 프로세서(microprocessor), 마이크로 컴퓨터(microcomputer) 등으로도 호칭될 수 있다. 한편, 프로세서(155, 180)는 하드웨어(hardware) 또는 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어를 이용하여 본 발명의 실시예를 구현하는 경우에는, 본 발명을 수행하도록 구성된 ASICs(application specific integrated circuits) 또는 DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays) 등이 프로세서(155, 180)에 구비될 수 있다.

한편, 펌웨어나 소프트웨어를 이용하여 본 발명의 실시예들을 구현하는 경우에는 본 발명의 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등을 포함하도록 펌웨어나 소프트웨어가 구성될 수 있으며, 본 발명을 수행할 수 있도록 구성된 펌웨어 또는 소프트웨어는 프로세서(155, 180) 내에 구비되거나 메모리(160, 185)에 저장되어 프로세서(155, 180)에 의해 구동될 수 있다.

단말과 기지국이 무선 통신 시스템(네트워크) 사이의 무선 인터페이스 프로토콜의 레이어들은 통신 시스템에서 잘 알려진 OSI(open system interconnection) 모델의 하위 3개 레이어를 기초로 제 1 레이어(L1), 제 2 레이어(L2), 및 제 3 레이어(L3)로 분류될 수 있다. 물리 레이어는 상기 제 1 레이어에 속하며, 물리 채널을 통해 정보 전송 서비스를 제공한다. RRC(Radio Resource Control) 레이어는 상기 제 3 레이어에 속하며 UE와 네트워크 사이의 제어 무선 자원들을 제공한다. 단말, 기지국은 무선 통신 네트워크와 RRC 레이어를 통해 RRC 메시지들을 교환할 수 있다.

이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

상술된 바와 같이 본 발명은 다양한 무선 통신 시스템에 적용될 수 있다.

Claims

무선 통신 시스템에서 단말이 상향링크 신호를 송신하는 방법에 있어서,
다수의 프리앰블들 중 어느 하나를 송신하는 단계; 및
상기 송신된 프리앰블을 고려하여 데이터의 경쟁 기반 송신을 수행하는 단계를 포함하고,
상기 다수의 프리앰블들 각각이 다수의 데이터 자원 영역들과 연계되고,
상기 데이터의 경쟁 기반 송신을 수행함에 있어서, 상기 단말은 상기 송신된 프리앰블과 연계된 다수의 데이터 자원 영역들을 통해 상기 데이터를 반복 송신하는, 상향링크 신호 송신 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 단말은 상기 송신된 프리앰블과 연계된 상기 다수의 데이터 자원 영역들의 개수만큼 상기 데이터를 반복 송신하는, 상향링크 신호 송신 방법.
제 2 항에 있어서, 상기 다수의 프리앰블들은 각기 다른 데이터 반복 횟수와 연계되는, 상향링크 신호 송신 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 프리앰블들 각각은 단말 그룹 단위로 할당되고, 동일 단말 그룹에 속한 단말들은 동일한 프리앰블을 사용하는, 상향링크 신호 송신 방법.
제 1 항에 있어서,
기지국으로부터 상기 다수의 프리앰블들의 할당 정보를 수신하는 단계; 및
상기 단말의 채널 상태에 따라서 상기 다수의 프리앰블들 중에서 상기 단말이 송신하고자 하는 프리앰블을 선택하는 단계를 더 포함하는, 상향링크 신호 송신 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 데이터에는 경쟁 기반 송신을 위한 확산 시퀀스 코드가 적용되며,
상기 다수의 프리앰블들은 각기 다른 확산 시퀀스 코드와 연계되는, 상향링크 신호 송신 방법.
무선 통신 시스템에서 기지국이 상향링크 신호를 수신하는 방법에 있어서,
다수의 프리앰블들 중 어느 하나를 수신하는 단계; 및
상기 수신된 프리앰블을 고려하여 경쟁 기반 송신된 데이터를 수신하는 단계를 포함하고,
상기 다수의 프리앰블들 각각이 다수의 데이터 자원 영역들과 연계되고,
상기 데이터를 수신함에 있어서, 상기 기지국은 상기 수신된 프리앰블과 연계된 다수의 데이터 자원 영역들을 통해 상기 데이터를 반복 수신하는, 상향링크 신호 수신 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 기지국은 상기 수신된 프리앰블과 연계된 상기 다수의 데이터 자원 영역들의 개수만큼 상기 데이터를 반복 수신하는, 상향링크 신호 수신 방법.
제 8 항에 있어서, 상기 다수의 프리앰블들은 각기 다른 데이터 반복 횟수와 연계되는, 상향링크 신호 수신 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 다수의 프리앰블들 각각은 단말 그룹 단위로 할당되고, 동일 단말 그룹에 속한 단말들은 동일한 프리앰블을 사용하는, 상향링크 신호 수신 방법.
제 7 항에 있어서,
단말에 상기 다수의 프리앰블들의 할당 정보를 송신하는 단계를 더 포함하고,
상기 수신된 프리앰블은 상기 단말이 채널 상태에 따라서 상기 다수의 프리앰블들 중에서 선택한 것인, 상향링크 신호 수신 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 데이터에는 경쟁 기반 송신을 위한 확산 시퀀스 코드가 적용되며,
상기 다수의 프리앰블들은 각기 다른 확산 시퀀스 코드와 연계되는, 상향링크 신호 수신 방법.
상향링크 신호를 송신하는 단말에 있어서,
송신기; 및
상기 송신기를 이용하여 다수의 프리앰블들 중 어느 하나를 송신하고, 상기 송신된 프리앰블을 고려하여 데이터의 경쟁 기반 송신을 수행하는 프로세서를 포함하고,
상기 다수의 프리앰블들 각각이 다수의 데이터 자원 영역들과 연계되고,
상기 데이터의 경쟁 기반 송신을 수행함에 있어서, 상기 프로세서는 상기 송신된 프리앰블과 연계된 다수의 데이터 자원 영역들을 통해 상기 데이터를 반복 송신하는, 단말.
상향링크 신호를 수신하는 기지국에 있어서,
수신기; 및
상기 수신기를 이용하여 다수의 프리앰블들 중 어느 하나를 수신하고, 상기 수신된 프리앰블을 고려하여 경쟁 기반 송신된 데이터를 수신하는 프로세서를 포함하고,
상기 다수의 프리앰블들 각각이 다수의 데이터 자원 영역들과 연계되고,
상기 데이터를 수신함에 있어서, 상기 프로세서는 상기 수신된 프리앰블과 연계된 다수의 데이터 자원 영역들을 통해 상기 데이터를 반복 수신하는, 기지국.